카메라 '고스트 현상' 잡았다…색 재현율 높인 블루 글라스 개발

이미지 품질을 저해하는 근적외선을 효과적으로 차단하는 새로운 블루 글라스가 개발됐다.

28일(현지시간) 중국 푸젠사범대학교 다친 천 교수 연구팀은 알칼리 금속을 첨가하는 '유리 네트워크 엔지니어링' 기법으로 가시광선 투과율과 근적외선 차단 성능을 동시에 개선했다고 밝혔다. 이번 연구 결과는 국제학술지 '어드밴스드 세라믹스 저널'(Journal of Advanced Ceramics)에 게재됐다.

근적외선(NIR)은 최신 이미징 시스템의 상보성 금속 산화물 반도체(CMOS) 센서에 간섭을 일으켜 이미지에 잔상이 남는 '고스트 현상'이나 왜곡을 유발한다. 현재는 투명한 석영 유리에 근적외선 반사 필름을 증착하는 방식이 주로 쓰이지만, 입사광이 여러 광학 렌즈 사이에서 반복적으로 반사·굴절되며 고스트 현상을 일으킬 수 있다.

연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 흡수형 근적외선 차단 필터에 주목했다. 특히 구리 이온(Cu2+)이 첨가된 불화인산염 유리, 일명 '블루 글라스'의 성능 개선에 집중했다.

연구팀은 불화인산염 유리에 리튬, 나트륨, 칼륨, 루비듐, 세슘 등 다양한 알칼리 금속을 첨가해 유리 네트워크 구조와 구리 원자가 상태, 광학 성능에 미치는 영향을 체계적으로 분석했다.

실험 결과, 알칼리 금속 이온의 크기가 클수록 성능이 향상됐다. 특히 세슘(Cs+)을 첨가한 유리는 가시광선 투과율(T400nm) 85.4%, 근적외선 차단율(T1100nm) 0.8%를 기록하며 최상의 성능을 보였다. 이는 기존 상용 블루 글라스 제품(CXA700, CXB700, BG47)의 성능을 크게 웃도는 수치다.

연구팀에 따르면 큰 크기의 알칼리 금속 이온은 유리 네트워크 내에서 더 높은 광학적 염기도를 제공한다. 이는 근적외선 흡수를 방해하는 구리 이온(Cu+) 생성을 억제하고, 근적외선을 흡수하는 구리 이온(Cu2+) 비율을 높이는 효과를 낸다.

실제로 연구팀이 개발한 블루 글라스를 사용해 촬영한 이미지는 기존 상용품으로 촬영한 것보다 채도가 높고 사실적인 색 재현력을 보였다. 근적외선 간섭 현상도 나타나지 않았다.

천 교수는 "이번 연구는 상용 블루 글라스의 핵심적인 난제를 해결할 새로운 전략을 제시한다"며 "유리 네트워크 엔지니어링 접근법은 차세대 고성능 이미징 기술의 길을 열어줄 것"이라고 말했다.