한국연구재단은 포스텍 김동성·김철홍 교수 연구팀이 가변초점 액체렌즈를 개발했다고 12일 밝혔다.

액체렌즈는 서로 섞이지 않는 두 가지 액체 사이 경계면을 이용해 빛을 모으거나 분산하는 광학 렌즈다.

고정된 형태의 고체렌즈와 달리 모양을 자유롭게 바꾸고 초점거리를 유연하게 조절할 수 있어 활용범위가 무궁무진하다.

차세대 유망기술로 손꼽히는 이유다.

연구팀은 전기가 통하지 않는 절연성 오일의 전기수력학적 유동을 이용해 신개념 액체렌즈를 만들었다.

전기수력학적 유동은 움직이는 부품 없이도 액체 움직임을 조작할 수 있어서 작은 장치에서 유용하게 이용된다.

연구팀의 액체렌즈는 전기분해 발생을 막고, 안정적으로 초점을 자유롭게 조절할 수 있다고 재단 측은 설명했다.

이 액체렌즈는 진동·정적 등 2가지 방식으로 초점을 조절한다.

액체렌즈에 주파수 1Hz(헤르츠) 이하 교류전압을 가할 때는 공진현상으로 초점이 주기적으로 진동한다.

공진현상은 시스템 고유 주파수와 인가 주파수가 일치해 진폭이 증가하는 현상. 작은 힘으로도 큰 진동을 만들 수 있다.

이런 초점 변화는 두꺼운 3차원 피사체의 영상 정보를 스캔하는 데 적용할 수 있다.

주파수 10Hz 이상 교류전압을 가하면 '액체-액체' 계면이 새롭게 바뀐 위치와 모양 상태를 유지하는 정적모드가 된다.

이때 초점을 특정 위치로 이동시킬 수 있다.

생체조직 빛 흡수에 따라 영상 정보를 얻는 광 음향영상 장치에 이 모드를 적용하면 정밀한 생체영상을 확인할 수 있을 것으로 연구팀은 보고 있다.

실제 연구팀은 액체렌즈로 살아있는 쥐의 귀와 뇌혈관에 대한 영상을 최초로 획득했다.

아울러 액체렌즈 초점과 광 음향신호 세기 연관성을 통해 광 음향영상 장치 초점을 능동적으로 조절할 수 있다는 것도 입증했다.

김동성 교수는 "이중모드 가변초점 액체렌즈를 의료영상 기술에 처음 적용한 사례"라며 "수술이나 영상진단 과정에서 생체조직·병변의 고품질 영상을 얻는 데 적용할 수 있을 것"이라고 말했다.

김 교수는 그러면서 "미세 로봇수술 기술과의 융합 등 새로운 산업에도 폭넓게 응용할 수 있을 것으로 전망된다"고 덧붙였다.

연구는 과학기술정보통신부·한국연구재단 기초연구지원사업(개인·집단연구) 지원으로 수행했다.

성과를 담은 논문은 영국왕립화학회 '랩온어칩'(Lab on a Chip) 7일 자에 실렸다.