삼성, 포스텍과 '메타렌즈' 상용화 추진 … '카툭튀' 사라질 신기술

삼성전자가 포스텍(POSTECH)과 꿈의 광학 기술로 불리는 메타렌즈(Metalens) 상용화에 성큼 다가섰다. 메타렌즈는 기존 굴절렌즈보다 훨씬 얇아 스마트폰 불편사항으로 꼽히는 '카툭튀(카메라만 툭 튀어나오는 현상)'을 개선할 수 있는 신기술로 각광받는다.

13일 삼성전자 뉴스룸에 따르면 삼성전자는 포스텍과 산학협력으로 '초소형 안구 카메라용 메타렌즈' 연구를 진행해 최근 세계적인 학술지 '네이처 커뮤니케이션즈'에 해당 연구 논문이 게재됐다.

이번 연구에는 윤정근 삼성리서치 연구원과 노준석 포스텍 교수를 중심으로 강현정 포스텍 연구원이 공동 제1저자로 참여했다. 삼성은 아이디어 제시부터 실제 구현 및 검증까지 전 과정에서 차세대 광학소자 개발과 다양한 디바이스 차별화 가능성을 확인했다고 밝혔다.

메타렌즈는 차세대 광학기술로 주목받는다. 기존 굴전렌즈가 볼록한 곡면 소재에서 빛이 굴절되는 현상을 이용해 초점을 맞추는 반면 메타렌즈는 평평한 표면 위에 나노미터(nm) 크기의 기둥 구조물을 세워 빛이 통과해 휘어져 퍼지는 회절현상을 이용하는 방식이다.

메타렌즈는 얇은 기판 위에 미세 구조를 새겨 렌즈 역할을 대신해 훨씬 더 가벼운 광학기기를 만들 수 있다. 두꺼운 유리나 플라스틱을 대체해 초박형, 초경량이 가능한 것이다. 다만 폭이 매우 좁고 긴 수천만개 나노 기둥을 세우는 제조 난도로 상용화에 어려움을 겪고 있었다.

이번 연구팀은 3분의 2 파장의 위상 지연만으로 빛을 효율적으로 회절시킬 수 있는 방법을 세계 최초로 개발하며 메타렌즈의 난제를 풀었다는 평가를 받는다.

이 렌즈를 활용하면 스마트폰 카메라의 카툭튀 문제를 해결할 수 있을 뿐더러 혼합현실(XR) 디바이스의 두께와 무게도 줄일 수 있을 것으로 보인다. 연구팀은 이번에 개발한 메타렌즈를 기반으로 얇은 두께로도 동공 추적과 홍채 구별이 가능한 XR 디바이스용 '적외선 초소형 안구 카메라'도 구현했다.

삼성전자는 "이번 연구는 빛의 회절을 제어하는 새로운 설계 원리를 제시해 메타렌즈 구현에 필요한 위상 지연을 줄이고 광학성능과 기계적 안정성, 가격 경쟁력을 모두 확보할 수 있는 가능성을 연 것"이라고 말했다.

이어 "향후 가시광 영역으로 기술을 확장해 스마트폰 카메라 모듈의 돌출을 줄이고 다양한 이미징 센서를 더 작게 만들어 디바이스 차별화의 새로운 길을 개척할 것으로 기대한다"고 했다.