포스텍 전자전기공학과 마준석 (제1 저자, 지도교수 김욱성), 최진영, 박선근, 공임보, 김대현, 이청아, 윤영노, 황명진 씨로 이루어진 김욱성 교수, 홍원빈 교수 공동 연구팀은 액정 (Liquid Crystal) 기반 안테나 설계에 대한 지금까지 연구 트렌드를 정리하고, 액정 공학 관점의 성능 개선과 신기능 구현에 대한 미래 연구 방향을 제시하는 논문을 소재 및 광전자 융합 연구 분야에서 세계적 권위를 가진 Advanced Materials에 발표하였고 Frontispiece 표지 연구로 선정되었다.

구동 주파수가 높아질수록, 모든 RLGC 소자 특성의 주파수 의존성이 커지며, 현재 수십 GHz 이상 대역에서 가변 구동 가능한 L, C 소자들은 극히 드물다고 알려져 있고, 이는 반도체 공정의 한계, Self-Resonance Frequency (SRF), Low-Q 등에서 주요 제약 사항이 되고 있다. 반면 액정은 고주파 대역에서의 저손실 특성, 재구성 가능성 (Reconfigurability), 가격 경쟁력 등의 강점을 가지며, 차세대 통신 시스템에서 주목받는 소재로 떠오르고 있다.

지금까지 액정 기반 안테나 설계는 대부분 디바이스 구조와 전기적 특성 최적화에 초점을 맞추어 왔고, 액정 기반 위상 배열 안테나, 홀로그래픽 안테나, 재구성 가능한 지능형 표면 (Reconfigurable Intelligent Surface) 등 다양한 RF 소자들이 제안되어 왔다. 그리고 최근 들어 액정 기반 안테나의 응답속도와 가변 범위 (Tunability), 손실 계수 (Loss tangent) 등의 개선과 관련된 다양한 방안들이 제안되고 있다.

공동 연구팀은 이번 논문을 통해 기존 한계를 넘어서는 성능 개선 뿐만 아니라 다양한 액정 물리, 화학적 특성과 활용 방안들을 제시하며, 안테나 설계 측면의 최적화에 더해서 액정 공학적 기술 또한 최적화 될 필요가 있다고 강조하였다.

본 연구팀의 논문은 최초로 액정 물성 관점에서 액정 기반 안테나 소자 설계 동향을 리뷰하고 미래 설계 방향성을 제시하는 내용을 담고 있어 향후 유관 분야 연구에 있어서 의미 있는 파급력이 기대되고 있다.

본 연구는 삼성미래기술육성재단의 지원사업으로 연구가 진행되었다.