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서언

3D 입체영상 산업은 CES 2010(Consumer Electronic Show 2010 : 미국가전협회(CEA)의 주최로 2010년 1월 7~10일까지 미국 라스베이거스에서 개최된 멀티미디어 가전 전시회로서 2500여 업체가 참가하고 11만여명이 관람한 세계 최대 규모의 전자산업 분야의 전시회)에서 3DTV가 전격 소개되고 무안경식 입체 디스플레이 기술의 급속한 발전으로 전세계적으로 관심이 집중되고 있다.

3D 입체영상 기술의 핵심인 홀로그램 디스플레이 기술은 영화, 방송, 오락, 우주항공, 군사 및 의료 등 전 산업분야에 광범위하게 응용되면서 커다란 부가가치를 창출하고 있다. 3D 스테레오 입체영상의 기본적인 원리는 인간의 시각시스템이 좌·우 눈의 위치 차이에 의해 서로 다른 영상을 받아들이고 뇌는 이것을 입체로 받아들여 거리감을 갖게 되는 과정에서 입체감을 생성하는 것이다.

즉, 두 눈간의 간격에 의해 사람이 사물을 바라볼 때 약간 다른 상이 두 눈의 망막에 맺어지게 되고 이 미세한 차이를 뇌가 해석하여 입체감을 느끼게 된다. 3D 입체영상 산업은 디지털 홀로그램 디스플레이 기술, 3D 입체카메라에 의한 영상 촬영 및 편집기술, 3D 입체 콘텐츠 제작기술, 3D 디스플레이기기 제조기술 등이 핵심 인프라 기술이다.

그간 지속적으로 획기적인 기술들이 개발되고 다양한 산업 분야에 수요가 확산되면서 현장감과 고해상도를 구현한 리얼(real)-3D 입체영상 기반의 TV방송 및 영화산업이 차세대 영상산업으로 떠오르고 있다.

디지털 홀로그램 기술이 적용된 3D 입체영상 산업의 최종 목표는 드라마 같은 콘텐츠를 눈의 피로감이나 어지럼증이 없는 최적의 조건에서 시청할 수 있는 고화질의 3DTV 방송일 것이다.

3D 디스플레이에 대한 일반대중의 인식은 아직 이벤트성 측면이 강한 디스플레이 방식으로 간주되는 경향도 적지 않다.

최근에는 가상현실을 활용한 성공적인 사업모델이 다양한 분야에서 활성화되고 있으며 범국가적인 차원에서 콘텐츠, 디스플레이 기기 및 촬영장비, 플랫폼 기술을 융합해 새로운 가상현실을 오감으로 느낄 수 있도록 다양한 사업을 준비하고 있다. 이에 머지않아 디지털 홀로그램 기술이 적용된 실감형 3D 입체영상 기술을 구현할 수 있을 것이다.

3D 입체영상 기술개발 역사 및 파급효과

홀로그램 디스플레이 기술개발 역사 = 홀로그램(Hologram, 홀로그램라는 용어는 ‘전체’라는 의미를 가지는 그리스어 holos와 ‘메시지’라는 의미를 가지는 gramma가 합쳐서 만들어진 합성어로서‘ 전체를 기록하는 것’ 즉, 피사체에 대한 모든 정보를 기록하는 기술을 의미함) 디스플레이 기술은 1862년 플로팅(floating) 방식(2차원의 대형 투명막에 고해상도 프로젝터로 영상을 투사하는 방식으로 현재 공연이나 전시에 사용되고 있는 유사 홀로그램 기술)의 유사 홀로그램 기술이 최초→360도 영상관찰 홀로그램→간섭성 홀로그램→투과형 홀로그램→반사형 홀로그램→360도 홀로그램→컴퓨터 홀로그래피→무지개 홀로그램→무지개 엠보싱(embossing) 홀로그램→스테레오 홀로그램→자연색 홀로그래피 기술에 이어 1990년대 초 실시간 홀로그램 영상생성 시스템 기술로 이어져 왔다.

이를 시대적으로 요약하면 세계 최초의 유사 홀로그램 기술 활용사례는 1862년 영국의 헨리 더크(Henry Dirk)가 고안한 페퍼의 유령(Pepper's Ghost)을 들 수 있다. 이 원리는 무대 밑의 어두운 곳에서 피사체에 밝은 조명을 투사하면 물체의 영상이 45도 기울어진 거울에 반사되어 다시 무대 위에 비스듬히 설치된 유리판에 투사되는 방식이다(관객들의 눈에는 어두운 배경과 투명한 막에 비친 물체의 영상이 겹쳐지면서 마치 유령이 실제 공간에 떠 있는 것 같은 모습이 보임), 최근 상업적으로 많이 이용되고 있는 플로팅 방식 홀로그램의 원형이다.

홀로그램 기술은 물체의 영상을 명암으로만 기록하는 일반 사진과 달리 물체에서 방출되는 빛의 파면에 대한 정보를 필름에 기록하는 기술로서 1948년 세계 최초로 영국의 물리학자 데니스 가보(Dennis Gabor)가 발표한 논문(A New Microscopic Principle)에서 구현원리를 설명했다(데니스 가보의 아이디어에 대한 타당성은 광학(Optics) 분야에서 다양한 실험을 통해 검증됐으며 1971년 노벨 물리학상을 수상했다. 당시에는 레이저가 발명되기 전으로 주로 546.1㎚의 초록색 빛 즉, 가시광원을 이용했으며 물체의 영상을 정밀하게 기록하는 데 필수적인 간섭성이 있는 빛을 만들어내는 광원이 없어 관심을 받지는 못했음).

1960년대 초 간섭성(coherent)을 갖는 He-Ne 레이저(최초의 가스 레이저로 주파수 및 위상 등 빛의 특성이 일정하게 유지되며 빛의 세기도 매우 커서 간섭무늬 생성에 활용될 수 있는 최적의 광원) 개발로 본격적인 홀로그램 응용기술이 발전되기 시작했다.

1964년 미국 미시간대학 레이더연구소의 레이드(Leith)와 유팻닉스(Upatnieks) 교수가 데니스 가보의 구성법을 계량해 3차원 물체의 투과형 홀로그램 기술(물질파와 기준파를 같은 방향으로 사진필름에 노출시킴으로써 색이 선명하고 밝은 특징을 갖는 홀로그램 재생방식임)을 제안했다.

1960년대 후반 소련 과학자 데니시우크(Denisyuk)는 투과형 홀로그램 방식을 개선해 반사형 홀로그램 기술(물질파와 기준파를 서로 반대 방향에서 입사시켜서 홀로그램을 제작하는 방식)을 제안했다(파장선택성이 뛰어나 홀로그램 영상을 컬러로 재현할 수 있는 획기적인 특성을 갖는 것으로 평가받았으나 조도가 매우 밝은 홀로그램을 얻기 힘들어 거의 상품화되지는 못하였다).

1965년 홀로그래피 영화의 실험과 히오키 류이치(Hioki Ryuichi) 등에 의한 360도 홀로그램 기술 시연, 홀로그래피 간섭계측 등이 시도됐다.

1966년에는 홀로그래피 TV를 목표로 한 전송 실험이나 펄스 레이저에 의한 인물촬영 기술이 개발됐고 1967년에는 컴퓨터 홀로그래피 기법을 로만(Lohmann)이 개발한바 있다.

1970년 미국의 벤톤(Benton)은 영상의 밝기가 뛰어나고 컬러로 재현이 가능하여 적당한 조명으로도 볼 수 있는 무지개 홀로그램(투과형 마스터를 이용한 복제 홀로그램으로서 색상분산 방법으로 원색의 영상을 재현할 수 있어 대표적인 전시형 홀로그램으로 가장 오늘날까지 이용돼 왔다)을 개발했다.

이후 무지개 홀로그램을 원판(master)으로 이용한 무지개 엠보싱(Embossing) 홀로그램 기술로 발전해 대량생산이 가능하게 되면서 각종 크레디트 카드에 광범위하게 적용되고 있다.

1977년에는 미국의 크로스(Cross)에 의해 스테레오(멀티플렉스) 홀로그램 기술이 개발됐다. 이는 감광을 슬릿형태로 분할해 사진으로 찍은 물체의 여러 방향에서 본 영상을 동시에 홀로그램화한 것으로서 무지개 홀로그램과 마찬가지로 여러 방향의 물체모습을 기록할 수 있어 입체감이 뛰어난 특징이 있는 것으로 평가받고 있다.

1980년대 들어서면서 홀로그램 기술의 급속한 발전과 함께 상품화되어 물체의 원색을 재현할 수 있는 자연색 홀로그래피가 개발됐고 3차원 입체영상 기술로서 확실한 기틀을 마련하게 됐다.