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위에서 여러 분들이 지적했지만 물리적인 원리에 대한 언급이 없어 부연 설명하겠습니다.

반사를 줄이거나 없애기 위해서는 왜 반사가 일어나는가에 대해 생각해야 합니다.

반사가 일어나는 이유는 두 매질간의 급격한 굴절율 차이 때문입니다. 공기로 진행하던 빛이 유리를 만났을 때 굴절율이 급격하게 변하기 때문에 일정 부분의 빛이 경로를 바꾸는데 유리 안쪽으로 들어오지 못하고 나가서 반사가 일어나는 것입니다.

따라서 반사를 막기 위해서는 빛이 유리 안으로 들어오게 만들어야 합니다.

반사를 없애거나 줄이는 방법으로 유리의 표면에서 반사하는 양을 줄이거나, 산란을 시키거나, 유리 표면에서 흡수를 시키는데... 반사를 줄여 줄어든 양이 모두 투과하여 유리를 통과하는 양으로 바뀌는 것은 다른 현상입니다. 즉, 반사율을 낮추는 현상과 투과율을 높이는 현상은 별개의 문제입니다.

Wiki에 ARC을 찾아보면 다양한 방법에 대한 설명이 나옵니다.

레일리가 발견한 방법으로 맑은 유리 표면보다는 변색된 표면의 유리에서 반사율이 낮아지는 현상을 발견했는데 이것은 굴절율이 공기와 유리의 표면 사이에 낀 변색된 물질의 굴절율 때문에 점차로 변하기 때문에 반사가 덜 일어난 것입니다.

단일 코팅을 하면 반사율이 낮아집니다. 보통 코팅물질의 두께를 파장의 1/4 두께로 하는데 반사하는 빛이 유리표면에서 위상을 180도 바꾸어 코팅물질의 표면으로 되돌아오면 결국 파장의 1/2 파장 만큼 차이가 나므로 소멸간섭을 일으켜 입사광과 반사광이 없어져 투과가 일어나는 현상입니다. 당연히 해당 파장과 주위의 파장들이 소멸간섭을 일으켜 에너지 보존법칙에 의해 투과가 일어난다고 설명합니다. (해당 파장의 빛이 반사되는 양이 없어진다면 당연히 투과가 모두 일어난다고 해야겠지요) 이렇게 하면 보통 유리표면에서 4% 정도 반사되고 유리를 지나 공기로 나가는 빛에도 4%가 반사되어 총 8% 정도의 반사가 일어나는데 단일 코팅을 하면 1% 이하로 줄어듭니다.

단일 코팅을 하면 해당 파장과 주위 파장의 빛의 반사가 들어들기 때문에 광대역 파장의 반사를 막으려면 다중 코팅을 합니다. 다중코팅을 잘 하면 0.1% 이하의 반사율을 가집니다. 안경과 같은 곳에는 대략 3겹의 코팅을 하고 고급 렌즈는  수십 층 이상으로 하여 거의 반사가 일어나지 않도록 합니다.

유리의 표면에 흡수가 잘 일어나는 물질로 코팅을 하여 반사가 되지 않고 코팅물질에 흡수를 시켜 반사율을 낯추는 방법이 있습니다.

또 다른 방법으로 빛을 가두는 방법이 있습니다. 'light trap'이라고 하는데 유리표면에 반사가 잘 일어나도록 복잡한 구조를 만들면 유리 표면의 물질에서 반사가 여러 번 일어나서 결국 빛이 반사가 되지 않는 효과를 일으키도록 합니다.

요즈음 각광을 받는 나노구조 물질로 표면을 형성하여 반사를 막는 방법이 있습니다. 나방의 눈에서 힌트를 얻었다고 하는데 유리표면에 나노구조로 형상을 만들어 (대략 빛의 파장 이하의 크기로) 빛이 공기에서 유리로 들어가기 전에 굴절율을 서서히 변화시켜 굴절율 차이를 점차로 줄여 반사하는 빛을 막습니다. 나노구조는 삼각뿔 형태로 하든지 아니면 돔 형태로 하여 빛이 진행할 때 굴절율이 서서히 변화하도록 합니다. 관련 논문이 많이 있으므로 찾아보면 어떤 원리인가 이해 가능합니다.

또 유리의 표면에 선편광이 회전편광으로 바뀌는 물질로 코팅을 합니다. 하나의 층에서는 우선광을 만들고 다른 층에서는 좌선광을 만들어 유리 표면에 도달했을 때 우선광과 좌선광이 서로 소멸되도록 하여 반사가 일어나지 않도록 합니다.

반사가 일어나지 않도록 한다고 해서 모두 투과가 되리라는 보장은 없습니다. 반사율과 투과율에 대한 관계를 잘 파악하면 반사가 줄어든 만큼 투과되었다는 방법을 찾아보면 되겠지요.

이기사 참고하시면 도움을 될것 같네요.

문제는 ‘원리’다

“나방눈 구조에 대한 의문이 생겼다. 나방눈 구조가 반사를 줄인다는 것이 일반적으로 받아들여지고 있었지만 처음 나방눈 구조에 대해 접했을 때 이론적 이해는 매우 부족하다는 것을 알았다. 어떤 구조가 최적 구조인지, 또한 구체적으로 어떤 원리로 반사가 얼마나 줄어드는지에 대해 이해가 거의 없더라.”연구팀이 가장 먼저 한 것은 굴절률이 다른 두 물질 속을 진행하는 빛의 전파원리를 규명하는 이론을 완성하는 것이었다.

“기존 방법들은 무반사막의 굴절률과 두께를 임의로 선택한 후 반사도를 계산해 본 후 또 다른 선택과 비교해 가면서 점차 더 반사가 적은 선택을 찾아가는 시행착오적인 방법을 시뮬레이션 방법으로 주로 사용했다. 하지만 우리는 이와 반대로 원하는 임의의 반사도를 주는 굴절률 분포를 바로 반사도로부터 얻는 방식을 사용했다. 이 방식으로 모든 파장에 대해 반사가 없어지는 굴절률 분포를 구할 수 있었고 이것이 바로 완전 무반사막의 구조가 된 것이다.”

이러한 원리를 이용, 연구팀은 모든 파장의 빛에 대해 반사를 차단할 수 있는 굴절률 변화 스펙트럼 조건을 찾아냈다. 무반사막 내에서의 빛의 진행을 맥스웰 방정식으로 기술하고 이를 토대로 모든 파장의 빛에 대한 완벽한 임피던스 정합을 이루는 최적의 굴절률 변화 스펙트럼을 얻어낸 것이다. 임피던스 정합이란 굴절률이 서로 다른 두 매질 사이의 임피던스 차이에 의해 발생하는 반사를 제거하기 위해 무반사막을 코팅, 두 매질 사이의 임피던스 격차를 해소한 상태를 말한다.

이러한 스펙트럼에 맞게 굴절률이 서로 다른 얇은 막을 층층이 쌓아 올림으로써 최적의 다중층 무반사막을 제작할 수 있게 됐다. 나아가 연구팀은 전자기파 시뮬레이션과 마이크로파 실험을 통해 이를 검증해 냈다.

원리를 밝히게 되니 무반사막의 두께의 한계도 극복됐다. 기존 무반사막 기술로는 1/4 파장 이하로 얇게 만들 수 없었지만 연구팀은 자체 제작한 메타물질을 활용해 1/25 파장의 두께로 6배가량 얇게 만들어 낸 것이다. 이러한 두께는 세계 최초로 구현한 것으로, 더 의미가 있는 것은 박규환 교수팀의 방식을 이용하면 원하는 경우 이보다 더 얇게 제작할 수 있다는 것이다. 박 교수는 “특히 마이크로파와 같은 전자기파 응용기술에서 매우 중요할 것”이라고 언급했다.

이처럼 연구가 좋은 성과를 거뒀지만 어려움 없이 순탄대로를 걸었던 것은 아니다. 박규환 교수는 실험을 위해 무반사막에 필요한 물질을 구하는 것이 매우 힘들어 고생을 많이 했다고 회고했다. “결국 필요한 물질은 구하지 못해 메타물질이라 불리는 새로운 물질을 만들어 사용했다. 이번 일을 주도한 김경호 군과 옆에서 도와준 강지훈 박사의 노력으로 이 고비를 넘어설 수 있었다.”
 

 Anti-reflecting 코팅이라고 하는데요.

 반사율은 R=(n-1/n+1)^2 이고 굴절률 n에 따라 반사율이 결정이 되고요. 예로 BK7의 굴절률은 1.5이면 R=0.04 4%가 되는데 적절한 굴절률을 갖는 물질로 코팅하면 공기와 판 사이의 굴절률의 차이를 줄임으로써 반사를 줄일 수 있습니다. n=root(n)으로 BK7같은 경우 n =1.22의 굴절률을 갖는 물질을 쓰면 되는데 그 굴절률을 만족하는 물질이 없다면 근처 굴절률을 사용하면 됩니다. 이경우 n=1.38인 MgF2를 많이 사용한다.

그렇게 되면 공기 | 코팅막(nc) | 유리판(ns) | 공기 or 유리판 이 되고

반사가 최소인 파장에서의 반사율은

R=(ns-nc^2)^2/(ns+nc^2)^2 로 구해진다.

nc*t=lamda/4 (t는 코팅막 두께, lamda는 파장)으로 파장에 따른 두께가 정해집니다.

Anti-reflective glass를 만들기 위하여서 다양한 방법(난반사 방법, 다층 코팅 방법 등)이 있으나, MgF2 코팅으로( n=1.38) 하는 경우도 있으며, Mesoporous silica nanoparticles coating(n=1.12)을 하는 방법도 있습니다.

Mesoporous silica nanoparticle을 만드는 방법은 Tetraethyl orthosilicate + Micellar rods(Pluronic P85 : BASF)+염산 으로 반응시켜, PH를 조정하기 위하여 물로 washing 하는 방법으로 Nanoparticles를 얻는 방법입니다.

얻은 Nanoparticles를 적절한 binder를 사용하여(통상적으로 아크릴 수지코팅 또는 UV코팅) 유리에 코팅하는 방법을 선택할 수 있습니다.