ETRI(한국전자통신연구원·원장 이상훈)는 상전이 물질을 이용해 1마이크로미터(㎛) 픽셀에 가로 세로 3센치미터(cm) 크기 홀로그램 영상을 구현하는데 성공했다고 2일 밝혔다.

이번연구에 사용된 상전이 물질은 최근 재조명받고 있는 칼코게나이이드계 화합물인 '게르마늄 안티몬 텔룰라이드(Ge2Sb2Te5, GST) 로 DVD나 상전이 메모리 소자 등에 응용된바 있다.

현재 홀로그램 영상 표시는 액정을 이용한 공간 광변조기 방식이 주로 사용된다. 액정에 전압을 걸어 빛의 위상, 편광을 효과적으로 변경해 홀로그램 영상을 만들어 낸다.

하지만 액정 소자는 홀로그램 영상의 화질과 시야각을 높이기 위해 필요한 마이크로미터 수준의 픽셀크기를 만들어 내는데 한계가 있었던게 사실이다.

이런 문제를 해결하기 위해 연구팀은 반도체 메모리 소자로 연구됐던 상전이 물질(GST)을 이용했다. 상전이 물질은 비정질 상태와 결정질 상태를 가질 수 있으며 이에 따라 투과율과 굴절률이 변하게 된다.

연구팀은 상전이 물질을 이용한 홀로그램 소자로 양쪽에 인듐 주석 산화물(ITO)을 이용하고 사이에 반도체 물질인 GST를 적층했다. 이처럼 복층 박막구조내에 삽입된 상전이 물질층을 이용해 시중에 판매되는 LED 광원으로도 선명한 홀로그램 이미지를 관측하는데 성공했다. 

향후 연구팀은 상전이 물질을 기반으로 2년내 패널형태로 제작해 디지털 홀로그램 영상을 구현할 계획이다. 또 동영상 구현과 플렉시블 홀로그램 디스플레이 패널 등에도 적용할 예정이다.

황치선 실감디스플레이연구그룹장은 "현 수준의 연구결과는 상전이 물질을 이용, 정지상 홀로그램 이미지를 구현하는 수준이나 지속적인 연구를 통해 동영상 재생이 가능한 차세대 광변조장치를 개발할 예정"이라고 말했다.

한편 이번 연구에는 ETRI의 김용해 박사, 황치선 그룹장이 참여했으며 제1저자는 ETRI 출신의 이승열 경북대 교수다. 연구는 미래창조과학부의 기가코리아 사업단의 지원으로 진행됐으며 성과는 지난달 24일 사이언티픽 리포트(Scientific Reports)에 게재됐다.