연구성과

기계.화공 노준석 교수팀, 투명망토 물질, 미래도시의 어둠 밝힐 “디스플레이”로

2018-12-24 232

메타물질 이용한 3D 홀로그램 디스플레이 가능성제시

지난 해 실사화로 공개되며 화제를 모았던 영화<공각기동대>나 <블레이드 러너> 등 사이버펑크 영화는 물론, <아이언맨>이나 <어벤져스> 등에 등장하는 미래도시에는 항상 3D로 구현된 화려한 디스플레이들이 눈길을 끈다. 실체가 만져질 것처럼 보이는 이 디스플레이는 영화, 게임, 애니메이션 등에서 미래도시를 표현하는 단골 소재였다.

기계공학과 노준석 교수, 통합과정 김인기‧윤관호‧장재혁씨 팀은 광학분야 권위지인 ‘ACS 포토닉스(ACS Photonics)’를 통해 투명망토 물질로 더 잘알려진 메타물질을 이용해 3D홀로그램 디스플레이나 반사형 디스플레이로 사용할 수 있다는 가능성을 제안해 눈길을 모았다.

자연계에 존재하지 않는 물질, 메타물질을 통하면 빛의 굴절이 반대방향으로 휘어져 이 원리를 이용해 뒤집어 쓰면 사람의 몸이 보이지 않는 투명망토, 적의 감시를 피할 수 있는 스텔스 기술로 개발할 수 있게 된다. 그러나, 처음 메타물질이 발견된 이래 20여년간 메타물질이 가지고 있는 광학적 특성을 밝히는 연구가 주가 되어 왔다.

연구팀은 메타표면의 응용 분야 중 디스플레이 기술로서의 확장을 다양하게 제안했다. 특히 차세대 저전력 디스플레이 기술로 손꼽히는 ‘반사형 디스플레이’와 홀로그램으로 3D 영상을 불러내는 3D 홀로그램 디스플레이 기술 구현 가능성이 높다고 설명했다.

반사형 디스플레이는 현재 사용되는 LED 등과 달리 광원 없이 외부의 빛을 이용해 정보를 표시하는 디스플레이로, 광원이 없어 소비 전력이 적을 뿐 아니라 훨씬 더 선명하게 볼 수 있게 된다. 이 디스플레이의 경우 TV 등 가전제품에도 활용할 수 있지만, 건물 창이나 외벽에 수백인치에 달하는 넓은 디스플레이로 사용할 수 있다는 점에서 많은 연구가 이루어지고 있다. 물론, 이 디스플레이의 경우 빛 제어가 어려워 색채구현이 어렵다는 단점이 제기되기는 했으나, 메타물질의 특성은 이 단점도 충분히 해결할 수 있다는 것이다.

<마이너리티 리포트>나 <아이언맨>에서 자주 등장한 3D홀로그램 디스플레이도 메타물질로 만들 수 있지만, 메타물질이 가지고 있는 홀로그램 기능은 보안프로그램이나 위조 방지 기술로도 응용할 수 있다.

다만, 연구팀은 이처럼 메타물질을 디스플레이 기술로 접목하기 위해서는 효율을 높이기 위해 결 유전체 기반의 메타표면 제작이 급선무라는 점도 덧붙였다.

연구를 주도하고 있는 노준석 교수는 “메타물질을 이용한 디스플레이들은 SF영화 속 미래도시에서 볼 수 있던, 건물을 뒤덮은 거대한 광고화면은 물론, 가상‧증강 현실기기로 접목할 수 있다”며 “앞으로 연구팀은 미래디스플레이는 물론 보안 기술의 다양한 활용 방안을 계속해 연구해나갈 것”이라고 밝혔다.

한편, 해당 연구는 한국연구재단 미래소재디스커버리사업, 선도연구센터(ERC) 광기계기술센터, 글로벌프론티어사업 파동에너지극한제어연구단, 전략공모사업(산업수학), 한-프협력기반조성사업, 글로벌박사펠로우십 및 현대자동차정몽구재단의 지원을 받아 수행되었다.