[지금 대덕에선] 표준과학硏 안전계측연구단 권일범 박사

권일범 박사

테라헤르츠파를 이용한 고속분광 기술 개발을 위해 모터 대신 광학거울 등을 이용해 테라헤르츠 발생장치에서 디텍터(수광장치)에 이르는 경로를 최소화하는 연구가 본격화되고 있다.

“테라헤르츠(Tera Hertz)파를 활용하면 공항 보안검색대에서 플라스틱 칼, 액체폭탄 등을 쉽게 판별할 수 있고 약 등 각종 화학물질의 성분 분석에도 활용할 수 있습니다.” 한국표준과학연구원 안전계측연구단의 권일범(사진ㆍ45) 박사는 테라헤르츠파의 활용 영역으로 공항 등에서의 보안검색, 약 등 각종 화학물질의 성분을 빠르게 분석해내는 고속분광 측정, 살아있는 세포 안에서의 물질 이동 및 반도체의 전자 이동 분석 등을 들었다. 권 박사는 올 1월부터 오는 2014년까지 3년씩 2단계에 걸친 고속분광 측정 연구에 착수했다. 그는 “현재 테라헤르츠파를 이용한 분광기술 연구는 여러 곳에서 연구하고 있지만 고속처리 부문은 취약하다. 테라헤르츠 발생장치에서 분석대상 물질을 투과해 디텍터(수광장치)에 이르는 경로를 최소화해 2011년까지 물질 분석에 걸리는 시간을 현재의 1분 안팎에서 5~10초 정도로 단축할 수 있는 고속분광기술을 개발하는 게 1단계 목표”라고 밝혔다. 테라헤르츠(THz)는 1조를 뜻하는 테라(Tera)에 전파단위인 헤르츠(Hz)가 결합된 용어. 테라헤르츠파는 주파수가 1,000억∼10조헤르츠 대역인 전파를 말한다. 통상 적외선과 극초단파 사이에 있는 0.5~4.0 테라헤르츠 대역의 주파수를 가리키며 1초에 최소 1,000억 번 이상 진동해야 테라헤르츠파로 불린다. 이 대역의 주파수는 물(수분), 금속을 제외한 대부분의 물질을 투과, 보안검색에 활용하면 옷 속에 감춘 각종 위험물을 찾아낼 수 있고 인체에 엑스레이를 쏘아 생체세포가 이온화하는 부작용도 막을 수 있다. 테라헤르츠파를 활용하는 기술 연구는 1990년대 후반 테라헤르츠를 인공적으로 만들어내는 장치가 개발되면서 본격화하기 시작해 아직 걸음마 단계에 있다. 미국은 ‘9ㆍ11 테러’ 이후 공항 보안검색을 강화하면서 응용연구를 활발하게 진행하고 있다. 현재 사용되는 엑스레이 장비는 가방이나 옷 속에 숨겨놓은 위험물질을 손쉽게 발견할 수 있지만 인체에 고출력으로 투사하면 안전상의 문제가 발생한다. 대부분의 공항 보안검색 때 수화물에는 엑스레이 장비를 사용하지만 일반승객에게는 금속탐지기만 사용하는 것도 이 때문이다. 테라헤르츠파는 물(수분)과 금속을 제외한 대부분의 물질을 투과한다. 사람에게 테라헤르츠파를 쏘아 투과ㆍ반사되는 정도를 분석해 이미지화하면 옷 속에 플라스틱 칼 등 위험물을 숨겼는지 알 수 있다. 액체폭탄을 음료수 병이나 화장품 속에 숨겼어도 일반적인 음료수ㆍ화장품과 투과율이 다르기 때문에 적발할 수 있다. 고속분광기술은 공항검색 등에 사용되는 테라헤르츠 이미징 기술과 함께 테라헤르츠파의 주요 활용영역 중 하나다. 권 박사는 “고속분광과 이미징 기술은 다소 다른 응용 분야지만 기반기술이 같기 때문에 병행 연구가 가능할 것”이라고 말했다. 테라헤르츠파 분석장비를 이용하면 약 등 화학물질을 구성하는 성분들이 원래 의도했던 대로 정확하게 구성돼 있는지 등을 알아낼 수 있어 연구용은 물론 제약회사의 품질 분석용으로 사용된다. 현재 물질 분석에 사용되는 저속 분광장비는 대당 4억~5억원 수준이지만 권 박사의 연구가 완료되면 가격이 저렴하면서도 고속분석이 가능한 장비가 실용화될 것으로 전망된다.