College Of Engineering
서울공대 이야기
서울대 이병호 교수팀,
넓은 시야각 증강현실(AR) 안경 위한 경량 평면 렌즈 개발

- 기존 안경형 디스플레이의 시야각 한계점을 메타표면 렌즈를 통해 획기적으로 극복


서울대 이병호 교수 공동 연구팀 (왼쪽부터 전기·정보공학부 이병호 교수, 이건열 연구원,
고려대 전자및정보공학과 김휘 교수, 한국기계연구원 정준호 박사)
 
서울대 공대(학장 차국헌)는 전기·정보공학부 이병호 교수 공동 연구팀이 기존 증강현실(AR, Augmented Reality) 안경의 근본적인 문제점인 시야각을 대폭 향상시키는 경량 평면 나노 소자를 개발했다고 밝혔다.
 
증강현실은 현실 세계에 가상의 이미지를 합쳐 보여주는 기술이다. 현재 구글의 구글 글라스, 마이크로소프트의 홀로렌즈를 비롯한 다양한 증강현실 안경과 HMD(Head Mounted Display) 제품이 경쟁적으로 출시되고 있다.
 
하지만 기존의 증강현실 안경은 광학 소자의 한계로 인해 시야각이 좁다는 문제점을 갖고 있다. 특히 넓은 시야의 가상 이미지를 지원하기 위해 고광각 렌즈를 사용할 경우 무게와 부피가 크게 늘어나 실용적이지 못하다는 한계가 있다.
 
이에 서울대 이병호 교수, 고려대 김휘 교수, 한국기계연구원 정준호 박사의 공동 연구팀은 두께가 100nm(1nm=10억분의 1미터, 10-9m) 수준의 나노 소자인 ‘메타표면(metasurface)’을 이용해 새로운 렌즈 소자를 개발했다. 메타표면이란 빛의 파장보다 작은 나노 구조체들의 패턴으로 이뤄진 2차원적 평면 구조로서, 자연에 존재하지 않는 다양한 광학 특성을 보인다는 점에서 큰 관심을 받고 있다.
 
연구팀이 개발한 렌즈 소자는 현실 이미지가 투명하게 보이는 ‘시스루 메타렌즈(see-through metalens)’다. 가상 이미지에 대해서는 0.61의 높은 개구수(numerical aperture)를 갖는 고광각 렌즈로 동작한다. 또한 렌즈의 두께가 100nm로 얇고 가볍기 때문에 머리 장착 디스플레이에 응용하기에 매우 적합한 소자다.
 
연구팀은 이러한 소자를 실리콘 나노 구조로 구현했다. 지금까지 해외 연구진들은 메타렌즈를 1mm 이하 지름의 작은 크기로 밖에 만들 수 없어 실용적으로 응용하기에 어려움이 있었다. 이에 반해 이병호 교수팀은 메타렌즈를 2cm지름의 큰 크기로 제작했다. 또 나노 임프린트 공정으로 대량 생산의 가능성을 제시했다.
 
시스루 메타렌즈 소자를 통해 증강현실 접안안경을 구성하면 시야각을 획기적으로 올릴 수 있다. 또 현미경 렌즈 급의 고성능을 갖고 있어 더 넓은 시야를 제공한다. 기존 렌즈들과 달리 사용자의 눈 바로 앞에 위치시킬 수 있어서, 고성능 효율성을 극대화할 수 있다. 
 
이번 연구 결과에 의하면 100도 이상의 증강현실 시야각이 구현 가능하며, 실험적으로 90도의 시야각을 확인했다. 기존 증강현실 안경들의 시야각이 25도 정도인 것을 감안하면, 10배 이상의 넓은 시야영역을 확보할 수 있어 훨씬 더 큰 몰입감을 사용자에게 줄 것으로 기대된다.
 
이병호 교수는 “세계 최초로 메타표면 구조를 이용한 나노 소자 개발을 통해 증강현실의 시야각 해결법을 마련했다”며, “가상현실과 증강현실, 3차원 이미징을 포함한 차세대 디스플레이 기술 개발을 위한 세계적 경쟁에서 핵심 기술을 선점할 수 있을 것”이라고 설명했다. 
 
이번 연구는 과학기술정보통신부의 재원으로 한국연구재단의 기초연구사업의 지원을 받았으며, 또한 글로벌 프론티어 과제 사업단의 지원을 받았다. 연구 성과는 국제 저명 학술지 네이처 커뮤니케이션즈에 11월 1일자로 게재됐다.


[참고자료]
네이처 커뮤니케이션즈: https://www.nature.com/articles/s41467-018-07011-5

▲ 시스루 메타렌즈(see-through metalens)를 통한 증강현실 개념도


▲ 시스루 메타렌즈(see-through metalens) 샘플 사진


▲ 제안된 소자를 통해 구현된 증강 현실 디스플레이
번호 제목 글쓴이 날짜 조회 수
1411 서울대 실전문제연구팀, 전국 X-Corps 페스티벌 대상 수상 lee496 2019.02.01 719
1410 "공학교육·건축교육 2개 인증 동시에… 세계적인 건축교육의 모델" lee496 2019.02.01 594
1409 서울대 박홍근 교수 미국 텍사스대 Academy of Distinguished Alumni 회원 선정 lee496 2019.02.01 634
1408 서울대학교 공과대학 공학 진로탐색 프로그램 개최 안내 도현 2019.01.10 1360
1407 서울대 컴퓨터공학부 전병곤 교수팀 딥러닝 모델 분산 학습 시스템 Parallax 개발 lee496 2019.01.14 980
1406 서울대 홍용택 교수팀 신축 회로 상 안정적인 액체 금속-고체 금속 간 접합 개발 lee496 2019.01.14 765
1405 서울대 공학전문대학원 석사과정 이충구 2018 신기술실용화 촉진대회 국무총리 표창 lee496 2018.12.31 820
1404 서울대 김성재 교수팀 타겟 유전자 검출하는 새로운 나노전기수력학적 검출법 세계 최초 개발 lee496 2018.12.20 708
1403 서울대 전병곤 교수팀, 쉽고 빠른 딥러닝 모델 개발 시스템 ‘JANUS’ 개발 lee496 2018.12.20 861
1402 서울대 신용대 교수 세포 내 상분리를 이용한 유전체 구조 변환 기술 개발 lee496 2018.12.20 730
1401 서울대 김윤영 교수팀, 초고감도 진동·초음파 센싱 기술 개발 lee496 2018.12.17 742
1400 박종근 명예교수·에릭 존 보잉코리아 사장 서울대 공대 발전공로상 수상 lee496 2018.12.17 1003
1399 서울대 글로벌공학교육센터 현대자동차 제네시스와 함께 Ennovation Tank 데모데이 개최 lee496 2018.12.17 509
1398 서울대공대 최장욱 교수팀 차세대 알루미늄 이차전지 시스템 개발 lee496 2018.12.17 603
1397 서울대 조선해양공학과 성우제 교수 미국음향학회 석학회원 선정 lee496 2018.12.17 591
1396 서울대 기계항공공학부 민경덕 교수 국제자동차공학회(SAE International) 석학회원 선정 lee496 2018.12.17 575
1395 서울대 전기정보공학부 전국진 교수, 국제전기전자공학회 부회장 선출 lee496 2018.12.17 569
1394 서울대 조선해양공학과 신종계 교수 소프트웨어산업발전 공로로 홍조근정훈장 수훈 lee496 2018.12.03 603
1393 서울대 기술경영경제정책대학원 정은준, 신승렬, 김기원 씨 2018년 한국전략경영학회 블록체인 전략 우수 연구제안상 수상 lee496 2018.12.03 578
1392 서울대 심규석·이재진 교수, 국제전기전자공학회(IEEE) 석학회원(Fellow) 선정 lee496 2018.12.03 577
Login
College of Engineering Seoul National University
XE Login