삼성전자와 포스텍이 공동으로 연구한 '무색수차 메타렌즈' 개발 성과가 국제 학술지 '네이처 머티리얼스'에 게재되었다. 메타렌즈는 빛의 회절을 제어하는 나노 크기의 구조체로 이루어진 평면 렌즈로, 디스플레이 및 카메라 등 광학 시스템 분야에서 주목받고 있다.

기존 볼록 렌즈에 비해 크기와 두께를 크게 줄일 수 있는 장점이 있지만, 색수차로 인해 이미지 왜곡이 발생하는 기술적 한계가 있었다. 색수차란 렌즈를 통과하는 빛의 파장이 서로 다르게 굴절되어 이미지의 색상이 번지는 현상을 의미한다.

이번 연구에서 삼성전자와 포스텍은 색수차를 없앤 '무색수차 메타렌즈'를 개발하는 데 성공했으며, 이 기술은 홀로그래픽 디스플레이와 결합할 경우 다양한 광학 수차를 보완할 수 있음을 입증했다. 향후 이 기술을 통해 콤팩트하면서도 높은 품질의 이미지를 제공하는 XR 웨어러블 기기와 다양한 카메라 및 센서에 활용할 수 있을 것으로 전망된다.

삼성전자와 포스텍 연구팀은 기존 메타렌즈의 설계 방식을 혁신적으로 변경하여 색수차 문제를 해결했다. 연구팀은 모든 메타 구조체 간의 상호 관계를 설계 단계에서 고려한 알고리즘을 개발하여, 색수차를 줄이는 데 성공했다. 이로 인해 '무색수차 메타렌즈'는 기존보다 3~5배 큰 렌즈 크기를 유지하면서도 넓은 시야각을 제공할 수 있게 되었다.

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

또한, 연구팀은 무색수차 메타렌즈와 홀로그래픽 디스플레이를 결합하여, 다양한 광학 수차를 해결하고 이미지 왜곡 없는 넓은 시야각의 영상을 제공하는 데 성공했다. 이 기술은 기존의 광학 렌즈와 디스플레이보다 작고 가벼우며, 피로도가 적은 가상 영상을 제공할 수 있음을 검증하였다.

이번 연구는 삼성전자 삼성리서치 문석일 박사와 포스텍 노준석 교수가 주도했으며, 포스텍의 최민석, 김주훈, 신길수 연구원이 공동 1저자로 참여하였다. 삼성전자는 이 연구를 통해 혁신적인 아이디어에서부터 실제 구현까지 검증하며, 차세대 디스플레이 기술 확보의 가능성을 확인했다.