포항공대(POSTECH)는 기계공학과·화학공학과·전자전기공학과·융합대학원 노준석 교수와 기계공학과 통합과정 강현정·김홍윤씨 연구팀이 위조를 막고 환경도 살릴 수 있는 '친환경 스마트 보안 라벨'을 만드는 데 성공했다고 6일 밝혔다.

최근 식품, 의약품, 의류 등 다양한 제품에서 위조 방지 기술 중요성과 플라스틱 폐기물을 줄이기 위한 친환경 포장 기술에 대한 요구가 커지고 있다.

현재 보안 라벨은 단순 홀로그램 기능에 머물거나 제작 비용이 비싸 실제 산업 현장에서 널리 쓰이기 어렵다는 단점이 있다.

연구팀은 이런 한계를 해결하려고 메타표면에 주목했다. 메타표면은 나노 규모의 구조를 정교하게 배열해 빛의 색과 방향을 자유롭게 바꾸는 기술이다.

다만 메타표면 장치는 만드는 공정이 복잡해 가격 경쟁력이 낮고 친환경 소재로는 빛을 정교하게 제어하기 어렵다는 문제가 있다.

연구팀은 식물의 섬유 성분인 셀룰로스를 가공해 만든 하이드록시프로필 셀룰로스에 이산화타이타늄 입자를 섞어 새로운 소재를 개발했다.

이 소재로 만든 메타표면은 가시광선 영역에서는 선명한 빨강·초록·파랑 색을 만들어 내고 자외선 영역에서는 홀로그램 이미지를 나타냈다.

눈으로 볼 수 있는 색 정보와 특정 장비에서만 확인되는 보안 정보를 모두 담을 수 있다.

연구팀은 QR 코드 안에 서로 다른 홀로그램을 숨겨 세 개의 홀로그램이 동시에 확인될 때만 인증 가능한 광학 보안 방식도 구현했다.

또 하이드록시프로필 셀룰로스가 습기를 흡수하는 성질을 이용해 상대습도가 80% 이상인 환경에 오래 노출되면 색과 홀로그램이 사라지도록 설계했다.

이 연구 결과는 광학 분야 국제학술지 '어드밴스트 포토닉스' 온라인판에 실렸다.