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폴리머에 고굴절 원자층 도포한 '하이브리드 소재' 개발
나노기술 공정으로 생산단가 '300분의 1'…"세계 최초 양산"
(서울=뉴스1) 윤주영 기자 = 과학기술정보통신부와 한국연구재단은 이달의 과학기술인상 수상자로 노준석 포스텍(포항공대) 기계공학과 교수를 선정했다고 3일 밝혔다.
이 상은 우수 연구개발 성과로 과학기술 발전에 공헌한 연구개발자를 매달 1명씩 선정해 과기정통부 장관상과 상금 1000만 원을 수여한다.
노준석 교수는 하이브리드 고굴절 소재와 나노 공정 기술을 기반으로 초박막 메타렌즈의 대량 생산에 성공한 점이 인정됐다.초소형 광학기기 개발의 새로운 가능성을 제시했다고 평가받는다.
메타렌즈는 얇은 두께를 지녔음에도 빛을 원하는 방향으로 자유롭게 조절할 수 있다.초고분해능 현미경,게벨레 fk음굴절 물질,게벨레 fk스텔스 기술 등 혁신적인 첨단 분야에 응용될 수 있는 미래 기술이다.
다만 공정에는 고해상도 패터닝 기술이 필요한 데 그간 공정 속도가 느리고 생산 단가가 비싸단 점이 지적돼 왔다.양산 및 상용화가 힘든바 연구용으로만 소량 제작됐던 이유다.
하지만 노 교수는 소재 부분 난제였던 초고가 고굴절 소재를 하이브리드 소재로 대체했다.기존 폴리머에 고굴절 원자층 박막을 20나노미터(nm) 정도로 매우 얇게 코팅하는 방식을 썼다.렌즈 효율을 10%에서 90%까지 끌어올릴 수 있었다.
공정으론 전자빔·포토·나노임프린트 리소그래피 등 3가지 나노 공정 기술을 복합적으로 사용하는 방식을 개발했다.가시광선 영역에서 작동하는 메타렌즈를 12인치 웨이퍼에서 대량 생산하는 게 가능해졌다.생산 단가도 기존 대비 300분의 1 수준으로 낮출 수 있었다.
대량 생산된 고효율의 메타렌즈는 가상현실(VR)·증강현실(AR)·혼합현실(MR) 기기를 경량화하면서도 더 좋은 성능으로 만드는 데 쓰일 전망이다.기존 굴절 및 회절 광학계를 대체할 가능성도 커졌다.
노준석 교수는 "메타렌즈는 2019년 다보스포럼에서 혁신성을 인정받아 세계 10대 기술로 뽑혔지만 비싼 가격으로 제조혁신이 요구됐다"며 "미래 광학 기술의 핵심인 가시광선 영역 메타렌즈 대량 생산을 세계 최초로 성공한 데 의의가 있다"고 말했다.
관련 연구 성과는 국제학술지 '네이처 머터리얼즈'(Nature Materials)에 지난해 3월 게재됐다.
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