ISSN 1226-4520 July 20 3eng.osk.or.kr/Upload/Board/201607_final.pdf · 2016. 9. 24. · ISSN 1226-4520. July • 2016. 20. 권 . 3. 호. 제작된 가변초점의 마이크로 액체렌즈

ISSN 1226-4520

20 권 3호July•2016

제작된 가변초점의 마이크로 액체렌즈

[특집] MEMS

•�펨토초�레이저의�템포럴�집광(temporal�

focusing)을�이용한�3차원�마이크로�구조물의�

제작

•�Otto�결합�구조�기반의�표면�플라즈몬�공명�칩�

제작��

•�Electrowetting을�이용한�가변초점의�마이크로�

액체렌즈�기술�동향��

•�피코�프로젝터용�전자력�구동�스캐닝�

마이크로미러�기술�

한국광학회의 영문지 Journal of the Optical Society

of Korea 가 올해로 20주년을 맞이하였습니다.

2017년 2월호(21권 1호)부터는 JOSK의 명칭이

"Current Optics and Photonics"로 변경됩니다.

회원 여러분의 많은 관심과

투고 부탁드립니다.

ContentsContents광학과 기술

발행인 이 상 배발행소 한 국 광 학 회

우) 04157

서울특별시 마포구 독막로 320번지 태영데시앙 1610호한 국 광 학 회Tel.02-3452-6560 Fax.02-3452-6563E-mail : [email protected] : www.osk.or.kr인 쇄 도서출판 씨아이알

Tel.02-2275-8603 Fax.02-2265-9394

2016년 7월 26일 인쇄2016년 7월 30일 발행

회장이 보내는 편지 ···························································· 이상배 02

초대석 ··············································································· 최윤석 03

특집 ■ MEMS

펨토초 레이저의 템포럴 집광(temporal focusing)을 이용한 3차원

마이크로 구조물의 제작 ·························································· 장윤호 06

Otto 결합 구조 기반의 표면 플라즈몬 공명 칩 제작 ··················· 이연수, 김정무 10

Electrowetting을 이용한 가변초점의 마이크로 액체렌즈 기술 동향 ·········· 이종현 14

피코 프로젝터용 전자력 구동 스캐닝 마이크로미러 기술 ······················ 지창현 19

산업체 소개

PI KOREA Ltd ··········································································· 22

세계 빛의 해 (IYL) 2015 최종보고서 요약본 ···························· 24

한국광학회지 하이라이트 논문 소개

적응광학계용 37채널 SiC 변형거울을 이용한 파면 보상 ······························ 33

학회소식 ··················································································· 34

국내외 학술회의 일정 ······························································· 35

한국광학회 신규가입 회원명단 ················································· 37

한국광학회 후원사 명단 / 회원현황 ········································· 38

회 장 |이상배(한국과학기술연구원)

차기회장 |한재원(연세대학교)

부 회 장 |고도경 (광주과학기술원)

이병호(서울대학교)

이윤우(한국표준과학연구원)

정영주(광주과학기술원)

최영완(중앙대학교)

편집위원회 |

편집위원장 김광준(한국전자통신연구원)

편집간사 김대근(단국대학교)

김정호(경희대학교)

편집위원 김법민(고려대학교)

김재관(광주과학기술원)

노준석(포항공과대학교)

손원민(서강대학교)

이광조(경희대학교)

이상원(한국표준과학연구원)

임동성(피큐브㈜)

정환석(한국전자통신연구원)

최수봉(인천대학교)

최윤석(한밭대학교)

표지설명

제작된 액체렌즈 사진: (a) 전체 사진 (크기: 15×15 mm2),

(b) 전압 인가상태에서 확대된 안쪽렌즈와 자세한 전극

구조가 보이는 사진 (안쪽렌즈 직경: 1 mm, 바깥렌즈 직

경: 3.4 mm)

July 2016 20권 3호

회장이 보내는 편지

2 |OPTICAL SCIENCE AND TECHNOLOGY July 2016

존경하는 한국광학회 회원 여러분,

제가 광학회장으로 취임한지 5개월이 지났습니다. 지난 5개월 동안 한국광학회에서 있었던 주요한 결정사항

을 알려드리고, 앞으로 있을 사항에 대해 알려드리고자 합니다.

먼저 지난 2월 멕시코에서 개최되었던 세계 IYL 2015 폐회식에서 발표된 자료의 첫 번째 슬라이드가 한국 국

회에서 제정하였던 “세계 빛의 해 지원 결의안” 이었으며, 세계 빛의 해에 여러 국가에서 여러 행사를 진행하였지

만 한국광학회가 상당한 활동을 하였다는 것을 객관적으로 보여 주었습니다. 지난 7월에는 한국 IYL 조직위원

장이 “세계 빛의 해의 한국 활동보고서”를 세계 조직 위원회에 영문으로 번역하여 발송하였으며, 올해 10월 3

일 세계 빛의 해 조직 위원회에서 UNESCO에 “세계 빛의 해 결과보고서” 제출을 위한 세리모니를 할 예정이며,

아울러 레이저가 처음 발진된 5월 16일을 “세계 빛의 날”로 제정을 하기 위한 모임이 예정되어 있습니다. 한국

광학회 임원의 참석을 공식적으로 요청하여, 그 행사에 참석할 예정입니다. 작년 세계 빛의 해를 맞이하여 성공

적인 행사 개최를 위해 노력하신 전임 회장님과 조직위원장님께 깊은 감사의 말씀을 올립니다.

한편 한국광학회와 미국광학회가 공동으로 제정한 “이상수”어워드의 제2회 수상자로 최상삼 광학회 고문님이 결정되었으며, 2017년 2월 하

이원리조트에서 개최될 동계광학회에서 수상할 예정입니다. 한국광학회 전임 임원님들의 부단한 노력으로 미국광학회에 한국을 대표하는 상을

제정하였고, 전세계 광학회원을 대상으로 권위있는 상을 수여할 수 있는 위치에 있는 한국광학회의 위상이 높아졌다고 할 수 있습니다. “이상수

어워드” 심의위원회는 미국측 심의위원 3명, 한국측 심의위원 3명으로 구성되며, 위원장은 번갈아 추천합니다. 지난 6월 한국광학회 상임 이사회

에서는 이병호부회장님을 위원장으로 하는 “이상수 어워드” 한국측 심의위원 추천위원회를 광학회 내에 신설하여, 광학회 임원들이 교체되더라

도 심의위원 추천의 연속성을 유지할 수 있도록 하였습니다.

국제 협력에 관한 사항에 대해 말씀드리면, 현재 OSK-OSJ는 MOU에 의해 해마다 연구자들을 서로 교환하여 발표하게 하고 있습니다. 최근

일본 측에서는 대만을 포함하는 OSK_OSJ_OST 미팅을 계획하고 있으며, 한국광학회 측의 의견을 타진하였습니다. 한국광학회에서는 긍적적

으로 검토하고, 내년 초 MOU가 갱신되는 시점에 다시 논의할 예정입니다. 또한 EOS (Europian Optical Soceity)에서는 이번 9월 25일 베를

린에서 개최되는 EOSAM 2016 학술대회에 한국광학회장을 초청하여 참석할 예정이며, 10월 17일부터 미국광학회 설립 100주년을 기념하여 미

국광학회의 탄생지인 뉴욕주 로체스터에서 개최되는 OSA annual meeting인 Frontier in Optics에 한국광학회장을 초청하여 참석할 예정입

니다.

그리고 몇 년간 논의가 지속되었던 광학회 25년사는 지난 6월 편집이 완료되어 책자와 전자파일로 제작이 완료되었습니다. 20년사 초고 제작

때부터 있어 왔던 다양한 의견을 모두 수용하기가 어려워서 일단 25년사를 발간하고, 부족하거나 수정해야 할 부분에 대해서는 앞으로 편찬될

30년사에 반영하기로 하였습니다. 기본적으로는 전자파일을 배포하고, 책자를 원하시는 회원님들에게는 책자를 발송해드리는 것으로 방침을 정

하였습니다. 광학회 25주년사 발간을 위해 지난 수년간 노력해주신 박승한 전 부회장님께 깊은 감사의 뜻을 전합니다.

작년 가을 광학회 홈페이지 개편 후 홈페이지 내에 각 분과별로 구축된 사이트에서 분과학술대회의 논문 접수 및 세션 구성을 할 수 있도록

하여 광학회 직원들의 업무로드를 많이 경감하였습니다. 현재까지 다섯 번 정도의 분과 회의를 개최하였고, 큰 문제없이 잘 진행되고 있습니다.

또한 지난 6월부터는 한국광학회 숙원 사업의 하나인 홈페이지의 국문지, 영문지 편집시스템이 완료되어 현재 테스트 중에 있습니다. 테스트가

완료되면 바로 오픈할 예정입니다. 광학회 회원님들의 많은 관심을 부탁드리며, 광학회의 저널들이 국제적으로도 좋은 평가를 받을 수 있도록

많은 관심과 협조를 부탁드립니다.

광학회 임직원들은 한국광학회의 발전을 위해 다방면으로 노력하고 있습니다. 회원여러분들의 많은 격려와 조언을 부탁드립니다. 감사합니다.

2016년 7월 1일

이 상 배 한국광학회 제24대 회장

초대석

20권 3호 광학과 기술|3

특집호 초대석: MEMS

멤스(MEMS: Micro Electro-Mechanical Systems)기술은 나노기술을

이용해 제작되는 매우 작은 기계구조를 의미하며 나노머신 혹은 MST(Micro

Systems Technology)라고 불리기도 한다. 나노기술에서는 부피에 비해 표

면적이 상대적으로 크기 때문에 고전 물리학과 달리 표면효과가 크게 작용하는

영역이며 이로 인해 단순히 크기가 작아진 기계가 아닌 특수한 기능이 가능한

미세머신들을 제작할 수 있다.

특히 우리나라는 세계 최고의 반도체 기술을 바탕으로 정밀도가 높은 나노머

신들을 제작할 수 있으며, 이들을 다양한 응용분야에 활용하고 있다. 이번 광

학과 기술 특집호에서는 네 편의 기고문을 통해 멤스 기술이 광학적으로 응용

된 다양한 사례들과 관련분야 연구동향에 대한 소개를 하고자 한다.

먼저 미국 보스턴의 FemtoFab의 장윤호 대표님은 정밀한 3차원 마이크로 구조물의 제작이 가능한 펨토

초 레이저의 temporal 집광 방법에 대한 연구결과를 소개하였다. 3차원 구조물의 공간화소(voxel)를 순차

적으로 포토마스크를 이용하여 적층식으로 형성하는 기존 방법에 비해 펨토초 레이저를 사용하여 임의의 3

차원 나노 구조물을 중합법으로 형성하는 방법을 소개하였다. 특히 중합반응의 느린 속도를 개선할 수 있

는 temporal 집광 방법에 대한 최신 연구를 통하여 2~3 마이크로 수준의 해상도를 1mm2/sec의 빠른 패

터닝 속도로 구현할 수 있음을 보였다. 이러한 연구를 통해 향후 투-포톤 시스템 기반 멤스 기술이 비약적

으로 발전할 수 있을것으로 기대된다.

이어 전북대학교의 김정무 교수님, 이연수 연구원께서는 표면 플라즈몬 공명(SPR: Surface Plasmon

Resonance) 칩의 개발과 광학 센서 응용에 대한 연구결과를 소개하였다. 전북대 연구팀에서는 기존

Kretschmann 결합 구조를 극복한 Otto 결합 구조가 적용된 표면 플라즈몬 공명 칩을 개발하여 소형

화가 가능하면서도 바이오 센서, 공기층의 두께 변화를 이용한 새로운 형태의 압력 센서 등으로 응용이

가능함을 보였다. 이러한 연구 결과를 통해 멤스 기술에 기반한 다양한 광학 센서 개발이 가능함을 전망

하였다.

광주과학기술원의 이종현 교수님께서는 스마트 폰, 내시경, 광연결단자 등에 다양하게 적용이 가능한 가

변초점 마이크로 렌즈에 대한 연구결과를 소개하여 주셨다. 기계적으로 광학계가 변화하는 경우 마찰력 등

으로 내구성이 떨어지며 소형화도 어렵다는 단점이 있으나, 멤스 기술을 이용한 마이크로 액체렌즈는 이

를 해결할 수 있는 방법이 될 수 있다. 이번 기고에서는 전극과 패키징층, 전도성 액체 등을 이용하여, 전기

에 따라 wetting 현상이 바뀌는 electrowetting type의 가변초점 액체렌즈를 제안하였다. 제안된 구조는

광축정렬 개선 등을 통해 우수한 광학적 특성을 보였으며 대량생산도 가능하도록 설계되었다. 이를 통하여

향후 마이크로 렌즈 기술이 실제 상용화가 가능할 것으로 기대된다.

최 윤 석한밭대학교 전자·제어공학과

부교수


초대석


마지막으로 이화여자대학교의 지창현 교수님께서는 피코 프로젝터에 적용가능한 전자력 구동 스캐닝 마

이크로 미러 기술 동향을 소개하여 주셨다. 프로젝션 디스플레이는 초기 멤스 기술이 상용화에 성공한 대

표적인 사례로 최근에는 피코 프로젝터로 진화하여 다양한 응용 분야를 만들어내고 있다. 이 기고를 통해

LED 광원과 다양한 SLM(Spatial Light Modulator)가 적용된 피코 프로젝터의 개발 동향을 알 수 있었

다. 특히 마이크로미러의 스캐닝 특성은 프로젝터의 성능에 큰 영향을 미치는데 정전력, 전자력, 압전구동 등

다양한 방식의 구동 기술 및 스캐닝 방법에 대하여 상세하게 설명하여 피코 프로젝터 개발의 최근 연구동향

이해에 큰 도움이 되었다.

이번 광학과 기술 특집호를 통해 멤스 기술에 대한 이해의 폭이 넓어지며 광학과 접목된 새로운 분야 창

출에 대한 아이디어가 확대되기를 기대하며 관련 분야의 국내 연구가 보다 활성화 될 수 있기를 기대한다.

본 특집호를 위해 귀한 원고를 기고해주신 모든 분들게 진심으로 감사를 드린다.

펨토초 레이저의 템포럴 집광 06(temporal focusing)을 이용한 3차원

마이크로 구조물의 제작장윤호

Otto 결합 구조 기반의 표면 플라 10즈몬 공명 칩 제작이연수, 김정무

Electrowetting을 이용한 가변초점의 14마이크로 액체렌즈 기술 동향이종현

피코 프로젝터용 전자력 구동 19스캐닝 마이크로미러 기술지창현

특집 ▒ MEMS


펨토초 레이저의 템포럴 집광(temporal focusing)을 이용한 3차원 마이크로 구조물의 제작특집 ▒ MEMS

반도체 공정 기술을 이용한 MEMS 소자의 제작은 기존

의 공정 기술과 MEMS에 특화된 공정 개발에 힘입어 다

양한 응용 분야를 개척하고 있다. 하지만 이러한 공정 기

술의 기본 바탕은 물질의 적층, 포토 마스크를 통한 패터

닝, 그리고 이후에 진행되는 식각에 바탕을 두고 있기 때

문에 3차원 마이크로 구조물의 제작은 공정이 복잡해지

고 비용이 증가하는 단점이 있다. 이에 대한 대안으로 펨

토초의 펄스폭을 가지는 펄스레이저를 이용하여 3차원

구조물을 곧바로 제작하는 방법이 제안되고 연구되어 왔

다 [1]. 이 방법을 통하여 임의의 형상을 가지는 3차원 마

이크로 구조물을 제작하는 것이 가능하지만 3차원 공간

상의 화소(voxel)를 순차적으로 형성해야 하므로 포토 마

스크를 이용하여 하나의 층을 한번에 형성하는 기존의

방법에 비교해 공정시간이 기하급수적으로 증가하므로

이를 상업적으로 이용하기 힘든 단점이 있었다. 본 글에

서는 펨토초 레이저를 이용한 3차원 마이크로 구조물의

형성 공정에서의 속도 향상을 위한 방법을 기술하고자

한다.

펨토초 레이저는 펄스 폭이 수십에서 수백 펨토초인 펄

스레이저를 일컫는다. 많이 구현되는 방법중에 하나는

타이타늄이 첨가된 사파이어 결정(Titanium-sapphire)을

증폭 매질(gain medium)로 이용하는 것이다. 이를 통하

여 일반적으로 100펨토초의 펄스폭을 가지는 펄스를 80

MHz의 주파수로 얻을 수 있다. 평균 출력이 보통 1W 이

므로 하나의 펄스는 12.5nJ의 에너지를 가지게 되고, 개별

펄스 출력은 125 kW에 달하게 된다. 이와 같은 높은 펄스

출력의 레이저를 집광하게 되면 초점이 맺히는 3차원 공

간상의 화소에서만 여러 개의 광자가 동시에 반응에 참

여하게 되어 투포톤(Two photon) 혹은 멀티포톤(Multi-

photon) 효과를 발생시키게 된다 . 또한 초점이외의 공간

에서는 레이저에 의한 영향이 최소화되므로 레이저에 의

펨토초 레이저의 템포럴 집광(temporal focusing)을 이용한 3차원마이크로 구조물의 제작장윤호*

특집 ▒ MEMS

* FemtoFab, Inc.

그림1. 투포톤제조공정을이용한마이크로구조물의제작[3].


한 주변 영향을 최소화할 수 있다. 투포톤의 실제 연구는

펄스 레이저의 개발에 의해 저변이 확대 되었고 현미경

에의 응용으로 연구가 활발해졌지만, 동일한 원리를 이

용하여 3차원 공간상의 미세 화소에만 광여기 중합반응

(photo-polymerization)을 통한 구조물을 제작할 수 있다

[2, 3]. 그림 1은 투포톤 미세 공정을 이용하여 1㎛ 수준의

해상도를 가지고 임의의 모양을 가지는 3차원 마이크로

구조물의 제작의 예를 보여준다. 3차원 미세 제조 공정은

현미경에서 사용되는 광여기 반응에 추가하여 중합반응

이 또 다른 비선형 반응이므로 최대 수십 나노미터 수준

의 미세 구조물의 형성이 가능하다 [4]. 이러한 특징으로

임의의 3차원 마이크로 혹은 나노 구조물을 제작하는 것

이 가능하여 광결정 구조 등의 제작도 가능하다.

하지만 3차원 미세 공정의 장점에도 불구하고 투포톤

공정이 다양한 응용 분야를 찾지 못하는 이유는 몇 가지

단점으로 설명될 수 있다. 우선 기존의 투포톤 미세 공정

은 3차원상의 화소를 순차적으로 중합반응하므로 속도

적인 측면에서 포토마스크를 이용하여 하나의 층(layer)

을 한번에 형성하는 방법에 비해 현저하게 느리다는 문

제점이 있다. 재료적인 측면에서는 사용가능한 물질이

제한적이고 낮은 투포톤 효율 등도 문제점으로 볼 수 있

다. 본 글에서는 이러한 문제점 중에 기존의 투포톤 중합

반응의 느린 속도를 개선할 수 있는 방법에 대한 연구를

소개하고자 한다.

템포럴 집광(Temporal focusing) 방식은 펨토레이저의

펄스를 주파수별로 분해하고 이를 대물렌즈를 통과시키

면서 샘플 위치에서 다시 집광하는 방식을 일컫는다 [5,

6]. 이와 같은 방법을 이용하게 되면 대물렌즈의 초점 위

치 한 점에서만 투포톤 현상이 일어나는 것이 아니라 초

점 위치의 일정한 면적에서 투포톤 현상을 만들 수 있다.

즉 기존의 방식이 공간적으로만 집광을 하는 것이라면

템포럴 집광은 레이저를 파장별로 분해하고 이를 공간적

으로 겹치게 하는 것이다. 따라서 대물렌즈의 초점거리

에서만 모든 파장이 겹치게 되어 투포톤 효과를 낼 수 있

는 광밀도를 얻을 수 있고 다른 위치에서는 파장들이 서

로 다른 각도를 가지고 퍼지게 되므로 3차원공간상에서

특정 위치에만 투포톤 효과를 얻을 수 있는 것이다. 또한

공간적인 집광만을 이용하여 광밀도를 얻는 것이 아니므

로 임의의 면적을 가지는 레이저를 조사할 수 있어3차원

상의 임의의 깊이와 면적에서 투포톤 효과를 얻을 수 있

다. 이를 공간시간집광 (spatio-temporal focusing)이라고

도 부른다.

그럼 템포럴 집광을 통하여 투포톤 효과를 얻을 수 있

는 면적을 간단한 수식을 통하여 계산해 보고 문제점 및

개선점을 알아 보도록 하겠다. 앞서 일반적인 펨토초 레

이저는 평균 출력 1W, 펄스주파스 80MHz, 펄스폭 100 펨

토초의 특징을 가진다고 언급하였다. 이를 통하여 하나

의 펄스의 출력은 대략 125kW 수준이며 이러한 강한 출

력이 100 펨토초의 아주 짧은 시간동안 발생한다. 이러한

레이저를 높은 조리개값(high numerical aperture)를 가지

는 대물렌즈로 집광해서 투포톤 현상을 얻게 된다. 투포

톤이 일어날 확률은 아래의 식으로 간단하게 표현할 수

있다 [2].

(1)

여기서 δ는 투포톤 상수, λ는 레이저의 파장(보통

800nm), h는 플랑크상수, c는 빛의 속도, p0는 레이저의

평균출력, τ는 레이저의 펄스폭, ƒ는 펄스의 주파수, 그리

고 L은 레이저가 조사되는 면적의 한변의 길이이다. 즉

레이저의 파워의 제곱에 투포톤 효과가 발생할 확률은

비례해서 증가하고, 반면에 펄스 주파수의 제곱, 펄스폭

혹은 한변의 길이의 네제곱에 비례해서 투포톤의 확률은

감소하게 된다. 투포톤 상수를 40GM(40×40-58m4s)으로

가정하면 수식 (1)을 통하여 대략 초당 5 마이크로 사각형

면적에 투포톤 효과를 얻을 수 있다는 것을 알 수 있다.

크기가 작은 마이크로 구조물의 경우 포토마스크를 교체

하고 여러 번의 노광을 반복하여 제작이 가능하였다 [7].

단순한 공간 집광에 의한 투포톤 면적이 1 마이크로 이하

라고 가정하면 템포럴 집광을 통하여 약 25배 이상의 속

도 향상을 얻을 수 있는 것이다. 하지만 넓은 면적의 마이

크로구조물을 형성하기에는 여전히 실용적이지 못하다.

이를 극복하기 위한 방법으로 수식(1)을 살펴보면 투포톤

상수 혹은 평균 출력을 증가시키거나 펄스주파수 혹은

펄스폭을 감소시켜 하나의 펄스가 만들어 내는 순간출력

을 증가시키는 방법이 있다. 최근 들어 투포톤 상수값을

기존의 10배이상 향상시키는 연구도 발표되었으나 기존

의 물질을 사용하기에는 한계가 있다. 본 글에서는 펄스

의 순간 출력을 증가시켜 투포톤 면적을 증가시키는 방

법을 이용하여 투포톤 미세공정의 속도를 향상시키는 연


펨토초 레이저의 템포럴 집광(temporal focusing)을 이용한 3차원 마이크로 구조물의 제작특집 ▒ MEMS

구를 진행하였다.

기존의 펨토초레이저의 펄스를 재생증폭기

(regenerative amplifier)에 통과시키게 되면 펄스폭은 같은

수준 혹은 감소시키면서 펄스 에너지를 크게 증폭시킬

수 있다. 재생증폭기는 증폭매질을 펌프레이저로 여기시

킨 상태에서 앞서 생성된 펄스를 여러번 통과시켜 그 에

너지를 증가시키는 방법이다. 이 과정을 통하여 최종 형

성되는 펄스는 보통 1kHz의 펄스주파수, 50 fs 펄스폭, 그

리고 4W의 평균 출력을 가지게 된다. 따라서 기존의 펄

스당 에너지는 12.5nJ에서 4mJ로 크게 증가하게 되고 펄

스의 순간 출력도 125kW에서 80GW로 64만배 증가하게

된다. 이 수치를 가지고 수식(1)을 통하여 계산해 보면 초

당 3.8mm길이의 사각형 면적을 여기시킬 수 있다. 물론

이러한 계산은 실제 시스템을 구현할 때 작용하는 다른

변수들에 의해 감소하게 되지만 재생 증폭기를 사용하여

패터닝 속도를 크게 증가시킬 수 있고 템포럴 집광을 통

한 3차원 마이크로 구조물의 제조 공정이 실용적인 속도

에서 가능하다는 것을 짐작할 수 있다. 재생증폭기를 통

해 증폭된 펄스 에너지는 하나의 펄스를 이용하여 중합

반응을 일으켜 마이크로 구조물을 만드는 것 또한 가능

하다 [8].

실제 시스템을 구현하기 위해서 그림 2와 같은 광학 시

스템을 구현하였다. 시스템의 최적화를 위해 몇 가지 요

소를 먼저 검토할 필요가 있다. 우선 임의의 마이크로

구조물을 만들기 위해서 마이크로 미러 어레이(Digital

Micromirror Device, Texas Instrument)를 이용하여 실시

간으로 원하는 패턴을 출력하였다. 또한 재생증폭기에서

나오는 출력은 펄스당 에너지가 mJ수준이므로 모든 광

학 부품이 최고 출력에서 사용가능하지 않다. 구현된 시

스템에서는 DMD와 대물렌즈가 출력을 제한하는 부품

이라는 것을 확인하였고 4W의 출력중에 대략 1W의 출

력만이 실제 사용되었다. 더불어 사용되는 광학부품의

입출력 효율로 인하여 최종 샘플에 전달되는 에너지는

이보다 감소하게 된다. 그림 2의 시스템의 개략적인 설

명은 아래와 같다. 재생증폭기에서 나오는 레이저 펄스

의 직경을 대략 5mm 크기로 축소시킨 다음 이를 공간상

에서 균일한 세기를 가지도록 렌즈를 사용하여 변환시킨

다. 변환렌즈의 초점거리는 500mm 정도이며 이 초점거

리에 DMD를 위치시켜 레이저의 공간상의 세기를 임의

의 패턴으로 형성하게 된다. 이후 레이저 펄스는 회절격

자를 통하여 파장별로 분리되게 되고 대물렌즈를 통과시

키게 되면 DMD에서 형성된 패턴이 샘플 위치에 표시되

게 된다. 최종 샘플에서 패터닝되는 면적은 사용되는 렌

즈의 조합으로 결정되며, 현재 시스템은 대략 0.33 x 0.30

mm2의 면적을 가진다. DMD 하나의 픽셀은 샘플의 위치

에서 대략 0.3㎛ 크기를 가지게 된다. 제작가능한 최소 선

폭은 대략 2.4㎛ 이며 하나의 면적은 0.1초 시간의 노광으

로 형성된다.

제작된 시스템으로 마이크로 구조물을 형성하기 위해

서는 몇 가지 추가 최적화 과정이 필요하다. 첫번째로는

공간상 레이저의 균일도의 문제이다. 변환렌즈를 통하여

일차적으로 레이저 세기의 공간 균일도를 확보하였으나,

레이저에 애초에 존재하는 공간상의 잡음 성분은 제거가

불가능하다. 따라서 본 연구에서는 DMD를 이용하여 잡

음 성분을 추가적으로 제거하였다. 하지만 DMD의 출력

속도와 재생 증폭기의 펄스 주파수가 정확하게 동기화

되지 않으면 실제 제작되는 구조물의 공간상의 높낮이가

존재하게 된다. 두번째 문제로는 여러 개의 패턴을 형성

하는 경우 나중에 패턴되는 영역이

이전에 패턴된 영역으로부터 영향

을 받는 것이다. 이를 보완하기 위해

서 패턴 사이의 관계를 이용하여 현

재 패턴의 공간상 세기를 보정하는

방법을 사용하였다.

제작된 시스템을 통하여 실제 3차

원 마이크로 구조물의 제작 가능성

을 확인하기 위하여 3차원상에 배치

된 미세 와이어 구조를 설계하고 제

작하였다. 패터닝에 사용된 조건은 그림2.재생증폭기와템포럴집광을이용한3차원마이크로구조물제작시스템의개략도


샘플 위치에서의 레이저 출력은 38mW이었고, 2㎛의 높

이당 0.1초의 노광시간을 사용하였으며, 한번에 패터닝

되는 면적은 0.1mm2이었다. 그림 3의 구조를 패터닝하는

시간은 대략 15분 정도 소요되었고 중합되지 않은 폴리

머를 제거하고 최종 구조물을 얻기 위해 대략 10분의 시

간이 추가 소요되었다.

제작된 구조에서 미세 와이어는 직경 50㎛ 이며 교차하

는 와이어는 수직 방향으로 150㎛ 분리되어 형성되어 있

어 두 개의 와이어는 물리적으로 분리되어 있다. 이 구조

는 마이크로채널 소자의 제작에 사용되는 몰드구조로 설

계 제작되었다. 실제 마이크로 채널 구조를 폴리머를 이

용하여 곧바로 패터닝이 가능하나 패터닝 이후에 채널

내부의 폴리머를 제거하기 위해서는 상당한 시간이 소요

되므로 몰드구조를 만들고 이를 다른 물질로 전사시키는

방법으로 연구를 진행하였다.

본 글에서는 3차원 마이크로 구조물의 제작을 위한 투

포톤 미세공정에 대해서 언급하고 느린 공정 속도를 개

선하기 위한 재생 증폭기를 사용한 템포럴 집광 방법과

구현 방법에 대해서 서술하였다. 또한 임의의 형상을 제

작하기 위하여 DMD를 이용하여 실시간으로 패턴을 출

력하였다. 구현된 시스템으로 최소 선폭 2.4㎛와 패터닝

속도 1mm2/sec을 얻을 수 있었으며 향후에 시스템 최적

화를 통하여 제작 속도를 추가로 향상 시킬 수 있으리라

예상된다. 10mm 크기의 3차원 마이크로 채널 몰드 구조

의 경우 수십분 내외로 패터닝이 가능하므로 현재의 시

스템으로 마이크로 유체소자에서의 3차원 마이크로 구

조물을 제작하는 것이 가능하고 향후에 제작 속도를 추

가로 향상시킨다면 보다 다양한 응용 분야를 찾을 수 있

으리라 기대한다.

참고문헌

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[2] W. Denk, J. H. Strickler, and W. W. Webb, “Two-photon laser scanning fluorescence microscopy,” Science, vol. 248, p. 73, 1990.

[3] B. H. Cumpston, S. P. Ananthavel, S. Barlow, D. L. Dyer, J. E. Ehrlich, L. L. Erskine, A. A. Heikal, S. M. Kuebler, I.-Y. S. Lee, and D. McCord-Maughon, “Two-photon polymerization initiators for three-dimensional optical data storage and microfabrication,” Nature, vol. 398, pp. 51-54, 1999.

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[6] D. Oron, E. Tal, and Y. Silberberg, “Scanningless depth-resolved microscopy,” Opt. Express, vol. 13, pp. 1468–1476, 2005.

[7] D. Kim and P. T. C. So, “High-throughput three-dimensional lithographic microfabrication,” Optics Letters, vol. 35, pp. 1602-1604, 2010.

[8] G. Witzgall, R. Vrijen, E. Yablonovitch, V. Doan, and B. J. Schwartz, “Single-shot two-photon exposure of commercial photoresist for the production of three-dimensional structures,” Optics Letters, vol. 23, pp. 1745-1747, 1998.

그림3.3차원와이어구조의설계와제작.(a)캐드디자인,(b)제작된구조물의사진,(c)3차원공간와이어구조의확대사진

약 력

장윤호

저자는 서울대학교 전기컴퓨터공학부에서 마이크로

미러에 대한 연구로 박사 학위를 받고 현재 미국 보스톤 소재 FemtoFab, Inc.에서 3차원 미세 가공 기술에 대한 연구 및 사업화를 진행하고 있다.

(a) (b) (c)


Otto 결합 구조 기반의 표면 플라즈몬 공명 칩 제작특집 ▒ MEMS

표면 플라즈몬 공명은 양의 유전상수를 갖는 물질과

음의 유전상수를 갖는 금속의 경계면에서 외부로부터

입사된 빛에 의해 금속 표면의 전자들이 공명하여 특

정 파장 대역의 빛이 금속 물질로 흡수되는 현상을 말

하며, 이때 공명을 일으킬 수 있는 빛의 입사각은 계면

을 이루고 있는 두 물질의 종류와 두께 등에 의해 결정

된다. 이러한 SPR 효과를 이용하면 얇은 금속 박막의

표면이나 금속 grating 구조 위의 특정 물질의 흡착 정

도를 측정할 수 있어, 특정 가스를 감지하거나 생체 분

자들 간의 상호작용을 분석하기 위한 센서를 제작하

는데 활용되고 있다.

표면 플라즈몬 공명은 음의 굴절률을 가지는 다양한

금속 물질에서 발생할 수 있지만 그 중에서도 높은 안

정성을 가지는 금이나 가장 날카로운 공명 피크를 보

이는 은으로 이루어진 금속 박막이 보편적으로 이용

되고 있다 [1]. 현재 상용화된 대부분의 표면 플라즈몬

공명 센서들은 제작의 용이성으로 인해 그림 1에 나타

낸 Kretschmann 결합 구조를 기반으로 하고 있다.

하지만, 이러한 구조를 기반으로 한 센서는 성능을

개선시키는 데에 있어 두 가지 구조적인 제약을 가지

고 있다. 그 첫 번째는 접착층으로 인한 표면 플라즈몬

공명 효과의 민감도 저하다. 그림 1에서 볼 수 있듯이

Kretschmann 결합 구조에서는 금이나 은으로 이루어

진 금속 박막이 유리 기판의 표면에 위치해 있는 것을

볼 수 있는데 이때 두 물질의 접착력을 높여주기 위해

서는 일반적으로 수 nm에서 수십 nm 두께의 크롬 또

는 티타늄 박막을 금속과 유리기판 사이에 형성하여

접착층으로 활용해야만 한다. 이 경우, 유리기판을 통

해 입사된 빛은 접착층을 통하여 금속 박막으로 진행

하게 되므로 접착층이 표면 플라즈몬 공명 현상을 저

해하는 요소로 작용하게 된다. 그림 2는 Kretschmann

결합 구조를 기반으로 한 표면 플라즈몬 공명 시뮬레

이션에서의 접착층에 의한 영향을 보여주고 있다.

Kretschmann 결합 구조의 두번째 구조적 제약은 채

* 전북대학교

Otto 결합 구조 기반의 표면 플라즈몬 공명 칩 제작이연수, 김정무*

특집 ▒ MEMS

그림1.표면플라즈몬공명측정을위한Kretschmann결합구조


널 높이의 소형화에 있어서의 한계이다. 미세유체 시

스템 분야에서는 실험에 쓰이는 고비용 시약의 양을

줄여 궁극적으로는 실험 비용을 줄이는 것이 중요한

요소로 여겨지고 있다 [2][3]. 미세유체 시스템에서 소

모되는 시약의 양을 줄이기 위한 가장 효과적인 방법

은 유체가 흐르는 채널의 단면적을 소형화하는 것이

다. Kretschmann 결합 구조에서의 금속 박막층과 하부

의 유전체 기판 사이의 채널의 높이는 하부 기판에 의

한 영향을 방지하기 위해 실험에 사용되는 입사광의

파장의 길이보다 보다 더욱 길어야 하기 때문에 채널

의 단면적을 소형화하기 어렵다는 단점이 있다. 그림

3은 Kretschmann 결합 구조를 기반으로 한 표면 플라

즈몬 공명 시뮬레이션에서의 채널의 높이 변화에 따

른 영향을 나타내고 있다. 이 결과로부터 높은 해상도

의 표면 플라즈몬 공명 현상을 얻기 위해서는 채널의

높이가 입사광의 파장의 길이인 975.1 nm에 비해 약 4

배 이상 길어야 한다는 것을 알 수 있다.

Kretschmann 결합 구조보다 학계에 먼저 발표되었

지만 아직까지 광학센서로서 본격적인 연구가 진행되

지 않은 Otto 결합 구조는 그림 4에 나타난 바와 같이

금속 박막이 유리 기판의 아랫면이 아닌 하부 유전체

기판의 윗면에 위치해있다.

이러한 구조에서는 하부 기판의 영향을 방지하기 위

해 금속 박막의 두께를 입사광의 투과 깊이보다 더 두

껍게 설계해야 한다. 따라서, kretschmann 결합 구조의

경우와는 다르게 금속 박막과 하부 기판 사이의 접착

층이 표면 플라즈몬 공명 현상에 영향을 미치지 않게

된다. 또한, 채널의 단면적 또한 Kretschmann 결합 구

조를 이용한 표면 플라즈몬 공명 센서의 경우보다 더

욱 작게 만들 수 있다는 장점이 있다. 본 원고에서는

실리콘 -쿼츠 접합 공정을 이용하여 기존의

Kretschmann 결합 구조의 단점을 보완할 수 있는 Otto

결합 구조를 기반으로 한 표면 플라즈몬 공명 칩의 제

작에 관한 내용을 소개하고자 한다.

그림4.표면플라즈몬공명측정을위한Otto결합구조

그림3.Kretschmann결합구조에서의채널높이의영향

그림2.Kretschmann결합구조에서의크롬접착층의영향

그림5.제안된Otto구조를기반으로한표면플라즈몬공명칩


Otto 결합 구조 기반의 표면 플라즈몬 공명 칩 제작특집 ▒ MEMS

그림 5는 Otto 결합 구조를 기반으로 한 표면 플라즈

몬 공명 칩의 개요도를 나타내고 있다. 제안된 표면 플

라즈몬 공명 칩은 쿼츠 기판과 2.5㎛ 깊이의 단차가 형

성된 실리콘 기판이 접합된 형태이다. 최적의 표면 플

라즈몬 공명이 발생하기 위한 중요한 요소인 채널의

높이는 Fresnel 방정식을 이용하여 약 2.2㎛로 계산되

었으며, 금 박막의 굴절률은 기존에 보고된 문헌에서

제시한 값 (굴절률: 0.27, 소멸상수: 6.005)으로 가정하

였다. 따라서, 위의 계산된 채널의 높이를 고려하여 실

리콘 기판의 단차에 위치하는 금 박막의 두께는 300

nm로 설계하였다. 설계된 값을 바탕으로 한 표면 플

라즈몬 공명의 시뮬레이션 결과 표면 플라즈몬 공명

이 일어나는 빛의 입사각은 42.21°이며 이때의 입사된

빛의 반사율은 0.363인 것을 확인하였다.

일반적으로 표면 플라즈몬 공명 칩을 제작 할 경우

에는 유리 기판과 실리콘 기판을 양극 접합을 이용해

접합하게 된다. 하지만, 유리 기판과 금속 박막 사이에

약 2㎛의 매우 좁은 간격의 채널을 가지는 Otto 구조

를 기반으로 한 표면 플라즈몬 공명 칩의 경우에는 양

극 접합 공정 중 수백 V에 달하는 높은 전압으로 인해

절연파괴가 발생하여 금속 박막이 손상될 수 있다. 따

라서, 본 연구에서는 기존의 양극 접합 공정 대신에 단

순히 각 웨이퍼의 표면에 O2 플라즈마 처리 후 접합하

는 실리콘-쿼츠 접합 공정을 이용하여 표면 플라즈몬

공명 칩을 제작하였다. 그림 6은 제작된 Otto 구조 기

반의 표면 플라즈몬 공명 칩의 모습이다.

제작된 칩의 표면 플라즈몬 효과는 컴퓨터 제어 기

반의 반사계를 이용해 측정하였으며 그 개요도를 그

림 7에 나타내었다. 제작된 칩은 스텝 모터를 이용해

각도 조절이 가능한 BK7 우각 프리즘의 표면에 위치

시켰으며 인덱스 매칭 오일을 이용하여 프리즘과 쿼

츠의 불완전 접촉으로 인한 빛의 산란을 방지하였다.

975.1 nm의 파장을 갖는 TM 편광된 입사광은 쿼츠와

공기층의 경계면에서 전반사하게 된다. 이 때 표면 플

라즈몬 공명 조건을 만족하는 특정한 입사각에서는

전반사의 결과로 쿼츠와 공기층의 경계면에서 생성된

소멸파를 통해 빛 에너지의 대부분이 금 박막 표면에

존재하는 자유전자의 진동인 표면 플라즈몬 파의 형

태로 흡수되어 반사율이 낮아지게 된다.

실제 측정 결과, 표면 플라즈몬 공명으로 인해 반사

율이 최소가 되는 입사각은 42.19°이며 그때의 반사율

은 0.411로 확인되었다. 제작 이전에 진행했던 시뮬레

이션 결과와 비교했을 때 오차가 발생한 이유는 본 연

그림9.제작된금박막의굴절률값을바탕으로한시뮬레이션결과와기존

시뮬레이션및실제측정결과와의비교

그림8.측정된표면플라즈몬공명효과와‘Findfit’결과

그림7.표면플라즈몬공명측정을위한시스템의개요도

그림6.제작된Otto결합구조를기반으로한표면플라즈몬공명칩


약 력

이연수

이연수 학사는 전북대학교 전자정보공학부 석박통

합과정에 재학중이며, RF MEMS, SPR, IMU, 3D printing 분야에 대해 연구하고 있다. E.mail : [email protected]

김정무

김정무 박사는 2007년 서울대학교 전기컴퓨터공학

부에서 MEMS (Microelectromechanical System)으로 박사학위를 취득하였고, 2007년 9월부터 2008년 3월까지 박사후 연구원으로 UC San Diego의 Gabriel Rebeiz 교수 연구 그룹에서 RF MEMS 연구를 수행하였다. 현재 전북대학교 전자공

학부에 부교수로 재직 중이며, 연구 관심 분야는 RF MEMS, SPR, IMU, ink jet printing, 3D printing 등에 대한 설계, 제작 및 분석이다. E.mail : [email protected]

구에서 제작된 칩의 금 박막의 굴절률이 시뮬레이션을

위해 가정했던 기존의 문헌에 나와있는 굴절률 값과

차이가 있기 때문인 것으로 보인다. Otto 결합 구조에

서는 금속 박막의 굴절률이 공기층의 높이를 결정하는

중요한 값인 것을 고려하여 Mathmatica의 ‘Findfit’ 기

능을 이용하여 측정결과로부터 본 연구에서 제작된 금

박막의 굴절률을 유추하였으며 그 결과를 그림 8에 나

타내었다.

그림 9는 설계 값을 바탕으로 한 시뮬레이션 결과와

실제 측정된 결과 그리고 새롭게 얻어진 제작된 금 박

막의 굴절률 (굴절률: 0.365, 소멸상수: 6.23)을 이용한

시뮬레이션 결과를 보여주고 있다. 여기서 반사율이

최소가 되는 입사각은 42.15°이며 그때의 반사율은

0.402로 확인되었으며 이 값은 실제 측정값과 유사한

값임을 알 수 있다.

본 연구에서 제작된 Otto 결합 구조를 기반으로 한 표

면 플라즈몬 공명 칩은 특정 항체를 금 박막의 표면에

성장 시킬 경우 그림 10에 나타낸 것과 같이 시약 내의

특정 생체분자의 상호작용을 검출하기 위한 바이오센

서로써 활용될 수 있다. 또한, 그림 11에 나타낸 것과

같이 Kretschmann 결합 구조로는 구현할 수 없었던 공

기층의 두께 변화를 이용한 압력센서 등과 같은 새로

운 형태의 광학 센서로써 활용될 수 있다. 따라서, Otto

결합 구조를 기반으로 한 표면 플라즈몬 공명 센서는

기존의 Kretschmann 결합 구조를 기반으로 한 센서의

단점을 보완할 수 있을 뿐만 아니라 표면 플라즈몬 공

명 효과의 응용 분야를 넓히는데 큰 도움이 될 것으로

기대된다.

참고문헌

[1] Homola, Jirı́ , Sinclair S. Yee, and Günter Gauglitz. “Surface plasmon resonance sensors: review.” Sensors and Actuators B: Chemical 54.1 (1999): 3-15.

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[3] Cesaro-Tadic, S., Dernick, G., Juncker, D., Buurman, G., Kropshofer, H., Michel, B., ... & Delamarche, E. (2004). High-sensitivity miniaturized immunoassays for tumor necrosis factor α using microfluidic systems. Lab on a Chip, 4(6), 563-569.

그림11.제작된표면플라즈몬공명칩의압력센서로써의응용

그림10.제작된표면플라즈몬공명칩의바이오센서로써의응용


Electrowetting을 이용한 가변초점의 마이크로 액체렌즈 기술 동향특집 ▒ MEMS

1. 서론

가변초점 마이크로 렌즈는 smart phone 카메라, 내

시경, 광커넥션 등에 사용되는 광학계의 핵심 부품중

의 하나이다. 기존 렌즈광학계는 초점을 변경하기 위

하여 일부 렌즈의 위치를 변경시킨다. 이와 같이 렌즈

이동을 이용한 초점가변 광학계는 소형화할 때 작은

부품의 조립이 어렵고 또한 마이크로 스케일로 작아

지면서 마찰력의 영향이 커진다는 단점이 있다. 한편,

초점 변경을 위하여 렌즈의 곡률을 직접 변경시킬 수

있는데, 이 방법은 MEMS (MicroElectroMechanical

Systems) 기술을 이용한 마이크로 구동을 이용하기 때

문에 소형화에 매우 유리하다는 장점이 있다.

마이크로 렌즈의 곡률을

변경하는 방법으로 공압

[1], 열변형 [2], 정전력 [3]

또는 electrowetting [4-6]

구동 등이 이용되고 있다.

이중에서 그림 1(a)에 보

인 electrowetting 방법은

구동속도가 빠르고, 제작

이 쉬우며, 특히, 기계적

요소에 의한 마찰력이 없기 때문에 마모가 거의 없다

는 장점이 있다. 반면에, 곡면을 가진 액체표면의

packaging은 air trap이나 액체 누출로 인하여 그 동안

대량생산의 제약요소로 작용해 왔다. 그림 1(b)에 보

인 바와 같이, 폴리머가 증착된 유체 렌즈 위에 정전구

동을 위한 금속박막 전극을 제작하는 연구가 보고되

었으나 [3], 가변 렌즈 구동에 따른 금속박막의 피로

파괴 및 투과도 저하가 문제점으로 대두되고 있다.

이를 해결하기 위하여 electrowetting으로 구동되는

초점가변 유체렌즈를 폴리머로 s p h e r i c a l

encapsulation 함으로써 웨이퍼 레벨의 패키징이 가능

한 구조가 그림 2와 같이 제안되고 있다[7]. 이 렌즈 구

조는 안쪽 렌즈가 정전력으로 구동될 때에도 바깥 렌

* 광주과학기술원 기계공학과

Electrowetting을 이용한 가변초점의 마이크로 액체렌즈 기술 동향이종현*

특집 ▒ MEMS

(a)

그림1.기존액체렌즈;(a)수직형electrowetting액체렌즈,(b)정전구동형액체렌즈.

(b)


즈는 표면장력에 의하여 구면이 유지된다. 여기서 안

쪽렌즈는 전도성 유체로서 전기적으로 표면장력을 조

절하여 렌즈의 초점을 변화시키며 , 폴리머

encapsulation 되는 바깥 렌즈는 낮은 증기압의 비전도

성 유체, 예를 들면 실리콘 오일 등을 사용할 수 있다.

본 기술 논문에서는 새로 제안되고 있는 유체렌즈의

제작 및 패키징 방법을 설명하고, 구동 특성, 광학적

성능 및 최근 기술동향을 소개하고자 한다.

2. 소자 구조 및 원리

그림 2(a)에 제안된 초점가변 유체 렌즈의 구조를 보

였으며 구성요소는 다음과 같다: 유리기판, 패키징층

(parylene), 신호 및 접지용의 ITO(indium–tin–oxide)

전극, 2개의 유전층(Cytop/SU-8), 초점변경을 위한 전

도성 액체(glycerin mixture)의 안쪽렌즈, 전도성 액체

와 섞이지 않은 비전도성(실리콘 오일)의 바깥렌즈.

중앙의 친수성 영역에 전도성 액체를 떨어뜨리면 반

구형으로 유지되며, 이 영역은 액체렌즈의 곡률 변경

을 통한 초점가변 중에도 광축을 유지시키는 역할을

한다. 이어서 이 위에 비전도성 액체를 떨어뜨리면 바

깥쪽 영역(SU-8)에 반구형의 렌즈

를 형성한다. 안쪽렌즈의 표면을

보다 구면에 가깝게 만들기 위하

여 렌즈 구동을 위한 coplanar 전

극은 그림 2(b)와 같이 pinwheel

패턴으로 설계할 수 있다.

한편, 액체렌즈의 안정적인 제

작 및 구동을 위해서는 액체렌즈

를 패키징할 때 액체 손실이 없어

야 하며, 또한 공기가 갇혀있지 않

아야 한다. 기존의 epoxy 본딩은

위 문제에 매우 취약하며, 따라서

액체렌즈 위에 CVD(chemical

vapor deposition) 공정으로 직접

폴리머(parylene)를 증착하는 것

이 필요하다. 이 방법은 액체렌즈

의 까다로운 패키징을 직접적인

CVD 증착으로 수행하기 때문에

공정이 간단하며, 또한 투과도 및 표면거칠기와 관련

된 성능도 우수하다는 특징이 있다. 이 패키징 재료로

는 패릴린(parylene)이 많이 이용되며, 기존의 글래스

본딩 방법에 비하여 wafer-level 패키징, 공정가격 및

대량생산 관점에서 매우 유리하다.

그림 3은 안쪽렌즈의 굴절율(n1)이 바깥렌즈의 굴절

율(n2)보다 작은 경우에 대한 ray tracing 결과를 보여

준다. 빛이 렌즈 아래로 부터 비춰질 때, 두 렌즈의 경

계면에서 1차적으로 퍼지며, 바깥렌즈와 공기의 경계

면에서 다시 모아지는 것을 알 수 있다. 바깥렌즈 표

면은 평면보다 곡면인 경우가 focusing 효과를 증대시

킨다.

액체렌즈의 핵심기능인 가변초점을 위해서는 안쪽

렌즈 아래에 연결된 유전층을 교류전압으로

modulation시킴으로써 접촉각(contact angle)을 변경

시킨다. 액체렌즈에 전압이 가해지면 도전체인 안쪽

렌즈는 혐수성 영역(SU-8)으로 확장되므로 곡률반경

이 커지면서 초점거리는 길어지게 된다. 접촉각과 가

진전압과의 관계는 Young-Lipmann equation으로 불

리는 식 1로 표현된다 [8].

(1)

그림2.(a)초점가변형액체렌즈의단면구조및구성요소,(---:liquidshapechangeduringthe

operation),(b)pinwheel-shape의신호전극및spoke-shape의접지전극

그림3.초점가변형액체렌즈에대한raytracing



: surface tension between liquid and air

: initial contact angle,

: resulting contact angle

: relative permittivity of dielectric layer

: applied voltage

: thickness of dielectric layer

3. 제작공정

Electrowetting 표면과 coplanar 전극을 제작하기 위

해서는, 첫 번째로, sputtered Cr(200 nm) 위에

alignment marks를 제작한 후, ITO(250 nm)가 코팅된

글래스 위에 습식식각 공정으로 전극을 제작한다. 두

번째로, SU-8 유전층(1.4 ㎛)을 spin 코팅한 후 ground

전극을 photolithography로 노출시킨다. 이후 혐수성

표면은 Cytop(70 nm)을 스핀 코팅하여 제작한다. 기

판제작의 마지막 공정으로서, 중앙부의 Cytop을 직경

1 mm 범위에서 반응성 식각 (RIE: reactive ion

etching) 공정으로 제거하면 SU-8 층이 드러나며, 노출

된 친수성 영역은 안쪽렌즈를 광축에 고정하는 역할

을 한다.

안쪽렌즈 재료인 전도성 물질의 굴절율은 1.42로 설

계되었으며, glycerin과 KCL(0.1 M)을 0.65/0.35 중량비

율로 섞어 제조할 수 있다. 바깥렌즈는 낮은 증기압(2

Torr)의 실리콘 오일(silicone oil, Dow Corning 704, 굴

절율 1.556)을 사용하며, 이것은 이후 공정인 액체 위의

폴리머 패키징을 용이하게 한다. 제조된 안쪽렌즈 재

료인 glycerin mixture (용량: 0.5 ㎕, 밀도: 1.16 kg/m3)와

바깥렌즈 재료인 실리콘 오일 (용량: 4.8 ㎕, 밀도: 1.07

kg/m3)을 중앙의 친수성 영역 위에 pipette을 이용하여

순차적으로 올려 놓는다. 최종적으로, 반구형의 실리

콘 오일에 대한 parylene C (1.5 ㎛) 패키징은 진공환경

(15 mTorr)의 CVD 공정으로 수행되었으며, 패릴린 증

착 후의 바깥렌즈 직경은 2.7% 감소하였다.

그림 4는 제작된 액체렌즈 소자를 보여주며, 바깥렌

즈의 직경은 3.4 mm이고 전체 면적은 15×15 mm2로

서 실험을 위하여 약간 크게 제작되었다. 제작 가능한

바깥렌즈의 최소 및 최대 직경은 각각 0.02 mm 및 30

mm이며, capillary length(1.8 mm)의 17배까지는 중력

효과에 의한 왜곡없이 제작이 가능하다 [3].

4. 광학 특성 평가

제작된 액체렌즈의 인가전압에 따른 가변초점 특성

은 다음과 같다. 광원으로는 laser diode(LD, 633 nm)

를 사용하고, collimator를 연결하였다. 초점거리는 그

림 5(a)에 보인 바와 같은 confocal microscope

(Nanofocus™)로 측정하였다. 오일과 glycerin mixture

의 곡률반경은 각각 2080 ㎛와 548 ㎛로 구동되는 안

쪽 렌즈의 반경이 매우 작지만, 그 굴절률이 바깥렌즈

와 차이가 크지 않아 초기 초점거리는 27 mm이다.

그림 5(b)에 보인 바와 같이 glycerin mixture와 친수

성 SU-8 사이의 마찰로 인하여 30 Vrms이하에서는 변

화가 없었으며, 65 Vrms

(5 kHz)를 인가하였을 때 초점

거리가 9 mm까지 변경되었다. 제작된 액체렌즈의 초

점가변 범위는 9-27 mm로서, 동일한 구조의 기존 평

판형 액체렌즈(9-18 mm [4], 10-15 mm [6]) 보다 우수

함을 보인다. 초점가변 범위가 확장된 이유는 두 액체

렌즈의 굴절율 차이에 기인하며, 유체의 굴절율 또는

액체렌즈의 용량을 변경할 경우 가변범위는 조절이

가능하다. 그림 5(b)에 보인 바와 같이 인가전압

을 오르내리면서 초점가변의 hysteresis를 측정

하였으며, 인가전압 40 V에서 최대 hysteresis

error가 8.9%로 측정되었다. 0-50V의 구동전압

으로 초점거리에 대하여 20회 반복 실험한 결

과 측방향 오차는 6 ㎛(표준편차)였으며, 최대

소모전력은 65 Vrms에서 4.2 mW에 불과하였다.

액체렌즈의 이미징 특성을 측정하기 위하여

L&S (line and space) 패턴에 대한 이미지를 그그림4.제작된액체렌즈사진:(a)전체사진(크기:15×15mm2),(b)전압인가상태에서확대된

안쪽렌즈와자세한전극구조가보이는사진(안쪽렌즈직경:1mm,바깥렌즈직경:3.4mm)

(a) (b)


림 6과 같이 CCD 카메라로 촬영하였다. 그림 6(a)는

초기(0V)에 초점이 맞지 않았을 때의 이미지이며, 그

림 6(b)는 50 Vrms를 인가하여 초점을 맞춘 이미지를

나타낸다. 렌즈 이미징을 정량적으로 평가하기 위해

서는 공간주파수(line pairs/mm)에 따른 modulation

transfer function (MTF) 값을 측정해야 한다. 그림 6(c)

는 white light 조명조건에서 현미경으로 촬영된 MTF

측정용 사진의 예시(공간주파수 20 lp/mm) 이다.

MTF 기준값을 50% 라고 가정했을 때, 20 lp/mm 과

50 lp/mm에서 직경 0.35 mm(aperture 직경의 70%)와

직경 0.2 mm(aperture 직경의 40%)까지 각각 이미징

이 가능함을 알 수 있다.

제작된 액체렌즈에 anti-reflection coating(ARC)이 없는

상태에서 투과도 ( t r a n s m i t t a n c e)를 U V-V I S

spectrometry(Cary 500, Varian)를 이용하여 측정하였다.

측정된 투과도는 가시광선 영역에서 80%

이상으로서, 기존 정전구동 액체렌즈[3] 보

다 우수하였다. 패키징된 렌즈표면의 거칠

기를 A F M으로 측정하였을 때 , 5

nm(Quadratic mean value)에 불과하였으며,

반응속도는 인가전압 상승 및 하강 조건에

서 모두 100 ms 이내로 측정되었다.

한편, 중력에 의한 액체렌즈의 변형을

최소화하기 위하여 두 액체의 밀도는 비

슷하게 설계되는 것이 바람직하다 [4-6]. 중력효과를

실험적으로 검증하기 위하여 직경 10 mm의 액체렌즈

를 제작한 후 폴리머로 패키징하였다. 액체렌즈를 수

직으로 세웠을 때, 중력효과가 작을 것으로 추정되는

수평축의 이미지 shift는 측정할 수 없을 정도로 작았

으며, 수직축에 대해서는 6 mm 직경(60% of the lens

diameter) 내에서 2.4% 이하로 측정되었다. 이와 같이

중력효과가 작은 이유는 액체렌즈의 용량이 작고, 또

한 패키징에 사용된 폴리머 박막에 0.8 MPa의 인장력

이 존재하기 때문으로 판단된다 [9]. 실제 가변초점 성

능이 평가된 바깥렌즈의 직경은 3.4 mm 이기 때문에

이미지 shift는 훨씬 적을 것으로 판단된다.

5. 광축 개선

전술한 바와 같이, 액체렌즈의 기판 중

앙부는 친수성 영역이므로 전도성 액체

를 떨어뜨리면 반구형태로 바뀌면서 광

축을 유지시키는 역할을 한다. 그러나 친

수성 영역이 안쪽렌즈와 항상 일치하지

않으므로 광축에 오차가 발생할 수 있다.

한편, 구동전극을 x, y 방향에 따라 분리

하는 경우 액체렌즈의 수평이동이 가능

하므로 빛을 tilt 시킬 수 있다 [10]. 이와는

달리, 광축상으로 초점을 변경하기 위해

서는 electrowetting 액체렌즈의 유전층 두

께를 반경에 따라 두껍게 만드는 방법이

적용된다 [11].

그림 7(a)는 기존 구조의 액체렌즈이며,

그림 7(b)는 그림 7(a)에서 두 번째 유전층

그림5.초점거리측정장치:(a)실험setup,(b)인가전압(5kHz)에따른초점거리변화.

(a) (b)

그림7.coplanar액체렌즈의단면구조:(a)균일한두께의유전체.(b)thicknessgradient를

갖는유전체

(a) (b)

그림6.제작된액체렌즈의이미징특성:(a)초점이맞지않은초기상태(0V),(b)초점이맞은

상태(50Vrms,5kHz;배율:1.14),(c)20lp/mmlinepair에대한이미지사진(안쪽렌즈직경:1

mm;aperture직경:0.5mm;배율:1.05).

(a) (b) (c)



의 두께가 반경에 따라 두꺼워지는 구조를 보여준다.

Thickness-gradient 구조를 제작하는 방법은 다음과 같

다. 1) Negative PR (photoresist)을 코팅한 후 중앙부위

를 photolithography 공정으로 제거한다. 2) PR의 hard-

baking을 160 °C에서 3분동안 수행하는 과정에서 PR

이 melt되며, 이에 따라 표면장력이 발생하면서 최소

의 표면적을 갖도록 둥그렇게 reflow 된다.

그림 8은 제작된 액체렌즈에 대한 off-centering 오차

를 측정한 결과를 보여 준다. 기존 액체렌즈의 경우

162 ㎛으로 매우 큰 값이었지만, thickness gradient의

경우에는 20 ㎛(= tilt angle 0.05°)로서 개선 효과가 큰

것으로 나타났으며, conical 구조 [12]에서의 50 ㎛에

비교해서도 상당히 우수함을 알 수 있다.

6. 결론

Coplanar 전극이 있는 글래스 기판 위에 초점가변형

액체렌즈를 제작한 후, 대량생산이 가능한 폴리머 증

착공정을 이용하여 반구형으로 패키징하였다. 초점변

화를 실험하기 위하여 전도성 액체로 만들어진 안쪽

렌즈를 구동시켰으며, 바깥렌즈는 증기압이 낮은 비

전도성의 실리콘오일을 사용하여 증착 패키징을 용이

하게 하였다. 제안된 액체렌즈는 tuning 범위가 증대

되었으며, 유전층의 두께를 반경에 따라 크게 함으로

써 광축정렬을 개선할 수 있어 향후 응용 확대가 기대

된다.

참고문헌

[1] P.M.Moran, S. Dhamatilleke, A. H. Khaw, K.W. Tan, M. L. Chan, and I. Rodriguez, “Fluidic lenses with variable focal length,” Appl. Phys. Lett., vol. 88, p. 041120, Jan. 2006.

[2] W. Wang, J. Fang, and K. Varahramyan, “Compact variable- focusing microlens with integrated thermal actuator and sensor,” IEEE Photon. Lett., vol. 17, no. 12, pp. 2643–2645, Dec. 2005.

[3] N. Binh-khiem,K. Matsumoto, and I. Shimoyama, “Polymer thin film deposited on liquid for varifocal encapsulated liquid lenses,” Appl. Phys. Lett., vol. 93, p. 124101, Sep. 2008.

[4] B. Berge and J. Peseux, “Variable focal lens controlled by an external voltage: An application of electrowetting,” Eur. Phys. J. E, vol. 3, pp. 159–163, Oct. 2000.

[5] S. Kuiper and B. H.W. Hendriks, “Variable-focus liquid lens for miniature cameras,” Appl. Phys. Lett., vol. 85, pp. 1128–1130, Aug. 2004.

[6] C. X. Liu, J. Park, and J. W. Choi, “A planar lens based on the electrowetting of two immiscible liquids,” J. Micromech. Microeng., vol. 18, p. 035023, Feb. 2008.

[7] J. Y. An, J. H. Hur, S. Kim, and J.-H. Lee, “Spherically encapsulated variable liquid lens on coplanar electrodes,” IEEE Photon. Technol. Lett., vol. 23, no. 22, pp. 1703–1705, Nov. 15, 2011.

[8] F. Mugele and J. C. Baret, “Electrowetting: From basics to applications,” J. Phys., Condens. Matter, vol. 17, pp. R705–R774, Jul. 2005.

[9] N. B. Khiem, K. M. Matsumoto, and I. Shimoyama, “Tensile film stress of parylene deposition on liquid,” Langmuir, vol. 26, no. 24, pp. 18771–18775, Nov. 2010

[10] S. Seo Y. Park C. Park and J.-H. Lee, “Adjustable tilting angle of liquid microlens with four coplanar electrodes,” IEEE Photon. Technol. Lett., vol. 28, no. 1 pp. 79-82, 2015

[11] Y. Park, S. Seo, P. Gruenberg, and J.-H. Lee, “Self-centering effect of a thickness-gradient dielectric of an electrowetting liquid lens,” IEEE Photon. Technol. Lett., vol. 25, no. 6, pp. 623–625, Mar. 15, 2013.

[12] B. Berge, “Liquid lens technology: Principle of electrowetting based lenses and applications to imaging,” in Proc. 18th IEEE MEMS 2005, Jan./Feb., pp. 227–230.

약 력

이종현

이종현 교수는 1986년에 KAIST 기계공학과에서 박사학위를 취득하였고, 2000년까지 한국전자통신연

구원에서 선임, 책임연구원 및 실장으로 재직하였다. 2000년 광주과학기술원 기계공학과에 부임하여 교수로 재직 중이다. 주요 연구 분야는 Opt ical MEMS, Medical MEMS, Micro sensor & actuator, Micro/nano fabrication 이다.

그림8.균일한두께의유전층및thicknessgradient가있는액체렌즈에

대하여측정된off-centering오차비교(반복정밀도측정을위하여5회측정).


최근 MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems) 기

술의 발달에 따라 다양한 응용 분야에서 MEMS 소자

의 활용도가 증대되고 있다. 프로젝션 디스플레이의

경우 MEMS 소자 중 비교적 초기에 상용화에 성공한

Texas Instrument사의 DMD(Digital Micromirror

Device)가 적용되고 있으며, 최근에는 LED(Light

Emitting Diode) 광원과 DMD 또는 LCoS(Liquid

Crystal on Silicon)와 같은 SLM(Spatial Light

Modulator)에 기반한 피코 프로젝터의 상용화가 진행

되고 있다. 레이저 광원과 스캐닝 마이크로미러

(scanning micromirror)를 사용한 피코 프로젝터의 경

우 Microvision사의 스캐닝 엔진을 적용한 제품들이

상용화 되었으며, 최근 다양한 업체들이 피코 프로젝

터용 스캐닝 마이크로미러를 개발 또는 출시하고 있

다. 이러한 시스템의 경우 삼원색의 레이저 광원으로

부터 토출된 빔을 집속하고, 2축으로 회전 가능한 마

이크로미러를 사용하여 스크린 상에 스캐닝하면서 각

각의 광원의 세기를 직접 조정하여 이미지를 생성하

게 된다(그림 1). 이러한 레이저 광원과 스캐닝 마이크

로미러 기반의 피코 프로젝션 디스플레이의 경우 전

체 기기의 크기를 현저히 줄일 수 있고, 생성된 이미지

의 원색 구현 능력과 명암대비(contrast)가 높은 장점

이 있다.

MEMS 기술로 제작된 스캐닝 마이크로미러를 이용

하여 레이저 빔을 스캐닝하는 방법으로는 크게 적용

되는 스캐닝 마이크로미러의 자유도에 따라 2축으로

구동되는 한 개의 마이크로미러를 사용하는 방식과

단축으로 구동되는 두 개의 마이크로미러를 사용하는

방식이 있다(그림 2). 전체 시스템의 부피와 조립 공정

의 복잡도, 제조 원가 등의 측면에서 하나의 2축 구동

스캐너를 사용하는 것이 유리하나, 최근에는 1축 구동

마이크로미러 소자의 소형화에 따라 두 개의 마이크

* 이화여자대학교 전자공학과

피코 프로젝터용 전자력 구동 스캐닝 마이크로미러 기술지창현*

특집 ▒ MEMS

그림1. 레이저광원과MEMS스캐닝마이크로미러를사용한프로젝션

디스플레이시스템의개략도


피코 프로젝터용 전자력 구동 스캐닝 마이크로미러 기술특집 ▒ MEMS

로미러를 사용하는 방식도 활발히 개발되고 있다.

스크린에 마이크로미러에서 반사된 빔을 주사하는

방식으로는 수평 방향으로 공진구동을, 수직 방향으

로 강제구동을 적용한 래스터 스캔(raster scan) 방식과

양방향 모두 공진구동을 통하여 리사주 패턴을 형성

하는 리사주 스캔(Lissajous scan) 방식이 있다. 래스터

스캔 방식의 경우 수평 방향으로 양방향 구동이 이루

어진다는 점을 제외하고 일반적인 평판 디스플레이의

프로그레시브 스캔(progressive scan)과 동일하여 직관

적인 이미지 생성이 가능한 장점이 있고, 리사주 스캔

의 경우 수직 방향으로도 공진 구동을 사용하므로 더

적은 에너지로 수직 방향의 구동각을 증가시킬 수 있

는 장점이 있다.

그림 2(a)의 마이크로미러가 래스터 스캔 방식으로

구동되는 경우 스캔 방향에 따른 각변위는 그림 3과

같으며, 마이크로미러의 수평 방향 공진주파수 fh는 1/

Th와 같고, 전체 이미지의 프레임 수(FR)는 1/T

v와 같

다. 그림 3(b)에서 한 프레임(Tv) 중 실제 스크린 상에

이미지를 생성하는데 사용되는 시간은 T1이며, 나머

지 시간(Tv-T1)동안 반사된 빔은 초기 위치로 이동하

게 된다.

고해상도의 이미지를 생성하기

위하여 스캐닝 마이크로미러에

요구되는 성능은 여러 가지가 있

으나 이들 중 가장 큰 비중을 차지

하는 것은 수평 방향 스캔 주파수,

구동각, 그리고 반사면의 편평도

이다. 그림 3(a)에서 마이크로미러

의 수평 방향 구동각( )의 최대값

을 라고 했을 때, 광학 스캔

각( )은 가 되고, 구현

가능한 이미지의 수평 방향 해상

도(Nh)는 식 1과 같이 주어지고, 수직 방향 해상도(N

v)

는 식 2와 같다.

(1)

(2)

여기서 D는 반사면의 직경, λ는 광원의 최대 파장, a

는 반사면의 형상과 광학계에 의해 결정되는 상수이

다. 따라서 수평 방향 해상도의 경우 반사면의 직경과

광학 스캔각의 곱( )에 의하여, 수직 방향 해상도

의 경우 마이크로미러의 수평 방향 공진주파수(fh)에

의하여 그 값이 결정된다. 따라서 고해상도의 이미지

구현을 위해 수평 방향으로 높은 공진주파수에서 큰

구동각을 갖는 스캐너가 요구되는데, 이러한 구동 조

건에서는 반사면에 동적 변형(dynamic deformation)이

발생하므로 이에 대한 대책이 요구된다 (그림 4). 동적

변형에 대한 대책으로는 구조물의 관성모멘트

(moment of inertia)를 경감시키면서 강성을 증대시킬

그림4. 직경1.4mm반사면에발생한동적변형의일례

그림2. 스캐닝마이크로미러적용방법:(a)한개의2축구동스캐너를사용한경우,(b)두개의1축구동

스캐너를사용한경우

(a)(b)

그림3. 래스터스캔시마이크로미러의구동각변화:(a)수평방향구동각( ),

(b)수직방향구동각( )

(a)(b)


수 있도록 가동부를 설계하거나 반사면 외곽에 동적

변형을 억제하는 보조적인 구조물을 형성하는 방법이

개발된 바 있다.

스캐닝 마이크로미러의 구동에는 여타 MEMS 소자

와 마찬가지로 정전력, 전자력 및 압전 구동 방식이 적

용되고 있으며, 각각의 구동 방식에 따른 장단점은 일

반적인 MEMS 소자의 구동 원리에 따른 장단점과 동

일하다. 전자력 구동 방식 마이크로미러의 경우 가동

부에 코일이 배치된 가동 코일(moving coil) 방식과 자

성체가 배치된 가동 자석(moving magnet) 방식이 있

으며, Microvision사와 Nippon Signal사의 경우 가동

코일 방식을, Maradin사의 경우 구동축별로 정전력 구

동 방식과 가동 자석 방식을 취하고 있다 [1-3]. 가동

코일 방식의 경우 높은 구동력을 얻기 위하여 기판 외

부에 영구자석을 적절히 배치하여 자기장을 극대화할

수 있는 자기회로 설계가 요구된다. 또한 2축 구동을

구현하기 위해서는 서로 직교하는 2개의 회전축에 토

오크를 공급할 수 있는 코일와 영구자석 배치가 요구

된다. Microvision사의 경우 초기에 정전력과 전자력

을 결합한 구동방식을 채택하여 이러한 문제를 우회

하였으며, 최근에는 두 개의 회전축에 사선 방향으로

자기장을 공급하여 전자력 방식만으로 2축 구동을 구

현하고 있다 [4]. 국내의 경우 LG전자기술원에서 방

사상 자기장을 이용하여 2축 구동 마이크로미러를 구

현한 바 있으며, 최근에는 Senplus사와 이화여자대학

교가 사선방향으로 자기장을 공급하면서 소자의 크기

를 현저히 감소시킬 수 있는 독자적인 구조의 영구자

석 조립체와 이에 기반한 2축 구동 마이크로미러를 개

발한 바 있다 [5-7]. Senplus사의 스캐닝 마이크로미러

의 경우 수평 방향으로 21.19kHz의 주파수에서 36.12°

의 구동각을 구현한 바 있으며, 현재 HD 해상도에 대

응 가능한 29kHz급 마이크로미러를 개발하고 있어 고

해상도 피코 프로젝터 및 다양한 분야에 적용 가능한

스캐닝 마이크로미러 기술의 국산화 및 상용화의 길

을 열 수 있게 되었다 (그림 5).

참고문헌

[1] http://www.microvision.com[2] http://www.signal.co.jp/vbc/mems_e/ecoscan[3] http://www.maradin.co.il[4] A. D. Yalcinkaya, H. Urey, D. Brown, T. Montague, and R.

Sprague, “Two-axis electromagnetic microscanner for high resolution displays,” J. Microelectromech. Syst. 15(4), 786–794 (2006).

[5] C.-H. Ji, M. Choi, S.-C. Kim, K.-C. Song, J.-U. Bu, and H.-J. Nam, “Electromagnetic two-dimensional scanner using radial magnetic field,” J. Microelectromech. Syst. 16(4), 989–996 (2007).

[6] A. R. Cho, A. Han, S. Ju, H. Jeong, J.-H. Park, I. Kim, J.-U. Bu, and C.-H. Ji, “Electromagnetic biaxial microscanner with mechanical amplification at resonance,” Opt. Express 23(13), 16792–16802 (2015).

[7] http://www.senplus.com

그림5. Senplus사와이화여자대학교가개발한HD급스캐닝마이크로미러

및이를이용한피코프로젝터프로토타입

약 력

지창현

지창현 교수는 2001년에 서울대학교 전기컴퓨터공

학부에서 박사학위를 취득하였고, 2006년까지 LG전자기술원에서 선임 및 책임연구원으로 재직하였

으며, 2011년까지 Georgia Institute of Technology에서 박사후 연구원으로 재직하였다. 2011년 이화

여자대학교 전자공학과에 부임하였으며, 2012년부

터 부교수로 재직 중이다. 주요 연구분야는 광학 및 전력소자기술과 MEMS(Microelectromechanical Systems)가 결합된 optical MEMS, power MEMS, 바이오전자 및 나노 소자 등이다.

PI KOREA Ltd세계 최고의 고 정밀 MOTION POSITIONING SYSTEM을 제공하는 독일 PI사의 한국 지사

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PI Group은 Nano & Micro Positioning 분야에서 Piezo ceramic과

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MotorizedSystems AirbearingSystems Hexapodsystems

MagneticDrives PiezoMotors

PiezoCeramicComponents

NanoPositioningSystems


I. BACKGROUND

1. At the request of Ghana, Mexico, the Russian Federation and New Zealand, an item on the proclamation of 2015 as the United Nations International Year of Light was included in the agenda of the 190th session of the Executive Board of the United Nations Educational, Scientific and Cultural Organization (UNESCO). 190 EX/Decision 47 invited the Director-General to support all efforts leading the United Nations General Assembly to proclaim 2015 as the International Year of Light. After adoption of 37 C/Res.25 at the 37th Session of the General Conference of UNESCO, the International Year of Light and Light-based Technologies 2015 (IYL 2015) was proclaimed at the UN General Assembly (A/RES/68/221) on 20 December 2013, requesting that UNESCO, mindful of the provisions of paragraphs 23 to 27 of the annex to Economic and Social Council Resolution 1980/67, inform the Assembly at its seventy-first session on the implementation of the resolution.

2. The organization of IYL 2015 was implemented

through the UNESCO International Basic Sciences Programme (IBSP) and an operational Global Secretariat hosted at the UNESCO Categor y I I nst i tute, the Abdus Salam International Centre for Theoretical Physics (ICTP). The choice of ICTP as Global Secretariat was motivated by its strong l inks with international optics organizations through its Trieste Optical Sciences Advisory Board, and its participation together with IBSP in UNESCO‘s Active Learning in Optics and Photonics (ALOP) initiative.

3. IYL 2015 provided an unparalleled opportunity to demonstrate the importance of light science and its applications in contributing to the United Nations 2030 Agenda for Sustainable Development. In particular, l ight-based technologies contribute directly to the effective delivery of the Sustainable Development Goals (SDGs), as they provide practical and cost-effective solutions to challenges in areas such as: agriculture and food science, energy and environment, poverty eradication, water purification, combatting diseases, and climate change. Moreover, light science is an inspiring

세계 빛의 해 (IYL)2015 최종보고서 요약본

INTERNATIONAL YEAR OF LIGHT AND LIGHT-BASED TECHNOLOGIES 2015 FINAL REPORT – EXECUTIVE SUMMARY


subject to stimulate children’s interest in education, and industries based on light in he field of photonics and are major economic drivers. A central aim of IYL 2015 was to raise global awareness of the importance of these issues and to stimulate associated capacity building and research in the basic sciences and engineering. In addition, IYL 2015 also promoted themes of visual arts and culture, architecture and light pollution, all of which resonated with the objectives set in the resolution A/RES/68/221.

II. ADMINISTRATIVE MATTERS

4. IYL 2015 brought together hundreds of national and international partners in a multidisciplinary consortium. IYL 2015 was endorsed by a number of scientific unions and the International Council of Science. Amongst the scientific community, the Founding Partners of IYL 2015 were the American Institute of Physics (AIP), the American Physical Society (APS), the German Physical Society (DPG), the European Physical Society (EPS), the Abdus Salam International Centre of Theoretical Physics (ICTP), the IEEE Photonics Society (IPS), the Institute of Physics (IOP), Light: Science and Applications, the lightsources.org International Network, 1001 Inventions, The Optical Society (OSA) and the International Society for Optics and Photonics (SPIE). Patron Sponsors included Bosca, Royal Philips Lighting, the International Association of Lighting Designers (IALD), Thorlabs and UL. Major associate (Gold+) partners included Axis Lighting, China International Optoelectronic Expo (CIOE) and International Commission on Illumination (CIE).

5. Governance of IYL 2015 was via a Steering

Committee that provided overall direction for planning of activities, and an Advisory Board that facilitated wide interactions with a range of international partners. Key members of the Steering Committee included: John Dudley (New Zealand, Chair); Ana María Cetto (Mexico, Vice-Chair); Maciej Nalecz (former UNESCO Director, Division of Science Policy and Capacity-Building 2014-2015, Member); Jean-Paul Ngome Abiaga (UNESCO IBSP, Member); Joseph Niemela (ICTP, Member); Francis Allotey (Ghana, Member). The members of the Steering Committee and Advisory Board came from 25 countries, and participation of women was 35%.

6. Whilst clear governance was necessary to provide a framework to guide international actions, all citizens around the world were encouraged to participate in the International Year, and could do so by a simple request to UNESCO IBSP or the Global Secretariat for endorsement of their planned activities. This process was implemented efficiently by establishing national coordinating committees in 94 countries with authorization to endorse local activities. The membership of national committees was approved by the Steering Committee. Not all countries used a formal national committee structure, but rather activities were planned by ad hoc organising committees. In total, IYL 2015 reached 147 countries.

7. IYL 2015 was financed entirely from extra-budgetary resources raised through the actions of the Steering Committee and Global Secretariat. The search for sponsors began in January 2014 after proclamation of A/RES/68/221, and continued until February 2016 at the time of the Closing Ceremony. The diverse nature of potential IYL 2015 participants suggested a strategy of crowdfunding, seeking



Figure2. IndicativebreakdownofIYL2015eventsbycategory

modest funding from a large number of sponsors. A multi-tier sponsorship model was used and support was sought from scientific and other societies, universities and similar organisations, philanthropic foundations as well as the private sector. Sponsorship contributions ranged from €500 to €50,000. At the end of 2015, IYL 2015 had received financial support from 119 sponsors reaching a total of €550,000 which was placed in a dedicated IYL Global Fund account held at the ICTP Global Secretariat (run by its Office of External Activities). Global Fund budget oversight was provided by the bureau of the Steering Committee which approved all expenditures from the fund. Approximately 55% of sponsorship was from the private sector (industry) with the remainder from public institutions, public-private partnerships, charities, foundations etc.

8. A n i n d i c a t i v e b r e a k d o w n o f expenditure (including budgeted expenses in 2016) from the IYL 2015 Global Fund is as follows: Opening and Closing Ceremonies (35%); ALOP programme (10%); Conferences at UNESCO Headquarters (10%); Support for Worldwide Events (15%); Administration and Communications (10%); Legacy Actions (20%). Some Founding Partners (notably ICTP, EPS and SPIE) donated considerable staff time to organise the international programme of IYL 2015, allowing administrat ive costs to be kept very low. Global Fund sponsorship, however, was only a ver y small fraction of the total budget. Estimates provided by partners for fundraising by national committees, as well as in-kind contributions and volunteer time,

suggest a total cost of IYL 2015 exceeding €15 million.

III. ACTIVITIES AND IMPACT

9. IYL 2015 involved a total of 13,168 activities of various types reaching 147 countries, on all continents including Antarctica. Specific events (e.g. outreach, conferences) were carried out in 129 countries and a further 18 countries issued commemorative stamps or coins or supported IYL in other ways (e.g. in UNESCO or the UN). The figure below shows the distribution of the activities amongst the different UN Regional Groups.

10. An indicative breakdown of the distribution of activities is as follows: Multi-day scientific

세계 빛의 해 (IYL) 2015 최종보고서 요약본

Figure1. Distributionof IYL2015activitieswithin thedifferentUNRegionalGroups


conferences (30%); Light-themed exhibitions and festivals (25%); One day conferences and special events (22%); Activities in schools (10%); Art and music and light shows (6%); Citizen Science activities (3%); Other e.g. Light-themed competitions, Open Days, Launch Events, Stamps and Coins etc. (4%). See also the figure below. The estimated reach of all IYL 2015 activities worldwide is estimated to exceed 100 million.

11. The communication strategy of IYL 2015 employed a website (light2015.org), a blog (light2015blog.org), as well as a Twitter account (@IYL2015), Facebook and YouTube social media, and a page on UNESCO’s website. News dissemination was via UNESCO’s Sector for External Relations and Public Information and 28 media partners who were approved by the Steering Committee. Media impact studies were carried out using standard web analytics and media monitoring tools (www.meltwater.com). Key summary statistics are: 2.4 million website visits from 600,000 visitors from 190 countries from 1 October 2014 to 29 February 2016; more than 6,000 tweets resulting in 4 million impressions. Media influence was reported as: 23,000 distinct media mentions (newspapers, online, TV) from 120 different countries. The (ComScore) potential audience of these media mentions is 37 billion, with an equivalent value in terms of paid advertising of USD $348 million.

12. Major attention during IYL 2015 was paid to promoting the objectives of the 2030 Agenda for Sustainable Development: education for girls and boys (related to SDG 4); capacity building for innovation with local benefit (related to SDG 9); promoting gender equality in science (related to SDG 5); contributing to means to combat climate change (related

to SDG 13), both in terms of developing new technologies to guide policy decision-making, and encouraging solar-based energy or energy efficient LED lighting solutions (related to SDG 7). Emphasis was also placed on awareness raising of how light-based science and technology can improve societies and help them harness the full possibilities of a sustainable life (related to SDG 11) and the importance of light and light-based technologies in achieving poverty alleviation (related to SDG 1).

13. Another significant measure of the impact of IYL 2015 can be seen in the number and the diversity of the stakeholders involved, which include representatives of the public and private sectors, actors of civil society as well as scientific academies and research institutions. Reinforcing partnerships across the globe (related to SDG 17) has been a central objective and outcome of the Year. These new collaborations put into place during 2015 have enhanced global knowledge of the importance of science as a central pillar for development, and the particular role of light as a multidisciplinary theme.

IV. DESCRIPTIONS OF HIGH-LEVEL EVENTS WITH UNESCO PARTICIPATION

14. The IYL 2015 Opening Ceremony took place on 19-20 January at UNESCO Headquarters in Paris. The 55 speakers included UNESCO leadership, five Nobel laureates, distinguished international scientists, students, NGO representatives, and industry CEOs. The speaker programme was complemented by cultural performances, displays of educational resources, art and music, and an exhibit on the 1001 Inventions and the World of Ibn Al-



Haytham global campaign. The faces of the UNESCO Fontenoy building were also lit for 3 nights in the colours of the Aurora Borealis.

15. The IYL 2015 Closing Ceremony took place from 4 to 6 February 2016 in the city of Mérida, Mexico. A message from the Secretary-General of the United Nations, to close IYL 2015, stressed how “IYL 2015 has shown how the science of light, photonics and related technologies can promote sustainable development in many fields.“ The 47 speakers included two Nobel laureates, and interactive Panel Discussions among the 300 participants defined follow-up actions for the future. The Closing Ceremony was accompanied by art events, a high school outreach programme, a film festival, and a light installation at the archaeological site Chichén Itzá.

16. Other high-level events included: two conferences at UNESCO Headquarters as part of the UNESCO Executive Board Information Meeting Future Prospects Initiative with participation of Nobel laureates William D. Phillips (21 January 2015) and Hiroshi Amano (8 June 2015); participation of the UNESCO Director-General at the launch of IYL 2015 in Algeria (11 April 2015); participation of the UNESCO Assistant Director- General for Natural Sciences at the world’s largest photonics conference in Germany (22 June 2015), and at the opening of The Islamic Golden Age of Science for the Knowledge-Based Society Conference at UNESCO Headquarters (14 September 2015). IYL 2015 and the theme of Ibn Al-Haytham were also included in the World Arabic Language Day programme on Arabic Language & the Sciences held on 18 December 2015 at UNESCO Headquarters.

17. Other significant events of this type also included: the African Regional Conference and Exhibition on Harnessing Light and Light-based Technologies for Africa’s Development in Accra (Ghana) from 14 to16 September 2015, organized by the Ghana National Commission for UNESCO; a session on IYL 2015 co-organized by UNESCO took place at the World Science Forum in Budapest on 6 November 2015; a side event to the 2016 ECOSOC Youth Forum held at the UN Headquarters in New York on 2 February 2016 hosted by 1001 Inventions and the Permanent Mission of Saudi Arabia to the UN, in partnership with UNESCO.

V. OTHER HIGH-LEVEL EVENTS AND HIGH-LEVEL SUPPORT

18. Several countries obtained high-level support and patronage from Figures of State. Such support included: Queen Letizia of Spain chairing the Spanish Committee of Honour of the International Year of Light; Prince Andrew, Duke of York serving as Patron of IYL 2015 in the United Kingdom; the President of Ireland, Michael D. Higgins, serving as Patron of IYL 2015 in his country; President Fran?is Hollande acting as Patron of the International Year of Light in France. In addition, President Mahama of Ghana provided a Message for the African Regional Conference and Exhibition on Harnessing Light and Light-based Technologies for Africa’s Development.

19. Several governments officially recognized IYL 2015: The National Assembly of Korea passed a resolution in support of IYL 2015 on 16 February 2015; the Puerto Rico House of Representatives passed a resolution in support of IYL 2015 on 1 June 2015; IYL 2015



was highlighted in a speech to the United States Senate on 17 December 2015. In the United Kingdom, two events were organised by the Parliamentary and Scientific Committee during 2015; the closure of the International Year of Light in Andorra was celebrated at the headquarters of the Parliament; Member of the Duma and Nobel Laureate Zhores Alferov spoke on IYL 2015 at the Russian Parliament.

20. The philatelic programme of 26 countries celebrated IYL 2015. Stamps were issued by: Algeria, Antigua and Barbuda, Bosnia and Herzegovina, Central African Republic, Equatorial Guinea, Gambia, Grenada, Guyana, Israel, I taly, Kyrgyzstan, Liechtenstein, Maldives, Malta, Mexico, Moldova, Montserrat, Portugal, Saint Kitts and Nevis, Sao Tomé and Principe, Serbia, Sierra Leone, Spain, The United Kingdom, Uruguay and the Holy See. San Marino and Spain also issued commemorative coins.

VI. SELECTED THEMES AND EVENTS DURING 2015

N.B. With such a large number of events taking place during 2015, it is difficult to select highlights without leaving out some that were truly exceptional. Nonetheless, the short selection and descriptions below endeavour to provide a snapshot of how IYL 2015 was implemented around the world.

21. Many countries chose light as the theme for important national science education initiatives. For example: the Week of Science in the Democratic Republic of Congo in April 2015; the National Science Week School Theme in Australia in August 2015; the National Week of Science and Technology

(SNCT) in Brazil in October 2015; the “Fête de la Science“ in France in October 2015; Mexico’s 22nd National Science and Technology Week in November 2015. Other light-based themes were selected for national or regional focus in, for example, Argentina, the Canary Islands (Spain), the Czech Republic, New Zealand. Regionally, the European Commission provided €2.65 million for Coordination and Support Actions in 30 European countries to promote the importance of light science and careers in photonics to young people, entrepreneurs and the general public.

22. Raising the visibility of the basic sciences was a major activity of many partners. The broad theme of light allowed the European Organization for Nuclear Research (CERN) to carry out awareness-raising activities in the frame of its High Luminosity project to upgrade the large hadron collider, and also to communicate its involvement and support for the Synchrotron-Light for Experimental Science and Applications in The Middle East (SESAME) light source. CERN also selected light as its theme for the European Researcher’s Night on 25 September 2015, and SESAME was the subject of high profile articles in the Huffington Post (15 January 2015) and Nature Photonics (September 2015) by former CERN Director-General.

23. The theme of light poverty aimed to raise awareness of the fact that around 1 billion people still do not have access to electricity and reliable lighting infrastructure, severely limiting socio-economic development. IYL 2015 Patron Sponsor Philips Lighting and other partners including social businesses implemented actions on light poverty in many countries worldwide including: Chile, Guatemala, Kenya, Namibia Peru, Philippines,



South Africa, United Republic of Tanzania, Uganda, Zambia, and Zimbabwe.

24. Many activities from founding partners and national committees promoted careers in science and engineering for girls and women. Panel discussions, seminars, prizes, and posters were used to communicate career opportunities for women, and events such as networking receptions served to place university students in contact with prominent role models and mentors. For younger children in Australia, the national program team of the Girl Guides prepared a resource set of suggested activities on the theme of light.

25. Some initiatives focused on those affected by war and natural disasters: the Physics for All activity from the German Physical Society (DPG) brought the themes of IYL 2015 to newly-arrived refugee communities in Germany; and the Nepalese IYL 2015 National Committee prioritized activities for students and schools in areas impacted by the April 2015 earthquake.

26. The works of Ibn Al-Haytham were frequently highlighted during 2015 in events organised by national committees, an international Ibn Al-Haytham Working Group, and Founding Partner 1001 Inventions. A 2-day conference on the Islamic Golden Age of Science for the Knowledge-Based Society took place from 14 to 15 September 2015 at UNESCO Headquarters in Paris, and included an exhibition from the Qatar National Library on the preservation of the cultural heritage of Islamic manuscripts. Overall, events on Ibn Al-Haytham took place in 29 countries: Algeria; Bahrain; Brazil; Canada; China; Egypt; Eritrea; France; India; Indonesia; Islamic Republic of

Iran; Iraq; Israel; Jordan; Kuwait; Lebanon; Malaysia; Mexico; Morocco; Oman; Palestine; Qatar; Saudi Arabia; Senegal; Tunisia; Turkey; United Arab Emirates; United Kingdom and United States of America.

27. IYL 2015 partners participated in awareness raising actions in the frame of the Climate Change Conference of Parties COP21 held in Paris from 5 to12 December 2015. The Human Energy Project installation promoted renewable energy sources to light up the Eiffel Tower; the project Phares installed an energy-efficient beacon of light sculpture at the “Place de la Concorde”; the NGO Liter of Light promoted ecologically sustainable and cost-free lighting in developing countries, and the Flowers of Change installation was a participative artwork linking ideas of light, colour and ecology.

28. Events promoting astronomy and dark skies were carried out worldwide, with International Astronomical Union activities including the Galileo Mobile outreach project which took place in 20 schools in South America, and the Globe at Night citizen science collection of dark sky data in 104 countries. A major open access collection of images and photographs on light themes Light Beyond the Bulb was used in 682 exhibits held in 40 countries and translated into 12 languages. Many partners also organised observing events of the 20 March 2015 solar eclipse and the 27 September 2015 lunar eclipse as part of their IYL 2015 programme.

29. The symbolic power of light was underlined with illumination of major monuments and buildings worldwide, including: the UNESCO World Heritage Site of the Old Port of Valparío (Chile), the Night of Heritage Light



in the United Kingdom that lit 9 UNESCO World Heritage Sites on 1 October 2015; the celebration of the United Nations’s 70th anniversary on 25 October 2015 that saw 300 iconic monuments worldwide lit up in the colours of UN blue.

30. Many events used innovative means to highlight to the general public the importance of light and light-based technologies. In the Netherlands, technology developed for astronomy research was used to project a Rainbow Station arch on the Amsterdam Central Railway Station in a true colour art installation seen by millions during 2015. The theme of light was used to create novel garden displays for IYL 2015 in Poland and the United Kingdom. Light and poetry and literature were combined in activities in Australia, the Russian Federation, and the United Kingdom. Over 100 light-themed videos and documentaries were used for education and outreach during 2015. Seven original musical compositions were also inspired by IYL 2015.

VII. LEGACY AND CONTINUING ACTIONS

31. IYL 2015 forged many new l inks and collaborations between decision makers, industry leaders, scientists, artists, social businesses, NGOs and the public at large. The IYL 2015 partners are committed to working together and continuing initiatives in the future, and some specific actions are already underway. For example: improved coordination in outreach and science education through expanded regional hubs such as the European Centres for Outreach in Photonics, and increased support for the African Laser Centre projects and scholarships; continued initiatives promoting the economic importance of light-based technologies such as: Photonics 21 (Europe), the Photonics Initiative of South Africa, and the National Photonics Initiative (United States); increased awareness-raising of the scientific heritage of Ibn Al-Haytham through a wide range of educational materials developed for IYL 2015 and the creation of an Ibn Al-Haytham International Society; expansion of UNESCO’s Active Learning in Optics and Photonics programme; promotion of solar energy solutions and light poverty issues in the multi-partner Power for All initiative.


세계 빛의 해 (IYL) 2015최종보고서에 수록된 한국활동 현황 내역

Republic of Korea

Primary National Organizer: Optical Society of Korea (OSK)

Other National Partners: Korea Research

Institute of Standards and Science, The Korean Information Display Society, The Korean Physical Society, Gwangju National Science Museum

Sponsors: Ministry of Science, ICT and Future Planning, Ministry of Trade, Industry and Energy, Korean National Commission for UNESCO, LG Innotek, Korea Foundation for the Advancement of Science and Creativity, Korea University Research and Business Foundation



Estimation number of IYL 2015 activities organized: 50

Number of people reached by IYL 2015 Activities: 30,000

General overview of IYL 2015 Activities in Republic of KoreaThe IYL 2015 activities in Republic of Korea were a great success involving more than 30,000 people all over the county. We have registered 50 events.

T h e a c t i v i t i e s w e r e c o m p o s e d o f l i g h t exhibitions, light photo competition, IYL special seminars, international scientific conferences with IYL special sessions, public lectures, school activities, and student competition on light science and engineering.

The IYL in Korea was officially opened with passing the Resolution in Support of the IYL at the National Assembly of Korea on February 16, 2015. The declaration ceremony was held on March 11, 2015 in the National Assembly to celebrate the resolution. The ceremony was attended by nearly 200 people including science and technology policy makers and leading optical scientists and engineers. The opening ceremony discussed the major themes of the year, taking special attention to the education and importance of photonics for the country.

Starting from this resolution, variety of IYL activities were planned and activated.

Some of the events in the year long program included LED/OLED Expo and LED Industry Forum in Kintex, Ilsan on June 23-26, 2015, the Summer Conference of OSK celebrating both the 25thAnniversary of OSK and the IYL in Gyeongju on July 13-15, 2015, and the Conference on Lasers and Electro-Optics Pacific Rim (CLEO PR)

in Busan on August 24-28, 2015.

At the OSK conference in Gyeongju, leaders of major foreign societies participated as panelists in the discussion on the future of light science and technologies. At CLEO PR, there were IYL Special Lectures by Prof. Hiroshi Amano, 2014 Nobel Laureate in Physics and others. More than 900 people attended the conference and lectures.

One of highlights of the IYL was the Creative Optical Experiments Program for middle and high school students and instructors, which aimed to popularize interesting optical experiments by publishing a handbook of optical experiments and performing those experiments with high school students. Also, there was a separate nation-wide competition program for high school students on experiments that show the importance of the use of light for our lives.

Besides these, plural IYL activities were organized all over the country and major mass media reported on these activities many times during the year.

The closing ceremony of the IYL 2015 activities in Republic of Korea was held on January 20, 2016 in Daejeon at the Winter Meeting of OSK. The ceremony summarized the major activities organized during the IYL.

Figure1. IYLproclamationceremonyandcommemorationseminarheld

intheNationalAssemblyofKorea(March11,2015)


한국광학회지

하이라이트 논문 소개

본 연구에서 사용한 변형거울은 두께 2㎜,

직경 100㎜, SiC(Silicon Carbide) 재질의 거

울면과 37개의 적층형 압전소자 구동기

(stack-type piezoelectric actuator)를 갖고

있으며, 고출력 레이저 응용분야에 적용될 예

정이다. 거울면으로 선정된 SiC는 극도로 높은

비강성(specific stiffness)과 열 전도성

(thermal conductivity), 그리고 열에너지나

압력에 의한 적은 왜곡 등 뛰어난 광기계적 특

성들을 갖고 있어 고출력 레이저 응용분야에

적합하다. 또한, 보통의 변형거울과 달리 2 ㎜

의 두꺼운 두께를 갖는 이유는 향후 거울면 내

부에 일체형 수로를 갖는 냉각형 SiC 변형거울

을 개발하기 위함이다. 하지만 이러한 두꺼운

두께와 SiC 재질 자체의 특성 때문에 다른 유

리재질의 변형거울들에 비해 높은 굽힘 강성

(bending stiffness)을 갖는다. 따라서 거울면

사이에 플렉셔(flexure) 구조를 추가하여 접착

제 부분의 전단응력은 감소시키면서 광학적 성

능은 유지하였다. 본 연구에서는 이러한 SiC

변형거울의 파면 보상 성능을 전산모사와 실험

을 통해 검증하였다. 전산모사는 MATLABⓇ

을 이용하여 SiC 변형거울의 파면 보상 성능을

예측하였고, 실험은 FPGA를 이용한 closed-

loop 적응광학계를 구성하여 실제 매질에 의해

임의로 왜곡된 파면을 보상하는 실험을 하였

다. 파면 보상 실험을 위한 closed-loop 적응

광학계는 광원, 위상판(phase plate), SiC 변

형거울, 고속 샥-하트만 센서, 그리고 제어용

컴퓨터로 구성되어있다. 광원에서 나오는 평

행광이 회전하는 위상판을 지나면서 왜곡되

고, 샥-하트만 센서가 파면의 왜곡을 측정하

여 제어 컴퓨터에서 변형거울을 구동하기 위한

신호를 계산한다. 최종적으로 계산된 신호를

변형거울에 보내고, 신호를 받은 변형거울은

거울면의 형상을 변화시켜 왜곡된 파면을 500

Hz의 빠른 속도로 보상할 수 있었다.

안교훈(과학기술연합대학원대학교)ㆍ이혁교(한국표준과학연구

원)ㆍ이호재(한국생산기술연구원)ㆍ이준호(공주대학교)ㆍ양호

순(한국표준과학연구원)ㆍ김학용†(한국표준과학연구원),한국

광학회지제27권제3호,106-113(2016).

적응광학계용 37채널SiC 변형거울을 이용한 파면 보상

The actual implementation of closed-loop adaptive optics system used to compensate for the wavefront distortion using the SiC DM.


학회소식 학회소식

한국광학회는 2016년 하계학술발표회를 2016년 7월 11일(월)부터 13일(수)까지 3일간 부산 벡스코에서 개최하였다. 이번

학술발표회는 각 분과별 특성에 맞는 단위 학술대회 위주로 구성하여 분과별 특별 심포지움을 운영하였다. 총회초청 강연으로

김명식 교수(Imperial College London/KIAS), Philip Stahl 박사(NASA), Federico Capasso 교수(Harvard Univ.)를

초청하여 관련 분야의 동향과 방향을 확인하는 뜻깊은 기회를 마련했다. 또한, OSK-OSJ Joint Symposium-영어세션, 광산업

기술 포럼, 여성광과학자 포럼, Short Course등의 다채로운 프로그램으로 참가자의 많은 호응을 받았다. 이번 학술발표회에는

374편의 논문이 발표되었고, 국내외 학자 677명이 참석하였다.

한국광학회 2016년 하계학술발표회 개최

총회초청 강연 OSK-OSJ JOINT SYMPOSIUM - English Session

•일 정 : 2016년 7월 12일(화) (July 12) 9:50~12:00

•장 소 : 부산 BEXCO 205호

•일 정 : 2016년 7월 12일(화) 13:30~16:15

•장 소 : 부산 BEXCO 101호

•광과학 분과 주관

총회초청강연

Ⅰ

강연 제목 Science of Single Photons

초청 연사김명식

(Imperial College London/KIAS)

총회초청강연

Ⅱ

강연 제목James Webb Space Telescope: The

First Light Machine

초청 연사 Philip Stahl (NASA)

총회초청강연

Ⅱ

강연 제목 Planar Optics based on Metasurfaces

초청 연사 Federico Capasso (Harvard Univ.)

중력파 측정에 사용되는 광학기술

(Laser Interferometer for Gravitational Wave Detection)

이형목(서울대) Perspectives of Gravitational Wave Astronomy

Yuta Michimura

(Univ. of Tokyo)

Recent News and Status of the KAGRA

Gravitational Wave Telescope

조규만(서강대)

Basic Concepts and Working Principles of the

Large Interferometer

for Gravitational Wave Detection

Keiko Kokeyama

(Univ. of Tokyo)

Operating Large-Scale Interferometric

Gravitational-Wave Detectors

이동헌(고려대)

Techniques of Reading and Controlling the

Motion of LIGO Mirrors from the Perspective of

Cavity Optomechanics


국내외학술회의

개최 일정 행사명 주관 기관 개최 장소 홈페이지

16/7/3 ~ 16/7/7 OECC/PS 2016 IEICE, EiC, OSA Niigata Convention Center,

Japan http://www.oecc-ps2016.org/

16/7/11 ~ 16/7/13

2016년도 한국광학회하계 학술발표회

한국광학회 BEXCO, 부산 http://osk.or.kr

16/7/13 ~ 16/7/15 Nano Korea 2016 나노기술연구협의회/

나노융합산업연구조합KINTEX, 일산 http://www.nanokorea.or.kr

16/7/17 ~ 16/7/20

The 8th International Confer-ence of Information Optics and Photonics (CIOP 2016)

Chinese Laser Press, Shanghai Jiao Tong

University, East China Normal University

Shanghai, China www.opticsjournal.net/Columns/CIOP2016EN.htm

16/9/18 ~ 16/9/22 ECOC 2016 Dusseldorf, Germany http://www.ecoc2016.de

16/10/11 ~ 16/10/14

APOS 2016 The 6th Asia Pacific Optical

Sensors ConferenceShanghai, China http://www.apos2016.org

16/10/12 ~ 16/10/14

제16회 광인터넷 워크숍(Optical Internet Workshop

2016) 한국광학회 메종글래드 제주, 제주 http://osk.or.kr

16/10/12 ~ 16/10/14 Photonics Asia SPIE Beijing, China http://spie.org/conferences-and-exhi-

bitions/photonics-asia

16/10/16 ~ 16/10/19 Biophotonics Australasia SPIE Adelaide, Australia http://spie.org/conferences-and-exhi-

bitions/bio-photonics-australasia

16/11/4 ~ 16/11/5

ABC 2016 (Annual Biophoton-ics Conference 2016)

한국광학회바이오포토닉스분과

KAIST, 대전

16/12/4 ~ 16/12/9 IEEE GLOBECOM 2016 IEEE Washington Hilton Hotel,

Washington DC, DC, USAhttp://globecom2016.ieee-globecom.

org/

17/1/28 ~ 17/2/2 Photonics West 2017 SPIE San Francisco, CA, USA http://spie.org/conferences-and-exhi-

bitions/photonics-west

17/2/15 ~ 17/2/17

제28회 정기총회 및2017년도 동계 학술발표회

한국광학회 하이원리조트, 정선 http://osk.or.kr

17/4/24 ~ 17/4/28

OFS-25 (The 25th Internation-al Conference on Optical Fiber

Sensors)한국광학회 Maison Glad Hotel, Jeju,

Korea http://ofs-25.org

17/3/19 ~ 17/3/23 OFC 2017 OSA, IEEE ComSoc, IEEE

Photonics SocietyLA Convention Center, Los

Angeles, CA, USA www.ofcconference.org

17/7/10 ~ 17/7/12

2016년도 한국광학회하계 학술발표회

한국광학회BEXCO Convention Hall,

부산http://osk.or.kr

17/7/31 ~ 17/8/4 CLEO Pacific Rim 2017 한국광학회, OSA, IEICE,

EC, AP, KPS Singapore http://www.cleopacificrim.com/home/


개최 일정 행사명 주관 기관 개최 장소 홈페이지

17/8/21 ~ 17/8/25

The 24th Congress of the International Commission for

Optics (ICO-24)

International Commis-sion for Optics, Science

Council of Japan

Keio Plaza Hotel, Tokyo, Japan ico24.org

17/9/17 ~ 17/9/21 ECOC 2017 Gothenburg, Sweden

18/3/11 ~ 18/3/15 OFC 2018 OSA, IEEE ComSoc, IEEE

Photonics Society San Diego, CA, USA www.ofcconference.org

18/7/1 ~ 18/7/5 OECC 2018 한국광학회 미정(국내)

18/8/27 ~ 18/8/29

2018년도 한국광학회 하계 학술발표회



19/3/3 ~ 19/3/7 OFC 2019 OSA, IEEE ComSoc,

IEEE Photonics Society San Diego, CA, USA www.ofcconference.org

19/7/15 ~ 19/7/17






20/7/13 ~ 20/7/15







한국광학회 2016년도 신규가입 회원명단

■정회원(15명)

성명 소속 성명 소속

강현구 (주)위키옵틱스 연구소 이연수 오로스테크놀로지(주) 나노인스펙션그룹

김봉학 한국표준과학연구원 광도센터 이광조 경희대학교 응용물리학과

박정욱 ㈜유남옵틱스 연구소 전재훈 건국대학교 의학공학부

지민석 한서대학교 항공전자공학과 전경원 프리랜서

윤희진 한화탈레스 영상.센서팀 이혁재 경남대학교 정보통신공학과

양정규 한화탈레스 영상.센서팀 박용완 영남대학교 정보통신공학과

박희득 한화탈레스 영상.센서팀 정대식 한화탈레스 다기능레이더팀

지준범 한국외국어대학교 차세대도시농림융합기상사업단

■학생회원(40명)

성명 소속 성명 소속

박우진 경희대학교 우주탐사학과 성장운 서울대학교 전기정보공학부

김영복 한국광기술원 초정밀광학연구단 이준용 충남대학교 물리학과

고승환 서울시립대학교 전자전기컴퓨터공학과 최동준 공주대학교 기하광학 연구실

김서영 인하대학교 물리학과 김지용 경희대학교 정보디스플레이

정호재 서울시립대학교 전자전기컴퓨터공학과 황성령 공주대학교 광공학과

허정민 성균관대학교 전자전기컴퓨터공학과 고정욱 성균관대학교 전자전기컴퓨터공학과

김수연 광주과학기술원 물리광과학과 김대곤 한국과학기술원 나노과학기술대학원

나영빈 광주과학기술원 물리광과학과 양한모 명지대학교 물리학과

김태현 인하대학교 전자공학과 정동인 한국과학기술원 나노과학기술대학원

박현정 순천대학교 인쇄전자공학과 도인환 한국과학기술원 나노과학기술대학원

양재원 한국과학기술원 기계공학과 안드레스 경성대학교 전기전자공학부

심현석 경희대학교 정보디스플레이학과 전수완 한국과학기술원 신소재공학부

이헌형 한양대학교 신소재공학과 김건정 영남대학교 멀티미디어통신공학과

김범석 대구경북과학기술원 뉴바이올로지 정성우 한국과학기술원 나노과학기술대학원

윤성민 명지대학교 물리학과 송주권 연세대학교 석,박 통합과정

안병인 단국대학교 물리학과 최종명 경성대학교 전자공학과

김병준 충북대학교 정보통신공학 이동훈 경성대학교 전자공학과

사신소 충북대학교 정보통신공학 정현우 경성대학교 전자공학과

에리카 충북대학교 정보통신공학 엄정숙 영남대학교 멀티미디어통신공학과

김여훈 한국과학기술연구원 영상미디어연구단 조항은 연세대학교 기계공학과


한국광학회 2016년도 후원사 명단

회사명 우편번호 주소 홈페이지

(주)이오테크닉스 13930 경기도 안양시 동안구 동편로 91 (관양동 24) www.eotechnics.com

(주)L2K 플러스 34025 대전 유성구 용산동 533-1 미건테크노월드 2-530 www.L2K.kr

에드몬드 옵틱스 코리아 07333 서울시 영등포구 여의도동 44-2번지 태양빌딩 606호 www.edmundoptics.co.kr

피아이코리아 05355 서울 강동구 천호대로 1111 정우빌딩 6층 www.pikorea.co.kr

(주)쓰리엘시스템 18335 경기도 화성시 봉담읍 시청로 1486

한국광학회 회원현황

구분연도

정회원(평의원포함)

학생회원 단체회원 특별회원 계

2016 2,541 2,725 24 36 5,326

JOSK Impact Factor = 0.827

한국광학회 회원님께

안녕하십니까?

SCI/SCIE 저널 목록과 Impact Factor를 발표하는 기관인 Thomson Reuters사에 따르면 한

국광학회의 영문 논문지인 JOSK(Journal of the Optical Society of Korea)의 2015년 Impact

Factor는 0.827입니다.

JOSK는 현재 SCIE 저널이며 한국연구재단 등재지입니다. 또한 Scopus 에도 등재되어 있으

며 미국광학회(OSA)의 온라인 논문데이터베이스인 OSA Publishing 을 통해 제 1권 1호부터

모든 논문들이 Open-access 로 제공되고 있습니다. 따라서 전 세계의 모든 연구자들이 누

구나 비용을 지불하지 않고 손쉽게 JOSK의 논문들을 볼 수 있습니다.

https://www.osapublishing.org/JOSK/Issue.cfm

회원님들께서 큰 관심을 가져주시고 좋은 논문을 투고해 주심과 함께 JOSK 논문들을 많이

참고 및 인용하여 주시면 감사하겠습니다.

회원님의 건승을 기원합니다.

JOSK편집위원장신중훈드림

학생회원 원고모집

광학과 기술에서는 학생회원의 원고를 모집합니다.

분야는 책 소개, 국내외 학회 참관기 등이며

그림 포함 A4용지 2-4장 분량을 수시 접수합니다.

많은 투고 바랍니다.

투고 및 문의처 : [email protected]

Documents

ISSN 1226-4520 July 20 3eng.osk.or.kr/Upload/Board/201607_final.pdf · 2016. 9. 24. · ISSN 1226-4520. July • 2016. 20. 권 . 3. 호. 제작된 가변초점의 마이크로 액체렌즈