| 이코노미사이언스 김준수 기자 |
스마트폰 화면에 얇은 필름 하나를 부착하는 것만으로 평면(2D) 영상과 입체(3D) 영상을 자유롭게 오갈 수 있는 기술이 등장했다. 영화 감상이나 게임은 물론, 쇼핑·교육·의료 영상까지 일상 속 다양한 디지털 경험을 바꿀 수 있는 ‘차세대 디스플레이 플랫폼’으로 주목받고 있다.
과학기술정보통신부에 따르면 포항공과대학교 노준석 교수 연구팀과 삼성전자 삼성리서치 비주얼 테크놀로지팀이 전압 제어 기반 광학 소자인 ‘메타렌즈’를 활용해 2D와 3D 화면을 전환할 수 있는 기술을 개발하고, 관련 연구를 국제 학술지 Nature에 연이어 발표했다. 두 연구는 4월 30일자 본지에 동시에 게재될 예정으로, 동일 연구자가 교신저자로 서로 다른 논문을 한 호에 함께 발표하는 국내 첫 사례다.
이 기술이 상용화될 경우 사용자 경험은 크게 달라질 전망이다. 예를 들어 스마트폰으로 영화를 볼 때는 기존처럼 선명한 2D 화질을 유지하다가, 특정 장면에서는 입체감 있는 3D 화면으로 전환할 수 있다. 온라인 쇼핑에서는 제품을 실제처럼 입체적으로 확인할 수 있고, 교육 콘텐츠에서는 인체 구조나 과학 모델을 공간감 있게 이해할 수 있다.
특히 별도의 3D 기기나 전용 디스플레이 없이 기존 스마트폰에 ‘부착형’으로 적용 가능하다는 점에서, 기술 확산 속도 역시 빠를 것으로 예상된다.
기술의 중심에는 나노미터 단위 구조로 빛의 경로를 제어하는 ‘메타렌즈(Metalens)’가 있다. 연구진은 여기에 전압을 가하면 광학 특성이 변하는 구조를 설계해, 하나의 디스플레이에서 서로 다른 시각 정보를 구현할 수 있도록 했다.
기존 3D 디스플레이는 렌티큘러 렌즈나 패럴랙스 배리어 방식에 의존해 시야각이 좁고 해상도가 떨어지는 문제가 있었다. 반면 이번 기술은 빛의 위상과 진행 방향을 능동적으로 조절함으로써 넓은 시야각과 고해상도를 동시에 확보했다는 점이 핵심이다.
또한 초박형 구조로 제작돼 두께 증가 없이 모바일 기기에 적용 가능하며, 광학 소자와 전자 제어 기술을 결합한 ‘능동형 메타표면(active metasurface)’ 기술이라는 점에서 학술적 의미도 크다.
2D/3D 전환 디스플레이 구조도 (사진= 삼성전자)
이번 기술은 향후 삼성전자를 비롯한 글로벌 디스플레이·모바일 기업들에게도 중요한 기술적 시사점을 제공한다. 현재 스마트폰 제조사들은 폴더블, 롤러블에 이어 새로운 사용자 경험을 만들 차세대 디스플레이를 모색하고 있는데, 메타렌즈 기반 3D 전환 기술은 하드웨어 구조를 크게 바꾸지 않고도 혁신을 구현할 수 있는 대안으로 평가된다.
특히 OLED 기반 프리미엄 디스플레이에 해당 기술이 결합될 경우, 몰입형 콘텐츠 소비 경험을 획기적으로 끌어올릴 수 있어 산업적 파급력이 클 것으로 전망된다.
연구진은 해당 기술이 스마트폰을 넘어 다양한 산업으로 확장될 수 있다고 보고 있다. 고해상도와 입체 표현이 동시에 요구되는 의료 영상 분야에서는 정밀 진단을 돕는 도구로 활용될 수 있으며, VR·AR 콘텐츠에서는 보다 자연스러운 입체감을 제공할 수 있다. 광고 및 전시 분야에서도 시선을 끄는 차세대 디스플레이로 활용 가능성이 크다.
이번 연구는 단순한 기능 개선을 넘어, 디스플레이를 ‘고정된 화면’이 아닌 상황에 따라 광학 특성이 변하는 동적 플랫폼으로 확장했다는 점에서 의미가 있다.
연구진은 향후 응답 속도, 전력 효율, 내구성 등을 개선해 상용화 가능성을 높이는 한편, 다양한 기기 환경에서도 안정적으로 적용할 수 있는 방향으로 기술을 발전시킬 계획이다.
학계에서는 이번 성과를 두고 “메타물질 기반 광학 기술이 실제 소비자 디바이스로 확장되는 전환점”이라며, 차세대 디스플레이 경쟁 구도를 바꿀 수 있는 연구로 평가하고 있다.
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