4차산업에서 남도 새천년 미래 먹거리 찾는다 <11>한국광기술원 광ICT융합연구본부
‘상상 이상의 세계’…인간 오감 만족 기술개발 선도
차세대 3D디스플레이 디바이스 공간정보 획득·처리 연구역량 집중
‘첨단기기 눈’ 광학렌즈·모듈기술 개발…글로벌 광학기술 메카 ‘우뚝’
맞춤형 광학설계·인공지능 기반 영상…기업체에 맞춤형 기술 이전
제4차 산업혁명이 가져올 변화는 무궁무진하다. 이러한 변화의 흐름속에 4차 산업의 가장 큰 목적은 무엇보다 인간의 삶의 질 향상이다.
스마트 시티, 스마트에너지, 스마트 오피스, 스마트 공간, 스마트 케어 등 모든 것들의 역할이 인간주도에서 인공지능중심으로 전환되는 시기이다.
한국광기술원 광ICT융합연구본부(본부장 최주현)는 제4차 산업혁명의 초현실 구현을 통해 인간의 오감을 만족시키고, 현실보다 더 실제 같은 세상을 구현하기 위한 연구에 매진하고 있다.
제4차 산업혁명의 선두에서 가장 중요한 것은 다양한 융합기술을 더욱 유용하고 효율적으로 다루는 것이다. 핵심기술로는 ICT 융합, 클라우드 컴퓨터, 빅데이터, 그리고 인공지능이 큰 역할을 감당할 것이고, 이를 통해 초실감성, 초지능성, 초연결성이 구현된다.
특히 초실감성을 이끌어내기 위한 센싱기술부터 이를 이용한 초지능성과 디스플레이 기술까지 모든 기술들이 유기적으로 융합돼야 한다.
광ICT융합연구본부는 초실감 구현을 위한 핵심기술인 광학설계, 광학소재, 광학모듈, 증강현실을 위한 AR·VR, 3D, 및 Display 등 핵심 광학기술을 연구하고 있다. 이를 위해 공간광정보연구센터, 광학렌즈연구센터, 광학설계센터 등 3개 센터를 운영하고 있다.
◇공간광정보연구센터
공간광정보연구센터(센터장 이동길)는 홀로그래피 디스플레이 및 지능형 3D 프린터와 같은 고부가 가치의 공간광정보 디바이스의 핵심기술을 확보해 이를 상용화하는 것을 목표로 두고 있다. 4차 산업혁명에서 핵심이 될 수 있는 지능형 공간정보영상 획득 및 처리기술 확보에도 연구역량을 집중하고 있다.
최근 증강현실(AR)기술에 적용될 수 있는 양안식 투과형 스마트 글래스 광학모듈 개발에 성공했다. 개발된 양안식 투과형 스마트 글래스 광학모듈은 양안 화각이 40도이고 HD급(1024X768 pixels) 화질을 제공함으로써, 착용자에게 증강된 정보를 입체감 있는 3D영상으로 전달한다.
특히 세계 최초로 플라스틱 복합 빔 스프리터를 적용해 경량화 뿐만 아니라 고해상도를 구현했다. 상용화 단계에 한걸음 다가선 것으로 산업계로부터 평가받고 있다. 스마트 글래스 광학모듈은 물류, 의료, 국방, 제조 등 다양한 산업현장에서 적용될 것으로 전망된다.
앞으로 공간광정보연구센터는 산업통상자원부에서 지원한 3D상용화지원센터 구축사업을 통해 초정밀 가공기, 광학필름생산장비, 광학측정기 등 장비를 활용해 3D디스플레이, 차세대 공간디스플레이를 관련 산업체를 지원할 예정이다. 지난 2017년부터 추진한 국가전략프로젝트를 통해 세계 최고 수준의 의료용 차세대 가상증강현실 디바이스를 개발할 계획이다. 이동길 공간광정보연구센터장은 “공간광정보 기술과 관련해 광학설계부터 제작, 측정, 평가까지 원스톱 솔루션을 제공할 있는 국내유일의 연구센터다”며 “국내 3D산업발전 및 관련 기업지원을 위해 최선을 다하겠다”고 밝혔다.
◇광학렌즈연구센터
광학렌즈연구센터(센터장 김선훈)는 2012년부터 산업통상자원부로부터 ‘적외선광학렌즈 기술개발 및 산업화 지원’사업을 수행하면서 원천소재, 핵심공정 및 성능평가장비 등 34여종의 인프라를 구축했다. 이를 기반으로 광학설계, 시제품제작, 성능평가 등 연간 36개 기업, 74건의 기업지원을 수행하고 있다. 현재까지 ‘적외선 레이저 흡수효율이 높은 유리소재 및 합성공정’, ‘초정밀 냉간단조 금형 가공기술’ 등 총 17건의 기술이전을 통해 기업의 기술 경쟁력 확보에 앞장서고 있다.
기존 군수중심의 적외선 광학렌즈를 민수분야에 적용 가능하도록 가격을 낮추고 양산화에 성공했다. 특히‘칼코지나이드 적외선 렌즈 양산기술’을 확보해 차량용 나이트비전, 모바일 외장형 적외선 카메라 모듈 등에 적용하기 위한 기술개발도 완료했다.
지난 2014년부터 수행한 ‘차세대 광학모듈 핵심공정 및 시제품제작 기반구축’ 사업을 통해 헬스케어, 보안감시, 웨어러블, 드론, 로봇분야 등에 적용 가능한 내열성이 우수하고, 소형·경량화에도 성공했다. 공정비용을 획기적으로 줄인 초소형 ‘웨이퍼 레벨 렌즈’ 대량생산 기술을 확보해 신기술·신시장을 창출에도 앞장서고 있다.
이와 함께 기존의 수동부품인 광학렌즈에서 능동부품인 레이저 분야로의 기술영역 확대를 위해 2014년부터 능동소자용 레이저 모재 유리 개발에 필요한 ‘1550nm 라이다 광원용 불소인산염계 유리광섬유 개발’사업을 수행하고 있다. 지난 2016년부터 세계최초로 몰드성형을 적용한 스마트기기용 중적외선 영역의 보급형 TeO2계 광학유리를 개발하고 있다.
김선훈 광학렌즈연구센터장은 “소재, 설계, 가공, 성형, 코팅, 측정분석 등 전주기적 기술개발 및 기업지원을 통해 원천소재의 산업화와 광학렌즈 모듈의 고부가가치화를 실현하고, 글로벌 광학기술 선도 허브기관으로 자리매김하겠다”고 밝혔다.
◇광학설계연구센터
광학설계연구센터(센터장 김한필)는 고성능 컴퓨터를 활용해 각종 광학 시스템의 성능을 예측할 수 있는 다양한 분야에 대한 연구를 수행하고 있다.
특히 인공지능과 결합해 광학계를 최적화하고 영상처리를 통한 사물 인식 등에 대한 기술개발을 확대하고 있다.
최근 기업들이 고가의 소프트웨어 및 전문 설계 인력을 확보하지 않고 광학 설계를 보다 쉽게 할 수 있도록 국내 최초로 ‘광학설계지원 플랫폼’을 구축해 기업 맞춤형 기술개발 지원에도 힘쓰고 있다. 이를 통해 LED조명 설계는 물론 태양전지용 미세 패턴이 형성된 광학 필름, 자동차용 램프 및 HUD(Head-up Display), 국방 분야 광학시스템 등 다양한 분야에 대한 맞춤형 설계가 가능하다. 단순설계를 넘어 데이터 분석 및 완제품 개발을 지원하는 등 기업과의 동반성장에도 집중하고 있다. 이밖에 고속 GPU(Graphic Processing Unit) 계산 서버를 활용해 인공지능 기반의 반려견 판별 자동 시스템과 같은 영상처리 핵심기술을 개발했다.
앞으로 광학설계연구센터는 데이터 처리 기술을 기반으로 초미세 패턴을 활용한 분광기 개발, 전력 및 안전 분야에 적용되는 센서 네트워크와 같은 ICT핵심 기술개발을 추진할 계획이다. 이러한 기술개발을 통해 ‘광산업의 새로운 부활 및 신시장 창출’을 유도한다는 방침이다.
김한필 광학설계연구센터장은 “광학설계지원 플랫폼 구축을 통해 현장 애로사항 해결에 앞장서고 있다”며 “인공지능 및 소프트웨어 기반 핵심 기술을 바탕으로 새로운 광학 시장을 창출해 나가겠다”고 말했다. /박지훈 기자 jhp9900@namdonews.com