KAIST 연구팀, 세계 최고속 3차원 광 패턴 조명 기술 개발

산란 매질을 역이용한 초고속 광 패턴 조명 기술. (KAIST 제공)/뉴스1

KAIST 바이오및뇌공학과 장무석 교수(왼쪽)와 송국호 박사과정. /뉴스1

(대전=뉴스1) 김태진 기자 = 국내 연구진이 세계 최고 속도로 작동하는 입체적 조명 기술을 개발했다.

한국과학기술원(KAIST)은 바이오및뇌공학과 장무석 교수 연구팀이 북해도대학 전자과학연구소의 시부카와 아츠시 부교수, 미카미 히데하루 교수, 오카야마대학 의·치·약과학과의 스도 유키 교수 연구팀과 세계 최고속의 3차원 광 패턴 조명 기술을 개발했다고 15일 밝혔다.

연구팀은 공간 자유도-시간 자유도 사이의 치환 개념을 개발하고 이를 독자 개발한 초고속 1차원 광 변조기와 산란 매질(안개나 물방울 맺힌 유리창처럼 빛을 무질서하게 굴절시키는 물질)을 결합해 구현하는 방식으로 시판되는 공간 광 변조기보다 약 1500배 빠른 30나노초의 전환 속도를 갖는 세계 최고 속도의 3차원의 조명(디스플레이) 기술을 개발했다.

공간 광 변조기는 조명 패턴의 전환을 고속으로 수행하는 데 큰 한계를 겪고 있다.

이에 연구팀은 빛의 전파를 교란하는 산란 매질의 특성을 역이용해 1차원의 광 패턴을 사용자가 원하는 3차원의 패턴으로 변환하기 위해 복잡 광 파면 조작 기술을 핵심 기술로 활용했다.

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

또 광유전학 기술에 기반한 뇌 신경 조절 기술과 같은 생체 조절 기술의 고속화·대규모화나 금속 3D 프린터 등의 광 가공 생산 효율 향상 등 다양한 분야에서 응용될 전망이다.

KAIST 바이오및뇌공학과 송국호 박사과정이 공저자, 장무석 교수가 교신저자로 참여한 이번 연구결과는 국제 학술지 `네이처 커뮤니케이션스' 온라인에 지난 8일 게재됐다.