스마트폰 렌즈 두께 확 줄여줄 ‘초박막렌즈’ 나와

노준석 포항공대 교수팀, 1만 배 얇은 렌즈 개발
나노성형소재와 원스텝 프린팅 기술로 구현
적외선 내시경, CCTV, 야간투시경 등에 적용 가능

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스마트폰 렌즈 두께 확 줄여줄 ‘초박막렌즈’ 나와
노준석 포항공대 교수 연구팀이 기존 굴절렌즈보다 두께가 1만배 얇은 '초박막렌즈'를 개발했다. 기존 1㎝ 두께의 굴절렌즈(왼쪽)와 1㎛ 두께의 초박막렌즈(오른쪽) 모습.

과기정통부 제공

국내 연구진이 머리카락 굵기보다 두께가 100배 얇은 수준으로 초박막 렌즈를 개발하는 데 성공했다. 이 렌즈를 적용하면 스마트폰에 들어가는 렌즈 크기를 획기적으로 줄이면서 적외선 내시경, CCTV, 야간 투시경 등 다양한 분야에 널리 활용할 수 있다.

과학기술정보통신부는 노준석 포항공대 교수 연구팀이 이헌 고려대 교수 연구팀, 한승훈 삼성전자 종합기술원 마스터 팀과 공동으로 기존 굴절렌즈 성능을 유지하면서 두께는 1만 배 가량 얇은 적외선 초박막 렌즈와 대량 생산기술을 개발했다고 1일 밝혔다.

빛을 모으는 렌즈는 스마트폰, DSLR 카메라 등 최신 전자기기와 광학기기에 없어서는 안 될 핵심 부품이지만, 기존 굴절렌즈는 크고 무거우며, 부피를 줄이면 성능이 떨어지는 한계가 있다.

특히 스마트폰에 들어가는 카메라는 이미지 왜곡을 줄이기 위해 8∼9개의 굴절렌즈로 이뤄진 복합렌즈를 사용하는 데, 두께를 줄이기 어려워 스마트폰 뒤쪽에 카메라가 불룩 튀어 나오는 소위 '카툭튀' 문제가 발생한다.

DSLR 카메라에 사용되는 굴절렌즈는 최소 500g에서 4㎏을 넘어 얇고 가벼운 렌즈에 대한 수요가 높다.

연구팀은 높은 성능을 지니면서 부피가 작은 렌즈를 개발하기 위해 메타물질(인공원자로 이뤄진 새로운 물질) 구현에 적합한 광특성과 자유자재로 성형이 가능한 나노복합재 기반의 '나노성형소재'와 이를 한 번의 공정으로 성형할 수 있는 '원스텝 프린팅 기술'을 개발했다.

나노 성형소재는 액체 상태로 존재하지만 빛을 받으면 딱딱한 플라스틱으로 굳는 성질을 지닌 '광감응성' 레진에 나노입자를 섞어 제작해 기존 소재에 비해 저렴하다.

또 기존 전자빔 리소그래피에 비해 100배 이상 빠른 속도로 메타물질을 제작하는 원스텝 프린팅 기술을 통해 곡면기판과 유연기판 상에 메타물질을 구현할 수 있어 착용형 기기에 적용할 수 있다.

연구팀은 이를 기반으로 머리카락 두께보다 100배 이상 얇은 1마이크로미터(㎛) 두께의 초박막 메타렌즈를 개발, 광학계와 결합해 이미징에 성공했다.

노준석 포항공대 교수는 "이번 연구는 크고 무거운 기존 광학소자의 한계를 극복한 것으로, 메타물질의 상용화에 기여할 것"이라며 "초박막 메타렌즈는 기존 적외선 굴절렌즈보다 두께가 1만 배 얇으면서 동일한 광학적 특성을 지녀 적외선 내시경, 야간 투시경 등 다양한 분야에 활용할 수 있다"고 말했다.

이 연구결과는 국제 학술지 'ACS 나노(1일자)' 온라인에 실렸으며, 과기정통부 글로벌프런티어사업의 지원을 받아 연구가 수행됐다.이준기기자 bongchu@dt.co.kr

스마트폰 렌즈 두께 확 줄여줄 ‘초박막렌즈’ 나와
노준석 포항공대 교수 연구팀이 실리콘 나노복합체 메타물질을 통해 제작한 카메라 모듈(왼쪽)과 이를 이용해 적외선 이미징 한 모습(오른쪽 위·아래)으로, 소재 단가를 줄이면서 100배 이상 빠른 속도로 메타물질을 제작해 곡면이나 유연 기판 등에 구현할 수 있다.

과기정통부 제공






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