삼성전자가 지난달 공개한 '메타 렌즈 및 이를 포함하는 광학 장치' 특허./키프리스(KIPRIS) 캡처

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삼성전자가 스마트폰의 ‘카툭튀(스마트폰 밖으로 카메라가 튀어나온 것)’ 문제를 해결할 수 있는 기술인 ‘메타렌즈’ 관련 특허를 공개했다. 메타렌즈는 스마트폰 카메라 렌즈의 두께를 줄일 수 있는 신기술이다. 애플도 차세대 아이패드, 아이폰, AR(증강현실) 기기에 메타렌즈를 적용하기 위해 관련 기술을 가진 기업과 협력하고 있다.

메타렌즈는 표면에 작은 입자를 규칙적으로 배열한 평평한 형태의 렌즈다. 현재 기술로 제작되는 스마트폰 카메라에는 빛을 모으기 위해 아치형의 굴절 렌즈가 여러 개 탑재돼 있다. 굴절 렌즈가 적용된 카메라 성능을 높이기 위해서는 렌즈 곡률(굽어있는 정도)을 늘려야 하는데, 곡률이 증가할 수록 두께가 두꺼워진다. 메타렌즈는 평평한 형태를 하고 있음에도 내부에 있는 입자들이 빛을 꺾어 모을 수 있는 게 특징이다. 메타렌즈를 적용하게 되면 스마트폰 카메라에 렌즈를 여러 개 적용할 필요가 없어 생산 단가를 낮출 수 있고 카메라 렌즈의 두께·크기를 줄일 수 있다.

12일 특허검색시스템 키프리스(KIPRIS)에 따르면 삼성전자는 지난달 27일 ‘메타 렌즈 및 이를 포함하는 광학 장치’ 특허를 공개했다. 평평한 렌즈 위에 ㎚(나노미터·10억분의 1m) 크기의 구조물을 배열해 넓은 파장의 빛을 모을 수 있는 기술이다. 렌즈가 수용할 수 있는 파장이 넓어질수록 색상 구현 능력이 고도화된다. 삼성전자는 “전자 기기들의 소형화가 요구되고 있으나 기기에 포함되는 광학 렌즈의 두께를 줄이는 데 어려움이 있다”며 “해당 기술을 통해 얇은 크기의 렌즈를 구현할 수 있고 다양한 장치에 적용할 수 있다”고 설명했다.

삼성전자는 2017년부터 프로젝터에 적용할 수 있는 메타렌즈 기술을 시작으로 약 10건의 관련 특허를 출원했다. 2021년부터는 삼성종합기술원을 통해 메타렌즈 기술을 본격적으로 개발하고 있다. 삼성종합기술원은 기존 굴절렌즈보다 1만배, 머리카락보다 100배 얇은 메타렌즈를 개발하기도 했다.

아이폰13 카메라에 여러 개의 굴절 렌즈가 적용돼 있는 모습./애플 제공

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애플도 메타렌즈 기술 확보에 주력하고 있다. 애플은 대만 비스에라와 함께 메타렌즈 기술 개발과 관련한 파트너십을 맺었다. 비스에라는 메타렌즈 기술에서 가장 앞서고 있다는 평가를 받는 업체다. 비스에라는 2022년 AR·VR(가상현실) 기기와 모바일 기기용 메타렌즈 생산을 위한 공정을 마련하기도 했다. 애플 분석 전문가인 궈밍치 TF증권 애널리스트는 애플이 2025년부터 아이폰 페이스ID 렌즈부터 AR 기기에 비스에라가 만든 메타렌즈를 적용할 것이라고 관측하기도 했다.

다만 메타렌즈 상용화에는 시간이 걸릴 것이라는 분석이 지배적이다. 메타렌즈는 일반 굴절 렌즈보다 작게 만들어야 하는 만큼 제조 공정이 까다롭기 때문이다. 굴절 렌즈와 같은 직경으로 만들어지면 비슷한 성질을 띠면서 빛을 모으는 방식의 차이가 사라지기 때문이다. 현재 기술로 만들 수 있는 메타렌즈는 다양한 빛의 파장 범위를 받아들이지 못해 카메라 색상 구현 측면에서도 일반 굴절 렌즈에 비해 불리한 것으로 알려졌다.

이상길 한국광학기기산업협회 전문위원은 “메타렌즈의 기술 자체는 조만간 완성될 것”이라며 “당장 상용화할 정도는 아니어도, 기술이 성숙기에 접어들었을 때 모바일 기기에 사용할 만한 가치가 충분하다”라고 말했다. 이어 “메타렌즈가 카메라 성능은 챙기면서 단가를 낮추는 혁신을 불러올 것”이라며 “이 때문에 모바일 기기 제조사들이 미리 기술 선점을 위해 경쟁에 나선 것으로 보인다”고 덧붙였다.

김민국 기자(mansay@chosunbiz.com)

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