[더테크=조재호 기자] 카이스트 연구팀이 해외 공동 연구를 통해 세계 최고속 3차원 광 패턴 조명 기술을 개발했다. 디스플레이 기술에서 고속화는 중요한 성능 중 하나로 꼽히는 만큼 향후 다양한 분야에서 응용이 기대된다.

카이스트는 15일 장무석 바이오 및 뇌공학과 교수 연구팀이 북해도대학 전자과학연구소의 시부카와 아츠시 부교수, 미카미 히데하루 교수, 오카야마대학 의·치·약과학과의 스도 유키 교수 연구팀과 공동 연구를 통해 세계 최고속의 3차원 광 패턴 조명 기술을 개발하는 데 성공했다고 밝혔다.

일반적으로 광 패턴 조명 기술은 디스플레이나 빔프로젝터에서 찾아볼 수 있다. 디스플레이나 빔프로젝터 내부에는 원하는 이미지나 모양 등으로 만들어내는 3차원 디스플레이 조명 장치인 공간 광 변조기가 사용되고 있다. 이외에도 가상 현실 기술이나 산업 분야에서 금속 가공, 연구 분야의 뇌 심부 이미징을 위한 레이저 스캐닝 현미경 등에도 활용된다.

다만 공간 광 변조기는 조명 패턴의 전환을 빠르게 하는데 한계점을 드러냈다. 현재 제품화된 공간 광 변조기는 전환 속도는 50마이크로초에서 10밀리초 수준이다. 원리적으로 더 빠르게 만드는 데에는 기술적 어려움을 겪고 있다.

연구팀은 공간 자유도-시간 자유도 사이의 치환 개념을 연구했다. 이를 독자 개발한 초고속 1차원 광 변조기와 산란 매질을 결합해 구현하는 방식으로 기존 방식보다 약 1500배 빠른 30나노초의 전환 속도를 갖는 세계 최고 속도의 3차원의 조명 기술을 개발했다.

연구팀이 개발한 세계 최고속 광 패턴 조명 기술은 특정 각도에서만 볼 수 있는 기존의 2차원 유사 홀로그램과 달리 실제로 3차원 공간상에 광 정보를 재구성해 입체 영상을 만드는 기술로 활용될 수 있다.

아울러 광유전학 기술에 기반한 뇌신경 조절 기술과 같은 생체 조절 기술의 고속화·대규모화 또는 금속 3D 프린터 등의 광 가공 생산 효율 향상 등의 분야에서 응용될 전망이다.

이번 연구 결과는 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 2024년 4월 8일 온라인판에 게재됐다.