지난 1월 1일, 과학기술정보통신부는 포항공과대 노준석 교수팀이 국내 공동연구를 통해 두께가 1㎛(마이크로미터)인 초박막렌즈를 개발했다고 밝혔다. 이 초박막렌즈 개발에는 고려대 이헌 교수팀과 삼성전자 종합기술원 한승훈 마스터팀이 함께 참여해 대량생산할 수 있는 기술까지 개발했다.
1㎛는 기존 굴절렌즈보다 1만 배 얇은 두께로 노준석 교수는 이를 “적외선 내시경, CCTV, 야간투시경 등 다양한 분야에 응용이 가능할 것“이라고 말했다. 특히 스마트폰 후면부 카메라가 튀어나오는 소위 ‘카툭튀’ 문제가 해결될 것으로 전망된다.
렌즈는 빛을 모으는 역할을 한다. 때문에 스마트폰, DSLR 카메라 등 최신 전자기기 및 광학기기에 없어서는 안 안될 핵심 부품이다. 더군다나 스마트폰 카메라는 이미지 왜곡을 줄이기 위해 8-9개의 굴절렌즈를 함께 사용하기 때문에 ‘카툭튀’ 문제가 발생하는 것이다. 또 DSLR 카메라에 사용되는 굴절렌즈의 경우 최소 500g에서 고성능 제품 일수록 4kg을 넘어가므로 얇고 가벼운 렌즈에 대한 수요가 매우 높다.
연구진은 얇은 굴절렌즈의 개발을 위해 메타물질에 주목했다. 메타물질은 기존 물질이 제공하지 못하는 음굴절 및 초고굴절 등 다양한 광특성을 자유자재로 제어할 수 있기 때문이다.
연구진은 기존보다 100배 빠르고 더 싸게 메타물질을 만들 수 있는 원스텝 프린팅 기술을 개발해 메타물질의 광특성을 가지면서 자유자재로 성형이 가능한 나노복합재 기반의 새로운 나노성형소재를 만들었다.
나노성형소재는 감광응성 레진에 나노입자를 섞어 만들었는데 이 경우 나노입자의 종류와 농도에 따라 나노성형소재의 광특성을 광범위하게 제어할 수 있다. 때문에 메타물질 제작에 주로 사용되어 오던 기존의 소재를 대체할 수 있게 되었고 소재의 단가 또한 기존의 소재에 비해 월등히 저렴해 결제성이 높다.
이번 성과는 크고 무거운 기존 광학소자의 한계를 극복한 것으로 인공원자로 이뤄진 메타물질의 상용화에 크게 이바지할 수 있다는 가능성을 인정받아 세계적 학술지 'ACS 나노' 1일자 온라인에 개재됐다.