연구실 넘어 실제 제품으로, 현실화 되는 메타물질 기술

메타물질 기술이 이제 연구실 단계를 넘어 실제 제품으로 구현되기 시작했다. 최근 주요 국가와 기업, 연구기관은 메타물질 기반 기술을 고성능·초경량 제품으로 전환하기 위한 상용화 경쟁에 속도를 내고 있다.

가장 먼저 성과를 낸 분야는 광학과 디스플레이다. 하버드대학교 페데리코 카파소 교수팀은 메타물질 기반의 평면형 렌즈를 개발해, 2021년 '메타렌즈(Metalenz)' 상용화에 성공했다. 기존 렌즈보다 얇고 정밀도가 높아 스마트폰과 확장현실(XR) 기기용 고성능 광학부품으로 빠르게 채택되고 있다.

통신 분야에서는 미국의 키메타(Kymeta)가 선두에 있다. 위성통신용 평판형 메타물질 안테나를 개발해 2024년 해상 통신용 초박형 위성 안테나를 출시했고, 군용 및 민간 광대역 통신 시장에서 입지를 넓히고 있다.

자율주행·센싱 영역에서는 루모티브(Lumotive)가 메타물질 기반의 라이다(LiDAR) 시스템을 개발해 주목받고 있다. 기계적 회전 없이 빛의 방향을 정밀하게 제어할 수 있어, 차세대 3D 인식 기술로 평가받는다.

음향 및 소음 제어 분야에서는 유럽의 스타트업 메타소닉스(Metasonixx)가 2021년 경량 방음 메타물질 패널을 개발해, 환기 기능을 유지하면서도 소음을 줄이는 창문형 블라인드를 상용화했다. 이 기술은 2024년 영국 물리학회에서 비즈니스 혁신상을 수상했다.

스위스의 멀티웨이브 테크놀로지(Multiwave Technologies)는 프랑스 엑스마르세유대와 협력해 메타물질 기반 MRI 코일을 개발했고, 최근에는 이를 활용한 소형 휴대용 MRI 스캐너 상용화를 추진하고 있다.

중국은 통신·국방 분야를 중심으로 정부 주도의 대규모 투자를 이어가고 있다. 6G 및 위성 네트워크를 겨냥한 기지국·휴대폰용 메타물질 안테나 개발에 집중하고 있으며, 레이더 흡수체 등 스텔스 기술 확보를 위한 전자기파 흡수·차폐 소재 개발도 병행하고 있다.

한국은 메타물질의 실제 생산과 제조 기술 측면에서 강점을 보이고 있다. 노준석 포항공과대 교수팀은 반도체 공정을 응용한 메타렌즈 대량생산 기술을 확보해 기존 굴절 렌즈보다 더 저렴한 가격으로 고성능 렌즈를 양산할 수 있는 기반을 마련했다.

노 교수는 "혁신적인 기술이 상용화되기 위해서는 제조 혁신이 반드시 병행돼야 한다"면서 "메타물질은 반도체 이후의 핵심 기술로 주목받고 있으며, 국내에서도 산업 적용 확대를 위한 노력이 필요하다"고 말했다.

김종화 기자 justin@asiae.co.kr