포스텍, 손가락 터치되는 초소형 홀로그램 장치 개발

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포스텍은 노준석 기계공학과 교수와 김영기 화학공학과 교수 연구팀이 꿈의 소재라고 불리는 메타물질 액정기술을 접목, 외부 자극에 반응하는 초소형 홀로그램 장치를 개발했다고 11일 밝혔다. 손동작만으로 홀로그램 이미지를 실시간 구현하는 기술을 앞당길 전망이다.

머리카락 두께 1000분의 1 수준의 초박막, 초경량 및 초소형 광학소자인 메타표면을 이용해 3D 홀로그래픽 디스플레이, 증강·가상·혼합현실 등 미래형 디스플레이를 구현하려는 연구가 활발하다. 하지만 기존 메타표면을 이용한 장치는 한 번 소자를 제작하면 그 광학적 특성을 바꿀 수 없어 처음 프로그래밍된 하나의 이미지만을 공간에 구현하는 데 그쳤다.

액정 기반 광변조기와 메타표면이 결합된 가변형 초소형 홀로그램 장치 모식도. 외부 자극에 따라 액정 분자 배열이 달라지며, 광변조기를 투과하는 빛의 편광 상태를 조절할 수 있다. 이에 따라 공간 상에 생성되는 홀로그램 이미지가 스위칭 될 수 있음.
<액정 기반 광변조기와 메타표면이 결합된 가변형 초소형 홀로그램 장치 모식도. 외부 자극에 따라 액정 분자 배열이 달라지며, 광변조기를 투과하는 빛의 편광 상태를 조절할 수 있다. 이에 따라 공간 상에 생성되는 홀로그램 이미지가 스위칭 될 수 있음.>

연구팀은 외부 자극에 반응해 광학적 특성을 쉽게 바꿀 수 있는 액정을 메타물질에 접목했다. 메타표면에 특별하게 고안된 액정 기반 광변조기를 결합, 액정 셀의 재료와 디자인에 따라 손가락 터치나 전압 또는 열과 같은 다양한 외부 자극에 반응하도록 했다.

실제 전압에 반응하도록 고안된 액정을 접목한 경우 0.8V 또는 1V에 전압을 걸어주면, 수 ms 이내(1밀리초=0.001초)로 홀로그램 이미지를 빠르게 변환할 수 있다. 온도에 반응하는 액정을 접목한 장치는 특정 온도(47°C) 이상이 되면 홀로그램 이미지가 스위칭 된다. 터치에 반응하도록 디자인된 장치는 가벼운 손가락 터치만으로 홀로그램 이미지를 빠르게 바꿀 수 있었다.

개발된 초소형 홀로그램 장치는 고화질 홀로그래픽 비디오 재생 광학소자, 온도감응형 홀로그램 센서, 미래형 인터랙티브·햅틱 홀로그램 기술을 앞당길 실마리가 될 것으로 기대된다.

과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구사업, 글로벌프런티어사업, 지역혁신선도연구센터사업(RLRC), 미래소재 디스커버리사업, 기본연구지원사업 및 LG Display 등 지원으로 수행된 이번 연구성과는 11일 국제학술지 '어드밴스드 머티리얼즈' 커버논문으로 게재됐다.

포항=정재훈기자 jhoon@etnews.com