스마트폰에 붙이기만 하면 안경 없이도 2D와 3D를 자유자재로 전환할 수 있는 차세대 디스플레이 기술이 국내 연구진에 의해 세계 최초로 개발됐다.

과학기술정보통신부는 노준석 포항공과대학교 교수 연구팀과 삼성전자 삼성리서치 비주얼 테크놀로지팀이 차세대 광학소자인 '메타렌즈'를 활용해, 하나의 렌즈로 2D와 3D를 자유자재로 전환하는 기술을 공동 개발했다고 23일 밝혔다.

과기정통부 지원 사업 및 삼성미래기술육성사업, 포스코홀딩스 N.EX.T Impact 사업, 삼성리서치 산학협력과제 등으로 수행한 이번 연구 성과는 네이처지에 게재됐다.

기존에도 안경 없이 입체감을 구현하는 기술은 존재했으나, 실제 상용화에는 큰 장벽이 있었다. 우선 화면을 볼 수 있는 시야각이 15도 내외로 매우 좁아 정면의 단 한 명만 감상할 수 있는 한계가 있었다. 또한 기기 자체가 3D 전용으로 설계된 탓에 일반적인 2D화면을 볼 때 화질이 현저히 떨어지는 고질적인 단점이 있었다.

연구팀은 이러한 문제를 1.2㎜의 초박형 구조로 설계된 '메타렌즈'로 해결했다. 일반적인 렌즈는 한번 제작되면 그 특성을 바꿀 수 없지만 '메타렌즈'는 전압 공급에 따라 빛의 굴절 방향을 자유자재로 조절한다.

전압이 없을 때는 오목렌즈로 작동해 고해상도 2D화면을, 전압이 공급되면 볼록렌즈로 작동하며 기존 기술보다 시야각이 6배 이상 넓은 100도의 '초광시야각'으로 입체 영상을 구현한다. 이를 통해 여러 사람이 다양한 위치에서 동시에 3D 영상을 즐길 수 있다.

이 '메타렌즈'를 스마트폰이나 태블릿PC 화면에 스티커처럼 붙이는 것만으로도 성능이 구현되는 등 기존 기기와의 호환성이 매우 뛰어나다. 향후 모바일 기기는 물론 정밀 의료 영상 시스템이나 대형 옥외 광고판까지 관련 산업에 폭넓게 적용될 전망이다.

연구를 주도한 노준석 교수는 지난주 성균관대 조규진·김인기 교수와 공동 교신저자로 참여해 네이처지에 발표한 '메타렌즈 대량 생산 공정 기술'도 함께 제시, 실제 상용화 가능성의 문을 열기도 했다.

노 교수는 "이번 연구는 메타렌즈라는 초박형 나노광학 소자가 차세대 디스플레이 플랫폼으로서 실용적인 가능성을 지님을 실증한 성과"라며 "스마트폰부터 산업용 광고판까지 폭넓은 응용 가능성을 지닌 디스플레이 원천 기술 확보에 기여할 것"이라고 말했다.

yjra@news1.kr