【브레이크뉴스 포항】박영재 기자=POSTECH(포항공과대학교) 연구팀이 최근 메타표면을 사용해 각도에 따라 달라지는 다기능 홀로그램을 구현해 학계의 주목을 받고 있다.

▲ 보는 각도에 따라 다른 이미지가 나타나는 다기능 메타홀로그래픽 디스플레이  © 포스텍

6일 POSTECH은 기계공학과 · 화학공학과 노준석 교수, 기계공학과 통합과정 김주훈 씨 연구팀은 사람이 보는 각도에 따라 여러 이미지의 홀로그램을 구현하는 메타표면 디스플레이 기술을 개발했다고 밝혔다.

이 연구는 나노 연구와 응용 분야 국제 학술지인 ‘나노 레터스(Nano Letters)’에 최근 게재됐다.

같은 사물이라도 보는 사람의 위치에 따라 다르게 보인다. 이를 홀로그램 기술에 적용하면 보는 각도마다 다른 이미지를 구현해 영화처럼 생생한 3D 홀로그램을 만들 수 있다. 하지만 현재 기술로는 각도에 따른 빛의 분산을 제어하기 어려워 이러한 나노 광학 분야 응용에 어려움이 많다.

연구팀은 빛의 특성을 자유롭게 제어하는 인공 나노 구조체인 메타표면으로 이를 해결했다. 메타표면은 두께가 머리카락의 100분의 1 수준으로 매우 얇고 가벼워 가상 · 증강현실기기 등 소형화가 필요한 디스플레이 분야에서 잠재력이 크다. 연구팀은 메타표면을 사용해 빛이 특정 각도에서 하나의 위상 정보만을 나타내도록 함으로써 입사각에 따라 다양한 이미지를 구현하도록 설계했다.

실험 결과, 연구팀의 메타표면은 좌원편광1)에 대해 +35˚와 –35˚ 각도에서 서로 다른 3D 홀로그램 이미지를 생성했다. 하나의 메타표면으로 특정 편광에 따라 입사광에 대해 서로 다른 이미지를 표현하는 데 성공한 것이다. 특히, 연구팀이 구현한 홀로그램은 시야각이 70도(±35도)로 매우 크기 때문에 여러 방향에서 사람들이 입체적인 홀로그램을 볼 수 있다는 데 의의가 있다.

이번 연구를 이끈 노준석 교수는 “다양한 각도에서 효과적인 디스플레이를 구현하는 데 성공했다”며, “가상 · 증강현실 디스플레이와 암호화된 이미징, 정보 저장과 응용 분야에서 기술 상용화에 크게 기여할 것으로 기대한다”고 전했다.

한편, 이 연구는 POSCO 산학연 융합연구소사업, 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 미래유망융합기술파이오니아 사업, 산업통상자원부의 알키미스트 사업의 지원으로 수행됐다.

<구글 번역으로 번역한 영문 기사의 전문 입니다. 번역에 오류가 있을 수 있음을 밝힙니다.>

 POSTECH Professor Noh Jun-seok's team develops metasurface technology that creates holograms depending on the angle of incidence

The POSTECH (Pohang University of Science and Technology) research team has recently been attracting attention from the academic world by using metasurfaces to implement multi-functional holograms that change depending on the angle.

On the 6th, POSTECH announced that the research team of Professor Noh Jun-seok of the Department of Mechanical Engineering and Chemical Engineering and Joo-hoon Kim of the Department of Mechanical Engineering Integrated Course developed a metasurface display technology that implements holograms of multiple images depending on the viewing angle of a person.

This research was recently published in ‘Nano Letters,’ an international academic journal in the field of nano research and applications.

Even the same object appears differently depending on the viewer's position. If you apply this to hologram technology, you can create a vivid 3D hologram like a movie by implementing different images depending on the viewing angle. However, with current technology, it is difficult to control the dispersion of light depending on the angle, making it difficult to apply it in the nano-optics field.

The research team solved this problem with a metasurface, an artificial nanostructure that freely controls the characteristics of light. Metasurface is very thin and light, with a thickness of about 1/100th of a human hair, so it has great potential in the display field that requires miniaturization, such as virtual and augmented reality devices. The research team used a metasurface to allow light to display only one phase information at a specific angle, thereby creating various images depending on the angle of incidence.

As a result of the experiment, the research team's metasurface generated different 3D holographic images at +35˚ and –35˚ angles with respect to left circularly polarized light1). With a single metasurface, we succeeded in expressing different images for incident light depending on specific polarization. In particular, the hologram implemented by the research team has a very large viewing angle of 70 degrees (±35 degrees), so it is meaningful in that people can view the three-dimensional hologram from various directions.

Professor Noh Jun-seok, who led this research, said, “We succeeded in implementing an effective display from various angles,” and added, “We expect it to greatly contribute to the commercialization of technology in the fields of virtual and augmented reality displays, encrypted imaging, and information storage and applications.” .

Meanwhile, this research was conducted with support from the POSCO Industry-Academia-Research Convergence Research Institute Project, the Future Promising Convergence Technology Pioneer Project of the Ministry of Science and ICT and the National Research Foundation of Korea, and the Alchymist Project of the Ministry of Trade, Industry and Energy.