광효율·시야각·색균일도·양산성의 균형
CIOE 2026에서 확인된 중국 업체의 소재·공정 다변화와 사업 기회
2026년 9월 17일
작성: 김남덕 박사·시니어애널리스트
AR 광학계의 경쟁축은 단순한 박형화에서 광효율, 시야각(FOV), eyebox, 색 균일도와 양산 수율을 함께 확보하는 방향으로 이동하고 있다. CIOE 2026 전시에서는 중국 업체들이 유리, SiC, 수지 기반 회절 광도파로를 기반으로 VHG, PVG 및 nanoimprint 기술 적용으로 제품군을 넓힌 흐름이 확인됐다. 이는 기판 소재와 광도파로 기술, 공정에 따라 FOV·무게·광효율·색 성능·양산성·제조 비용 등이 달라져 제품 요구에 따라 적정한 방식이 결정 되어진다는 점을 보여준다.
Daily Wear 제품은 최대 FOV보다 무게, 두께, 소비전력과 원가가 우선이며, 검증된 유리·수지 기반 회절 광도파로가 단기 양산 경쟁을 주도할 가능성이 높다.
True AR 플랫폼은 대형 FOV와 색 균일도, 넓은 eyebox가 필요하다. SiC는 성능 잠재력이 크지만 소재비, 식각 정밀도와 수율이 상용화 속도를 결정한다.
중국 업체들은 glass·resin·SiC와 etching·nanoimprint를 조합하며 회절 광도파로의 성능과 양산성을 동시에 개선하고 있다.
| 핵심 기술 비교 축 | 핵심 내용 |
|---|---|
| Geometric reflective | 높은 광효율과 색 성능이 강점이며, 정밀 적층 공정과 수율이 핵심 과제 |
| Diffractive | 박형·경량과 복제 양산성이 강점이며, 광효율·rainbow·색 균일도가 핵심 과제 |
| SiC waveguide | 대형 FOV와 열전도 특성이 강점이며, 소재 가격과 고난도 가공이 핵심 과제 |
Prism 방식은 반투명 반사 거울을 이용해 microdisplay의 광선을 사용자의 시야에 직접 결합하는 초기 AR 광학 구조다. 구조가 단순한 기하광학 방식으로 Google Glass와 같은 초기 제품에 적용되며 AR 안경의 가능성을 보여줬다. Freeform 방식은 복잡한 곡면을 가진 광학 요소로 광로와 수차를 보정해 Prism보다 넓은 시야각과 개선된 화질을 확보한다. 공정 성숙도와 신뢰성을 바탕으로 외관보다 견고성과 기능을 중시하는 산업·의료 B2B 시장에서 활용된다. Prism은 일반적으로 FOV가 10~20도 수준에 머물고, freeform 방식은 광학 모듈의 부피와 전체 제품 무게를 줄이기 어렵다. 이 때문에 두 방식은 소비자용 일상 착용 제품보다 기능 중심의 특수 시장에 적합하다. Birdbath는 화질과 비용의 균형을 확보해 초기 소비자 시장을 이끌었지만, 투과율이 30% 미만이고 광학효율이 약 20% 수준이어서 야외 시인성과 배터리 효율을 제약한다. 따라서 Birdbath는 개인 영상·엔터테인먼트 제품에는 유효하지만 장기적으로는 볼때 안경형 True AR을 위한 과도기적 구조로 판단된다.
반면에 Waveguide방식은 광로를 1~2mm 수준의 얇은 기판 안에 배치할 수 있고 높은 외부 시야 투과율과 넓은 FOV의 잠재력을 갖는다. 그중 surface-relief grating 기반 회절 waveguide는 성능과 양산 가능성을 함께 확보할 수 있어 현재 주류 개발 방향으로 부상했다. 동시에 geometric reflective, holographic 방식과 서로 경쟁하며 발전해 가고 있다.
그림 1. AR 광학 방식별 구조와 주요 공급업체 비교. 자료: UBI Research
| 구조 | 강점 | 주요 제약 | 우선 시장 |
|---|---|---|---|
| Prism / Freeform | 구조 이해와 화질 관리가 용이 | 두께·무게·형상 제약 | 산업·의료 등 기능 우선 시장 |
| Birdbath | 성숙한 부품 생태계와 화질 | 부피, 외부 시야 투과, 장시간 착용 | 영상 감상·개인 엔터테인먼트 |
| Geometric waveguide | 광효율과 색 균일도 잠재력 | 정밀 적층, 공정 복잡도, 수율 | 고성능 B2B·프리미엄 AR |
| Diffractive waveguide | 박형·경량, 복제 공정 확장성 | 광효율, rainbow, 색 균일도 | Daily Wear와 대량 소비시장 |
| VHG / PVG | 얇은 구조와 광학 설계 유연성 | 재료 특성과 공정 안정성 | 중장기 소비자·특화 제품 |
표 1. AR 광학 구조 및 방식별 장단점 비교
Waveguide방식은 광학 경로를 얇은 렌즈 기판 안에 제한해 일반 안경에 가까운 형태를 구현할 수 있다. 사용자는 복잡한 반투명 광학 블록이 아니라 투명 기판을 통해 외부를 보기 때문에 높은 see-through 투과율을 확보할 수 있다. 고굴절률 기판을 사용하면 전반사 가능한 각도 범위가 넓어져 단일 렌즈에서 대형 FOV를 구현할 수 있으며, 광학 구조와 소재가 최적화되면 시야 가장자리의 밝기 감쇠와 색 편차도 줄일 수 있다. 이들 장점은 서로 독립적이지 않다. FOV를 확대하면 광효율과 색 균일도 확보가 어려워지고, eyebox를 넓히면 광 분배 손실이 증가한다. 따라서 waveguide 기술의 핵심은 하나의 최고 사양이 아니라 FOV, 효율, eyebox, 투과율과 균일도를 목표 제품의 무게와 소비전력 안에서 동시에 맞추는 데 있다.
Geometric reflective waveguide는 유리 기판 내부에 초소형 부분 반사 거울 배열을 정밀 적층해 광선을 기하광학적 반사 원리로 유도한다. Lumus의 ZOE technology는 약 70도의 FOV를 구현하며, geometric reflective combiner의 광효율은 600~1,000 nit/lm 수준이다. 회절에 의한 rainbow와 색 분산을 줄일 수 있어 화질 우위가 뚜렷하다. 반면 미러 배열의 정렬과 적층·접합 공정이 까다로워 제조비와 수율 부담이 크다. 배열된 반사 거울이 외부에서 옅은 빗금 형태로 보일 수 있으며, 제품 무게와 원가를 낮추는 데도 제약이 있다. 따라서 높은 화질과 기능을 우선하는 산업·의료 및 고가 B2B 시장에서 경쟁력이 높고, 대량 소비시장 확대는 공정 자동화와 수율 개선에 달려 있다.
Diffractive waveguide는 기판 표면에 nano-scale 요철 패턴인 surface-relief grating을 형성해 빛을 회절시키고 눈으로 유도한다. 얇고 가벼운 form factor와 nanoimprint 기반 대량 복제가 장점이다. Combiner 광효율은 50~400 nit/lm, 일반적인 FOV는 50~55도 수준이며 일부 설계는 최대 70도까지 확장된다. 공정 확대성이 높아 Daily Wear와 대량 소비시장에 가장 가까운 방식이다. 핵심 제약은 낮은 광효율, rainbow, 빛샘과 색상 테두리다. Grating 가공 정밀도와 고굴절률 수지의 광학 특성이 성능을 결정하며, 광효율이 낮으면 동일한 눈 밝기를 얻기 위해 microdisplay 구동전력과 열설계 부담이 증가한다. SRG는 양산성이 가장 높지만 색상 테두리의 완전 제거가 어렵다. VHG와 PVG는 이론적으로 광효율을 높일 수 있으나 감광재료의 굴절률 범위 때문에 FOV가 30~40도 수준에 머무는 제품이 많다. 향후 재료의 굴절률 변조폭, 환경 안정성과 대면적 균일성 개선이 상용화 속도를 결정할 것이다..
| 특성 | Geometric Reflective Waveguide | Diffractive Waveguide |
|---|---|---|
| FOV | 약 70° (Lumus ZOE technology) | 50~55° (최대 70°) |
| 무게 | 11~14.5 g (Lumus Z-30 optical engine 제품) | 4~8 g (all-resin waveguide) |
| 광효율 (Combiner) | 600~1,000 nit/lm | 50~400 nit/lm |
| 색 성능 | 색 분산이 거의 없음 | rainbow 현상과 색 불균일이 남음 |
| 핵심 과제 | 공정·수율 | combiner 효율·FOV |
표 2. Geometric reflective waveguided 와Diffractive waveguide 비교.
SiC는 2.6을 넘는 굴절률과 약 120~490 W/m·K의 높은 열전도율을 갖는다. 높은 굴절률은 기판 내부에서 전반사 가능한 각도 범위를 넓혀 단층 waveguide의 FOV를 70도 이상으로 확장할 수 있게 하고, 높은 열전도율은 projector와 광학 모듈의 방열 구조를 단순화할 가능성을 높인다. 또한 회절 설계의 자유도가 커져 rainbow와 색상 테두리를 줄이고 시야 전반의 밝기·색 균일도를 개선할 수 있다.
Meta Orion은 SiC 렌즈와 복잡한 nano-scale waveguide 구조를 적용해 약 70도의 FOV를 구현했다. 이는 SiC의 대형 FOV 가능성을 실제 시스템에서 보여준 사례다. 그러나 SiC wafer 가격, 결함 관리, nano-scale 식각, 표면 품질과 검사 비용이 높고 가공 난이도가 크다. 중국 업체들이 SiC etching과 NIL을 결합한 제품 개발에 앞서고 있지만, 대량 소비시장 진입은 소재비와 식각 수율, 대면적 균일도 개선에 달려 있다.
| 양산 판단 항목 | 확인해야 할 포인트 | 사업 영향 |
|---|---|---|
| 소재 | 기판 크기, 결함 밀도, 두께·굴절률 균일도 | 원재료비와 유효 면적 |
| 가공 | 식각 깊이·각도 균일도, 표면 거칠기 | 광효율·색 균일도와 수율 |
| 광학 성능 | FOV, eyebox, MTF, stray light, rainbow | 사용자 경험과 microdisplay 전력 |
| 신뢰성 | 온도·습도·충격 후 안정성 | 고객 인증 기간 |
| 양산성 | cycle time, 검사 takt, 재작업 가능성 | 양품 원가와 공급 가능 물량 |
중국 업체가 glass, resin과 SiC를 병행하는 이유는 하나의 소재가 모든 제품 응용을 충족하지 못하기 때문이다. Daily Wear는 원가와 경량화가 우선이어서 유리 또는 수지 기반 복제 공정의 개선이 중요하다. True AR은 넓은 FOV와 고성능 요구에 의해 SiC와 고굴절 유리의 필요성이 상대적으로 높아진다. 회절 광도파로의 성능은 고굴절률 소재, grating 가공 정밀도, nanoimprint 복제 품질 등에 좌우된다. SiC소재는 FOV 확대에 유리하지만 소재 비용과 식각 난도가 높다. 따라서 중국 업체의 개발 방향은 특정 소재의 우열보다 목표 FOV와 무게, 광효율, 색 성능 및 양산 난도를 어떤 조합으로 맞추는지에 초점을 두고 봐야 한다.
Waveguide의 우열은 단일 사양으로 결정되지 않는다. Daily Wear, True AR, 스포츠, 산업·의료 제품은 서로 다른 FOV, eyebox, 착용성과 신뢰성 목표를 갖는다. 공급사가 동일한 제품을 모든 시장에 적용하려 하면 성능 과잉 또는 비용 과잉이 발생할 가능성이 높다.
그림 2. AR waveguide 제품군의 시장 포지셔닝. 자료: UBI Research 분석
| 제품군 | 우선 지표 | 적합한 개발 방향 |
|---|---|---|
| Daily Wear | 무게·두께·소비전력·원가 | 중간 FOV, 박형 lens, 검증된 복제 공정 |
| True AR Platform | 대형 FOV·색 균일도·eyebox | SiC 또는 고굴절 소재와 고성능 광학 구조 |
| Sports / Cycling | 야외 시인성·시야 방해 최소화·안전 | 정보 표시 중심, 높은 밝기와 견고성 |
| Industry / Medical | 긴 eye relief·넓은 eyebox·신뢰성 | 맞춤 설계, 인증과 장시간 착용 안정성 |
CIOE 2026 전시에서는 회절형을 중심으로 소재와 공정을 다변화한 제품이 확인됐다. 아래 내용은 전시 제품과 업체 설명, 포럼발표를 기반으로 정리한 것으로, 수치 사양은 독립적인 동일 조건 시험 결과가 아니라 전시 당시 업체 제시값이다.
| 업체 | 전시회 및 포럼에서 확인된 기술 방향 | 사업적 해석 |
|---|---|---|
| Goeroptics | Glass·resin·SiC 기반 회절 waveguide. Glass etching, imprint와 SiC etching 제품군 | 소재와 공정 선택 폭이 넓어 고객별 대응력이 강점. 다만 제품별 양산 수율 비교가 필요 |
| SEEV | SiC etching과 NIL 기반 회절 waveguide. 20~30도급 맞춤 제품과 full-color 제품 제시 | SiC 제품의 FOV·색 균일도와 원가를 유리 기반 제품과 같은 조건에서 비교할 필요 |
| Luxshare | HOE·PVG 기반 holographic waveguide와 microdisplay 광학 통합 | 부품 공급을 넘어 module 통합으로 확대. 완성품 수준의 광학·조립 수율이 중요 |
| Nikahood | VHG 기반 단층 구조, mono green부터 full color까지 전개 | VHG의 박형화 장점과 재료·환경 신뢰성 사이의 균형이 상용화의 핵심 |
| Greatar | Grating 설계와 nanoimprint 양산, resin·고굴절 glass·SiC 소재 확대 | NIL 양산 경험을 기반으로 소재 다변화. 향후 고성능 etching 공정 병행 여부를 추적 |
단기적으로는 Daily Wear와 스포츠·산업용 제품이 실제 출하를 만들 가능성이 높다. 이 시장에서는 최고 FOV보다 원가, 무게, 소비전력과 안정적인 수율이 중요하다. 따라서 유리·수지 기반 회절 waveguide와 NIL 공정의 개선 속도를 우선 추적할 필요가 있다.
중장기 True AR 시장에서는 SiC, VHG와 PVG가 성능 확장의 후보가 된다. SiC는 70도 이상의 FOV와 열관리 측면에서 잠재력이 크지만 소재 가격과 가공 난도가 높다. VHG와 PVG는 광효율 향상 가능성이 있으나 감광재료의 굴절률과 FOV 제약을 해결해야 한다.
따라서 광도파로 기술은 하나의 방식이 전체 시장을 대체하기보다 제품별 요구 조건에 따라 병행 발전할 가능성이 높다. 중국 업체의 기술 경쟁력은 glass·resin·SiC와 etching·nanoimprint를 조합해 FOV, 무게, 광효율, 색 균일도 성능과 양산성의 균형을 얼마나 빠르게 확보하는지에 의해 결정될 것이다.
UBI Research, CIOE 2026 현장 조사 및 전시 제품 자료, 2026년 9월.
Meta, “Introducing Orion, Our First True Augmented Reality Glasses,” 2024년 9월.
CIOE, AR·VR 전시 분야 및 2026 행사 공식 자료.