터치·열에 반응하는 초소형 장치까지… 세계적 수준 기술력 입증

광학소자 공정 개선 등 숙제

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터치·열에 반응하는 초소형 장치까지… 세계적 수준 기술력 입증
'초소형 홀로그램 장치'를 통해 홀로그램 이미지를 구현한 모습.

연구재단 제공


차세대 입체영상 디스플레이 기술로 '홀로그램'이 새롭게 주목받으면서 산학연을 중심으로 상용화를 위한 기술개발 경쟁이 뜨거워지고 있다. 특히 5G 기반의 초고속 대용량 이동통신 서비스가 속속 등장함에 따라 홀로그램이 실감형 콘텐츠를 대표하는 기술로 급부상하고 있다.

홀로그램은 빛의 간섭성을 이용해 입체 정보를 기록·재생·창출하는 홀로그래피 기술을 통해 실제 물체의 형상을 재현한 기술을 뜻한다.

특수한 안경이나 기기를 필요로 하는 가상현실(VR), 증강현실(AR)과 달리 맨 눈으로 볼 수 있고, 360도 어떤 각도에서든 완전한 3D 영상을 구현할 수 있다. 또한 양안시차 방식의 입체영상 기술이 가지는 영상 정렬과 광학적 왜곡 등의 한계를 극복하면서 실제와 가장 가까운 3D 영상을 재현할 수 있는 장점이 있다. 하지만, 홀로그램 광학소자 등 기반 기술의 부족과 제한된 각도에서 홀로그램을 재현할 수 밖에 없어 완벽한 상용화까지 다소 시간이 걸릴 것으로 예상하고 있다.

홀로그램의 주요 기술로는 피사체의 입체영상을 공간상에서 재생하는 '홀로그램 생성기술'과 홀로그램 생성 시 필요한 '데이터 압축 및 전송 기술' 등이 있다. 최근에는 홀로그램 생성기술이 디지털화 추세에 따라 영상 데이터 압축과 전송기술에 대한 기술개발이 활발히 이뤄지고 있다.

우리나라는 미국, 중국, 일본 등과 함께 홀로그램 분야에서 어깨를 나란히 할 정도로 세계적 수준에 올라선 것으로 평가받고 있다.

서울대, 포스텍 등은 자연계에 존재하지 않는 인공물질인 '메타물질'을 이용해 홀로그램 이미지를 생성하거나 렌즈 특성을 갖는 소자를 개발하는 데 성공했다. 특히 포스텍 노준석·김영기 교수 연구팀은 외부 자극에 반응해 광학적 특성을 쉽게 바꿀 수 있는 액정을 메타물질에 접목해 손가락 터치나 전압, 열 등 다양한 외부 자극에 반응해 홀로그램 이미지를 구현하는 초소형 홀로그램 장치를 개발했다.

한국전자통신연구원(ETRI)은 2015년 세계 최초로 모든 방향에서 홀로그램을 볼 수 있는 '컬러 디지털 홀로그램 기술'을 선보인 이후, 지속적인 연구개발을 통해 세계에서 가장 작은 1마이크로미터(㎛) 픽셀 피치 패널과 360도 테이블탑 홀로그램 시스템을 개발했다. 이 기술은 기존 픽셀 피치 패널을 3㎛에서 1㎛로 대폭 줄여 홀로그램을 볼 수 있는 시야각을 10° 이내에서 30°로 늘려 보다 큰 화면에서 홀로그램을 재현하는 데 적용할 수 있다.

ETRI는 기술적 우수성을 인정받아 세계 최고의 디스플레이 학회 중 하나인 '국제정보디스플레이학회(SID)'에서 최고상을 수상하기도 했다.

홀로그램 기술 발전에 따라 활용 분야도 공연과 강의 등 문화·예술 분야뿐 아니라, 교육, 방송, 광고 및 전시 분야 등으로 확대되면서 다양한 새로운 서비스를 창출해 가고 있다.

다만, 상용화 수준의 전자식 홀로그램 디스플레이 구현에 이르기까지 높은 해상도를 공간광변조기, 패널의 대형화, 광학소자 공정 개선 등 기술적 한계가 있어 이에 대한 기술개발 노력이 요구되고 있다.

김진웅 ETRI 디지털홀로그래피연구실 책임연구원은 "홀로그램 영상 크기 증대와 화질 개선 등 지속적인 기술혁신이 뒷받침될 때 디지털 홀로그래피 디스플레이 시스템 기술을 완성할 수 있다"며 "앞으로 마이크로 디스플레이, 증강현실 및 가상현실 등 다양한 초고해상도 디스플레이 분야와 초고속 통신용 부품, 이미징 영상장치 등에 폭넓게 활용할 수 있을 것"이라고 말했다.

이준기기자 bongchu@dt.co.kr

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