안경 없이 2D·3D 전환 가능한 메타렌즈 개발

국내 연구진, 안경 없이 2D와 3D 자유 전환 기술 개발

스마트폰 화면에 부착만 하면 안경 없이도 2차원(2D)과 3차원(3D) 화면을 자유롭게 전환할 수 있는 혁신적인 디스플레이 기술이 국내 연구진에 의해 세계 최초로 개발됐다. 이 기술은 차세대 광학 소자인 '메타렌즈'를 활용해 구현되었으며, 향후 스마트폰뿐 아니라 다양한 디스플레이 기기에 적용될 전망이다.

메타렌즈란 무엇인가

메타렌즈는 나노미터(10억 분의 1미터) 크기의 인공 나노 구조체를 기판 위에 정밀하게 배열해 빛의 위상, 진폭, 편광을 조절하는 초박형 평면 광학 소자다. 기존 렌즈와 달리 전압 공급에 따라 빛의 굴절 방향을 자유롭게 조절할 수 있어, 하나의 렌즈로 2D와 3D 화면을 전환하는 것이 가능하다.

기존 3D 디스플레이의 한계와 극복

기존의 안경 없이 입체감을 구현하는 3D 기술은 시야각이 15도 내외로 매우 좁아 정면에 있는 한 사람만 화면을 제대로 볼 수 있었다. 또한 3D 전용 기기 설계로 인해 2D 화면의 화질이 떨어지는 문제도 있었다. 이번 연구팀은 1.2mm 두께의 초박형 메타렌즈를 통해 이 문제를 해결했다.

전압이 없을 때는 오목렌즈로 작동해 고해상도 2D 화면을 왜곡 없이 보여주고, 전압이 공급되면 볼록렌즈로 변해 시야각이 100도에 달하는 초광시야각 3D 영상을 구현한다. 이로써 여러 사람이 다양한 위치에서 동시에 몰입감 있는 3D 콘텐츠를 즐길 수 있게 됐다.

스마트폰 등 기존 기기와의 호환성

특히 이 메타렌즈는 스마트폰이나 태블릿PC 화면에 스티커처럼 부착하는 방식으로 작동해 기존 기기와의 호환성이 뛰어나다. 따라서 별도의 3D 전용 기기 없이도 2D와 3D 콘텐츠를 자유롭게 전환할 수 있어 상용화 가능성이 크다.

연구 성과와 향후 전망

이번 연구는 과학기술정보통신부 지원 사업과 삼성전자, 포스코홀딩스 등 다양한 산학협력 과제를 통해 수행되었으며, 세계 최고 권위 학술지인 '네이처'에 2026년 6월 23일 게재됐다. 연구를 주도한 노준석 포항공과대학교 교수는 메타렌즈 기술과 함께 대량 생산 공정 기술도 함께 발표해 상용화 가능성을 크게 높였다.

노 교수는 "이번 연구는 메타렌즈가 차세대 디스플레이 플랫폼으로서 실용적 가능성을 갖고 있음을 입증한 성과"라며 "스마트폰부터 상업용 광고판까지 폭넓은 응용이 기대된다"고 밝혔다.

과기정통부 김성수 연구개발정책실장은 "노준석 교수는 10년 이상 기초연구를 수행해온 우수 연구자"라며 "앞으로도 기초연구에 꾸준히 투자해 국내 연구자들이 세계 무대에서 활약할 수 있도록 지원하겠다"고 말했다.