△왼쪽부터 고려대학교 세종캠퍼스 제어계측공학과 양진혁 석사과정, 전자및정보공학과 최명규 박사과정, 전자및정보공학과 김휘 교수, 제어계측공학과 안준성 교수, 한국기계연구원 정준호 책임연구원

고려대 세종캠퍼스·한국기계연구원 공동연구팀, 한 번의 건식 식각으로 3단 나노구조 구현

육안 홀로그램과 나노패턴 보안코드 결합… 대면적·저비용 생산 가능성 제시

국제학술지 ‘Nano Letters’ 게재 및 전면 표지 선정

 

고려대학교 세종캠퍼스(부총장 양지운) 제어계측공학과 안준성 교수 연구팀과 전자및정보공학과 김휘 교수 연구팀이 한국기계연구원(KIMM) 나노리소그래피연구센터 정준호 책임연구원 연구팀과의 공동연구를 통해 하나의 홀로그램 필름에서 육안 확인 및 나노패턴 보안코드 검증을 연이어 수행할 수 있는 이중 인증 기술을 개발했다.

 

최근 QR코드와 근거리무선통신(NFC) 등 디지털 인증 기술이 널리 활용되고 있지만, 악성 링크 연결이나 해킹 등 보안 공격에 노출될 가능성은 지속적으로 커지고 있다. 특히, 기존 홀로그램을 모방하는 위조 기술이 등장하면서, 육안으로 확인하는 방식만으로는 높은 수준의 보안을 확보하기 어려워진 것이 현실이 되었다.

 

연구팀은 이러한 한계를 보완하기 위해 눈으로 확인하는 홀로그램과 현미경으로 판독하는 나노패턴을 하나의 필름에 결합했다. 사용자는 먼저 빛을 비춰 홀로그램 영상을 확인한 뒤, 필름의 특정 위치를 휴대용 현미경으로 관찰해 고유 보안코드를 검증할 수 있다.

 

첫 번째 인증 단계에서는 손전등으로 홀로그램을 비춰 진품 여부를 확인한다. 개발된 3단 구조 홀로그램은 특정 파장의 빨간빛에서 ‘正品(정품)’ 이미지가 선명하게 나타나고, 다른 파장에서는 함께 나타나는 대칭 이미지는 억제된다.

 

두 번째 인증 단계에서는 필름에 표시된 특정 위치를 휴대용 현미경으로 관찰한다. 해당 위치의 복잡한 나노패턴을 촬영하면 패턴의 개수와 크기, 면적 비율 등을 조합한 고유 보안코드를 생성할 수 있다. 관찰 위치가 수 마이크로미터만 달라져도 서로 다른 코드가 만들어지므로, 홀로그램 영상과 내부 나노구조를 모두 동일하게 복제하기 어렵다.

 

본 연구팀은 또한 나노구조 폭에 따라 실리콘의 이방성 건식식각 속도가 달라지는 마이크로로딩(microloading) 효과를 활용해, 한 번의 건식 식각만으로 높이가 다른 3단 실리콘 원형을 제작했다. 이후 나노임프린트 공정을 이용해 이를 고분자 필름에 복제함으로써 대면적 홀로그램을 효율적으로 제조했다. 개발된 홀로그램은 연구 장비, 병 제품과 의류 등 다양한 물품에 적용돼 실제 인증 가능성이 확인됐다. 향후 전자기기, 고가 소비재, 의류 및 브랜드 제품의 정품 인증과 위·변조 방지 분야에 활용될 것으로 기대된다.

△이중 인증 홀로그램 플랫폼 모식도

 

안준성 교수는 “패턴 폭에 따라 식각 속도가 달라지는 현상을 활용해 한 번의 건식 식각으로 3단 나노구조를 구현하고, 이를 나노임프린트 공정을 통해 대면적으로 복제할 수 있도록 한 것이 이번 연구의 핵심”이라며 “향후 다양한 제품에 적용할 수 있는 저비용·고보안 인증 플랫폼으로 확장될 것으로 기대한다”고 말했다.

 

김휘 교수는 “홀로그램의 위상과 파장 응답을 정밀하게 설계해 특정 색의 빛에서 대칭 이미지가 억제되도록 구현했다”며 “육안으로 확인하는 홀로그램과 현미경으로 판독하는 고유 나노패턴을 결합해 인증의 편의성과 보안성을 함께 높였다는 데 의미가 있다”고 설명했다.

 

이번 연구에는 고려대학교 세종캠퍼스 제어계측공학과 양진혁 석사과정과 전자및정보공학과 최명규 박사과정이 공동 제1저자로 참여했으며 전자및정보공학과 김휘 교수, 제어계측공학과 안준성 교수, 한국기계연구원 정준호 책임연구원이 지도하였다.

 

이번 연구결과는 국제 학술지 ‘Nano Letters’(Impact Factor 9.1)에 2026년 8월 게재예정이며, 학술지 전면 표지(Front Cover)로 선정됐다. (논문명: ‘Unclonable Three-Level Holograms for Two-Factor Visual Authentication via One-Step Cascade-Nanostructure Imprinting)

 

한편 본 연구는 산업통상자원부와 한국산업기술기획평가원(KEIT)의 알키미스트 프로젝트(과제번호 1415179744, 20019169), 문화체육관광부와 한국콘텐츠진흥원 지원사업(과제번호 RS-2024-00343692), 한국기계연구원 기본사업(과제번호 NK255D), 과학기술정보통신부와 한국연구재단(NRF) 지원사업(과제번호 RS-2024-00358092, RS-2025-00523026), 산업통상자원부와 한국산업기술기획평가원(KEIT)의 ‘폼팩터 제약이 없는 고집적 융합센서를 위한 대면적 웨이퍼급 유연·신축 하이브리드 센서 플랫폼 기술 개발’ 과제(과제번호 RS-2022-00154781)의 지원을 받아 수행됐다.

 

고려대학교 세종캠퍼스

대외교류팀