포스텍 연구팀, 홀로그램 실시간 재생물질 개발

빛의 스핀 이용해 메타표면 제작 성공

가상현실 디스플레이나 보안기술에 활용 전망

【포항=뉴시스】강진구 기자 = 포스텍(총장 김도연)은 기계공학과·화학공학과 노준석(사진) 교수팀이 빛의 스핀을 이용해 여러 홀로그램 이미지를 실시간으로 재생할 수 있는 메타표면을 만드는데 성공했다고 28일 밝혔다.2019.05.28.(사진=포스텍 제공)  [email protected]

【포항=뉴시스】강진구 기자 = 포스텍(총장 김도연)은 기계공학과·화학공학과 노준석 교수팀이 빛의 스핀을 이용해 여러 홀로그램 이미지를 실시간으로 재생할 수 있는 메타표면을 만드는데 성공했다고 28일 밝혔다.

향후 이 기술은 더욱 가볍고 편리한 증강현실(AR)·가상현실 디스플레이나 보안 기술에 활용될 수 있을 것으로 전망된다고 덧붙였다.

증강현실이나 가상현실 기술을 구현하기 위해서는 공중에 3D 형태의 이미지를 띄울 수 있는 홀로그램 디스플레이가 필요하다.

실제로 현재 시판되고 있는 VR기기는 모두 이러한 기술을 도입한 장비로 아직까지는 이미지 생성에 많은 부품이 필요해 부피나 무게가 늘어날 수밖에 없었다.

이런 단점을 보완하기 위한 것이 바로 투명망토 소재로 알려진 ‘메타물질’로, 이 물질로 만들어진 표면으로 홀로그램 디스플레이를 만들기 위한 연구가 최근 활발히 진행되고 있다.

 하지만 현재까지 메타홀로그램 기술은 하나의 이미지만 생성할 수 있는 데 VR 등에 활용되는 이미지는 한 번에 다양한 이미지가 흘러나와야 한다.

더욱이 고효율 홀로그램 구현에는 산화티타늄, 질화갈륨과 같이 비싸고 대량 생산이 어려운 재료가 사용돼 상용화하기에는 비용이 너무 비쌌다.

이에 노 교수팀은 상대적으로 저렴하고 대량생산이 편리한 실리콘을 이용해 빛이 회전하는 방향과 편광을 조절해 두 개의 홀로그램 이미지가 동시에 나타나는 메타표면을 개발했다. 

왼쪽으로 회전하는 빛을 표면에 비추면 RHO라는 이미지가, 오른쪽으로 회전하는 빛을 비추면 ITU라는 이미지가 나타나도록 만든 후 왼쪽으로 회전하는 빛과 오른쪽으로 회전하는 빛을 섞어 한 번에 재생한 것이다.

【포항=뉴시스】강진구 기자 = 포스텍(총장 김도연)은 기계공학과·화학공학과 노준석 교수팀이 빛의 스핀을 이용해 여러 홀로그램 이미지를 실시간으로 재생할 수 있는 메타표면을 만드는데 성공했다고 28일 밝혔다.사진은 연구모식도.2019.05.28.(사진=포스텍 제공)  [email protected]

이 메타표면은 빛의 편광을 조절하면 이미지를 실시간으로 바꿀 수도 있고, 나아가 동영상으로 발전시킬 수도 있다.

이 기술을 이용하면 홀로그램을 더욱 복잡하게 설계할 수도 있어 화폐나 신용카드, 고급 위스키나 명품 잡화들에 들어가는 위조방지 기술이나 암호화 기술에도 활용할 수 있을 것으로 기대된다. 

실리콘을 사용해 기존의 반도체공정에서 바로 제작할 수 있을 뿐 아니라, 기존 연구에서 사용해온 산화 티타늄에 비해 비용을 수백 배까지 절감할 수 있어 산업계의 주목을 받고 있다.

이 연구결과는 광학 분야 국제 학술지인 레이저 앤 포토닉스 리뷰(Laser & Photonics Reviews) 최근호를 통해 발표됐다.

이번 연구는 한국연구재단 중견연구자 지원사업과 글로벌프론티어사업, 미래소재디스커버리사업, 선도연구센터사업, 글로벌박사펠로우십의 지원을 받아 수행됐다.

연구를 주도한 노준석 교수는 “이번에 제작된 메타홀로그램은 60% 이상의 투과 효율을 가지고 있어 눈으로도 아주 선명한 이미지를 관찰할 수 있다”며 “소자의 두께가 300나노미터(nm)에 불과해 초경량 고효율의 광학기기나 VR기기 제작에도 활용될 수 있다”고 설명했다.


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