스마트폰에 붙이면 3D TV로 변신⋯노준석 포스텍 교수팀, ‘2D·3D 전환 메타렌즈’ 세계 최초 개발

제작된 메타렌즈 실물(왼쪽)과 메타표면의 나노 구조가 렌즈의 기능으로 작동할 수 있도록 배열된 모습. / 삼성전자 뉴스룸 제공

평소에는 고해상도 스마트폰 화면으로 기사를 읽다가 영화를 볼 때면 화면 위에 스티커 같은 얇은 막 하나를 붙이는 것만으로 안경 없이 생생한 3D 영상을 즐길 수 있는 시대가 열렸다. 

과학기술정보통신부는 23일 포항공대(POSTECH) 노준석 교수 연구팀과 삼성전자 삼성리서치 비주얼 테크놀로지팀이 차세대 광학 소자인 ‘메타렌즈’를 활용해 2D·3D 전환 디스플레이 기술을 공동 개발했다고 밝혔다. 

그동안 안경 없이 입체감을 느끼게 하는 ‘라이트 필드’ 디스플레이 기술은 존재했지만, 상용화의 벽이 높았다. 

정면 약 15도 내외의 좁은 시야각 탓에 단 한 명만 입체 영상을 볼 수 있었고 기기 자체가 3D 전용으로 설계돼 일반 2D 화면을 볼 때는 화질이 급격히 떨어지는 고질적인 문제가 있었다.

연구팀은 머리카락 굵기의 수백 분의 일에 불과한 나노 구조체를 배열한 ‘메타렌즈’로 이 문제를 단숨에 해결했다. 

1.2mm 두께의 이 초박형 렌즈는 전압 공급 여부에 따라 빛의 굴절 방향을 조절한다. 전압이 없을 때는 오목렌즈로 작동해 선명한 2D 화면을 보여주고 전압을 걸면 볼록렌즈로 변해 기존보다 6배 이상 넓은 100도의 ‘초광시야각’ 3D 영상을 구현한다. 

특히 이 메타렌즈는 스마트폰이나 태블릿 화면에 스티커처럼 붙이는 것만으로도 성능이 구현돼 기존 기기와의 호환성이 매우 뛰어나다는 평가를 받는다.

노준석 교수는 “이번 연구는 초박형 나노광학 소자인 메타렌즈가 차세대 디스플레이 플랫폼으로서 실용적 가능성이 있음을 입증한 것”이라며 “스마트폰뿐만 아니라 정밀 의료 영상, 대형 옥외 광고판 등 다양한 산업 분야에 혁신을 가져올 것”이라고 말했다.

과기정통부 김성수 연구개발정책실장은 “노 교수는 지난 10년간 정부의 기초연구 지원을 통해 성장해온 대표적 연구자”라며 “앞으로도 세계적 성과가 지속될 수 있도록 연구 환경 조성을 아끼지 않겠다”고 강조했다.

이번 연구 결과는 세계 최고 권위 학술지인 ‘네이처(Nature)’에 게재됐다.

/단정민기자 [e-mail]