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(울산= 김용태 기자 = '꿈의 전자기파' 자원으로 불리는 테라헤르츠파를 더 효율적으로 생성하는 방법을 국내외 공동연구진이 개발했다.

4일 울산과학기술원(UNIST)에 따르면 허민섭 UNIST 물리학과 교수팀과 광주과학기술원(GIST) 석희용 교수, 영국 스트래스클라이드대 야로진스키 교수팀은 플라스마에 강력한 레이저 펄스를 비춰 테라헤르츠파를 만들어내는 방법을 이론적으로 고안하고, 컴퓨터 시뮬레이션으로 검증하는 데 성공했다.

테라헤르츠파는 파동이 1초에 1조(테라·tera)번 진동하는 전자기파다. 파장이 짧아 침투가 쉽고, 광자 1개의 에너지가 낮아 시료에 손상을 적게 입힌다.

이에 의료 진단, 보안 검색, 반도체 소자 결함 탐지 등의 분야에서 주목받고 있다.

또 차세대 초고속 통신에서 중요한 역할을 할 것으로 기대를 모으는 주파수 자원이기도 하다.

문제는 테라헤르츠파를 만들기가 어렵다는 것이다.

현재까지 알려진 고강도, 고출력으로 테라헤르츠파를 뽑아내는 방법은 리튬니오베이트와 같은 결정 물질에 레이저로 에너지를 공급해 공진을 일으키는 방식이다.

하지만 출력을 높이기 위해 레이저 강도를 올리면 결정 물질이 녹아버리는 한계가 있었다.

연구팀은 플라스마가 전자와 이온이 나눠진 물질이라는 점에 주목했다. 이미 '녹아 있는' 상태이기 때문에 레이저 강도를 높여도 문제가 없었다.

다만 플라스마는 다루기 까다로운 물질인 탓에 레이저와의 상호작용을 조절하기 어려웠다.

연구팀은 플라스마의 밀도를 완만하게 증가시키고, 두 개의 레이저를 동시에 활용하는 방식으로 이 문제를 해결했다.

컴퓨터 시뮬레이션 확인 결과 연구팀이 고안한 테라헤르츠 생성 방식은 진동수 변조가 쉽고, 레이저에서 테라헤르츠파로 전환되는 에너지 효율이 기존보다 10배 높은 것으로 나타났다.

연구팀 관계자는 "이번 연구는 초고속 테라헤르츠 통신 장치, 생체 암 진단, 테라헤르츠 영역의 비선형 물성 연구, 테라헤르츠를 이용한 초소형 입자 가속기 등의 개발에 도움이 될 것"이라고 말했다.

이런 연구 결과는 물리학 학술지 '피지컬 리뷰 레터스'(Physical Review Letters)의 지난달 3일 자에 실렸다. 연구는 한국연구재단, 한국산업기술진흥원 등의 지원을 받아 이뤄졌다.