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생물체의 편광항법을 모방하는 감지기 시스템

전문가 제언: ○ 태양빛은 본래 결맞은(coherent)빛이 아니다. 즉 파장이 다르고 진동면도 일정하지 않은 복색광으로서 물론 편광 되어 있지도 않다. 그런데 태양광이 지구 대기 속에 들어오면서 대기 속의 수증기나 먼지등과 같은 입자들 특히 빛의 파장 보다( ) 작은 입자들과 충돌하여 산란되면서 전기장과 자기장의 진동면이 일정한 선형편광이 된다. 이것이 레일리 산란(Rayleigh scattering)이다. 수증기와 같은 큰 입자에 부딪치면 Mie 산란이 일어나서 구름이 하얗게 보인다.

○ 편광은 빛의 특정 정보를 포함하고 있다. 부분적인 편광현상은 자연계에서 도처에서 일어난다. 인간 눈에는 보이지 않지만 특별한 곤충들의 눈으로는 편광을 관찰한다. 사막개미(Cataglyphis)는 사막에서 바람이 불어 지형이 바뀌었어도 편광을 이용해 모래무더기 속에 파뭍인 자기 집에 정확하게 찾아오고 쇠똥구리(dung beetle)는 달밤의 희미한 편광을 이용하여 방향을 알아낸다. K. von Frischs는 벌들의 편광인지 기능을 밝히고 실증한 공로로 1973년 노벨생리학을 수상하였다.

○ 곤충들로부터 영감을 얻은 과학자들은 편광을 이용하는 편광항법을 개발하려는 연구가 계속되고 있다. 또한 곤충들의 방향감지능력을 밝히는 모델과 계산방법들이 개선되고 있다. 이 논문은 벌꿀들이 편광을 이용하는 방법을 본 따서 편광항법 감지기를 제작하고 이의 실험결과를 제시한다. 특히 편광특성인 편광각 AOP와 편광도 DOP 의 정확한 계산을 위해 교정실험을 통하여 AOP는 보정 없이 이내의 에러 율로 DOP 측정은 이내에서 조절할 수 있게 하였다.

○ ITC 선도국인 한국에서 편광파의 특성을 활용하는 연구는 다양한 분야에서 수행되고 있다. UHF RFID 시스템에서 편광리더 안테나, 흡음재 해석을 위한 편광기법, LCD편광판 등 주로 편광의 물리적 특성을 활용하는 연구다. 동물의 편광항법을 모방하는 편광 연구는 아직은 보고된바가 없다. 곤충형 편광항법기술은 생리학, 물리학, 정보통신이 융합되어 발전될 미래산업기술 분야로서 이동로봇이나 무인비행기 등 적용분야가 빠른 속도로 확대되는 유망한 신산업 분야로 부각되고 있다.