성균관대학교는 생명물리학과·지능형정밀헬스케어융합전공 조규진 김인기 교수 연구팀이 포항공과대학교 노준석 교수 연구팀과 공동으로 메타렌즈 초고속 대량생산 기술을 개발했다고 17일 밝혔다.

이번 연구는 가시광 영역에서 동작하는 메타렌즈를 초당 300개 이상 생산할 수 있는 ‘롤투롤(Roll-to-Roll) 나노임프린팅’ 공정을 적용한 것이 핵심이다. 연구 결과는 국제학술지 Nature 4월 16일 온라인판에 게재됐다.

메타렌즈는 나노 구조체를 활용해 빛을 제어하는 초박형 광학 소자로, 기존 렌즈 대비 크기와 무게를 크게 줄일 수 있는 차세대 기술이다. 다만 기존에는 반도체 공정 기반의 고비용 제작 방식으로 대량생산에 한계가 있었다.

연구팀은 신문 인쇄 방식과 유사한 롤투롤 공정을 도입해 유연 기판 위에 나노 구조를 연속적으로 형성하는 방식을 구현했다. 이를 통해 12인치 대면적 공정에서 1.5초마다 메타렌즈 어레이를 생산하며, 기존 대비 약 100배 높은 생산성을 확보했다.

성능도 개선됐다. 저굴절률 폴리머 구조 위에 이산화티타늄 박막을 원자층 증착 방식으로 코팅해 집광 효율을 기존 10% 수준에서 최대 90%까지 끌어올렸다. 가시광 전 영역에서 고해상도 이미징이 가능한 수준으로, 회절 한계에 가까운 초점 형성도 확인됐다.

연구팀은 이번 기술이 초소형 카메라, 로봇·드론용 센서, 바이오·의료 영상 장비 등 다양한 분야에 적용될 것으로 보고 있다.

조규진 교수는 “저비용·친환경 방식으로 대량생산이 가능한 제조 기술을 제시했다”며 “글로벌 시장으로 확장 가능한 제조 플랫폼으로 발전시킬 것”이라고 밝혔다.