고출력 레이저광을 원하는 파장의 빛으로 바꿔 의료·연구·통신·국방분야 등에 활용할 수 있는 파장변환기술과 광자장 변환용 단결정 소자가 국내 연구진에 의해 개발됐다.
한국과학기술원(KAIST) 비선형광학물질 연구실 윤춘섭 교수(물리학과)팀은 한국전광(대표 채진석)과 공동으로 광파장 변환용 핵심 비선형광학소재인 삼붕산리튬(LBO:LiB₃O5) 단결정을 세계 최고수준으로 개발하는 데 성공했다고 13일 발표했다.
이번에 윤 교수팀이 개발한 LBO 단결정은 고품질·대구경(35×35×30㎜³)제품으로 광투과 영역이 160㎚∼3.5㎛로 넓고 광손상 값이 25GW/㎝², 1㎱로 높으며 습기에 강하고, 기계적 강도가 큰 장점을 갖고 있다. 특히 윤 교수팀은 대구경 LBO 단결정 성장기간을 기존의 28일에서 10일로 크게 단축하고 결정결함전위밀도(dislocation density)도 ㎝²당 10이하인 고품질로 성장시키는 데 성공했다.
윤 교수팀은 이 기술을 국내와 미국에 각각 특허 출원 중이며, 한국전광과 LBO 파장 변환소자를 개발, 시작품 제작을 완료하고 상품화 단계에 있다.
LBO 단결정을 이용한 광파장 변환소자는 2·3차 조화파 발생을 이용해 단파장의 빛을 만들거나 광 파라메트릭 발진을 이용해 파장을 연속적으로 변화시킬 수 있는 광원을 만들 수 있어 고출력 레이저의 빛을 원하는 의료·연구·산업·계측·국방 등 다양한 분야에 활용할 수 있다.
파장변환 광소자의 세계 시장규모는 연간 2000만달러로 중국의 카시스사와 캐스텍사가 세계 시장의 약 90%를 점유하고 있다. 국내시장 규모는 올해기준 약 10억원 규모로 전량 수입에 의존하고 있다.
윤춘섭 교수는 『이번에 개발한 기술은 생산과정에서 인건비가 차지하는 비중이 낮아 우리보다 상대적으로 인건비가 싼 중국과도 충분히 경쟁할 수 있으며 LBO 단결정 성장기간을 단축시킬 수 있는 보유기술을 사용함으로써 생산단가면에서도 경쟁력을 가질 수 있다』고 밝혔다.
<정창훈기자 chjung@etnews.co.kr>