과학기술정보통신부는 포항공과대 노준석 교수팀이 국내 공동연구를 통해 두께가 1㎛(마이크로미터)인 얇은 적외선 초박막렌즈를 개발했다고 1일 밝혔다. 이번 초박막렌즈 개발에 고려대 이헌 교수팀과 삼성전자 종합기술원 한승훈 마스터팀이 함께 참여해 대량생산할 수 있는 기술까지 개발했다.
연구진은 초박막 메타렌즈를 실제 광학계와 결합해 이미징에 성공함으로써 연구 성과의 실제 응용 가능성도 검증했다. 노준석 교수는 "이번에 개발한 초박막 메타렌즈는 향후 적외선 내시경, CCTV, 야간투시경 등 다양한 분야에 응용이 가능할 것"이라고 말했다.
빛을 모으는 렌즈는 스마트폰, DSLR 카메라 등 최신 전자기기 및 광학기기에 없어서는 안 될 핵심 부품이다. 더군다나 스마트폰 카메라는 이미지 왜곡을 줄이기 위해 8~9개의 굴절렌즈를 함께 사용해 스마트폰 뒤쪽에 카메라가 튀어나오는 소위 '카툭튀' 문제가 발생한다. 또 DSLR 카메라에 사용되는 굴절렌즈의 경우 최소 500g에서 고성능 제품 일수록 4kg을 넘어가 얇고 가벼운 렌즈에 대한 수요가 매우 높다.
연구진은 빠르고 싸게 메타물질을 만들 수 있는 원스텝 프린팅 기술을 개발하는 데 성공했다. 이 기술은 기존 메타물질 광특성을 가지면서도 자유자재로 성형이 가능한 나노복합재 기반의 새로운 나노성형소재와 이를 한 번의 공정으로 성형할 수 있다.
나노성형소재는 감광응성 레진에 나노입자를 섞어 만들었다. 이 경우 나노입자의 종류와 농도에 따라 나노성형소재의 광특성을 광범위하게 제어할 수 있다. 때문에 메타물질 제작에 주로 사용돼 오던 기존의 소재를 대체할 수 있다. 또 소재의 단가 또한 기존의 소재에 비해 월등히 저렴해 경제성이 높다.
또한 새로운 나노성형소재의 원스텝 프린팅 기술은 기존 방법보다 100배 이상 빠른 속도로 메타물질을 제작하는 것이 가능하다. 이와 더불어 기존 공정 기술이 적용하기 어려운 곡면기판이나 유연기판상에도 메타물질을 구현할 수 있다. 연구진은 이를통해 최근 많은 관심을 받고 있는 착용형 기기에도 적용하는 것이 가능해 앞으로의 발전가능성이 매우 크다고 설명했다.
이번 성과는 크고 무거운 기존 광학소자의 한계를 극복한 것으로 인공원자로 이뤄진 메타물질의 상용화에 크게 이바지할 수 있다는 가능성을 인정받아 세계적 학술지 'ACS 나노' 1일자 온라인에 개재됐다.
monarch@fnnews.com 김만기 기자
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