눈 앞에 내비게이션 펼쳐져..국내서 AR 콘택트렌즈 개발돼

UNIST-한국전기연구원 공동 연구진
증강현실용 스마트 콘택트렌즈 개발
AR 내비게이션의 새로운 길 열려
Advanced Science 표지논문 게재

[콘택트렌즈에 내비게이션 기능이 적용된 전기변색 디스플레이 작동 원리] a: GPS 모듈, 아두이노 우노, 전기변색 디스플레이가 삽입된 스마트 렌즈로 이루어진 내비게이션 시스템 모식도 b: 콘택트렌즈 실제 사진 c: 내비게이션 시스템 촬영을 위한 카메라 셋업 d: 방향 지시 신호를 최신화하는 작동 원리 e: 실시간 GPS 좌표에 따라 사용자에게 경로를 보여주는 콘택트렌즈 화면 모습 /사진=유니스트 제공

【파이낸셜뉴스 울산=최수상 기자】 간단하게 렌즈를 착용하는 것만으로도 눈앞에서 길을 안내하는 내비게이션이 펼쳐진다.

유니스트(UNIST) 기계공학과 정임두 교수 연구팀은 6일 한국전기연구원 (KERI) 스마트 3D 프린팅 센터 설승권 박사 연구팀 공동으로 증강현실(AR) 기반 내비게이션을 구현한 스마트 콘택트렌즈를 개발했다고 밝혔다.

기존의 AR 기기들은 크고 무거울 뿐 아니라 비싼 가격으로 시장진입이 힘들었다. 이 때문에 구글 등에서 AR 구현 디스플레이 용도로 스마트 콘택트렌즈 개발에 나서고 있지만, 기술 난도가 높아 상용화까지 많은 난관에 놓여 있는 상황이다.

눈에 착용하였을 때 시야에 AR이 구현되려면 사람의 동공 면적 안에 모든 디스플레이가 구현돼야 하고 이를 위해서는 매우 미세하게 소재를 패터닝 하는 기술이 필요하기 때문이다.

[노즐 직경(Inner diameter, ID)과 프린트된 라인의 너비 관계 분석] a-d: 다양한 노즐 직경으로 프린트된 프러시안 블루 패턴 너비 비교 e: 메니스커스 기반 프린팅으로 글씨를 쓴 모습 f: 메니스커스 기반 프린팅으로 전 세계 랜드 마크를 그리고 동전과 크기 비교를 한 모습 /사진=유니스트 제공

이번 UNIST-KERI 공동연구진은 초미세 3D 프린팅 기술을 이용해 렌즈 디스플레이에 마이크로 패턴을 인쇄해 AR을 구현 할 수 있는 기술을 개발해 냈다.

지금까지 전기 도금 방식으로 소재를 기판에 필름 형태로 코팅하는 방식으로 연구가 이뤄졌다. 하지만 글자, 숫자, 이미지 다양한 정보를 표현할 수 있는 디스플레이를 만드는 데 한계가 있었다.

이에 공동연구진은 전기 도금 방식을 사용하지 않는 방법을 연구했고, 3D 프린팅 기술을 이용해 전기변색 디스플레이를 만드는 해법을 찾아낸 것이다.

패턴 프린팅에 사용된 잉크는 프러시안 블루 (Prussian Blue, PB)이다. 푸른색을 띠는 염료로 물감이나 잉크로 많이 사용되며 독성을 띠지 않아 청바지를 염색하는 데 많이 사용된다.

알칼리 금속이온이 포함된 전해질에서 전기를 가할 시 투명, 파랑, 그리고 초록색으로 색깔이 변화되는 전기변색 특성을 보이고 있어 이를 이용한 전기변색 디스플레이를 만들고자 하는 시도가 많이 이루어지고 있다.

[메니스커스 기반 프린팅 개요도 및 프러시안 블루 잉크 특성] a: 프러시안 블루잉크의 메니스커스 형성 및 결정화되는 과정의 모식도 b: 농도에 따른 프러시안 블루 잉크의 모습 c: 잉크 농도와 증착 시간과의 관계 d: 피펫 노즐에서 메니스커스를 형성하는 과정 확대 사진 e: 프러시안 블루 잉크의 점성 특성 f: 프린트된 프러시안 블루 패턴의 표면 분석 및 원소 함유 분석 결과 g: 라만 스펙트럼 기법을 이용한 프러시안 블루의 형성 여부 분석 /사진=유니스트 제공

[연구진] 이번 연구에 참여한 연구진의 모습. 왼쪽부터 김하열 연구원, 정임두 교수, 박서빈 연구원 /사진=유니스트 제공

정임두 교수는 “이번 성과는 AR 분야는 물론 프러시안 블루의 마이크로 패터닝이 필요한 배터리 및 바이오센서 관련 기업들의 많은 관심을 받을 것이다”라며 “앞으로 관련 수요 업체를 발굴해 기술이전을 추진할 계획이다”라고 전했다.

한편 이번 연구 결과는 세계적 학술지인 어드밴스드 사이언스(Advanced Science) 1월호에 표지논문으로 게재되기도 했다.


[e-mail] 최수상 기자