"착용하면 눈앞에 내비게이션"…AR 스마트 콘택트렌즈 개발

이영애 기자 입력 2023. 2. 6. 08:00
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초미세 3D 프린팅 기술로 마이크로 패턴을 인쇄해 증강현실(AR)을 구현할 수 있는 스마트 콘택트렌즈가 개발됐다.

울산과학기술원(UNIST)은 정임두 기계공학과 교수팀이 AR 기반 내비게이션을 구현한 스마트 콘택트렌즈를 개발했다고 5일 밝혔다.

정 교수팀은 전기 도금 방식 대신 초미세 3D 프린팅 기술을 이용해 렌즈 디스플레이에 마이크로 패턴을 인쇄해 AR을 구현할 수 있는 기술을 개발했다.

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눈앞에서 증강현실(AR) 구현 가능한 스마트 콘택트렌즈를 개발한 김하열 울산과학기술원(UNIST) 기계공학과 연구원, 정임두 UNIST 기계공학과 교수, 박서빈 UNIST 기계공학과 연구원(왼쪽부터). UNIST 제공

초미세 3D 프린팅 기술로 마이크로 패턴을 인쇄해 증강현실(AR)을 구현할 수 있는 스마트 콘택트렌즈가 개발됐다. 렌즈를 착용하는 것만으로 눈앞에 지도와 내비게이션이 펼쳐지는 기술로 활용이 가능할 전망이다. 

울산과학기술원(UNIST)은 정임두 기계공학과 교수팀이 AR 기반 내비게이션을 구현한 스마트 콘택트렌즈를 개발했다고 5일 밝혔다. 연구 결과는 국제학술지 '어드밴스드 사이언스' 1월호에 표지논문으로 발표됐다.

크고 무거울 뿐 아니라 가격이 비싼 기존 AR 기기와 달리 스마트 콘택트렌즈는 사람 눈에 일반적인 렌즈처럼 착용해 사용할 수 있어 간편하다. 최근 구글 등에서 AR 구현 디스플레이 용도로 스마트 콘택트렌즈를 개발하고 있지만 기술적 난도가 높아 상용화까지 많은 난관이 예상된다.

스마트 콘택트렌즈로 AR을 구현하려면 낮은 전력으로도 구동이 가능한 전기변색 디스플레이를 활용해야 한다. 디스플레이 소재로는 가격 경쟁력이 높고 색상 간 대비와 전환이 빠른 '청색 안료인 '프러시안 블루'가 주목받고 있다. 하지만 전기 도금 방식으로만 소재를 기판에 인쇄할 수 있어 기판이 반드시 전도체여야 했고 특정 위치에만 패턴을 인쇄하는 것도 어려웠다.

정 교수팀은 전기 도금 방식 대신 초미세 3D 프린팅 기술을 이용해 렌즈 디스플레이에 마이크로 패턴을 인쇄해 AR을 구현할 수 있는 기술을 개발했다.

연구팀은 전도체가 아닌 기판에도 패턴을 인쇄할 수 있도록 '메니스커스 현상'을 활용했다. 메니스커스는 물방울이 모세관 속에서 표면장력으로 인해 외벽에 오목한 곡면을 형성하는 현상을 말한다. 노즐과 기판 사이에 형성된 메니스커스는 용매가 증발하면서 결정화된다.

기존 전기 도금 방식을 사용하면 패턴을 인쇄하기 위해 전압을 걸어야 해 반드시 기판이 전도체여야 했는데 메니스커스 현상을 활용하면 용매가 증발해 프러시안 블루 결정이 형성되며 패턴이 인쇄되기 때문에 기판의 제약이 사라진다.

연구팀의 마이크로 패턴 인쇄 기술은 평면뿐 아니라 곡면에도 패턴 형성이 가능하다는 장점이 있다. 또 AR용 스마트 콘택트렌즈 디스플레이에 적용할 수 있을 만큼 아주 미세한 패터닝이 가능하고 색상도 연속적이고 균일했다.

이 기술은 내비게이션 분야에 적용할 수 있을 것으로 보인다. 전기변색 디스플레이를 콘택트렌즈에 접목해 사용자의 눈앞에 내비게이션이 펼쳐지도록 AR을 구현할 수 있다. 렌즈를 착용하는 것만으로도 내비게이션을 활용할 수 있는 셈이다.

정 교수는 "AR 분야는 물론 프로시안 블루의 마이크로 패턴 인쇄에 필요한 배터리 및 바이오센서 관련 기업들의 많은 관심을 받을 기술"이라며 "관련 수요 업체를 발굴해 기술이전을 추진할 계획"이라고 밝혔다.

[이영애 기자 yalee@donga.com]

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