스마트글래스, 1.5mm 렌즈로 야외 영상 구현

스마트글래스, 1.5mm 렌즈로 야외 영상 구현

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안

스마트글래스용 1.5mm 두께 메타표면 도파관 기술이 공개됐습니다. 포항공과대학교 노준석 교수 연구팀과 삼성전자 삼성리서치는 밝은 야외에서 흰색 문자를, 실내에서 컬러 영상을 보여주는 AR 안경 시제품을 구현했다고 12일 밝혔습니다.

스마트글래스 기술, 무엇을 확인했나요?

이번 연구는 11일 국제학술지 네이처에 게재됐고, 과학기술정보통신부가 12일 공식 보도자료로 주요 내용을 알렸습니다. 연구팀은 빛의 파장보다 작은 나노구조를 도파관 표면에 배치해 빛의 이동 경로를 조절했습니다. 기존에는 눈이 움직이거나 안경 위치가 바뀌면 빛 손실이 커져 화면이 어두워지는 문제가 있었지만, 이번 설계는 여러 경로로 빛을 유도해 영상 형성에 활용하는 방식입니다.

노준석 교수는 정부 보도자료에서 “얇은 렌즈로도 야외에서 밝고 선명한 영상을 구현할 수 있음을 보여준 것”이라고 설명했습니다. 연구 성과가 공개된 시점과 정부 발표가 겹치면서 스마트글래스가 실시간 검색어에 올랐습니다.

1.5mm 광학계, 어떤 성능을 냈나요?

정부 자료에 따르면 두 개의 메타표면 도파관을 결합한 광학계의 전체 두께는 1.5mm입니다. 대각선 시야각은 30도, 눈과 도파관 사이 거리가 15mm일 때 아이박스는 가로와 세로 각각 8mm로 측정됐습니다. 백색광 휘도 효율은 평균 1,938니트/루멘, 최대 4,225니트/루멘으로 확인됐습니다.

항목 확인된 값
광학계 두께 1.5mm
대각선 시야각 30도
아이박스 가로·세로 각 8mm
백색광 휘도 효율 평균 1,938니트/루멘

색상별 빛의 전달 차이를 줄이기 위해 파랑·초록을 주로 전달하는 층과 빨강·초록을 주로 전달하는 층을 겹쳤습니다. 시제품은 밝은 야외에서 흰색 문자를 표시했고, 실내에서는 디스플레이 출력을 30%로 낮춘 상태에서도 컬러 영상을 구현했습니다.

과기정통부 설명에 따르면 연구팀은 도파관 표면의 나노구조를 위치와 입사각에 맞춰 다르게 설계했습니다. 각 영역에서 빛이 어느 방향으로 얼마나 전달돼야 하는지 계산하고, 광선 추적과 전자기 해석을 함께 적용해 구조를 최적화했습니다. 두 층에는 질화규소 메타표면을 만들고, 층마다 29개 영역의 나노구조를 다르게 설계했습니다.

Nature 논문은 이 구조를 공간적으로 달라지는 메타표면을 서로 엮은 이중층 도파관으로 설명합니다. 논문에 기록된 시야각은 30도, 2차원 아이박스는 8×8mm²이며, 1.5mm 두께에서 평균 휘도 효율 1,938니트/루멘, 최대 4,225니트/루멘을 제시했습니다. 연구팀은 밝은 실외 조명 아래에서 가상 이미지가 안정적으로 보이는 시제품을 실험했습니다.

기존 AR 안경에서는 작은 디스플레이의 빛을 투명한 도파관에 넣고 미세구조로 방향을 바꿔 눈에 전달합니다. 이 과정에서 빛이 원하지 않는 방향으로 빠져나가면 화면이 어두워지고, 눈이 움직여도 보이는 범위를 넓힐수록 손실이 커집니다. 이번 연구는 개별 구조의 효율만 높이는 대신 도파관 전체에서 빛이 이동하는 경로를 함께 설계했다는 점에 초점을 맞췄습니다.

색상 구현에도 별도 설계를 적용했습니다. 빨강·초록·파랑은 같은 구조를 지나도 진행 방향과 전달 효율이 달라 특정 색이 더 밝거나 어두워질 수 있습니다. 연구팀은 파랑·초록을 주로 전달하는 층과 빨강·초록을 주로 전달하는 층을 겹쳐 색상별 전달 효율 차이를 줄였습니다. 다만 이 수치는 완제품의 소비자 사용 환경 전체를 평가한 결과가 아니라 연구 시제품의 광학 성능 측정값입니다. 배터리 지속시간, 판매 가격, 제품 무게와 같은 소비자용 사양은 이번 발표에서 확인되지 않았습니다.

상용화까지 남은 과제는 무엇인가요?

이번 결과는 완제품 출시가 아니라 연구용 시제품과 광학 기술의 공개입니다. 삼성전자 제품에 실제 적용될지는 아직 확인되지 않았고, 연구팀도 후속 협력 계획을 구체적으로 발표하지 않았습니다. 과기정통부는 밝은 야외에서 작은 글자를 더 쉽게 읽도록 영상 품질을 높이고, 외부 빛이 미세구조와 만나 무지개처럼 번지는 현상을 줄여야 한다고 설명했습니다.

두 장의 도파관을 한 장으로 줄이는 연구와 대량생산 공정 확보도 남은 과제입니다. 노준석 교수는 3년 이내 실제 판매가 가능한 AI글래스와 메타렌즈 적용 제품을 만드는 것을 목표로 언급했지만, 이는 목표 시점이며 확정된 출시 일정은 아닙니다.

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자주 묻는 질문

스마트글래스 연구 결과는 언제 공개됐나요?

연구 논문은 2026년 11월 11일 네이처에 게재됐습니다. 과학기술정보통신부 보도자료는 한국 시간 11월 12일 공개됐습니다.

스마트글래스 렌즈 두께는 얼마인가요?

연구팀이 구현한 메타표면 기반 광학계의 전체 두께는 1.5mm입니다. 대각선 시야각은 30도입니다.

스마트글래스는 삼성전자 제품으로 출시되나요?

이번 연구가 삼성리서치와 공동으로 진행된 것은 확인됐습니다. 다만 삼성전자 제품에 실제 적용될지는 아직 확인되지 않았습니다.

스마트글래스 기술은 완성품인가요?

현재 공개된 것은 AR 안경 시제품과 광학 기술입니다. 무지개 번짐 개선과 대량생산 공정 확보 등 후속 과제가 남아 있습니다.

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