△(왼쪽부터) 전자·기계융합공학과 소순애 교수, 제어계측공학과 최석주 석사과정생, 전자및정보공학과 강민성 석사과정생, Trevon Badloe 교수

고려대학교 세종캠퍼스(부총장 양지운) 전자및정보공학과 Trevon Badloe 교수 연구팀과 전자·기계융합공학과 소순애 교수 연구팀이 인공지능(AI)과 메타포토닉스의 융합 연구 동향을 체계적으로 분석한 논문을 발표하며 관련 분야의 연구 방향을 제시했다.

 

이번 연구는 싱가포르 SUTD(Singapore University of Technology and Design), 스위스 EPFL(École Polytechnique Fédérale de Lausanne), 중국 저장대학교(Zhejiang University), 중국 베이징항공항천대학교(Beihang University) 연구팀과 함께 수행된 대규모 국제 공동 연구로 인공지능 기술이 메타포토닉스 설계와 분석 과정에 미치는 영향을 종합적으로 정리했다.

 

기존 광학 부품은 부피가 커 스마트폰이나 웨어러블 기기와 같은 소형 전자기기에 적용하는 데 한계가 있었다. 이를 해결하기 위한 기술로 나노 스케일의 미세 구조를 배열해 빛을 정밀하게 제어하는 ‘메타표면(Metasurface)’ 기술이 주목받고 있다. 그러나 메타표면은 설계 변수의 수가 방대해 최적 구조를 찾기 위해 막대한 계산 시간과 자원이 필요하다는 기술적 어려움이 있었다.

 

연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 인공지능(AI)을 활용한 메타포토닉스 설계 및 분석 기술의 최신 연구 동향을 종합적으로 정리했다. 특히 AI 기반 시뮬레이션을 활용하면 기존 방식 대비 수천 배 빠른 속도로 광학 특성을 예측할 수 있으며, 인간의 직관을 뛰어넘는 새로운 메타표면 구조를 탐색할 수 있는 가능성을 제시했다.

 

또한 연구팀은 메타표면에서 생성되는 복잡한 스펙트럼 및 이미징 데이터를 AI로 분석함으로써 기존 방식으로는 포착하기 어려웠던 미세한 광학 특성을 정밀하게 해석할 수 있음을 확인했다. 이를 통해 메타렌즈의 색 수차와 좁은 시야각과 같은 한계를 AI 기반 소프트웨어로 보정하여 보다 선명하고 넓은 광학 이미지를 구현할 수 있는 가능성을 제시했다.

 

나아가 연구팀은 설계 단계에서부터 실제 구동까지 이어지는 ‘엔드 투 엔드(End-to-End)’ 자동화 시스템의 발전 방향을 제시하며, 인공지능이 메타포토닉스 설계의 핵심 도구로 활용될 수 있음을 강조했다. 이러한 기술은 향후 자율주행, 초고속 통신, 차세대 디스플레이, 바이오 센싱 등 다양한 미래 산업 분야에서 활용될 것으로 기대된다.

△AI 기반 메타포토닉스 통합 시스템

이번 연구 결과는 광학 분야의 권위 있는 국제 학술지 Opto-Electronic Advances(OEA) (Impact Factor 22.4, JCR 상위 3%, 광학 분야 세계 5위)에 2026년 3월 호로 게재되었으며, 논문 제목은 ‘AI-assisted metaphotonics’이다.

 

연구에는 고려대학교 세종캠퍼스 전자및정보공학과 강민성 석사과정생, 제어계측공학과 최석주 석사과정생이 공동제1저자로 참여했으며 전자및정보공학과 Trevon Badloe 교수와 전자·기계융합공학과 소순애 교수가 공동 교신저자로서 연구를 지도했다.

 

본 연구는 산업통상자원부 및 한국산업기술기획평가원(KEIT)의 알키미스트 프로젝트(1415185027, 20019169), 교육부와 세종특별자치시 지원 세종RISE센터의 지역혁신중심 대학지원체계(RISE) 사업(2025-RISE-08-001), 그리고 과학기술정보통신부 및 한국연구재단의 세종과학펠로우십(NRF-2022R1C1C2009430)의 지원을 받아 수행되었다.