이상신교수(전자공학과) 연구팀, 펨토초 레이저로 처리된 플라즈몬 금 나노 클러스터/그래핀 층을 이용한 다단계 위조 방지 소자 개발 성공

- 기존 나노기술 기반의 위조 방지 장치의 제한된 인코딩 용량 문제 해결-

- 첨단 구조 분석 장비에 의한 복제 및 위조 취약점 극복 -

[장사여 석박통합과정(좌)과 이상신 교수(우)]

위조 및 불법 복제품은 현재 전 세계적으로 판매되는 모든 제품의 10%를 구성하는 공중 보건, 사회적 경제 및 지적 재산에 엄청난 위협을 가하고 있다. 위조로 인한 전 세계 경제 손실은 2018년부터 2025년까지 연평균 11.7%의 성장률로 증가하고 있다는 것이 보고되었으며, 물리적인 복제를 방지하는 기능은 위조 방지를 위한 일반적인 도구이지만 위조 개발을 효과적으로 억제하지 못하고 있다.

최근 나노기술은 위조 방지 애플리케이션을 위해 널리 사용되고 있다. 눈에 보이지 않는 나노구조를 특징으로 하는 나노기술은 위조 방지 기술의 더 높은 보안 수준을 제공한다. 하지만 나노 규모의 위조 방지 기술은 주사전자 현미경(SEM) 및 원자간력 현미경(AFM)과 같은 첨단 구조 분석 장비로 인해 복제 및 위조를 위한 설계 정보가 노출될 우려가 있으며, 이에 따라 나노 규모의 위조 방지 기술은 여전히 공격에 취약하다.

광운대학교 이상신 교수 연구팀(전자공학과)은 기존의 취약한 위변조 방지 문제를 해결하기 위하여 공진 공동과 통합된 펨토초 레이저로 처리된 플라즈몬 금 나노 클러스터/그래핀을 이용하여 다단계 위조방지 소자를 개발하였다. 임의의 색상 패턴, 반사 및 라만 스펙트럼을 특징으로 하는 다단계 위조 방지 소자는 고유 응답 신호를 보여주며, SEM 및 AFM을 통한 소자 표면의 구조 분석이 불가능하기 때문에 위조 방지에 적합하다. 이는 표면 구조 분석을 통해 알 수 없는 색상 패턴, 반사 스펙트럼, 라만 스펙트럼 등의 다중 정보가 금 나노 클러스터/그래핀 레이어 내에 은닉되어 인코딩되기 때문이다.

본 연구 소자의 빠르고 간단한 인증 과정을 보여줌으로써 편리성을 입증하였고, 연구된 소자와 같은 표면 구조에 독립적인 특징으로 인해 위조 방지 라벨을 추가로 포함시킬 수 있는 가능성이 있어서 기존 나노 장치의 제한된 용량과 구조적 특징의 정보 유출을 완화할 것으로 예상된다. 이러한 기술 개발을 통해 나노 규모의 위조 방지 기술은 더 넓은 응용분야에 활용될 것으로 예상된다.

한편, 이번 연구는 교육부가 한국연구재단을 통해 지원하는 이공분야 대학중점연구소 지원사업과 과학기술정보통신부가 지원하는 중견연구자지원사업을 통해 수행되었고, 연구결과는 ACS 에서 발간하는 국제 저명 논문지인 ACS Applied Materials & Interfaces (IF: 10.383) 에 게재되었다.

(링크: https://doi.org/10.1021/acsami.2c10212)

[펨토초 레이저로 처리된 플라즈몬 금 나노 클러스터/그래핀 층을 이용한 다단계 위조 방지 소자의 개념도]