한국전자통신연구원(ETRI)은 상전이 물질을 이용해 3㎝ 크기의 홀로그램 이미지를 구현하는데 성공했다고 2일 밝혔다. 해당 연구 내용은 1월 24일자 사이언티픽 리포트에 게재됐다.  

ETRI는 “상전이 물질을 이용, 초고해상도 픽셀을 구현할 수 있는 차세대 홀로그램 개발에 성공했다”며 “향후 홀로그램 동영상 재생이 가능한 디스플레이 패널 구현이 가능할 전망”이라고 설명했다. 

현재 홀로그램 영상은 액정 소자를 이용해 만들어진다. 하지만 액정 소자는 홀로그램 영상의 화질과 시야각을 높이기 위해 필요한 마이크로미터(㎛) 수준의 픽셀을 만들어내는데 한계가 있다. 

연구진은 상전이 물질을 이용해 문제를 해결했다. 상전이 물질은 조건에 따라 비정질 상태와 결정질 상태로 변화하며, 상태에 따라 투과율과 굴절률이 바뀐다. 연구진은 반도체 메모리 소자로 연구되던 상전이 물질을 이용해 기존 액정에 비해 4분의 1 크기의 픽셀을 가진 홀로그램 영상을 만들었다. 

해상도가 높아지면 보통의 LED 빛만으로도 홀로그램 영상을 뚜렷하게 나타낼 수 있다. 이번에 개발한 시제품에서는 스마트폰의 LED 조명을 비추면 체크무늬 바탕에 ‘나노(NANO)’라는 녹색 글씨가 홀로그램 영상으로 띄워진다. 또 상전이 물질의 두께를 조절해 다양한 색상도 표현할 수 있다. 

ETRI는 “홀로그램 디스플레이를 위한 공간 광변조 장치를 개발하는데 있어서 가장 큰 화두이자 걸림돌 중 하나인 1㎛ 이하의 초소형 픽셀 구현이 가능함을 밝힌 셈”이라고 의미를 부여했다. 

연구진은 향후 상전이 물질을 기반으로 2년 내 패널 형태로 제작해 디지털 홀로그램 영상을 구현할 계획이다. 이를 통해 동영상 구현과 플렉시블 홀로그램 디스플레이 패널 등에도 적용할 계획이다. 

황치선 ETRI 실감디스플레이연구그룹장은 “현 수준의 연구결과는 상전이 물질을 이용, 정지상 홀로그램 이미지를 구현하는 수준이나, 지속적인 연구를 통해 동영상 재생이 가능한 차세대 광 변조장치를 개발할 것”이라고 말했다.

한편, 이번 논문의 제1저자는 ETRI 연구원 출신인 이승렬 경북대 교수이며, ETRI에서는 김용해 박사, 황치선 그룹장 등이 참여했다. 이번 연구는 미래창조과학부 기가코리아사업단 지원으로 진행됐다.  

[테크M = 도강호 기자(gangdogi@techm.kr)]