메타렌즈로 전압 따라 2D·3D 조절
100도 시야각으로 여러 명 동시 시청 가능
연구팀, 양산 기술 이어 2주 연속 네이처 게재
삼성리서치와 포스텍 연구진이 개발한 2D·3D 전환형 메타렌즈. 포스텍 제공
국내 연구진이 스마트폰에 붙이기만 하면 안경 없이도 2차원(2D) 화면과 3차원 입체 화면(3D)을 자유자재로 전환할 수 있는 차세대 디스플레이 기술을 세계 최초로 개발했다.
과학기술정보통신부는 노준석 포스텍 기계공학과 교수 연구팀과 삼성전자 삼성리서치 비주얼 테크놀로지팀이 개발한 전환형 메타렌즈 기술이 23일 국제학술지 '네이처'에 실렸다고 밝혔다.
글을 읽거나 화면 영상을 보는 등 2D 콘텐츠 소비가 많지만 최근 가상·증강현실(VR·AR)과 의료영상 등 3D 콘텐츠 수요도 꾸준히 늘면서 한 기기에서 자유롭게 2D, 3D 전환이 가능한 디스플레이 기술은 상업적으로 큰 주목을 받고 있다. 안경 없이 입체감을 구현하는 기술은 이미 있지만, 화면을 볼 수 있는 시야각이 15도 안팎으로 매우 좁고 3D 전용이어서 2D 화면에선 화질 저하가 생겨 상용화에는 장벽이 있었다.
연구팀은 이 문제를 1.2㎜ 두께 초박형 구조로 설계된 메타렌즈로 풀었다. 메타렌즈는 표면에 머리카락보다 얇은 나노미터(1나노미터는 10억 분의 1m) 크기의 인공 구조체를 배열해 빛을 정밀 제어하는 차세대 광학 소자다. 한번 제작된 일반 렌즈는 특성을 바꿀 수 없지만, 메타렌즈는 전압 공급에 따라 빛 굴절 방향을 조절할 수 있다.
연구팀이 개발한 메타렌즈는 전압이 없을 때는 오목렌즈로 작동해 고해상도 2D 화면을 왜곡 없이 보여준다. 전압이 공급되면 볼록렌즈로 기능하며 3D 영상을 보여준다. 특히, 기존 기술보다 시야각이 6배 이상 넓은 100도의 초광시야각 영상 구현이 가능해 여러 명이 다양한 위치에서 몰입감 넘치는 3D 영상을 즐길 수 있다.
연구팀은 또 메타렌즈를 스마트폰이나 태블릿PC 화면에 붙이는 것만으로도 성능이 구현되도록 설계했다. 모바일 기기는 물론 정밀 의료 영상 시스템이나 대형 옥외 광고판까지 폭넓게 활용될 전망이다.
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(www.hankookilbo.com/news/article/A2026041510350003372)
노 교수 연구팀은 16일 메타렌즈를 초당 300개 이상 생산할 수 있는 공정에 관한 연구를 네이처에 게재한 데 이어 2주 연속 이름을 올렸다. 양산 공정을 활용하면 메타렌즈 단가가 5,000원을 밑돌아 상업화가 당겨질 수 있다. 노 교수는 "산학협력으로 삼성전자 휴대폰 패널을 제공받아 연구했다"며 "기술이 과학적으로 검증되고 산업계 관심이 높은 만큼 다양한 분야에 적용될 기반이 마련됐다"고 말했다.
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