이다솜 기자 dlektha0319@korea.kr

한국 연구진이 기존 카메라 렌즈보다 수백 배 얇고 빛을 자유자재로 조절하는 ‘메타렌즈’를 대량 생산할 수 있는 기술을 세계 최초로 개발했다.

성균관대학교 선도연구센터 조규진·김인기 교수 연구팀과 포항공과대학교 노준석 교수 연구팀이 메타렌즈를 초당 300개 이상의 속도로 생산할 수 있는 ‘롤투롤(Roll-to-Roll) 나노 인쇄(Nanoimprint)’ 기술을 공동 개발했다고 과학기술정보통신부(과기정통부)가 16일 밝혔다.

메타렌즈는 빛의 위상, 진폭 및 편광 등을 나노미터 수준에서 자유자재로 조절할 수 있는 차세대 광학소자다. 평면 렌즈 형태로 두께는 수백 배 이상 얇아 초박형 설계와 정밀한 빛 제어가 가능하다.

기존에는 메타렌즈 제작이 고비용의 복잡한 반도체 공정에 의존해 실험실 수준의 소량 생산에 머무를 수밖에 없었다.

연구진은 이러한 한계를 해결하기 위해 성균관대의 ‘롤투롤(Roll-to-Roll) 인쇄 파운드리 기술’을 바탕으로 유연한 기판 위에서 나노 구조체를 연속으로 찍어내는 ‘롤투롤(Roll-to-Roll) 나노 인쇄’ 공정을 독자 개발했다.

이를 통해 딱딱한 니켈 금형에서 하나씩 생산되던 메타렌즈를 원통형 롤러로 제작된 유연한 소재의 고분자 복제 금형에서 신문을 인쇄하듯 연속적으로 대량 생산할 수 있게 됐다.

이번 성과는 전 세계 광학계가 해결하지 못한 ‘메타렌즈의 대량 생산’이라는 난제를 해결하며 차세대 광학 시장의 핵심 전환점을 마련한 것으로 평가받는다.

과기정통부는 “스마트폰의 고질적인 카메라 돌출 문제를 해결하는 것은 물론 가벼운 안경 형태의 증강현실(AR) 글라스, 초정밀 의료 영상 장비, 우주 광학 시스템 등 첨단 산업 전반에 걸쳐 혁신적인 변화를 불러일으킬 전망”이라고 밝혔다.

이번 연구 성과는 세계 최고 권위의 학술지 '네이처(Nature)'에 지난 16일에 게재됐다.