콘택트렌즈를 착용하는 것만으로도 눈앞에 홀로그램을 구현할 수 있는 기술이 개발됐다. 

이를 통해 차세대 증강현실(AR) 기술이 도입된 웨어러블 기기의 등장이 기대되고 있다.

지난달 29일 포항공과대학교 기계공학과 노준석 교수•카이스트 기계공학과 박인규 교수•한국기계연구원 정준호 박사 공동연구팀은 보습력이 우수한 히알루론산으로 콘택트렌즈 위에 메타표면을 트랜스퍼 프린팅하는 기술을 개발했다고 밝혔다. 

트랜스퍼 프린팅은 미세한 패턴이나 구조물의 표면에서 다른 표면으로 옮기는 기술로, 메타표면은 나노미터 크기의 구조체를 사용해 빛을 제어하는 기술이다. 

이는 AR 분야에서 디바이스를 소형화할 때 반드시 필요한 기술로 꼽히지만, 메타표면을 만들기 위해 필요한 전자빔 리소그래피 등의 공정은 비용이 많이 들면서 더구나 임프린트 공정이 생체에 유해한 물질을 사용한다는 문제점을 갖고 있다. 

즉 콘택트렌즈 형태의 AR을 구현하려면 비용이 저렴하면서도 생체에 적합한 제작기술이 필요한 것. 

이에 연구팀은 피부 진피 성분인 히알루론산의 특성을 활용해 나노구조체를 콘택트렌즈 위에 안정적으로 트랜스퍼 프린팅하는 기술을 고안했다. 

연구팀은 히알루론산이 수축과 팽창을 반복하며 결합에너지가 달라진다는 특징을 이용해 나노 구조체를 집어 올릴 때는 히알루론산을 수축시켜 결합에너지를 높이고, 렌즈에 나노 구조체를 내려놓을 때는 팽창해 결합에너지를 낮추는 방식으로 효율적인 프린팅이 가능하도록 했다. 

이 과정을 거쳐 만들어진 메타표면은 동공 크기의 0.25%만 차지하면서도 가상의 홀로그램 이미지를 형성할 수 있고, 습윤 환경에서도 구조적으로 안정성을 보이는 것을 확인했다. 

실험을 주도한 포스텍의 노준석 교수는 “생체에 적합한 히알루론산을 사용해 콘택트렌즈에 메타표면을 성공적으로 프린팅한 이번 연구는 증강현실을 포함한 다양한 산업의 웨어러블 기기에 응용될 가능성이 매우 높다”고 설명했다.

한편 이번 연구결과는 국제학술지 「어드밴스드 사이언스」에 게재되었다.

출처: 옵틱위클리