포항공대·삼성리서치, 빛 손실 줄인 1.5㎜ 광학계 구현
눈 위치 바뀌어도 밝은 영상 유지…연구 결과 네이처 게재

야외와 실내에서 촬영한 AR 영상

[노준석 교수 제공. 재판매 및 DB 금지]

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(서울=연합뉴스) 조승한 기자 = 증강현실(AR) 안경 상용화 한계로 지목받아온 빛 손실을 줄여 밝은 야외에서도 문자를 볼 수 있는 시제품이 개발됐다.

과학기술정보통신부는 노준석 포항공대 교수 연구팀이 삼성전자[005930] 삼성리서치와 공동으로 메타표면 도파관 안에서 빛 손실을 대폭 줄여 눈 위치가 바뀌어도 밝은 영상을 구현하는 광학 기술을 개발했다고 12일 밝혔다.

이번 연구는 이날 세계 최고 권위 국제학술지 '네이처'에 실렸다.

AR 안경을 일상에서 쓰려면 일반 안경처럼 가볍고 밝은 곳에서도 영상이 잘 보여야 한다.

또 눈을 움직이거나 안경이 흘러내려도 화면을 보는 데 어려움이 없어야 한다.

하지만 기존 AR 안경 기술은 얇은 두께와 밝기, 사용 편의를 동시에 확보하기 어려웠다.

AR 안경은 작은 디스플레이에서 나온 빛을 얇은 도파관 안으로 보낸 뒤, 표면의 미세구조로 방향을 바꿔 눈에 전달하는 방식인데, 일부 빛이 다른 방향으로 빠져나가 화면이 어두워지고 눈을 움직여도 빛 손실이 컸다.

또 빨강, 초록, 파랑 빛이 같은 미세구조를 통과해도 전달 효율이 달라 특정 색상만 밝거나 어둡게 보이는 왜곡 현상을 해결하기 어려웠다.

메타표면 도파로 구성과 AR 안경 시제품

[노준석 교수 제공. 재판매 및 DB 금지]

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연구팀은 도파관 전체에서 빛이 지나는 경로를 나노 단위로 정밀 설계하면 빛의 원치 않는 손실을 대폭 줄이면서 눈의 위치가 바뀌더라도 선명한 영상을 유지할 수 있다는 것을 이론과 실험에서 밝혀냈다.

연구팀이 이용한 메타표면은 빛의 파장보다 작은 나노구조체 배열로 빛의 진행 방향 등을 제어하는 광학 구조다. 도파관은 빛이 외부로 빠져나가지 않고 특정 경로로 유도되도록 하는 구조다.

여기에 파랑·초록 빛을 주로 전달하는 층과 빨강·초록 빛을 주로 전달하는 층을 겹쳐 빛 전달 효율 차이를 줄였다.

이렇게 만든 1.5㎜ 두께의 메타표면 기반 도파관은 밝은 야외에서는 흰색 문자를, 실내에서는 컬러 영상을 실제 풍경 위에 보여줄 수 있었다.

연구팀은 실용화를 위해서는 산업계에서 요구하는 밝기 표준에 따라 평균 휘도를 조금 더 높여야 하고, 두 장의 도파관 대신 한 장으로 같은 성능을 낼 수 있어야 한다고 설명했다.

노 교수는 "렌즈 안에서 빛의 이동 경로를 정교하게 제어해, 얇은 렌즈로도 야외에서 밝고 선명한 영상을 구현할 수 있음을 보여준 것"이라며 "향후 빛에 의한 무지개 번짐 현상을 개선하고 대량생산 기술을 확보하는 한편, AI 기반 맞춤형 영상 처리와 연계해 일상에서 편안하게 쓰는 AR 안경으로 발전시켜 나갈 것"이라고 말했다.

연구 성과 발표하는 노준석 포항공대 교수

(세종=연합뉴스) 김주성 기자 = 노준석 포항공대 교수가 9일 정부세종청사 과학기술정보통신부 기자실에서 증강현실 안경의 두께를 크게 줄이면서도 밝은 영상을 구현하는 광학기술 연구 성과에 대해 브리핑하고 있다.
이번 연구성과는 네이처지에 11월 12일 목요일 새벽 1시에 게재됐다. 2026.11.12 utzza@yna.co.kr

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shjo@yna.co.kr