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삼성전자와 포스텍(POSTECH) 연구팀이 차세대 소자로 주목받는 메타렌즈의 기술적 한계를 극복한 제품 개발에 성공했습니다.

삼성전자는 포스텍과 산학협력을 통해 진행한 '무색수차 메타렌즈' 연구 논문이 세계적인 학술지 '네이처 머티리얼스(Nature Materials)'에 게재됐다고 오늘(25일) 밝혔습니다.

디스플레이·카메라 등 광학 시스템 분야에서 차세대 소자로 주목받고 있는 메타렌즈는 빛의 회절을 제어할 수 있는 나노 크기의 구조체로 구성된 평면 렌즈입니다. 기존 볼록 광학 렌즈 대비 크기와 두께를 획기적으로 줄일 수 있는 장점이 있지만, 큰 색수차로 이미지가 심각하게 왜곡되는 기술적 한계가 있어 실제 제품 개발로 이어지는 데 어려움이 있었습니다. 색수차란 렌즈를 통과하는 빛이 굴절될 때, 서로 다른 파장의 빛들이 굴절률이 달라 각기 다른 방향으로 휘어져 이미지의 색상이 번지는 현상을 말합니다.

삼성전자와 포스텍 연구팀은 최근 색수차가 없는 '무색수차 메타렌즈' 개발에 성공했습니다. 또 홀로그래픽 디스플레이와 결합할 경우 다양한 광학 수차(빛이 굴절되는 현상)의 보완이 가능하다는 것도 증명했습니다. 

삼성전자는 "향후 무색수차 메타렌즈와 홀로그래픽 디스플레이를 결합하면 콤팩트하면서도 높은 품질의 이미지를 제공하는 XR 웨어러블 기기 개발이 가능해지고 보다 다양한 카메라 및 센서에 활용할 수 있게 될 것"이라고 전망했습니다.

이번 프로젝트는 삼성전자 삼성리서치 문석일 박사와 포스텍 노준석 교수가 주도했으며, 포스텍 최민석, 김주훈, 신길수 연구원이 공동 1저자로 참여했습니다.

연구팀은 모든 메타 구조체 간의 상호 관계를 설계 단계에서부터 고려한 알고리즘을 개발해 색수차를 없애는데 성공했으며, 그 결과 만들어진 무색수차 메타렌즈는 얇됐습니다. 

또 연구팀은 단 한 장의 무색수차 메타렌즈와 홀로그래픽 디스플레이를 결합해 왜곡 현상을 줄이기 위해 여러 장의 렌즈를 결합해 보정해야 했던 단점도 없애는 데 성공했습니다.