광운대는 전자공학과 이상신 교수 연구팀이 호주국립대 최덕용 박사와 공동연구를 통해 초박형 나노 메타표면 기술을 이용한 3D 카메라를 개발하는 데 성공했다고 12일 밝혔다.

메타표면이란 파장이하(subwavelength) 나노 구조의 배열로 형성된 기하학적 광학 평면을 가리킨다. 향후 로봇 비전 시스템, 스마트 드론, 바이오 이미징 등과 같은 3차원 거리 정보를 필요로 하는 실시간 3차원 비전 분야에 적용 가능할 것으로 기대된다.

연구팀은 실리콘 기반 초박형 나노 메타표면 구조를 도입, 물리적 이동 없이 입사되는 빛의 편광 방향에 따라 렌즈 어레이 위치 이동이 가능한 가상이동 메타렌즈 어레이(virtual-moving metalens array)를 제안했다. 이를 이용해 해상도 및 해상력이 향상된 3차원 광파 이미지 시스템(3D light-field imaging system)을 개발했다.

3차원 광파 이미지 시스템이란 기존의 빛의 세기 정보만 획득할 수 있는 2차원 카메라 기술과 대비 빛의 세기뿐만 아니라 방향 정보도 얻을 수 있는 기술이다.

연구팀에 의해 개발된 3차원 광파 이미지 시스템은 기존 3차원 광파 이미지 시스템과 비교해 2배 향상된 이미지 샘플링 분해능 및 4배 향상된 공간 해상도를 달성했다. 3차원 광파 이미징에서의 해상도 저감 문제를 회피할 수 있는 돌파구를 마련했다.

또 실시간으로 3차원 정보를 획득할 수 있어 지능형 로봇, 5G 드론, 바이오 이미징 등과 같이 3차원 거리 정보를 필요로 하는 분야에 활발히 적용될 수 있을 것으로 기대된다.

이상신 교수는 “이번 연구에서 초박형 나노 메타렌즈 기술을 접목해 3차원 깊이 이미지의 해상도를 획기적으로 향상시켰으며 이를 통해 나노 디바이스를 이용한 다양한 정보통신기술(ICT) 개발이 가능할 것이라 기대한다”라고 말했다.

이번 연구는 교육부가 지원하는 이공분야 대학중점연구소 지원사업을 통해 수행됐다. 결과는 와일리(Wiley)에서 발행하는 광학·재료 분야 국제학술지인 어드밴스드 옵티컬 머티리얼스 온라인판 11월호 표지논문으로 선정됐다.

김명희기자 noprint@etnews.com