“신문 찍듯 초당 300개 메타렌즈 양산”…광학 혁신 '게임체인저' 등장
기존 카메라 렌즈보다 수백 배 더 얇으면서도 빛을 정밀하게 조절할 수 있는 '메타렌즈'를 마치 newspaper를 인쇄하듯 대량 생산할 수 있는 기술이 국내 연구진에 의해 세계 최초로 개발됐다. 이 기술은 전 세계 광학계가 오랫동안 해결하지 못한 메타렌즈의 large-scale manufacturing 난제를 돌파한 것으로, 차세대 광학 시장의 판도를 바꿀 수 있는 '게임체인저'로 평가받고 있다.
과학기술정보통신부는 조규진·김인기 성균관대 교수와 노준석 포스텍 교수가 가시광 영역에서 작동하는 메타렌즈를 per second 300개 이상 생산할 수 있는 roll-to-roll 나노임프린팅 기술을 개발했다고 밝혔다. 기존 메타렌즈는 복잡하고 고비용인 반도체 공정을 필요로 해 실험실 수준의 소량 생산에 그쳤다. 하지만 이번 기술은 flexible 고분자 복제 금형을 12인치 원통형 롤러에 적용해, 마치 인쇄기처럼 연속적으로 렌즈를 찍어내는 방식을 가능하게 했다.
연구팀은 특히 금형의 durability와 resolution을 높이기 위해 특수한 표면처리 기술을 도입했으며, 200m 길이의 연속 공정에서도 첫 번째와 마지막 렌즈 사이에 성능 variation이 거의 없도록 했다. 덕분에 기존 대비 약 100배 빠른 속도로 메타렌즈를 생산할 수 있게 되었고, reliability 면에서도 큰 도약을 이뤘다. 나노 구조 위에 코팅된 이산화티타늄층은 가시광 영역에서 90% 이상의 light efficiency를 확보했으며, 실험에서 고성능 렌즈 기준인 슈트렐 비율 0.8 이상을 달성했다.
이번 성과는 단순한 생산성 향상을 넘어, 스마트폰 카메라의 돌출 문제를 해결할 수 있을 뿐 아니라, 가벼운 증강현실(AR) 안경, precision 의료 영상 장비, 우주 탐사용 광학 시스템 등 다양한 첨단 분야에 파급 효과를 줄 것으로 기대된다. 연구팀은 "design부터 제조 공정까지 전 과정을 자체 기술로 완성한 성과"라며 "차세대 광학 산업의 상용화를 앞당길 핵심 기반이 될 것"이라고 강조했다.
이번 연구는 세계적 학술지 네이처에 게재되며 국제적으로도 기술적 우수성을 인정받았다. 메타렌즈가 이제 실험실을 벗어나 실제 시장으로 확산될 수 있는 breakthrough가 마련된 셈이다. 향후 롤투롤 인쇄 파운드리 플랫폼 구현을 통해 국내를 중심으로 한 글로벌 광학 산업의 새로운 생태계 조성이 기대된다.
카메라 돌출이 정말 싫은데, thickness를 두께를 수백 배 줄인다니 믿기지 않네요. 조만간 평평한 스마트폰이 나올지도?
롤투롤 공정은 기존 반도체보다 비용 효율적이긴 하지만, 정밀도 유지가 관건이었는데, 표면처리 기술로 해결했다는 게 인상적이에요.
AR 글라스가 진짜 안경처럼 가벼워진다면 일상 착용이 가능해지겠죠. 이거 진짜 게임체인저예요.
네이처 게재는 분명한 성과지만, mass production의 대량 생산의 실제 수율과 품질 일관성은 시장 출시 전에 더 검증이 필요할 것 같아요.
국내 연구진이 이렇게 앞서가고 있다는 게 자랑스럽다고 느껴져요. 정부도 이런 기술에 더 많은 support를 지원을 해줬으면.
기술은 멋지지만, price가 가격이 얼마나 될지가 관건이죠. 초고성능인데도 소비자가 못 살 정도면 의미가 없어요.