서울대 공대는 유선규 서울대 전기정보공학부 교수가 광학 네트워크에 입자가 늘어나는 진화 패턴을 분석해 빛의 산란 현상을 제어할 수 있는 기술을 개발했다고 14일 밝혔다.

그러나 산란 패턴을 계산할 때 빛이 부딪힐 수 있는 입자의 수가 많아지면 계산에 필요한 자원과 시간이 기하급수적으로 늘고, 초기에 설정한 입자의 수를 바꾸기 어렵다는 문제가 있었다.

유 교수는 복잡한 관계를 분석하는 네트워크 과학에 진화의 개념을 도입해 이런 문제를 해결했다. 네트워크 과학은 생물학이나 사회적 연결망을 설명는 이론으로, 인간 뇌 신경의 복잡한 상호작용이나 사회 관계를 설명하는 연구에 주로 쓰인다. 네트워크를 이루는 집단의 크기는 시간이 지나면서 커지거나 작아지기도 하는데, 이를 ‘진화’라고 부른다.

광학 네트워크 계산 결과를 바탕으로 빛의 산란을 제어할 수 있는 물질도 개발했다. 산란이 더 잘 일어나게 설계한 물질은 균일도보다 산란이 3배 이상 나타났고, 원하는 패턴으로 빛을 산란시키는 물질을 만드는 데도 성공했다.

유 교수는 “이번 연구는 네트워크 과학 및 진화의 개념을 광학 현상에 도입하여, 광학 네트워크의 개념을 엄밀하게 정의한 첫 연구”라며 “이를 통해 자연계에 존재하는 초균일 패턴이 만들어지는 원리를 이해하고, 광학 인공신경망이나 메타물질 같은 인공 물질에 적용하는 연구로 이어나갈 예정”이라고 말했다.

 

Nature Computational Science, DOI : https://doi.org/10.1038/s43588-022-00395-x