'아이언맨'처럼···손가락 터치만으로 홀로그램 바꾼다
by강민구 기자
2020.11.11 02:00:00
[이데일리 강민구 기자] 국내 연구진이 영화 ‘아이언맨’ 주인공처럼 손동작만으로 홀로그램 이미지를 실시간으로 구현하는 데 활용할 수 있는 기술을 내놨다.
한국연구재단은 노준석 포항공대 기계공학·화학공학과 교수 연구팀이 김영기 포항공대 화학공학과 교수 연구팀과 메타물질에 액정기술을 접목해 외부자극에 반응하는 초소형 홀로그램 장치를 개발했다고 10일 밝혔다.
메타물질은 자연에 존재하지 않는 인공물질이다. 투명망토, 슈퍼렌즈, 음굴절 장치 등 새로운 광학기능을 구현할 꿈의 소재로 불린다.
최근 머리카락 두께의 1000분의 1 수준의 초박막, 초경량, 초소형 광학소자인 메타표면을 이용해 3D 홀로그래픽 디스플레이나 증강·가상…혼합현실과 같은 미래형 디스플레이를 만들기 위한 연구가 이뤄지고 있다.
기존 메타표면을 이용한 장치는 한 번 소자를 제작하면 광학적 특성을 바꿀 수 없어 처음 프로그래밍한 하나의 이미지만 공간에 구현할 수 있었다.
연구팀은 외부 자극에 반응해 광학적 특성을 쉽게 바꿀 수 있는 액정을 메타물질에 접목했다.
메타표면에 특별하게 고안된 액정 기반 광변조기를 결합해 액정 셀의 재료와 셀 두께, 액정 초기 배열 등 디자인에 따라 손가락 터치나 전압, 열과 같은 다양한 외부 자극에 반응하도록 했다.
실제 전압에 반응하도록 고안된 액정을 접목해 0.8V나 1V에 전압을 걸어주면 수 밀리초(1밀리초=0.001초) 이내에 홀로그램 이미지를 빠르게 바꿀 수 있다.
온도에 반응하는 액정을 접목한 장치는 47도 이상이 되면 홀로그램 이미지가 변환된다. 터치에 반응하도록 설계한 장치는 10kPa에서 0.01MPa 사이의 가벼운 손가락 접촉만으로 홀로그램 이미지를 빠르게 바꿨다. 홀로그램 이미지는 450nm - 700nm의 파장을 갖는 가시광선 영역에서 선명하게 나타났다.
연구팀은 개발한 장치가 고화질 홀로그래픽 비디오 재생 광학소자, 온도감응형 홀로그램 센서, 미래형 인터랙티브·햅틱 홀로그램 기술을 앞당길 실마리가 될 것으로 기대했다. 연구팀은 이 장치를 미생물이나 화학물질을 검출하는 센서에 접목하기 위한 연구를 지속할 계획이다.
노준석 포항공대 교수는 “터치 반응형 메타홀로그램 소자는 가벼운 손가락 접촉만으로 홀로그램 이미지를 바꿀 수 있기 때문에 영화 ‘아이언맨’에서 나오는 미래형 인터랙티브·햅틱 홀로그램 기술을 현실화할 원천 기술이 될 것”이라고 기대했다.
연구 결과는 국제학술지 ‘어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials)’에 11일자 표지논문으로 게재됐다.