포항공과대학교 노준석 교수 연구팀과 삼성전자 삼성리서치 비주얼 테크놀로지팀은 메타렌즈를 이용해 하나의 렌즈로 2D와 3D를 자유자재로 전환하는 기술을 공동 개발했다. 메타렌즈는 나노미터 크기의 인공 나노 구조체를 기판 위에 배열해 빛의 위상·진폭·편광을 정밀하게 제어함으로써 렌즈의 기능을 구현하는 초박형 평면 광학 소자다. 일반 렌즈와 달리 전압 공급에 따라 빛의 굴절 방향을 조절할 수 있어 2D와 3D 전환이 가능하다.

연구팀은 기존 안경 없이 입체감을 구현하는 기술의 시야각 한계(15도 내외)와 2D 화면 화질 저하 문제를 1.2㎜ 초박형 구조로 설계된 메타렌즈로 해결했다. 전압이 없을 때는 오목렌즈로 작동해 고해상도 2D 화면을 왜곡 없이 보여주고, 전압이 공급되면 볼록렌즈로 작동하며 기존 기술보다 시야각이 6배 이상 넓은 100도 초광시야각으로 입체 영상을 구현한다. 이를 통해 여러 사람이 다양한 위치에서 동시에 몰입감 넘치는 3D 영상을 즐길 수 있게 되었다.

특히 이 메타렌즈는 스마트폰이나 태블릿PC 화면에 스티커처럼 붙이는 것만으로도 성능이 구현돼 기존 기기와 호환성이 매우 뛰어나다. 향후 모바일 기기는 물론 정밀 의료영상 시스템이나 대형 옥외 광고판까지 관련 산업에 폭넓게 적용될 전망이다. 노준석 교수는 메타렌즈 대량 생산 공정 기술을 함께 제시함으로써 실제 상용화 가능성을 높였다.

김성수 과기정통부 연구개발정책실장은 "노준석 교수는 과기정통부 기초연구사업을 통해 10년 이상 신진·중견연구를 수행한 연구자"라며 "앞으로도 기초연구에 꾸준히 투자해 연구자들이 세계 무대에서 마음껏 활약할 수 있도록 지원하겠다"고 말했다.