[IT비즈뉴스 최태우 기자] 공상과학 영화에서 자주 등장하는 손동작으로 홀로그램 이미지를 구현하는 장치가 개발됐다.

한국연구재단은 포스텍 노준석 교수, 김영기 교수 연구팀이 메타물질에 액정기술을 접목해 외부자극에 반응하는 초소형 홀로그램 장치를 개발했다고 밝혔다.

머리카락 두께의 1000분의 1 수준의 초박막, 초경량·초소형 광학소자인 메타표면을 이용해 3D 홀로그래픽 디스플레이와 증강/가상/혼합현실(AR/VR/MR) 기술 연구가 활발하다. 

허나 기존의 메타표면을 이용한 장치는 소자를 제작하면 광학적 특성을 바꿀 수 없어 처음 프로그래밍된 하나의 이미지만 구현할 수 있었다.

노준석·김영기 교수팀은 외부 자극에 반응해 광학적 특성을 쉽게 바꿀 수 있는 액정(liquid crystal)을 메타물질에 접목했다. 

특별하게 고안된 액정 기반 광변조기(light modulator)을 결합해 액정 셀의 재료(5CB/E7)와 디자인에 따라 손가락 터치나 전압, 열과 같은 다양한 외부 자극에 반응하도록 했다.

실제 전압에 반응하도록 고안된 액정을 접목한 경우 0.8V 또는 1V에 전압을 걸어주면 수 ms 이내로 홀로그램 이미지를 빠르게 변환할 수 있다.

온도에 반응하는 액정을 접목한 장치는 특정 온도(47도) 이상이 되면 홀로그램 이미지가 스위칭 된다. 터치에 반응하도록 디자인으로 된 장치로 연구팀은 10kPa에서 0.01MPa 사이의 가벼운 손가락 터치만으로도 홀로그램 이미지를 빠르게 바꿀 수 있음을 확인했다.

특히 450nm~700nm의 파장을 갖는 가시광선 영역에서 선명한 홀로그램 이미지를 생성할 수 있는 것으로 나타났다. 연구팀은 이 장치를 미생물이나 화학물질을 검출하는 센서에 접목하기 위한 연구를 지속할 계획이다. 

노준석 교수는 “이번 연구는 메타광학 분야의 전문성을 가진 연구팀과 액정 시스템 분야의 전문성을 가진 연구팀이 합심해 나노광학 연구 분야의 큰 현안을 해결한 성과로 생각한다”고 말했다.

이번 연구 성과는 국제학술지 ‘어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials)’에 11월11일 커버논문(frontispiece)으로 실렸다.