[뉴스비전e 장연우 기자] 홀로그램 기술도 보편화 되지 않은 상황에서 차세대 디스플레이를 위한 연구가 전세계적으로 활발하게 진행되고 있다. 

최근 미국 유타주의 사립종합대학교인 브리검영(Brigham Young University) 대학교 연구진은 빛의 입자를 붙잡아 가두는 장치를 개발해 홀로그램보다 더욱 현실감이 느껴지는 화면으로 구현하는데 성공했다. 

볼륨메트린 디스플레이 구조도 <사진 / 네이처紙>

연구진이 공개한 영상에서, 홀로그램과의 중요한 차이점은 앞 뒤 그리고 모든 앵글에서 디스플레이를 볼 수 있다는 것이다.  홀로그램은 특정한 앵글의 범위에서만 화면을 볼 수 있다.  

과학자들은 이 디스플레이를 볼륨 메트릭(Volume Metric) 이미지라고 부른다. 

빛입자를 잡는데 사용한 기기 <사진 / Brigham Young 유튜브 캡쳐>

특히 주목되는 것은 빛의 입자를 붙잡기 위해 사용되는 장치다. 연구진은 이 장치는 투과 레이저 빔으로 빛 입자를 일정 공간에 가둬둘 수 있는 기술이다. 

이를 통해 1인치의 화면에 1600개의 픽셀을 구현하는 해상도를 달성했다. 현재 사용화되고 있는 TV, 스마트폰, 컴퓨터 모니터보다 해상도가 높다. 

연구진은 앞으로 좀더 넓은 화면에서 더 높은 해상도를 구현할 수 있는 수준으로 끌어올릴 계획이다. 기술이 진화되면, 이 빛입자를 통해 의료 등 홀로그램이 적용될 산업 분야는 물론 심지어 외계행성과의 교신에도 이를 활용할 수 있을 것으로 연구진은 내다봤다. 

이 기술은 최근 네이처지에 게재됐다. 

 

◆미래 디스플레이 홀로그램도 산업 곳곳에 적용중

<사진 / hologramcenter>

홀로그램은 단순한  영상을 재현하는 것 뿐만 아니라, 기존 산업 기술과의 융합을 통해 의료, 계측, 에너지, 보안, 인쇄, 교육 그리고 자동차 등의 다양한 분야에서 응용이 가능하다. 

최근 산업 고도화 실현과 함께 서비스의 시각적 품질을 높이는 등 첨단 고부가가치 산업으로 성장중이다. 

최근 연구 성과가 발표된, 볼륨메트릭 등 최신 기술과 비교해, 시야각의 제한 등 단점이 있음에도 불구하고, 대면적의 화면으로 구현할 수 있는데다가 상용화가 이미 시작되고 있는 차세대 디스플레이로 꼽힌다. 

홀로그램은 두 개의 레이저광이 서로 만나 일으키는 빛의  간섭효과를 이용해 실제 물체와 다름 없는 3차원 입체정보를 기록하는 기술이다. 

레이저에서 나온 하나의 광선이 분리기를 통해 두개의 광선으로 나뉘고, 이중 첫번째  레이저 광선은 물체를 비춘후 다시 필름에 반사된다. 두번째 레이저 광선은 필름에 그대로 쏴 필름 위에 두개의 빛이 만나 기록이 된다.  서로 다른 경로를 가지기 때문에 위상차가 생기고, 이 위상차는 빛이 굴절되어 보이는 효과를 통해 입체적으로 나타나게 된다. 

<사진 / hologramcenter>

이를 구현하기 위해서는 빛의 간섭을 기반으로 간섭무늬 자체를 활용하는 방법과 간섭무늬를 다시 회절 및 굴절시켜 3차원으로 복원된 객체 영상을 활용하는 방법 등이 있다. 

특히, 디지털 홀로그램 기술은 실제 사물에 대한 완벽한 3차원 정보를 획득함으로써, 실제 사물 또는 가상의 물체를 마치 실제와 같이 3차원 공간상에 왜곡없이 자연스럽게 재현이 가능하다.

세계 주요국들은 에너지, 보안, 의료, 계측 분야를 중심으로  디지털 홀로그램  기술 개발에 속도를 높이고 있다. 

측정 분야에서는 극초정밀 측정기, 초정밀 비파괴검사기, 인쇄분야는 초다시점 입체 프린터, 홀로그램 프린터, 가정용 홀로그램 프린터, 항공분야에서는 HUD(Head up display), 정보 디스플레이, 건축에서는 조감도, 설계도, 가상박물관, 모형, 의료에서는 전이암세포 측정, 홀로그램 3차원 내시경, 실시간 생체 진단, 홀로그램 현미경, 자동차 분야에서는  HUD(Head up display)등으로 활용되고 있다. 

<사진 / Prism Solar Technologie>

미국은 프리즘 솔라 테크놀로지(Prism Solar Technologies)社와  퍼시픽 솔라테크(Pacific SolarTech)社에서는 기존 태양광 모듈 보다 가격이 저렴하고 효율이 높은 홀로그램 프리즘 태양광 모듈을 개발하였으며 상용화를 진행중이다. 

영국의 데 라 루 홀로그래픽스(De La Rue Holographics) 사는 홀로그램을 활용하여 여권, 신분, 신용카드, 지폐 등 다양한 보안 영역에 활용하고 있다.  

<사진 / (Lyncee Tec>

스위스의 린스 테크(Lyncee Tec)는 세포에 대한 디지털 홀로그램으로부터 3차원 정보 추출 및 
컴퓨터 그래픽 모델을 만들 수 있는 홀로그램 현미경을 개발했다. 

일본 프린팅은 보안용 홀로그램을 개발해 ID카드, 신용카드, 지폐 및 여권 등에 활용중이다. 

국내 경동솔라의 경우 미국 STX Aprilis과 함께  홀로그램의 특성을 이용한 태양광 중 최적의 파장을 가진 빛을 선택적으로 태양전지에 굴절, 집중시킬 수 있는 홀로그램 모듈을 공동 연구 개발했다.

인쇄 분야에 있어 미국의 제브라 이메이진(Zebra Imagin), 유럽의 기오라(Geola)는 이미 홀로그램 프린터를 개발해 제작된 홀로그램 콘텐츠를 건축, 군사, 교육을 비롯한 다양한 전시 및 문화, 예술 등에 활용하고 있다. 

<사진 / Zebra Imagin>

시장조사기관 글로벌인더스트리 애널리틱스에 따르면, 세계 홀로그램 시장은 2014년 총 182억 불 수준으로 추정되며, 이 중 의료 기기 등 산업장비가 약 115억달로 63%를 차지하고 있다. 

홀로그램 기술이 발전하면서 연평균 14%씩 지속적으로 성장하여 2020년 348억달러, 2025년 743억달러 규모로 성장할 전망이다. 2025년에는 의료기기 등 산업장비 비중은 53% 수준으로 감소하는 반면, 보안/인증 및 인쇄/전시 분야의 비중은 증가세다.  

디스플레이 산업에 있어서 홀로그램 모바일 단말기와 전용TV 수상기가 각각 2025년와 2027년경부터 본격적으로 상용화될 것으로 예상된다. 

국내 홀로그램 시장은 2014년 총 3천703억 원 수준에 그친다. 이 중 의료 기기 등 산업장비가 약 1천894억원으로 절반 가까운 비중을 차지한다. 그러나 홀로그램 기술이 발전하면서 국내 시장 역시 연평균 10%씩 지속적으로 성장해 2020년 8천155억 원, 2025년  1조 4천394억 원 규모로 성장할 것으로 예상된다.

한편 디스플레이협회 관계자는 "산업의 다양한 분야에서 활용될 기술 개발이 시급하다"며 "특히 홀로그램 콘텐츠에 대한 표준화 연계를 통해 원천 특허 관리에도 신경을 써야 한다"고 조언했다.

특히 콘텐츠 제작을 활성화 하기 위해, 고가의 홀로그램 제작 장비를 공용 장비로 구축하는 방안에 대한 검토도 필요한 시점이다. 

관련기사

저작권자 © 뉴스비전e 무단전재 및 재배포 금지