세 가지 정보 동시에 보는 '메타 디스플레이' 개발…'맞춤형 VR 수업'에 활용

포스텍 연구진

노준석 포스텍 기계공학과·화학공학과 교수 연구팀이 개발한 세 가지 정보를 동시에 저장하는 '메타 디스플레이' 작동 예시. 포스텍 제공

가상공간에서 현실과 같은 수준의 실험과 실습을 진행할 수 있는 메타버스 강의 환경 구현이 눈앞으로 다가왔다.

포스텍은 노준석 기계공학과‧화학공학과 교수 연구팀이 단일 구조체에 세 가지 정보를 동시에 저장하는 메타 디스플레이를 개발했다고 1일 밝혔다.

메타표면으로 만들어진 이 디스플레이는 편광에 따라 각기 다른 이미지를 보여준다. 사용자에 따라 화면이 다르게 보이는 차세대 보안 장치나 초소형 디스플레이 상용화를 한층 앞당기는 데 도움이 될 것으로 기대된다.

메타표면은 빛을 자유자재로 조절하는 인공물질이다. 나노 구조체의 주기적인 배열로 이뤄진다. 구조체 하나의 크기가 파장보다 작아 이 안에 다양하고 많은 정보를 저장하는 것이 학계의 과제였다.

또 기존 메타표면은 하나의 구조체에 하나의 정보만을 담을 수 있어 구조체 모양이나 배열을 달리하는 방식으로 여러 정보를 담아야 했다. 이 경우 복잡한 설계와 공정 과정을 거쳐야 해 번거로운 데다가 추가 비용이 든다는 문제점이 있었다.

연구팀은 근거리장 빛의 세기를 조절하는 말루스법칙과 원거리장 빛의 위상을 조절하는 기하학적위상법칙을 결합해 단일 구조체로 세 가지 정보를 저장하는 메타 디스플레이를 제작했다.
구조가 단순해 쉽고 저렴하게 만들 수 있을 뿐만 아니라 크기도 0.5밀리미터(mm)로 매우 작다. 이를 활용해 각기 다른 세 개의 이미지를 출력하는 것에 성공했다.

노준석 교수는 “근거리장과 원거리장의 빛을 동시에 조절하지 못했던 기존 메타표면의 한계를 뛰어넘은 성과”라며 “사용자에 따라 다르게 보이는 보안 장치나 교수와 학생이 각각 다른 화면을 볼 수 있는 맞춤형 가상현실(VR)·증강현실(AR) 디스플레이에 적용할 수 있을 것”이라고 말했다. 연구 결과는 국제학술지 ‘어드밴스드사이언스’ 온라인판에 지난달 26일 발표됐다.

[박정연 기자 hesse@donga.com]