3D 홀로그래픽 디스플레이 성능 2000배 향상 기술 개발

▲ 3차원 홀로그래픽 디스플레이의 모식도

KIAST, 영상 크기와 시야각 높일 것으로 기대

KAIST(한국과학기술원)는 물리학과 박용근 교수 연구팀이 성능이 2000배 이상 향상된 3차원 홀로그래픽 디스플레이 기술을 개발했다고 24일 밝혔다.

이 연구는 기존 무 안경 홀로그래픽 기술의 최단점으로 꼽히던 제한적인 영상 크기와 시야각을 높일 수 있을 것으로 기대된다.

공상과학 영화에 등장하는 3차원 홀로그램은 친숙한 기술이지만, 영화 속 홀로그램은 실제로 구현하기에는 한계가 있어 컴퓨터 그래픽 효과로 만든다.

따라서 디스플레이 산업계는 2차원 영상 두 개로 착시 효과를 활용하는 가상현실(VR)과 증강현실(AR)에 집중하고 있다.

이 기술은 3차원 이미지 대신 두 개의 서로 다른 2차원 이미지를 눈에 투사하는 방식이다.

따라서 3차원 안경과 같은 특수 장비가 없이 홀로그램을 만들기 위해선 빛이 퍼져나가는 방향을 정밀하게 조절할 수 있는 광학제어장치 공간광파면 조절기를 이용해 빛의 방향을 바꿔야만 한다.

그러나 픽셀의 개수가 문제가 된다.

최근 고해상도 모니터의 픽셀 개수도 2차원 이미지에만 적합할 뿐 3차원 이미지를 만들기에는 정보량이 부족하다.

기존의 기술로 만들 수 있는 3차원 영상은 크기 1cm, 시청 가능 각도 3° 이내 수준으로 실용 가치가 없었다.

이에 연구팀은 공간광파면 조절기만 사용하는 대신 간유리를 추가적으로 활용해 빛을 무작위로 산란시켰다.

무작위로 산란된 빛은 여러 방향으로 퍼져 넓은 각도에서 시청 가능하고 영상 크기도 확대될 수 있다.

하지만 무작위한 패턴때문에 특별한 제어 없이는 3차원 이미지를 볼 수 없다.

연구팀은 빛의 결맞음(파동이 간섭 현상을 보이는 성질) 정도에 대한 수학적인 상관관계를 활용해 빛을 적절히 제어해 문제를 해결했다.

결국, 연구팀은 실험을 통해 가로, 세로, 높이 각각 2cm 영역에 약 35°의 시청각을 갖는 3차원 이미지를 제작하는 데 성공했다.

기존의 공간대역폭보다 약 2600배 이상 높아진 것이다.

박 교수 연구팀 유현승 박사과정생은 “물체의 인식을 방해한다고 여겨진 빛의 산란을 적절히 이용해 기존 3차원 디스플레이보다 향상된 이미지를 만들 수 있음을 선보였다”며 “특수 안경 없이 볼 수 있는 실용적인 디스플레이의 기반이 될 것으로 기대된다”고 말했다.

이번 연구는 24일 ‘네이처 포토닉스(Nature Photonics)’ 온라인 판에 게재됐다. 최소망 기자 somangchoi@

▲ 유현승 박사과정생과 박용근 교수.