ETRI, 공간 광 변조 장치(SLM) 구현 위한 핵심 기술, 동영상 도전
[애플경제] 국내 연구진이 상전이(相轉移) 물질을 이용해 초고해상도 픽셀을 구현할 수 있는 차세대 홀로그램 기술을 개발했다.
ETRI(한국전자통신연구원)는 2일 DVD나 메모리 소자(PRAM) 등에 사용되는 상전이 물질인 칼코게나이드계 화합물 '게르마늄 안티몬 텔룰라이드(GST)'를 이용해 1마이크로미터(㎛=100만분의 1ｍ) 크기 픽셀로 된 가로·세로 3㎝의 홀로그램 이미지를 구현했다고 밝혔다.
기존 홀로그램은 액정에 전압을 걸어 빛의 위상과 편광을 변경하는 방식으로 구현됐다. 하지만 액정 소자는 마이크로미터 수준의 픽셀 구현이 어려워 홀로그램의 화질과 시야각을 높이는 데 한계가 있다.
연구진은 이 문제를 해결하기 위해 반도체 메모리 소자로 활용되는 상전이 물질(GST)로 기존 액정 방식보다 약 4분의 1가량 픽셀을 작게 구현하는 데 성공했다.
연구진은 상전이 물질을 이용한 홀로그램 소자로 양쪽에 인듐 주석 산화물(ITO)을 이용하고 그 사이에 반도체 물질인 GST를 적층 했다.
이처럼 복층 박막 구조를 사용해 상전이 물질층의 두께를 유지하면서 투명전극 층의 두께를 조절했으며, 특정 색상에서 위상변조를 극대화할 수 있는 소자를 만들었다.
이 방식은 별도의 색상 필터 공정 없이도 박막 두께를 조절하고 투명 전극층의 두께에 따라 다양한 색상의 홀로그램 이미지 생성을 할 수 있다.
연구진은 홀로그램 디스플레이를 위한 공간 광 변조 장치를 개발하는 데 있어서 가장 큰 걸림돌 중 하나인 1㎛ 이하의 초소형 픽셀 구현을 해 낸 것에 의미가 크다고 설명했다.
연구진은 레이저를 이용한 상전이를 통해 1마이크로미터 수준의 픽셀로 구성된 3㎝ 크기의 홀로그램을 구현하고 스마트폰 LED 같은 보통 LED 빛만으로도 홀로그램 영상을 뚜렷하게 나타낼 수 있는 시제품도 제작했다.
연구진은 앞으로 상전이 물질을 기반으로 2년 안에 패널 형태로 홀로그램 디스플레이를 제작해 디지털 홀로그램 영상을 구현하고, 이를 동영상 구현과 플렉시블 홀로그램 디스플레이 패널 등에도 적용할 계획이다.
황치선 ETRI 실감디스플레이연구그룹장은 "현 수준의 연구결과는 상전이 물질을 이용해 정지상태의 홀로그램 이미지를 구현하는 수준"이라며 "앞으로 지속적인 연구를 통해 동영상 재생이 가능한 차세대 광 변조장치를 개발할 예정"이라고 말했다.
미래창조과학부 기가코리아사업단 지원으로 경북대 이승열 교수와 ETRI 연구진이 수행한 이 연구결과는 국제학술지 '사이언티픽 리포트'(Scientific Reports, 1월 24일자)에 게재됐다.
