삼성전자·포스텍, 메타렌즈 설계 혁신…카툭튀 개선 청신호

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[아이뉴스24 설재윤 기자] 삼성전자는 포스텍과 산학협력으로 진행한 '초소형 안구 카메라용 메타렌즈' 연구 논문이 세계적인 학술지 '네이처 커뮤니케이션스'에 게재됐다고 13일 밝혔다.

이번 연구는 삼성리서치 윤정근 연구원과 포스텍 노준석 교수 중심으로 이뤄졌으며, 포스텍 강현정 연구원이 공동 제1저자로 참여했다.

삼성전자는 이번 성과에 대해 확장현실(XR) 디바이스의 두께와 무게를 줄이고, 스마트폰 카메라의 높이를 낮춰 카툭튀(스마트폰에서 카메라만 튀어나오는 현상)' 개선 가능성을 보여줬다는 점에서 의미가 크다고 설명했다.

메타렌즈는 기존의 굴절렌즈와 다른 방식으로 빛을 다루는 차세대 광학 기술이다. 얇은 기판 위에 미세 구조를 새겨 렌즈 역할을 하기 때문에 훨씬 얇고 가벼운 광학 기기를 만드는 데 유리하다.

메타렌즈가 선명한 상을 만들려면 빛의 파동 속도를 조절하는 '위상 지연'이 필요한데 설계 과정이 까다롭고 복잡해 상용화에 걸림돌이 되었다.

연구팀은 최소 속도 제어량만을 이용해 빛을 제어하는 새로운 설계 규칙을 시도했다. 이를 통해 기존과 동일한 광학 성능을 유지하고, 제작 난이도와 불량률을 낮추며 안정성을 높였다. 결과적으로 수율 향상과 가격 경쟁력 확보가 가능해졌다.

연구팀은 개발한 메타렌즈를 기반으로 XR 디바이스용 적외선 초소형 안구 카메라도 구현했다. 얇은 두께로도 동공 추적과 홍채 구별이 가능함을 입증한 것이다.

메타렌즈의 적용으로 기존 굴절렌즈 기반 카메라 대비 두께를 20% 줄여 (2.0㎜→1.6㎜) 무게와 부피를 모두 경감했다.

특히 빛의 회절을 제어하는 새로운 설계 원리를 제시함으로써, 메타렌즈 구현에 필요한 위상 지연을 줄이고 광학 성능, 기계적 안정성, 가격 경쟁력을 모두 확보할 수 있는 가능성을 열었다.

향후 가시광 영역으로 기술을 확장해 스마트폰 카메라 모듈의 돌출을 줄이고 다양한 이미징 센서를 더 작게 만들어 디바이스 차별화가 가능해질 것으로 전망된다.

삼성전자 관계자는 "앞으로도 미래를 선도해 나갈 혁신 기술 확보를 위해 산학협력 등 다양한 연구를 지속할 계획"이라고 말했다.

/설재윤 기자(jyseol@inews24.com)

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