영화 '아이언맨'과 같이 손동작만으로 홀로그램 이미지를 실시간으로 구현하는 기술이 나왔다. 

한국연구재단(이사장 노정혜)은 노준석∙김영기 POSTECH 화학공학과 교수연구팀이 메타물질에 액정기술을 접목해 외부자극에 반응하는 초소형 홀로그램 장치를 개발했다고 11일 밝혔다. 메타물질은 자연에 존재하지 않는 인공물질이다. 투명망토, 슈퍼렌즈 등 광학 기능을 구현할 수 있는 꿈의 소재로 불린다.

머리카락 두께 1000분의 1 수준의 광학소자인 메타표면을 이용해 3D 홀로그래픽을 구현하려는 연구가 활발하다. 하지만 기존 메타표면을 이용한 장치는 한 번 소자를 제작하면 그 광학적 특성을 바꿀 수 없다. 처음 프로그래밍된 하나의 이미지만을 구현하는 데 그쳤다.

연구팀은 외부 자극에 반응해 광학적 특성을 쉽게 바꿀 수 있는 액정을 메타물질에 접목했다. 메타표면에 특별하게 고안된 액정 기반 광변조기를 결합해 액정 셀 재료(5CB,  E7 등)와 디자인(셀 두께, 액정 초기 배열 등)에 따라 외부 자극에 반응하도록 했다.

실제 전압에 반응하도록 고안된 액정을 접목한 경우 0.8V 또는 1V에 전압을 걸어주면 수 ms 이내(1밀리초=0.001초)로 홀로그램 이미지를 빠르게 변환할 수 있다.

온도에 반응하는 액정을 접목한 장치는 특정 온도(47°C) 이상이 되면 홀로그램 이미지가 스위칭 된다. 터치에 반응하도록 디자인된 장치는 가벼운 손가락 터치만으로도 홀로그램 이미지를 빠르게 바꿀 수 있었다.

특히 450nm-700nm 파장을 갖는 가시광선 영역에서 매우 선명한 홀로그램 이미지를 생성할 수 있는 것으로 나타났다. 연구팀은 이 장치를 미생물이나 화학물질을 검출하는 센서에 접목하기 위한 연구를 지속할 계획이다. 

개발된 초소형 홀로그램 장치는 고화질 홀로그래픽 비디오 재생 광학 소자, 온도감응형 홀로그램 센서 등을 앞당길 것으로 기대된다.

과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구사업, 글로벌프런티어사업, 지역혁신선도연구센터사업(RLRC), 미래소재 디스커버리사업, 기본연구지원사업∙LG Display 등 지원으로 수행된 이번 연구 성과는 국제학술지 '어드밴스드 머티리얼즈 (AdvancedMaterials)' 커버논문으로 11일 게재됐다.