이달의 이슈 : 3D입체영상은 홀로그램으로 진화 중, 관련 기술동향과 활용사례

1. 들어가며: 3D 입체영상 기술은 스테레오스코픽 방식에서 홀로그램으로 진화 중

  ￭ 3D 입체영상 기술은 현재 두 눈에 인식되는 영상의 시차에 의한 원근감을 통해 입체감을 제공하는 스테레오스코픽

     (Stereoscopic) 방식에서 360도 전 방향에서 입체영상을 구현하는 홀로그램(Hologram) 방식으로 진화하고 있음

  ￭ 홀로그램(Hologram)1)은 사물의 전체 모습을 본다는 뜻으로 홀로그래피 원리2)에 의해 물체의 360도 입체영상을 재현함

   - 홀로그램에 의해 생성된 3D 입체영상은 사람에게 실사와 같은 입체감을 제공, 스테레오스코픽 방식보다 현실감이 강화됨
   - 또한 누구나 편하게 어떤 각도에서도 홀로그램 3D 영상을 감상할 수 있어 기존의 스테레오스코픽 방식에서 야기되는 눈의

      피로감과 어지럼증 등의 문제를 근원적으로 해결할 수 있음

  ￭ 홀로그램 관련 시장 규모는 2022년 경 홀로그램 콘텐츠, CAD 시스템, TV, 부품 등까지 포함해 약 40억 달러 이상의 규모로

     성장할 것으로 전망됨3)

   - 최근 스테레오스코픽의 대체제로 부상하며 많은 기업, 대학, 연구소가 기술 개발을 추진 중에 있음
   - 2010년 11월 과학저널 네이처誌에 발표된 美에리조나(Arizona) 대학 나세르 페이검배리언(Nasser Peyghambarian) 교수

      연구팀에 의하면, 10년 내로 안방의 3D 비디오 스크린에 완전한 홀로그램을 구현할 수 있을 것으로 전망됨
   - 2010년 12월 IBM은 향후 5년간 주목해야할 혁신 기술 중 하나로 3D 동영상 홀로그램 통화 휴대전화 및 랩톱 컴퓨터를

      지목함4)

   - 홀로그램 디스플레이의 본격적인 상용화 시기는 2020년으로 예상되나, 유사 홀로그램 기술을 활용한 상용화는 2015년부터

      가능할 것으로 전망됨

  ￭ 홀로그램 기술은 안경 없이 입체 영상을 구현해 낼 수 있는 최고의 기술로 평가받고 있지만, 여러 가지 기술적 문제 때문에

     현재 상용화되지는 못하고 있음

   - 진정한 홀로그램 구현을 위해서는 360도에서 240개 이상의 레이저 빔으로 영상을 쏴야 하지만, 광학기술의 한계, 빛의 간섭

      현상이나 엄청나게 큰 데이터 량 때문에 현실적으로 구현하지 못하고 있음
   - 현재 공연이나 전시에 사용되고 있는 홀로그램 기술은 고해상도 프로젝터로 영상을 쏘아 2차원의 대형 투명막에 투사하는

      플로팅(Floating) 방식으로, 진정한 의미에서의 Real 홀로그램이라고 볼 수는 없음
   - 360도에서 레이저를 쏴서 SF영화에서 볼 수 있는 3D 홀로그램 영상을 만들어 내는 것은 2030년경이나 되어야 일정 부분

      가능할 것으로 예상되고 있음

2. 홀로그램 기술의 원리와 특징

가. 홀로그램의 원리

  ￭ 홀로그램은 사진 필름과 같은 은염(silver haliad)사진 필름을 사용해 물체의 영상을 기록해 재생함

   - 일반적으로 사진은 물체의 밝고 어두운 모습(진폭)만 기록할 뿐 물체의 위치(위상), 즉 사람의 눈으로부터 물체까지의 거리

      를 기록하지 못하는 반면, 홀로그램은 진폭과 위상을 모두 기록해 3차원 영상을 재현할 수 있음
   - 또한 사진이 일반적으로 자연광 혹은 형광등과 같은 가간섭성(coherence)이 낮은 광을 사용하는 반면, 홀로그램은 레이저

      빛처럼 가간섭성이 높은 광을 사용함
   - 이렇듯 간섭무늬(interference fringe) 형태로 물체의 영상이 기록된 사진필름을 홀로그램이라 하며 홀로그램을 기록하는

      기술을 홀로그래피라고 함
   - 홀로그램에 빛을 비추면 홀로그램에 기록된 물체의 영상이 3차원으로 재생되는데 이는 사진필름에 기록된 간섭무늬에 담겨

      진 물체의 입체적인 영상 정보를 회절이라는 광학적 원리를 이용해 3차원으로 재생하기 때문임

나. 홀로그램의 종류

 (1) 재생방식에 따른 분류

  ￭ 홀로그램은 재생방식에 따라 투과형(transmission) 홀로그램과 반사형(reflection) 홀로그램으로 구분할 수 있으며, 이는

     사실상 홀로그램을 기록할 때 그 기록방식에 따라 결정됨

  ￭ 투과형 홀로그램은 물체파(object wave)와 기준파(reference wave)를 같은 방향에서 홀로그램 감광판에 입사시키고, 홀로

     그램 감광판 뒤에서 빛을 비추어 홀로그램을 투과하여 나온 상을 홀로그램 감광판 앞에서 관찰하도록 제작됨

  ￭ 반사형 홀로그램은 서로 다른 방향의 물체파와 기준파가 홀로그래피 감광판에 입사하도록 하고 이 때 물체파로 생긴 간섭무

     늬가 홀로그래피 감광판을 통과, 반대 방향의 기준파와 만나 3차원의 영상을 얻음

   - 이 때 감광판에 평행한 간섭무늬는 각각 파장을 선택하는 작용을 해 칼라 홀로그램을 가능하게 함

 (2) 기록방식에 따른 분류

  ￭ 일반적으로 홀로그램은 은염(silver haliad) 필름에 기록되는데, 은염의 두께와 홀로그램 간섭무늬의 간격에 따라 홀로그램

     의 특성에 차이가 생기게 됨

  ￭ 보통 홀로그램 두께에 대한 간섭무늬 간격이 10 이상이면 ‘체적형 홀로그램’으로 분류됨

   - 체적형 홀로그램은 물체의 상이 한쪽 방향에서만 회절(diffraction)되어 나오므로 물체의 상이 밝으며, 은염의 두께가 두꺼워서

      여러 가지 홀로그램을 함께 기록할 수 있고 파장 선택성이 뛰어나 컬러 홀로그램을 제작할 때 필수적임

  ￭ 홀로그램 두께에 대한 간섭무늬 간격이 10 미만이면 ‘평면형 홀로그램’으로 분류됨

   - 평면형 홀로그램은 회절되어 나오는 빛의 방향이 여러 곳이므로 홀로그램의 상을 여러 방향에서 관찰할 수 있으나, 홀로그램

      에 입사된 빛이 여러 방향으로 나뉘어져 회절되므로 홀로그램의 상이 밝지 못하다는 단점이 있음

※ 자세한 내용은 첨부(PDF)화일을 참고하시기 바랍니다.