가격과 두께를 줄인 VR(가상현실)과 AR(증강현실)의 상용화 가능성이 열렸다.

포스텍 노준석 기계공학과·화학공학과 교수와 윤관호 기계공학과 박사 연구팀이 최근 고려대학교 연구팀과 공동연구를 통해 메타물질 상용화를 위한 새로운 나노성형 소재와 대면적 나노프린팅 기술을 개발했다.

이로써 기존 연구의 제약이었던 디바이스 크기와 높은 제작 단가를 해결할 수 있게 됐다.

메타물질은 인공원자로 만들어진 물질로 자연에는 존재하지 않지만 빛의 특성을 자유자재로 제어할 수 있는 것이 특징이다.

빛의 굴절이나 회절 등 조절해 그 모습이 사라지는 것처럼 착시를 만드는 ‘투명망토’나 빛의 입사 방향에 따라 서로 다른 홀로그램 이미지를 만들어낼 수 있는 ‘메타홀로그램’ 역시 이 메타물질을 이용한다.

이렇게 빛을 자유자재로 조절하는 원리를 이용해 아주 얇은 두께만으로도 기존의 광학계를 대체할 수 있는 ‘초박막메타렌즈’ 기술은 최근 월드 이코노믹 포럼에 발표한 ‘2019년 세상을 바꿀 미래 10대 기술’에 선정되기도 했다.

메타물질을 만들기 위해서는 빛의 파장보다 작은 크기의 인공원자를 정교하게 제작하고 배열해야 한다.

지금까지는 전자빔 리소그래피라는 방식을 통해 메타 물질을 제작해왔다.

그러나 전자빔 리소그래피는 공정 속도가 매우 느리고 공정 단가가 비싸기 때문에 메타물질을 크게 만들거나 상용화하기에 걸림돌이 됐다.

연구팀은 이러한 한계를 극복하기 위해 메타물질 구현에 적합한 광특성을 지고 있으면서 자유자재로 성형이 가능한 나노입자 복합재를 기반으로 새로운 나노성형소재를 개발했다.

또한 한번의 공정으로 성형할 수 있는 원스텝 프린팅 기술을 개발하는데 성공했다.

실제 새로 개발된 기술을 이용해 머리카락의 두께보다 100배 이상 얇은 초박막 메타렌즈를 구현했다.

메타물질은 두꺼운 유리 렌즈, 플라스틱 렌즈 등을 1만분의 1수준의 두계로 제작할 수 있게 된 것이다.

이렇게 원스텝 프린팅 공정으로 초박막 메타렌즈를 제작한 것은 세계 최초다.

기존 유리 등으로 만드는 렌즈와 같은 성능을 내는 메타렌즈를 만드는 가격이 1000만 원(1개당)이었다면, 이 기술을 이용하면 약 1만원 수준으로 1/100의 비용으로, 두께는 1/10000 얇은 메타렌즈를 간소한 공정으로 제작할 수 있게 된다.