KAIST, 특수 안경 없이 볼 수 있는 3D 홀로그래픽 디스플레이 개발

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한국과학기술원(KAIST) 연구진이 3차원 홀로그래픽 영상 장치에 불투명 유리를 추가해 성능을 기존 대비 2600배 향상시키는 기술을 개발했다. 추가 연구로 2~3년 내 허공에 3차원 홀로그램 영상을 띄우는 것도 가능해질 전망이다.

KAIST(총장 강성모)는 박용근 물리학과 교수팀이 3차원 홀로그래픽 영상 크기, 시야각을 대폭 늘린 무안경 홀로그래픽 기술 개발에 성공했다고 24일 밝혔다.

3차원 홀로그래픽은 빛의 간섭 현상을 이용해 생동감 넘치는 영상을 재생하는 기술이다. 공상과학(SF) 영화에 자주 나와 친숙한 기술이다.

KAIST 연구팀이 구현한 3차원 홀로그래픽 이미지.
<KAIST 연구팀이 구현한 3차원 홀로그래픽 이미지.>

하지만 3D 안경 없이 볼 수 있는 영상을 만들기 어렵다. 공간광파면 조절기(SLM·빛이 퍼지는 방향을 정밀 제어하는 광학 제어장치)로 구현할 수 있는 크기는 가로세로 1cm에 불과하다. 시야각도 3도 이내 수준이다.

연구팀은 SLM에 간유리(광택을 없앤 불투명 유리)를 더해 빛을 무작위로 산란시켰다. 산란한 빛은 여러 방향으로 퍼져 영상 크기가 커진다. 확대된 영상 크기는 가로, 세로, 높이 2㎝다. 시야각도 약 35도로 대폭 넓어진다. 이는 기존 장비의 공간 대역폭보다 2600배 이상 성능 향상된 결과다.

빛의 산란으로 영상이 망가지는 문제는 수학적 방법으로 해결했다. 간유리와 빛의 파동 간섭 현상을 모두 측정, 수식화했다. 수식에 따라 변형된 빛을 쏴 깔끔한 영상을 얻었다.

빛의 세기도 기존 대비 1000배 이상 강화했다. 빛의 세기는 영상 품질과 직결되는 요소다. 영상 크기가 커지는만큼 반비례 해 약해진다. `다이나믹 마이크로 미러디바이스`로 빛의 제어 효율을 높였다.

연구팀은 앞으로 영상 품질 강화에 초점을 두고 후속 연구를 한다. SLM을 여러대 붙여 보다 큰 3차원 홀로그래픽을 합성 출력하는 기술도 개발한다.

박용근 KAIST 물리학과 교수, 유현승 박사과정
<박용근 KAIST 물리학과 교수, 유현승 박사과정>

추가 연구가 진행되면 2~3년 내 상용화 가능한 수준의 무안경 3D 홀로그래픽을 구현할 수 있을 것으로 보인다. 연구팀은 이미 관련 기술을 미국 내 ?허등록했고, 국내외 기업과 상용화 협의도 진행하고 있다.

박용근 교수는 “빛의 산란을 적절히 이용해 기존보다 더 크고 시야각도 넓은 3차원 홀로그래픽을 만들 수 있게 됐다”면서 “특수 안경 없이 볼 수 있는 디스플레이 구현도 앞당겨진다”고 말했다.

대전=김영준기자 kyj85@etnews.com