3차원 홀로그래피 디스플레이 성능 수천배 향상 기술 개발

KAIST 박용근 교수팀 "빛 산란 조절로 더 크고 잘 보이는 3차원 이미지 제작"

(대전=연합뉴스) 이주영 기자 = 국내 연구진이 빛의 산란을 조절하는 새로운 기술로 3차원 홀로그래피 디스플레이의 성능을 수천배 높이는 데 성공했다.

한국과학기술원(KAIST) 물리학과 박용근 교수 연구팀은 24일 빛의 방향을 조절해 3차원 홀로그램을 만드는 광학제어장치(공간광파면 조절기)의 성능을 수천배 높여 3차원 영상의 크기를 배 이상, 시청가능 각도를 10배 이상 확대했다고 밝혔다.

한국연구재단 시간역행반사창의연구단 사업과 미래유망융합기술파이오니어사업의 지원으로 수행된 이 연구 결과는 '네이처 포토닉스(Nature Photonics)에 게재됐다.

3차원 홀로그래픽 디스플레이의 모식도 [KAIST 제공=연합뉴스]

3차원 홀로그램은 영화 등에 자주 등장해 친숙하지만 이는 컴퓨터 그래픽 효과로 만들어낸 것으로 실제 기술로 구현하는 데는 한계가 많다.

이 때문에 디스플레이 산업계는 2차원 영상 두 개로 착시 효과를 활용하는 가상현실(VR)과 증강현실(AR)에 집중하고 있다. 이 기술들은 3차원 이미지 대신 두 개의 서로 다른 2차원 이미지를 눈에 투사하는 방식을 쓴다.

3D 안경 등 특수장비 없이 볼 수 있는 3차원 홀로그램을 만들려면 빛이 퍼져나가는 방향을 정밀하게 조절하는 광학제어장치인 공간광파면 조절기로 빛의 방향을 변경해야 한다.

하지만 이런 공간광파면 조절기는 픽셀 개수가 너무 적어 3차원 디스플레이로 사용하기는 어려웠다. 이 때문에 기존 기술로 만들 수 있는 3차원 영상은 크기가 1㎝, 시청 가능 각도 3도 이내 수준이어서 실용성과는 거리가 멀었다.

연구팀은 공간광파면 조절기만 사용하는 대신 간유리(유리 표면을 갈아 뒷면이 흐릿하게 보이는 불투명한 유리)를 추가로 활용해 빛을 무작위로 산란시키고 산란된 빛을 적절히 제어하는 기술로 영상의 크기와 시청가능 각도를 크게 확대했다.

이들은 이를 통해 가로, 세로, 높이가 각각 2㎝, 시청가능 각도가 약 35도인 3차원 홀로그램을 제작하는 데 성공했다. 이는 기존 기술보다 공간대역폭(홀로그램 크기×시청가능각도)이 2천600배 이상 향상된 것이다.

이 홀로그래피 디스플레이는 기존 공간광파면조절기에 간유리만 추가해 제작할 수 있어 일반 디스플레이장치와 결합해 상용화가 가능할 것으로 기대된다.

논문 제1 저자인 유현승(박사과정)씨는 "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 기대한다"고 말했다.

논문 제1 저자인 KAIST 물리학과 유현승(박사과정·왼쪽)씨와 박용근 교수 [KAIST 제공=연합뉴스]

scitech@yna.co.kr

<저작권자(c)연합뉴스. 무단전재-재배포금지.>