경제

삼성전자·포스텍, 차세대 광학 기술 ‘무색수차 메타렌즈’ 개발

입력 2025.02.25 10:24

수정 2025.02.25 14:35

배문규 기자

포스텍(POSTECH)에서 연구원들이 무색수차 메타렌즈를 개발하고 있다. 삼성전자 제공

삼성전자는 포항공대(POSTECH)와 산학협력으로 진행한 ‘무색수차 메타렌즈’ 연구 논문이 세계적인 학술지 ‘네이처 머티리얼스’에 게재됐다고 25일 밝혔다.

메타렌즈는 빛의 회절을 제어할 수 있는 나노 크기의 구조체로 구성된 평면 렌즈다. 기존 볼록 광학 렌즈 대비 크기와 두께를 획기적으로 줄일 수 있는 장점이 있어 디스플레이·카메라 등 광학 시스템 분야에서 차세대 소자로 주목받았다.

하지만 큰 색수차(빛의 파장별로 굴절률이 달라 이미지의 색상이 번지는 현상)로 이미지가 심각하게 왜곡되는 기술적 한계가 있어 실제 제품 개발로 이어지는 데 어려움이 있었다.

삼성전자와 포스텍 연구팀은 기존 메타렌즈의 설계 방식을 바꿔 색수차가 없는 무색수차 메타렌즈를 개발했다. 모든 메타 구조체 간의 상호관계를 설계 단계에서부터 고려한 알고리즘을 개발해 색수차를 없애는 데 성공했다고 연구팀은 설명했다. 메타 구조체는 빛이나 전자기파를 원하는 방식으로 굴절·반사·흡수하도록 설계된 인공 구조물이다.

또 홀로그래픽 디스플레이와 결합할 경우 색수차와 왜곡 등 다양한 광학 수차의 보완이 가능하다는 것도 증명했다. 광학 수차는 카메라 렌즈 등을 통과하는 빛이 정상적으로 굴절되지 않아 발생하는 이미지 품질 저하의 원인이다.

연구팀이 개발한 ‘무색수차 메타렌즈’는 얇은 두께를 유지하면서도 렌즈 크기를 기존보다 3∼5배 키울 수 있게 돼 넓은 시야각을 제공할 수 있게 됐다. 또 메타렌즈의 초점력을 가지면서도 이미지 품질이 더욱 향상되는 결과를 가져왔다.