삼성 인텔리전스 아이웨어 적용 한 걸음 더
포항공대와 삼성리서치가 1.5㎜ 두께의 얇은 증강현실(AR) 렌즈를 구현했다. 빛 손실을 줄여 밝은 야외에서도 렌즈에 뜬 길 안내나 문자를 잘 볼수 있어 AR 안경 상용화에 한발 더 다가갔다.
12일 과학기술정보통신부(과기정통부)는 포항공과대학교(POSTECH) 노준석 교수 연구팀이 삼성전자 삼성리서치와 공동으로, 메타표면 도파관(빛이 특정 경로를 따라 전달되도록 유도하는 관) 안에서 빛의 손실을 대폭 줄여 눈의 위치가 바뀌더라도 밝은 영상을 구현하는 광학 기술을 개발했다고 밝혔다.
AR 안경을 일상에서 잘 활용하려면 일반 안경처럼 얇고 가벼우면서, 밝은 곳에서도 영상이 잘 보여야 한다. 그러나 기존 기술로는 이를 보장하기 어려웠다. 기존에는 작은 디스플레이에서 나온 빛을 얇은 도파관 안으로 보낸 뒤 표면의 미세구조로 방향을 바꿔 눈에 전달하는 방식이었는데, 이 과정에서 일부 빛이 다른 방향으로 빠져나가 화면이 어두워졌다. 자연스러운 컬러 구현도 어려웠다.
이에 연구팀은 도파관에서 빛이 지나가는 경로를 나노 단위에서 정밀하게 설계했다. 이에 빛의 손실을 줄이고, 눈의 위치가 바뀌어도 밝고 선명한 영상을 유지할 수 있다는 것을 이론적, 실험적으로 규명했다.
또 선명한 색상 전달을 위해 파랑·초록 빛을 주로 전달하는 층과 빨강·초록 빛을 주로 전달하는 층을 결합, 총 1.5㎜ 두께의 메타표면 기반 도파관을 구현했다.
이번 성과는 메타표면 도파관 안에서 빛의 손실을 줄여 얇은 광학계에서도 밝은 영상을 구현할 수 있음을 보여줬다는 데 의미가 있다.
다만 실용화를 위해서는 산업계에서 요구하는 밝기 표준을 맞추기 위해 평균휘도를 조금 더 향상시켜야 하고, 두 장의 도파관 대신 한장으로 같은 성능을 내야 하는 후속 연구가 필요하다.
노준석 포항공대 교수는 "이번 연구 성과는 렌즈 안에서 빛의 이동 경로를 정교하게 제어해 얇은 렌즈로도 야외에서 밝고 선명한 영상을 구현할 수 있음을 보여준 것"이라며 "향후 AI 기반 맞춤형 영상 처리와 연계해 일상에서 편안하게 쓰는 AR 안경으로 발전시켜 나갈 것"이라고 밝혔다.
과기정통부 김성수 연구개발정책실장은 "이번 성과는 빛의 성질을 이해하고 제어하는 기초연구가 차세대 디스플레이의 한계를 해결하는 원천기술로 이어진 사례"라며 "새로운 원리를 탐구하는 연구와 이를 바탕으로 한 원천기술 개발을 꾸준히 지원하겠다"고 덧붙였다.
