미국 유타대학 연구팀이 현재 사용되고 잇는 카메라 렌즈보다 수백만 배나 얇은 머리카락 10분의 1 두께에 불과한 평면 렌즈를 개발하는 데 성공했다.

빛이 렌즈를 통과할 때 색이 각각 다른 각도로 구부러지는 현상이 얇은 광학 렌즈에선 무리라는 게 지금까지의 상식이었다. 하지만 연구팀은 이런 상식을 뒤집는 발견을 지난 2월 12일 국제 학술지인 사이언티픽 리포트(Scientific Reports)에 게재한 논문을 통해 밝혀냈다.

이에 따르면 평면 회절 렌즈는 모든 색을 동시에 해결할 수 없다는 생각은 잘못이라는 것. 현재 일반적으로 사용되는 카메라 렌즈는 색상을 구부리는 비율이 다르다는 전제에 따라 볼록과 오목 렌즈를 함께 이용해 한 점에 집중시키고 있다. 굴절을 이용한 것이다.

연구팀이 주목한 건 파동이 장애물에 부딪쳤을 때 장애물 뒤를 돌아 전해지는 현상인 회절이다. 자연에선 화려한 나비의 날개와 일곱빛깔 무지개가 보이는 것도 회절에 의한 것이다. 이에 따라 렌즈에 마이크로 구조를 만들고 빛의 회절을 이용해 다양한 색상이 같은 한 점에 모이게 했다.

이런 과정을 통해 만든 렌즈가 슈퍼무색렌즈(super-achromatic lens). 사람의 머리카락보다 10분의 1 두께에 불과하다. 소재는 유리나 플라스틱 등 모든 투명 재료라면 가능하다고 한다. 다만 특정 알고리즘을 이용해 다른 색이 한 점에 모이도록 렌즈의 결합 구조를 계산해야 하는 만큼 제작이 용이하지는 않다고 한다. 하지만 이런 평면에 얇은 렌즈를 만들 수 있다는 건 가능하면 더 작은 걸 목표로 하는 스마트폰이나 카메라에 상당한 도움이 될 것으로 기대된다. 의료기구도 물론이다. 연구팀은 앞으로 5년 안에 실현을 목표로 하고 있다고 한다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.

정희용 IT칼럼니스트  flygr@naver.com

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