노준석 포스텍 교수팀 세계 첫 스크램블링 메타표면 개발
[경북도민일보 = 이상호기자] 노준석<사진> 포스텍 기계공학과·화학공학과 교수팀이 싱가포르 국립대 등과 공동연구를 통해 스크램블링 메타표면을 이용, 점 구름 생성기술을 300나노미터(nm)라는 초경량으로 구현해내는 데 성공했다.
점 구름 기술은 폭죽처럼 빛을 쏘면 일정 위치를 중심으로 모든 방향으로 빛을 뿌리고 뿌려진 빛은 4044개의 점(빛 알갱이)으로 흩어져 주변의 물체에 가 닿아 센서는 이 모든 것을 종합해 주변을 입체적으로 인식하는 것이다.
4차 산업혁명 시대 가장 주목받는 기술로 꼽히고 있다.
가상의 세계에서 실제 상황처럼 체험 할 수 있는 가상현실(VR) 기술과 현실과 가상을 결합한 증강현실(AR) 기술이 이 원리를 응용한다. 점 구름 기술은 회절광학소자와 라이다 기술이 사용된다.
회절광학소자 경우는 소자의 깊이 조절을 통해 회절 효과를 만들어 내기 때문에 제작 공정에 어려움이 있고 라이다 기술 경우 복잡하고 부피가 큰 스캐닝 시스템 때문에 장치 소형화가 어려웠다.
메타물질은 빛의 파장보다 작은 두께를 갖는 실리콘 나노 막대기 구조들로 구성돼 있는데 각각 나노 막대기마다 점 구름 생성에 필요한 정보를 담고 있다.
정밀하게 만들어진 메타표면에 레이저 빔을 쏘면 메타표면에서 폭탄이 터지는 것처럼 들어온 방향을 포함한 모든 방향으로 빛이 흩어져 물체를 입체적으로 인식할 수 있게 된다.
스크램블링 메타표면은 파장의 절반 두께이기 때문에 거의 평면에 가까운 작은 소자에 탑재할 수 있다. 파노라마 카메라, 얼굴 인식 카메라, 증강·가상현실 등의 기능을 갖춘 스마트폰이나 스마트시계 등 스마트기기의 소형화를 기대할 수 있다.
이 연구는 네이처가 발간하는 최상위 국제 학술지 ‘빛:과학과 응용’에 게재됐다.
노준석 교수는 “실리콘 메타표면을 이용해 전 방향으로 빛을 흩을 수 있는 ‘점 구름 생성 기술’을 세계 최초로 구현했다”며 “초경량·초소형 형태의 3차원 센싱을 바탕으로 다양한 기기에 활용할 수 있으며 모션 캡쳐를 이용한 엔터테인먼트 기기 개발에도 응용할 수 있을 것”이라고 밝혔다.
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