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| 고려대 최원식 교수팀, 빛 투과 에너지 최대화 방법 개발 |
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| 빛을 이용한 질병치료의 효율성 증대 가능성 열어 |
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한국에너지절약신문 
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| ▲ 왼쪽부터 최원식 교수, 최원준 박사, 김문석 박사, 윤창형 박사과정생, 박규환 교수. © 한국에너지절약신문 | | 빛 에너지를 피부 속 깊은 곳까지 그대로 전달하는 방법이 국내 연구진에 의해 개발되어, 빛을 이용한 질병치료의 효율을 크게 높일 수 있는 가능성이 열렸다.
고려대 최원식 교수(38세), 박규환 교수(53세) 및 명지대 김재순 교수(56세)가 주도한 이번 연구는 교육과학기술부(장관 : 이주호)와 한국연구재단(이사장 : 이승종)이 추진하는 중견연구자 및 일반연구자 지원사업(기본연구) 등의 지원으로 수행되었고, 광학 및 포토닉스 분야의 권위 있는 국제학술지인 ‘Nature Photonics (IF=29.278)’에 온라인으로(7월 22일, 논문명 : Maximal energy transport through disordered media with the implementation of transmission eigenchannels) 발표되었다.
일반적으로 피부와 같이 내부 구조가 복잡한 매질은 들어오는 빛의 대부분을 그대로 반사시키고, 극히 적은 양의 빛(10% 이하)만을 투과시킨다. 따라서 빛을 이용해 효과적으로 질병을 치료하기 위해서는 매질을 손상시키지 않고 빛 에너지를 원하는 깊이까지 그대로 전달하는 기술이 무엇보다도 필요하다.
매질(媒質, medium)이란 파동을 전달시키는 물질로, 대부분 매질의 탄성에 의해 파동이 전달된다.
최원식 교수 연구팀은 우선 매우 작은(나노) 입자로 구성된 복잡한 매질을 높은 투과도로 통과할 수 있는 특정한 빛의 패턴을 찾아냈다.
그 후 연구팀은 액정을 이용한 디스플레이 장치로 특정한 패턴의 빛을 만든 후 복잡한 매질에 쏘이자, 복잡한 매질 속을 투과하는 빛이 이론적으로 도달할 수 있는 최대까지(기존의 4배) 증폭시키는 실험에 처음으로 성공하였다.
이번 성과는 물리적으로 복잡한 매질 내부에서 강한 보강간섭을 일으키는 공명모드를 찾아내고, 이 공명모드에 해당하는 빛을 쬐어 빛의 투과 에너지를 최대화시켰다는데 의의가 있다.
보강간섭(constructive interference)이란 같은 위상의 두 파동이 중첩될 때 일어나는 간섭으로, 마루와 마루 또는 골과 골이 만나 합성파의 진폭이 2배로 커진다.
또한 연구결과는 광열 치료와 광역학 치료 등 피부의 손상 없이 높은 빛 에너지가 피부 속으로 전달되어야만 효율적으로 치료할 수 있는 광 치료기술에 모두 적용할 수 있어, 향후 빛을 이용한 암세포치료 등의 효율성을 높이는데 크게 기여할 것으로 기대된다.
특히 이번 연구는 제1저자인 김문석 박사를 비롯해 최영운, 최원준 박사 등 최근 국내에서 박사학위를 받은 토종 신진박사들이 중심이 되어 일궈낸 성과라는 점에서 의미가 크다.
최원식 교수는 “이번 연구는 지난 30년간 물리학에서 이론적으로만 예측되었던 복잡 매질 속 공명모드의 존재를 가장 직접적으로 증명한 연구로서, 앞으로 복잡 매질 연구를 더욱 발전시키는 계기가 될 것으로 기대한다”고 연구 의의를 밝혔다.
/ 엄재성 기자 news@energysavingnews.kr/
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| 기사입력: 2012/08/07 [17:17] 최종편집: ⓒ 한국에너지절약신문 |
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