KAIST 항공우주공학과 김현정 교수팀과 미국 MIT 주에이전 후 교수팀이 각 픽셀을 전기적으로 독립 제어하는 투과형 중적외선 공간광변조기를 개발했다고 7월 14일 밝혔다. 연구 결과는 국제학술지 Nature Communications 7월 7일 온라인판에 게재됐다. 논문 DOI는 10.1038/s41467-026-75346-5다.
공간광변조기는 픽셀 단위로 빛의 투과량과 전달 형태를 조절하는 소자다. 공동연구팀은 메타표면과 광학 상변화 소재 GSST를 결합했다. GSST는 전기 신호를 받은 뒤 전원이 꺼져도 상태를 유지하는 비휘발성 특성이 있어, 지속적인 전력 공급이 어려운 위성이나 우주탑재체용 광학계에 적용할 가능성이 제시됐다.
픽셀 수가 늘어나면 선택하지 않은 픽셀에도 전류가 흐르는 기생 경로가 생길 수 있다. 연구팀은 각 픽셀에 실리콘 PIN 다이오드를 넣어 원하는 위치만 선택하도록 설계했다. 이를 통해 6×6 배열의 모든 픽셀을 독립적으로 제어하고 광학 패턴을 구현했다고 보고했다.
내구성 시험에서는 1만6,700회 이상 반복 구동한 뒤에도 안정적인 성능을 유지했다. KAIST는 이를 기존 기술보다 약 13배 높은 내구성이라고 설명했다. 소자는 실리콘 포토닉스 공정으로 제작돼 수백~수천 픽셀 규모로 확장할 가능성이 있지만, 이번 발표에서 실제 대면적 칩이 구현된 것은 아니다.
| 항목 | 연구 결과 | 해석 범위 |
|---|---|---|
| 소자 유형 | 투과형 중적외선 SLM | 메타표면·GSST 기반 |
| 픽셀 배열 | 6×6 | 개별 전기 제어 |
| 반복 구동 | 1만6,700회 이상 | 소자 시험 |
| 내구성 비교 | 기존 기술 대비 약 13배 | KAIST 발표 기준 |
| 게재 | Nature Communications | 2026년 7월 7일 온라인 |
자료: STORIUM 정리
현재 장치는 빛의 양을 조절하는 기능을 구현한 단계다. 연구팀은 향후 메타표면 설계를 확장해 빛의 방향과 편광까지 제어하는 범용 재구성 광학으로 발전시키겠다는 계획을 밝혔다. 열영상 센서, 분광기, 적외선 카메라, 광통신 장치처럼 서로 다른 역할을 한 칩에서 바꾸는 ‘소프트웨어 정의 센서’는 향후 응용 목표다.
이번 결과는 논문과 대학 발표로 확인된 소자 수준 연구다. 우주 방사선과 극한 온도, 진동 환경에서의 장기 신뢰성, 대형 배열의 수율과 전력, 실제 비행 실증은 아직 남은 과제다. 연구팀은 소재 개발부터 칩 설계, 센서 통합, 우주환경 검증과 비행 실증으로 이어지는 공동연구를 진행할 계획이다.
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