KAIST, 안경 없이 홀로그램 영상 볼 수 있는 기술 개발

[이뉴스투데이 여용준 기자] 전용 안경 없이 3D 홀로그램 영상을 재생할 수 있는 기술이 개발됐다. 특히 기존 디스플레이 공정과 호환도 가능해 스마트폰이나 태블릿 등 소형기기에 활용이 가능할 것으로 보인다. 

24일 KAIST는 물리학과 박용근 교수 연구팀이 안경 없이도 3D 홀로그래픽 디스플레이를 재생할 수 있는 기술을 개발했다고 밝혔다. 이번에 개발한 기술은 초박형 구조로 기존 디스플레이 생산 공정과 호환 가능하며 대면적 광시야각을 확보해 3D 디스플레이 기술을 한 단계 진보시켰다.

박종찬 박사(KAIST 물리학과 연구원)가 1저자로 참여한 이번 연구는 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 21일 자 온라인판에 게재됐다.

특별한 안경 없이 실감 나는 3D 영상을 재생할 수 있는 홀로그래픽 디스플레이는 현재 기술로는 구현할 수 있는 영상 크기가 매우 작고 시야각도 크게 제한돼 어려움이 있었다.

현재의 기술로 만들 수 있는 3차원 영상은 크기는 약 1㎝, 시청 가능한 시야각은 약 3도 이내로 제한돼 사실상 실용화가 불가능했다.

연구팀은 복잡한 광학계를 구성하는 대신 LCD패널과 비주기적으로 설계된 박막을 추가해 기존 방식에 비해 성능이 크게 향상된 3D 영상을 개발했다. 박막은 비주기적으로 배열된 수많은 구멍(핀홀)으로 구성되는데 핀홀은 빛을 넓은 각도로 퍼뜨리기 때문에 형성된 3차원 영상을 넓은 각도에서 볼 수 있다.

연구팀은 이론에 따라 설계된 박막을 기존 디스플레이의 LCD패널에 부착했고 실험을 통해 약 3㎝×3㎝의 화면에서 약 30도의 시야각을 가지는 3D 홀로그램 영상을 구현하는 데 성공했다. 

이는 기존의 FHD 홀로그래픽 디스플레이로 표현할 수 있는 공간대역폭 보다 약 400배 이상 향상된 결과이다. 또 RGB를 나타내며 60Hz로 작동하는 동적 홀로그램 역시 구현했다.

박용근 교수 연구팀이 2016년 ‘네이처 포토닉’에 보고했던 기술은 산란을 이용해 홀로그래픽 디스플레이 품질을 향상시켰지만 복잡한 계산과 큰 부피의 장비가 필요했었다. 이후 지속적인 기술 개발을 통해 본 연구에서는 일반 LCD 패널에 비주기적인 박막만 추가하면 제작할 수 있다. 이 때문에 기존 제조공정에 한 단계를 추가함으로써 상용화에 적합한 기술로 기대된다.

박종찬 박사는 “홀로그래픽 디스플레이의 상용화를 위해서는 넓은 시야각과 큰 영상 크기뿐 아니라 소형 폼팩터를 유지해야 한다. 이번 연구에서는 평면형 디스플레이에서 대면적 광시야각 홀로그래픽 디스플레이를 구현했다”라며 “스마트폰이나 태블릿 등 휴대용 기기에서 홀로그래픽 디스플레이를 구현하는 기반기술이 될 것으로 기대한다”라고 말했다.