연구성과

기계공학과·화학공학과 노준석 교수팀, 인공지능이 깬 메타표면의 한계

2023-03-30 917

[노준석 교수팀, 메타홀로그램 세계 최대 정보량 구현]

[단일 메타표면에서 다색 홀로그램 최대 9개까지, 단색 홀로그램 최대 18개 이미지 인코딩 성공]

‘역설계’란 데이터 학습을 통해 기존에 존재하지 않던 물질이나 방법을 찾을 수 있도록 설계를 새롭게 디자인하는 것이다. 최근 공개된 Chat GPT(챗 지피티)는 인공지능을 통해 방대한 양의 데이터를 수집하고 학습하여 사용자에게 필요한 정보를 도출하여 제공해준다. 이러한 인공지능을 활용한다면 사람의 계산으로 풀 수 없었던 한계점들을 풀어낼 수 있지 않을까?

기계공학과 · 화학공학과 노준석 교수 · 인공지능대학원 트레본 배드로(Trevon Badloe) 박사 · 기계공학과 통합과정 김주훈 씨 · 고려대학교 전자·기계융합공학과 소순애 교수 연구팀은 인공지능 기반 역설계 방법을 통하여 기존 메타표면 정보량의 한계를 깨고, 세계 최대 정보량의 메타홀로그램을 구현하는 데 성공했다. 이 연구는 ‘어드밴스드 머티리얼스(Advanced Materials)’지에 게재됐다.

기존 단일 메타표면은 최대 정보량이 2~3개 정도로 다양한 홀로그램을 입력하여 3D 홀로그램이나 다색 홀로그램을 구현하는 데 한계가 있었다. 연구팀은 역설계 방법을 기반으로 단일 메타표면에서 입력할 수 있는 정보량을 다색 홀로그램에서는 최대 9개로, 단색 홀로그램에서는 최대 18개로 늘렸다. 그 결과, 각각의 면에서 빛의 삼원색 각 파장에 독립적인 홀로그램 이미지 인코딩으로 흑백이 아닌 다양한 색상의 이미지를 평면에 따라 깊이감 있게 구현했다. 또, 거리에 따라 이미지 인코딩을 다르게 하여 세계 최초로 3차원 정보를 포함하는 3차원 비행기 홀로그램을 띄울 수 있었다.




이제 메타표면은 간단한 홀로그램 이미지를 구현하는 것에서 한 단계 더 나아가 복잡하고 다양한 홀로그램을 구현할 수 있게 되었다. 생생한 장면을 완벽하게 재현할 수 있는 메타홀로그램 기술은 차세대 디스플레이 기술로 각광받고 있다. 이번 연구를 통해 메타홀로그램이 3차원 디스플레이 등 보다 다양한 곳에서 사용될 수 있는 가능성을 보였다는 점에서 큰 의의가 있다.

한편, 이 연구는 포스코, 과학기술정보통신부와 한국연구재단, 미래유망융합기술파이오니아, 전략형 나노소재기술개발, 미래연구실, 중견연구자지원, RLRC지역혁신선도연구센터, 글로벌 프론티어, 세종과학펠로십 사업의 지원으로 수행됐다.