스마트폰 카메라 돌출 문제, 국내 연구진이 해법 찾았다

메타렌즈 대량 생산 길 열어

국내 연구진이 세계 최초로 ‘메타렌즈’ 대량 생산의 길을 열었다. 그간 빛을 미세 단위로 제어하는 메타렌즈는 고난도 공정 탓에 실험실 수준의 소량 생산에 머물며 광학계 난제로 남아있었다. 연구팀은 마치 신문을 인쇄하듯 렌즈를 연속 생산하는 독자 공정으로 한계를 타파하는 데 성공했다.

과학기술정보통신부는 성균관대 선도연구센터 조규진·김인기 교수 연구팀과 포항공대 노준석 교수 연구팀이 가시광 영역에서 동작하는 메타렌즈를 초당 300개 이상의 속도로 생산하는 ‘롤투롤(Roll-to-Roll) 나노 인쇄’ 공정 기술(사진)을 공동 개발했다고 15일 밝혔다. 이번 연구 성과는 세계 최고 권위 학술지 네이처에 게재됐다.

메타렌즈는 빛의 위상, 진폭, 편광 등을 나노미터(㎚) 단위에서 자유자재로 조절할 수 있는 차세대 광학소자다. 표면이 평평한 평면렌즈 형태이면서 두께는 굴절렌즈보다 수백 배 이상 얇은 것이 특징이다. 여러 분야에서 활용도가 높음에도 복잡한 반도체 제작 공정에 의존해야 하는 특성상 대량 생산으로 가는 문턱을 넘지 못했다.

연구팀은 유연한 기판 위에 나노 구조를 연속적으로 인쇄하는 ‘롤투롤 나노임프린트’ 공정을 활용했다. 기존 공정이 딱딱한 니켈 금형을 사용해 렌즈를 하나씩 제작했다면, 연구팀이 개발한 방식은 유연한 소재의 ‘원통 롤러’가 렌즈를 인쇄하듯 찍어내 생산 속도를 대폭 끌어올릴 수 있다. 롤러의 내구성과 해상도를 극대화하기 위해 특수 표면처리 기술도 도입했다. 메타렌즈의 양산 체계 구축은 스마트폰의 고질적인 카메라 돌출 문제부터 증강현실(AR) 안경, 우주 광학 시스템까지 첨단 산업 지형을 재편할 변곡점이 될 것으로 과학계는 보고 있다.

박선영 기자 pomme@kmib.co.kr

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