스마트폰에 붙이면 2D·3D 자유자재…메타렌즈 디스플레이 개발
노준석 교수팀, 삼성전자와 공동 개발…국제학술지 네이처 발표
(서울=연합뉴스) 조승한 기자 = 스마트폰에 붙이기만 하면 안경 없이도 2차원(2D)과 3차원(3D) 영상으로 자유자재로 전환할 수 있는 메타렌즈 기반 차세대 디스플레이 기술이 국내 연구팀에 의해 개발됐다.
삼성전자[005930] 디스플레이 패널을 통해서도 실증해 새로운 디스플레이로서의 가능성을 입증했다는 평가가 나온다.
과학기술정보통신부는 노준석 포항공대 교수 연구팀이 삼성전자 삼성리서치 비주얼 테크놀로지팀과 차세대 광학소자인 메타렌즈를 활용해 하나의 렌즈로 2D와 3D를 자유자재로 전환하는 기술을 공동 개발했다고 23일 밝혔다.
이번 연구는 세계 최고 권위 학술지 '네이처'에 이날 실렸다.
기존에도 안경 없이 입체감을 구현하는 기술은 존재했지만 화면을 볼 수 있는 시야각이 15도 내외로 좁아 정면의 한 명만 감상할 수 있었다.
또 기기가 3D 전용으로 설계돼 2D 화면 화질은 현저히 떨어지는 게 단점이었다.
연구팀은 전압 공급에 따라 빛의 굴절 방향을 자유자재로 조절할 수 있는 메타렌즈를 1.2㎜ 두께 초박형 구조로 설계해 2D와 3D 화면 모두 자유롭게 보여주는 시스템을 개발했다.
메타렌즈는 빛의 위상과 진폭, 편광 등을 나노미터(㎚, 10억분의 1m) 수준에서 자유자재로 조절할 수 있는 광학소자다.
새로 개발한 메타렌즈는 전압이 없을 때는 오목렌즈로 작동해 고해상도 2D 화면을 왜곡 없이 보여주고, 전압이 공급되면 볼록렌즈로 작동해 기존 대비 시야각이 6배 이상 넓은 100도 초광시야각으로 입체 영상을 구현한다.
이를 통해 여러 사람이 다양한 위치에서 동시에 3D 영상을 볼 수 있다고 연구팀은 설명했다.
특히 이 메타렌즈는 스마트폰이나 태블릿 PC 화면에 스티커처럼 붙이는 식으로도 성능을 구현할 수 있다고 연구팀은 덧붙였다.
연구팀은 삼성에서 제공받은 패널 중간에 얇은 메타렌즈 1장을 끼우는 방식으로 디스플레이를 그대로 사용하면서 영상을 2D에서 3D로 바꿀 수 있는 시스템도 완성했다.
노 교수는 22일 세종 과기정통부에서 열린 브리핑에서 "기존에는 3D 영상 구현을 위해 안경을 써야 한다거나 복잡한 장치가 있어야 했는데, 디스플레이나 TV, 스마트폰 화면을 놓고도 3D 이미지를 볼 수 있는 가능성이 열렸다"고 말했다.
메타렌즈는 7년 전 다보스포럼에 소개할 때도 렌즈 하나에 500만원 정도가 들었지만, 지금은 생산 단가가 5천원 미만으로 내려갔다고 노 교수는 설명했다.
노 교수팀은 지난주에도 성균관대 연구팀과 공동으로 네이처에 롤투롤 공정 기반 메타렌즈 대량생산 기법을 게재했다.
두 연구는 30일 네이처 지면에 동시에 실릴 예정으로, 국내 교신저자가 네이처 지면에 논문 2편을 동시에 싣는 건 최초라고 과기정통부는 설명했다.
다만 아직 생산, 효율 등에서 넘어야 할 산이 많다고 노 교수는 설명했다.
그는 "생산 문제도 학교 수준에서는 여러 번 성공했지만 회사에서 대량 생산으로 갔을 때 반복성 문제도 존재할 수 있다"며 "개발한 렌즈도 투과가 완벽하지 않은데 투과가 되면 될수록 선명해질 수 있다는 뜻인 만큼 어느 정도 개선이 필요하다"고 말했다.
자연에 존재하지 않는 물질을 설계하는 메타물질 연구는 약 25년 정도가 소요됐고 이제는 기술로 가는 과정에 접어든 것 같다고 노 교수는 강조했다.
노벨 물리학상 후보군이 주로 발표되는 스웨덴 노벨 심포지엄이 올해는 메타물질을 다루고 있는 것도 이를 뒷받침한다고 그는 덧붙였다.
노 교수는 "심포지엄에서 대량생산, 응용 관련 연구를 발표할 예정"이라며 "산업계에서도 많은 관심을 가지고 있고 세상을 바꿀 그런 가능성이 있다. 그리고 그런 기반이 마련됐다고 생각한다"고 말했다.
shjo@yna.co.kr
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