투데이e코노믹 = 유서진 기자 | 스마트폰에서 카메라 모듈이 본체보다 튀어나오는 ‘카툭튀’ 현상을 줄일 수 있는 새로운 광학 기술이 국내 연구진에 의해 한층 가까워졌다. 삼성전자는 포항공과대학교(포스텍)와 공동 연구한 ‘초소형 안구 카메라용 메타렌즈’ 설계 기술이 세계적 과학 학술지 네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)에 게재됐다고 13일 밝혔다.

이번 연구는 윤정근 삼성리서치 연구원과 노준석 포스텍 교수를 주축으로 진행됐으며, 강현정 포스텍 연구원이 공동 제1저자로 참여했다. 연구진은 차세대 광학 소자인 ‘메타렌즈’ 상용화를 가로막던 핵심 기술적 난제를 해결했다.

메타렌즈는 기존 굴절렌즈와 달리, 나노 단위의 미세 구조를 기판 위에 새겨 빛의 경로를 제어하는 초박형 렌즈다. 두께와 무게를 획기적으로 줄일 수 있어, 스마트폰 카메라 모듈·확장현실(XR) 기기·의료용 내시경 등 다양한 분야에서 차세대 솔루션으로 주목받아 왔다. 그러나 선명한 이미지를 구현하기 위해 필수적인 ‘위상 지연(Phase Delay)’을 정밀하게 구현하는 과정이 까다롭고 제작 난도가 높아 대량 생산이 어려웠다.

연구팀은 이 문제를 해결하기 위해 ‘최소 속도 제어량만을 이용한 새로운 설계 규칙’을 도입했다. 이 방법은 복잡한 전 영역 위상 지연 설계를 대체해, 빛의 회절을 정밀하게 제어하면서도 제작 공정을 단순화한다. 그 결과, 불량률을 줄이고 수율을 높여 상용화를 위한 가격 경쟁력과 기계적 안정성 확보 가능성을 크게 높였다.

삼성전자 측은 “이 기술을 가시광선 영역으로 확장하면, 스마트폰 카메라 모듈의 돌출을 줄이고 더 작고 얇은 이미징 센서를 구현할 수 있다”며 “XR 기기, 초소형 안구 카메라, 차세대 의료 영상 장비 등 다양한 응용 분야에서도 경쟁력을 가질 것”이라고 설명했다.

노준석 포스텍 교수는 “이번 성과는 광학 설계의 새로운 패러다임을 제시한 사례”라며 “향후 글로벌 광학 산업 전반에 큰 파급효과를 가져올 수 있다”고 말했다.

삼성전자 관계자는 “앞으로도 산학협력을 통해 혁신 광학 기술을 지속적으로 확보하고, 미래 디바이스 경쟁력을 높여나갈 것”이라고 밝혔다.