'아이언맨'처럼···손가락 터치만으로 홀로그램 바꾼다

[이데일리 강민구 기자] 국내 연구진이 영화 ‘아이언맨’ 주인공처럼 손동작만으로 홀로그램 이미지를 실시간으로 구현하는 데 활용할 수 있는 기술을 내놨다.

한국연구재단은 노준석 포항공대 기계공학·화학공학과 교수 연구팀이 김영기 포항공대 화학공학과 교수 연구팀과 메타물질에 액정기술을 접목해 외부자극에 반응하는 초소형 홀로그램 장치를 개발했다고 10일 밝혔다.

액정홀로그램.(사진=한국연구재단)

메타물질은 자연에 존재하지 않는 인공물질이다. 투명망토, 슈퍼렌즈, 음굴절 장치 등 새로운 광학기능을 구현할 꿈의 소재로 불린다.

최근 머리카락 두께의 1000분의 1 수준의 초박막, 초경량, 초소형 광학소자인 메타표면을 이용해 3D 홀로그래픽 디스플레이나 증강·가상…혼합현실과 같은 미래형 디스플레이를 만들기 위한 연구가 이뤄지고 있다.

기존 메타표면을 이용한 장치는 한 번 소자를 제작하면 광학적 특성을 바꿀 수 없어 처음 프로그래밍한 하나의 이미지만 공간에 구현할 수 있었다.

연구팀은 외부 자극에 반응해 광학적 특성을 쉽게 바꿀 수 있는 액정을 메타물질에 접목했다.

메타표면에 특별하게 고안된 액정 기반 광변조기를 결합해 액정 셀의 재료와 셀 두께, 액정 초기 배열 등 디자인에 따라 손가락 터치나 전압, 열과 같은 다양한 외부 자극에 반응하도록 했다.

실제 전압에 반응하도록 고안된 액정을 접목해 0.8V나 1V에 전압을 걸어주면 수 밀리초(1밀리초=0.001초) 이내에 홀로그램 이미지를 빠르게 바꿀 수 있다.

온도에 반응하는 액정을 접목한 장치는 47도 이상이 되면 홀로그램 이미지가 변환된다. 터치에 반응하도록 설계한 장치는 10kPa에서 0.01MPa 사이의 가벼운 손가락 접촉만으로 홀로그램 이미지를 빠르게 바꿨다. 홀로그램 이미지는 450nm - 700nm의 파장을 갖는 가시광선 영역에서 선명하게 나타났다.

연구팀은 개발한 장치가 고화질 홀로그래픽 비디오 재생 광학소자, 온도감응형 홀로그램 센서, 미래형 인터랙티브·햅틱 홀로그램 기술을 앞당길 실마리가 될 것으로 기대했다. 연구팀은 이 장치를 미생물이나 화학물질을 검출하는 센서에 접목하기 위한 연구를 지속할 계획이다.

노준석 포항공대 교수는 “터치 반응형 메타홀로그램 소자는 가벼운 손가락 접촉만으로 홀로그램 이미지를 바꿀 수 있기 때문에 영화 ‘아이언맨’에서 나오는 미래형 인터랙티브·햅틱 홀로그램 기술을 현실화할 원천 기술이 될 것”이라고 기대했다.

연구 결과는 국제학술지 ‘어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials)’에 11일자 표지논문으로 게재됐다.