웨이퍼 단위 프린팅을 활용한 VR용 메타렌즈 양산 기술이 소개됐다. 차세대 렌즈로 주목받는 메타렌즈는 아직 개발 초기 단계에 있다. 삼성전기와 LG이노텍 등이 메타렌즈를 연구하고 있다.

포스텍 기계공학과 노준석 교수팀 소속 대학원생 김주훈씨는 24일 부산 벡스코에서 열린 IMID 2022 행사에서 '웨이퍼 단위 프린팅을 통한 가상현실(VR)용 가시(visible) 메타렌즈 양산 기술'을 소개했다.

메타렌즈는 표면에 나노 입자를 규칙적으로 배열한 평평한 렌즈를 말한다. 표면은 평평하지만 나노 입자가 빛을 꺾어 모을 수 있다. 메타렌즈가 상용화되면 기존 유리나 플라스틱(레진) 렌즈보다 렌즈와 카메라 모듈을 얇게 만들 수 있다.

김주훈씨는 "8인치 클러스터 몰드(주형)가 임프린트되면 센티미터(cm) 수준 가시(visible) 메타렌즈 수백개를 양산할 수 있다"고 밝혔다. 그는 불화아르곤(ArF) 엑시머 레이저를 사용한 이머전 스캐너로 40나노미터(nm) 해상도의 웨이퍼 단위 클러스터 몰드를 만들 수 있다고 설명했다. 40nm 해상도는 가시 메타렌즈를 지원할 수 있다.

이때 나노임프린트 노광 기술을 저렴한 가격에 웨이퍼 단위 클러스터 몰드 패터닝에 사용하면, 불화아르곤 이머전 스캐너의 높은 비용문제를 상쇄할 수 있다. 프린트된 메타렌즈에 이산화티타늄(TiO2) 필름을 얇게 코팅하면 굴절률은 10%에서 90%로 높아진다.

김씨는 "이 방법으로 532nm 설계파장을 실현할 수 있고, 패터닝과 재료 한계를 극복할 수 있다"고 기대했다. 가시광선 파장은 380~750nm로, 532nm 파장의 가시 메타렌즈가 상용화되면 디스플레이 앞에 메타렌즈를 적용할 수 있다. 이어 그는 "이러한 메타렌즈는 VR 기기는 물론 스마트폰에도 적용될 수 있을 것"이라면서도 "양산까지는 시간이 필요할 것"이라고 덧붙였다.

한편, 삼성전기와 LG이노텍 모두 메타렌즈를 연구하고 있다. 지난해 7월 나노코리아 기조강연에서 이시우 삼성전기 중앙연구소장 전무는 '나노 입자를 쌓은 메타 구조를 렌즈에 적용할 계획이 있느냐'는 질문에 "(삼성전기도) 메타렌즈를 스터디(연구)하고 준비 중"이라고 짧게 답했다.

1년 뒤인 지난달 초 강민석 LG이노텍 최고기술책임자(CTO) 부사장도 나노코리아 기조강연에서 "렌즈 표면에 나노 입자를 배열해 1만분의 1 수준으로 구현하는 메타렌즈를 연구 중"이라고 밝혔다. 그는 "메타렌즈는 자동차뿐만 아니라 모바일 제품, 초소형 카메라 등에도 적용될 가능성이 있다"면서도 "당장 상용화 시점을 예측하긴 어렵다"고 덧붙였다.