안경 없이 3D 본다…세계 최초 전환형 '메타렌즈' 개발

스마트폰에 붙여 3D 디스플레이 구현…상용화 가능

포항공대 노준석 교수, 2주 연속 네이처誌 게재

(서울=연합인포맥스) 윤영숙 기자 = 국내 연구진이 안경 없이 2D와 3D 화면을 자유롭게 전환할 수 있는 차세대 디스플레이 기술을 세계 최초로 개발했다.

스마트폰이나 태블릿 디스플레이에 적용 가능한 초박형 '메타렌즈'를 구현한 것으로, 기존 무안경 3D 기술의 한계로 꼽힌 좁은 시야각과 2D 화질 저하 문제를 함께 개선했다는 평가가 나온다.

과학기술정보통신부는 포항공과대학교(POSTECH) 기계공학과 노준석 교수 연구팀과 삼성전자 삼성리서치 비주얼 테크놀로지팀이 하나의 렌즈로 2D와 3D를 전환할 수 있는 메타렌즈를 공동 개발했다고 23일 밝혔다.

이번 연구 성과는 국제학술지 네이처(Nature)에 이날 자정(영국 시간 22일 오후 4시)에 게재됐다.

메타렌즈는 나노미터 크기 인공 구조체를 배열해 빛의 위상과 진폭, 편광을 정밀하게 제어하는 초박형 평면 광학소자다.

연구팀은 전압 공급 유무에 따라 하나의 렌즈가 오목렌즈와 볼록렌즈처럼 각각 작동하도록 설계해 2D와 3D 모드를 한 기기에서 전환할 수 있도록 했다.

기존 무안경 3D 디스플레이는 시야각이 15도 안팎에 그쳐 정면의 제한된 위치에서만 입체 영상 감상이 가능했고, 3D 전용 구조 탓에 일반 2D 화면 화질이 떨어지는 한계가 있었다.

반면 이번에 개발된 메타렌즈는 두께 1.2mm 수준의 초박형 구조를 갖췄다. 전압이 없을 때는 오목렌즈처럼 작동해 왜곡 없는 2D 화면을 구현하고, 전압이 가해지면 볼록렌즈처럼 작동해 100도의 초광시야각 3D 영상을 구현한다. 이에 따라 여러 사용자가 다양한 위치에서 동시에 입체 영상을 볼 수 있게 됐다.

이번 성과는 기존 디스플레이 구조를 크게 바꾸지 않고도 적용할 수 있다는 점에서 의미가 있다. 연구진은 메타렌즈를 스마트폰과 태블릿 등 모바일 기기뿐 아니라 정밀 의료영상 시스템, 대형 옥외 광고판, 사이니지 등에도 활용할 수 있을 것으로 보고 있다.

특히 이번 발표는 원천기술 확보를 넘어 양산 가능성까지 함께 제시했다는 점에서 주목된다.

노준석 교수는 지난주 네이처에 메타렌즈 대량 생산 공정 기술 관련 논문도 발표했다. 오는 30일 발행되는 네이처 발간호에는 노 교수가 교신저자로 참여한 서로 다른 논문 2편이 함께 실릴 예정이다. 국내 연구자가 네이처 동일 발간호에 교신저자로 서로 다른 논문 2편을 동시에 게재하는 것은 처음이라고 과기정통부는 설명했다.

노준석 교수는 "6~7년 전만 해도 메타렌즈 1개 제작비가 500만원 수준이었지만 최근 롤투롤 기반 대면적 공정 기술을 통해 단가를 5천원 미만까지 낮출 수 있게 됐다"고 말했다. 이어 "원천기술과 대량생산 가능성을 함께 검증하면서 기초연구와 산업 적용 간 간극을 크게 좁혔다"고 설명했다.

과기정통부는 이번 성과를 장기간 지원해 온 기초연구의 결실로 평가했다.

김성수 과기정통부 연구개발정책실장은 "노준석 교수는 과기정통부 기초연구사업을 통해 10년 이상 신진·중견연구를 수행해온 연구자"라며, "앞으로도 기초연구에 대한 꾸준한 투자로 연구자들이 세계 무대에서 마음껏 활약할 수 있도록 지원하겠다"라고 밝혔다.

ysyoon@yna.co.kr