KPI뉴스 - 포스텍 연구팀, 가시광 전 영역 작동 고효율 메타표면 개발

  • 맑음보은4.6℃
  • 구름많음성산12.5℃
  • 맑음세종9.5℃
  • 맑음완도10.0℃
  • 맑음정선군1.1℃
  • 맑음춘천5.3℃
  • 구름많음영덕6.3℃
  • 맑음양평7.4℃
  • 맑음산청5.9℃
  • 맑음서울10.5℃
  • 구름많음영천5.0℃
  • 맑음순천6.1℃
  • 구름많음포항10.7℃
  • 맑음함양군4.9℃
  • 맑음울릉도8.8℃
  • 맑음천안5.2℃
  • 맑음광주12.7℃
  • 맑음이천5.7℃
  • 구름많음울산9.0℃
  • 구름많음의성3.7℃
  • 맑음강릉7.1℃
  • 맑음의령군5.3℃
  • 맑음청주10.8℃
  • 맑음군산12.7℃
  • 맑음파주6.0℃
  • 구름많음북창원12.4℃
  • 맑음상주4.9℃
  • 맑음창원11.5℃
  • 구름많음서귀포14.2℃
  • 구름많음경주시6.7℃
  • 맑음거창4.7℃
  • 맑음광양시11.5℃
  • 맑음밀양11.1℃
  • 맑음임실7.0℃
  • 맑음흑산도9.8℃
  • 맑음강진군8.6℃
  • 구름많음구미6.0℃
  • 구름많음제주13.2℃
  • 구름많음고산14.1℃
  • 맑음영월2.9℃
  • 구름많음북부산12.3℃
  • 맑음영주3.3℃
  • 맑음문경3.9℃
  • 맑음목포11.3℃
  • 맑음철원3.8℃
  • 구름많음진주6.6℃
  • 맑음인제3.4℃
  • 구름많음거제9.0℃
  • 맑음여수13.3℃
  • 맑음고창군10.5℃
  • 맑음강화8.7℃
  • 맑음대관령-3.4℃
  • 맑음서산7.4℃
  • 맑음합천6.7℃
  • 맑음부안11.2℃
  • 맑음충주7.0℃
  • 맑음보령8.7℃
  • 맑음대구7.5℃
  • 맑음고흥6.9℃
  • 맑음금산5.5℃
  • 맑음고창9.7℃
  • 맑음보성군7.9℃
  • 맑음수원11.0℃
  • 맑음울진5.9℃
  • 맑음태백-0.1℃
  • 맑음제천2.0℃
  • 맑음홍천3.9℃
  • 맑음부여7.7℃
  • 흐림부산11.4℃
  • 맑음인천12.8℃
  • 맑음장수4.4℃
  • 맑음봉화-0.2℃
  • 구름많음양산시12.0℃
  • 구름많음통영11.7℃
  • 맑음순창군8.8℃
  • 맑음동해5.8℃
  • 맑음홍성6.6℃
  • 맑음남원10.4℃
  • 구름많음청송군2.4℃
  • 맑음정읍10.5℃
  • 맑음동두천6.5℃
  • 맑음해남7.7℃
  • 맑음전주11.5℃
  • 맑음원주6.2℃
  • 맑음북춘천3.1℃
  • 맑음속초5.5℃
  • 맑음추풍령4.0℃
  • 맑음서청주4.6℃
  • 맑음안동4.9℃
  • 맑음대전9.6℃
  • 맑음남해11.0℃
  • 맑음북강릉5.0℃
  • 맑음진도군7.5℃
  • 맑음영광군9.8℃
  • 맑음장흥7.3℃
  • 구름많음김해시10.0℃
  • 맑음백령도8.8℃

포스텍 연구팀, 가시광 전 영역 작동 고효율 메타표면 개발

장영태 기자
기사승인 : 2025-08-11 08:51:35
빛을 자유롭게 조종하는 메타렌즈, 공장에서 바로 찍어낸다
보안용 초정밀 광학 패턴·의료용 초소형 진단 장비 개발 기대

포스텍 노준석 교수 연구팀이 눈에 보이는 모든 색의 빛을 자유롭게 다루면서 기존 반도체 공정과도 잘 맞는 초정밀 '빛 조종 기술'을 개발했다. 이 연구는 재료과학 분야 국제 학술지인 '머터리얼즈 투데이'에 게재됐다.

 

▲ 포스텍 노준석 교수. [포스텍 제공]

 

11일 포스텍에 따르면 메타표면은 일반 렌즈와 달리 아주 얇은 두께로도 빛의 위상과 편광, 진폭 등을 조절할 수 있는 초박막 광학 기술이다. 초소형 카메라, AR·VR 디스플레이, 보안 장치 등 차세대 광학 기술의 핵심으로 주목받고 있지만 지금까지 메타표면은 빛을 충분히 통과시키지 못하거나, 열에 약하고 복잡한 공정 탓에 실제 제품에 적용하기 어려웠다.

 

연구팀은 '실리콘 산화물(SiO₂)' 기판에 빛을 잘 굽히는 '티타늄 산화물(TiO₂)'을 아주 얇게 덮는 방식으로 이를 해결했다. 기존 비정질 실리콘 산화물은 굴절률이 낮아 빛을 효과적으로 조절하지 못했지만, 250℃도 이하에서 티타늄 산화물을 '결정질 상태로 만들고, 굴절률을 기존보다 0.43 높였다.

 

이렇게 만든 26nm 두께의 결정질 티타늄 산화물 막 위에 정밀한 나노구조를 새기면 빛의 위상을 제어하는 '하이브리드 메타표면'이 완성된다. 이 표면은 하나의 구조로도 빨간색·초록색·파란색 각각에 최적화된 설계가 가능해, 빨간색과 초록색에서는 95%, 파란색에서도 75%의 높은 투과율을 달성했다. 이는 기존 메타표면의 20% 이하 효율을 4~5배 높인 수준이다.

 

▲ 비정질 티타늄 산화물(TiO₂)의 결정화 및 굴절률 증가. [포스텍 제공]

 

연구팀은 전자빔 리소그래피를 이용해 직경 5mm의 대면적 메타렌즈를 실제로 만들어 고해상도 이미징 성능을 입증했다. 또 기존 반도체 공정과 완벽하게 호환되어 대량생산이 가능하고 비용도 크게 절약할 수 있다.

 

특히, 기존 고굴절 소재는 수백 nm 두께로 증착해야 했던 반면, 30nm 이하의 얇은 박막만으로도 높은 효율을 얻을 수 있어 후처리 공정의 자유도도 높다. 반사 방지나 오염 방지 코팅도 적용이 쉬워 산업 현장에서 유리하다.

 

노준석 교수는 "이번 연구로 스마트폰 카메라는 지금보다 더 얇고 선명해지며, AR·VR 기기는 안경처럼 가볍게 쓸 수 있게 될 것"이라며 "보안용 초정밀 광학 패턴과 의료용 초소형 진단 장비 개발에도 크게 기여할 것"이라고 밝혔다.

 

KPI뉴스 / 장영태 기자 3678jyt@kpinews.kr

 

[저작권자ⓒ KPI뉴스. 무단전재-재배포 금지]