물질 간 '표면 플라즈몬 플라리톤'을 커플링해...전달 제어도 가능
흑체복사열보다 1000~1만배 전달량 ...기존엔 등방성 물질간에서만
흑체복사열보다 1000~1만배 전달량 ...기존엔 등방성 물질간에서만

주인공은 이봉재·이승섭 KAIST 기계공학과 교수팀. 전기가 통하지 않는 유전체와 금속으로 이뤄진 다층구조 사이에서 근접장 복사열 전달량을 측정·제어를 실현했다.
연구팀에 따르면 근접장 복사열 전달은 두 물체의 거리가 나노미터(㎚) 단위일 때 발생하는 복사열 전달 현상이다. 이론상 복사열 전달량이 가장 크다고 여겨졌던 '흑체 복사열전달'보다 1000배에서 1만배 이상 전달량이 많다. 물질 간 '표면 플라즈몬 플라리톤'을 커플링하면 근접장 복사열 전달량을 향상시키고, 전달 제어도 가능하다. (표면 플라즈몬 플라리톤은 물질 표면에 위치한 진동 전자무리인 '플라즈몬'이 빛과 상호작용할 때 발생하는 준입자를 뜻한다.)

KAIST 연구팀은 금속과 유전체 다층 나노구조 사이의 근접장 복사열 전달량 측정에 처음 성공했다. 여기에는 맞춤형 미세전자기계시스템(MEMS) 플랫폼과 위치 나노제어 시스템이 사용됐다. 금속-유전자 층 개수, 두께, 비율에 따른 측정 결과를 도출하고, 플라즈몬 폴라리톤 커플링 구현으로 근접장 복사열 전달량을 향상시켰으며 파장 별 열전달 제어가 가능함을 증명했다.
이봉재 교수는 “등방성 물질은 근접장 복사열 전달 파장별 제어에 한계가 있었다”며 “다층나노구조를 사용한 근접장 복사열 전달 제어 기술은 다양한 적용 장치 개발의 첫 걸음이 될 것”이라고 말했다.
이재구 기자 jklee@g-enews.com