POSTECH(포항공과대학교·총장 김무환)은 노준석 기계·화학공학과 교수 연구팀이 자연에 존재하지 않는 물질인 '메타표면'으로 고성능 스마트폰의 120배에서 170배 해상도에 달하는 컬러필터를 개발했다고 24일 밝혔다.

나노 구조체의 주기적인 배열로 이뤄진 메타표면은 투명한 물질 구조에 의해 반사와 간섭을 거치며 만들어지는 구조색이 밝고, 색을 선명하게 표현해 주목받는 소재다. 다만 선명한 컬러 이미지를 인쇄하기 위해서는 특정 자극에 의해 색깔이 변하는 유연한 인쇄기술이 필요했다.

이에 연구팀은 빨강·초록·파랑 등 3원색을 각각 픽셀 단위로 제어할 수 있다면 색상을 유연하게 표현할 수 있지 않을까 고민했다. 이 점을 착안해 메타표면 컬러필터를 개발했다.

개발된 컬러필터는 3원색의 밝기를 각각 조절하며 색을 섞어 다양한 색을 만들 수 있어 블랙·화이트를 비롯해 다양한 색의 연속 밝기 조절이 가능하다. 하나의 픽셀로 색을 표현하고 밝기 조절이 불가능했던 기존 컬러필터의 단점을 보완할 전망이다.

아울러 하나의 픽셀이 300~420nm 크기로 매우 작은 이 컬러필터의 해상도는 60000~80000PPI(Pixels Per Inch)에 이른다. 스마트폰이 500PPI 정도인데, 이보다 약 120배~170배 높은 결과인 셈이다.

이번 연구를 진행한 연구팀은 "가볍고 얇은 디스플레이에서 선명한 이미지를 표현할 수 있도록 한게 이번 연구의 의의다. 색상을 각각 제어 가능해 암호화 장치나 반사 디스플레이 등 여러 분야로 활용할 수 있을 것으로 기대된다"고 밝혔다.

한편, 이번 연구는 삼성미래기술육성센터, 포스코산학연융합연구소, 한국연구재단 등의 지원을 받아 이뤄졌다. 연구 결과는 국제 학술지인 '빛: 과학과 응용(Light:Science & Application)'에 최근 발표됐다.