홀로그램 공연 원리 - hollogeulaem gong-yeon wonli

홀로그램의 어원은 완전함,전체를 의미하는 Holo와 정보,메세지를 뜻하는 gram의 합성어로 실제 물체처럼 입체로 보이는 3차원 영상이나 이미지 등을 말합니다.

가장 흔한 예로 스타워즈나 아이언맨 등의 영화 내에서 이용자의 조작 인터페이스로 홀로그램이 활용되는 작품을 볼 수 있습니다. 하지만 이제는 영화에서만 구현되던 기술들이 실제 우리들의 현실이 되었습니다.

홀로그램은 실제 존재하지 않은 대상을 실제로 존재하는 것처럼 보이게 구현하는 증강현실로도 해석이 가능합니다. 현재 3차원의 입체 영상은 3D 영화로 구현되고 있는 스테레오스코피 방식이 상용화 되어있는 단계입니다. 또한 실제로 월드스타 가수 싸이(PSY)가 홀로그램을 이용한 콘서트를 개최하여 자사 아티스트 콘텐츠와 IT 기술을 접목한 비즈니스의 최초의 가상현실 콘서트를 만들어 낸 것입니다.

그렇다면 이러한 홀로그램이 만들어지는 기본 원리는 무엇일까요?

홀로그램의 기본원리

- 홀로그램은 두개의 레이저광이 서로 만나 일으키는 빛의 간섭 효과를 이용해 3차원 입체 영상을 기록한 결과물이라고 할 수 있으며, 크게 아날로그 방식과 디지털 방식으로 나뉘게 됩니다.

1)아날로그 방식 홀로그램

필름을 사용하여 실물을 입체영상으로 찍어내는 사진 기술로 찍고자 하는 사물의 형상에 태양광이나 일반 조명 과원을 비추고 광원이 반사되어 나오는 빛이 사진기로 들어가 감광필름에 찍어내는 방식으로 , 사진촬영을 응용한 3차원 영상 이미지 생성 기술을 말합니다.

쉬운 예로 2개의 레이저 광선을 하나는 Mirror에 하나는 Object에 쏘아서 object에 난반사된 빛과 mirror에서 반사된 빛이 겹쳐지며 생겨나는 간섭 현상을 기록하여 정지된 입체 이미지를 만들어 내는 것으로 쉽게 볼 수 있는 3D 책받침이나 지폐의 위조방지에 사용됩니다.

2) 디지털 방식 홀로그램

- 수학적 계산과 처리를 통해 간섭무늬를 만들고 데이터를 기록한 것을 다시 재현시키는 것입니다. 즉 , 사물에서 반사된 빛을 실제와 같은 현실감을 위해 디지털화 시킨 기록 및 재현을 말합니다.

실제 디지털 방식에서는 광원에서 나온 빛을 spliter를 이용하여 빛을 2개로 나누고 2개의 거울에 반사되어 각각 피사체와 홀로그래피 감광재료에 비추어 두 광선이 서로 간섭현상을 일으켜 간섭무늬를 기록한 홀로그램이 만들어지고 이를 기록에 사용된 광선으로 다시 조사하여 회절 현상을 이용하여 입체사진과 같은 피사체를 재 생산시키는 원리 입니다.

다음으로는 2017년 주목해야 할 홀로그램이 활용된 사례에 대해 살펴보도록 하겠습니다.

1) 윈크루(vinclu)-Gatebox

가상 캐릭터인 아즈마 히카리를 원형의 홀로그램 안에 표시하는 사물인터넷(IoT)용 소형 스마트 디바이스. 음성인식, 카메라, 인체감지 센서가 탑재되어 있으며 이용자는 명령을 음성 혹은 연결된 스마트폰을 통해 내릴 수 있고, 이메 맞춰 역할을 수행하는 스마트 허브 제품의 하나입니다.

2)한국전자통신연구원(ETRI) - 360도 입체 홀로그램 영상 '테이블톱형 홀로그래픽 디스플레이'

3.2인치 크기로 360도 홀로그램 영상을 시연했으며, 오는 2021년까지 영상 화질 개선과 크기 확대, 시스템 소형화를 위한 기술을 개발하며, 실사 영상 홀로그램을 '5G 네트워크'를 통해 송수신하는 기술도 함께 개발할 계획입니다.

3)시크렛(Cicret)-홀로그램 기술 활용 스마트 워치

스마트워치 시장에서는 홀로그램을 이용한 인터페이스의 혁신이 가장 먼저 이루어질 것으로 전망됩니다. 유튜브를 통해 공개한 2014년 홀로그램 기술 활용 스마트 워치(팔목에 인터페이스를 디스플레이시키는 스마트 워치)도 2017년에는 상용화 될 수 있을 것으로 전망되고 있습니다.

4) BMW-홀로액티브 터치

BMW는 2017년 1월 미국 라스베거스에서 열리는 국제 소비자 가전박람회에서 차량용 인포테인먼트 조작 시스템인 홀로액티브 터치 기술이 시연되었습니다. 이는 운전자에게 가상의 터치스크린 화면을 제공해 손짓으로 홀로그램 화면을 조작할 수 있도록 한 인터페이스 입니다.

이와같이 홀로그램이 실제 영화에서 그려진 형태로 상용화가 되기까지는 적지 않은 시간이 소요될 것으로 전망되지만 본격적인 홀로그램 시대에 대한 전초 단계의 기술들이 쏟아지고 있는 것이 현 시대의 현황이라고 볼 수 있겠습니다.

여러분의 상상속의 홀로그램이 실현되고 있지는 않을까요?

이상 팬옵틱스였습니다.

홀로그램 콘서트

4월 10일(현지시간) 멕시코 수도 멕시코시티의 내셔널 오디토리움에서 '전설의 소프라노' 고(故) 마리아 칼라스(1923-1977)가 홀로그램 기술로 되살아나 노래를 부르고 있다. EPA_연합뉴스

영화 '아이언맨'의 주인공 토니 스타크는 입체영상 '홀로그램'으로 강화슈트 설계도를 만든다. 허공에 띄워진 입체 설계도는 손짓으로 돌아가고, 확대·축소도 되며, 심지어 몸에 착용도 된다. 평면 설계도보다 훨씬 효율적이다.

상상 속 홀로그램이 현실의 기술로 다가오고 있다. 특수 안경이 필요한 가상현실(VR)이나 증강현실(AR)과 달리 맨눈으로 볼 수 있어, 보다 편하고 유용하다. 시장조사업체 GIA에 따르면 세계 홀로그램 시장규모는 2019년 310억 달러에서 2025년 743억 달러로 급팽창할 전망이다.

◇빛의 간섭현상으로 만드는 홀로그램

홀로그램은 두 개 이상의 빛이 한 점에서 만날 때 서로 합해지거나 상쇄되는 '간섭현상'이 원리다. 스티커나 지폐의 위조방지 무늬에 쓰이는 '아날로그 홀로그램'은 레이저 하나는 피사체에 쏘고, 또 하나는 거울에 쏜 뒤 양쪽에서 반사된 빛을 합쳐 필름에 담은 것이다. 필름에 맺힌 간섭무늬가 빛을 휘어 입체감과 원근감을 느끼게 한다.

'디지털 홀로그램'은 수많은 레이저를 여러 각도에서 쏴서 허공에 빛 입자를 찍어내는 방식이다. 아직은 기술적 한계로 영상 크기가 최대 5cm에 불과하다.

그래서 간단히 만들 수 있는 '플로팅 홀로그램', 이른바 '유사 홀로그램'이 나왔다. 원본 영상을 바닥의 반사판에 쏴서 45도 기울기로 설치된 반투명 스크린에 투사하는 구조다. 무대에 사람이 등장한 듯 보이지만 실제론 스크린에 맺힌 영상이다. 상업 홀로그램의 대부분이 이것이다.

홀로그램 강의

한양대 화학과 김민경 교수가 세계 최초로 홀로그램 강의를 시연하고 있다. [한양대 제공]

◇세 곳에서 동시 강의하고 서울-LA 원격회의

올 1학기 한양대 김민경 교수가 세계 최초로 홀로그램 강의를 시연했다. 수업은 세 개의 강의실에서 동시에 이뤄졌다. 김 교수는 혼자 스튜디오에서 강의했지만, 각 교실의 강단 스크린에는 김 교수 홀로그램이 떠올랐다. 실물 크기여서 강단에 선 것처럼 보인 데다, 질문을 받고 토론도 가능해서 기존 수업과 차이를 느끼기 어려웠다.

일방적인 인터넷 강의와 달리 쌍방향인 홀로그램 강의는 수업의 긴장감을 유지할 수 있다. 수강 신청이 아무리 많이 몰려도 얼마든지 소화할 수 있고, 해외에 거주하는 유명 교수도 간단하게 원격으로 초빙할 수 있다.

회의도 홀로그램을 이용하면 공간의 제약을 쉽게 뛰어넘을 수 있다. 올 3월 KT는 서울에서 미국 로스앤젤레스(LA)에 있는 사람을 홀로그램으로 불러와 회의를 시연했다. 무려 9천500km나 떨어졌지만 마주 보고 대화하는 듯 자연스러웠는데, 전송 지연시간이 불과 0.2초에 불과해서다. 영화 '킹스맨'에 나오는 홀로그램 원탁회의가 현실화한 것이다.

홀로그램 강의나 회의 실현은 작년 말 상용화한 5G(5세대 통신)의 공이 컸다. 기존 4G로도 구현할 수 있지만 그보다 최대 20배 빠른 5G에 비하면 영상 해상도가 확연히 낮아 생동감이 뚝 떨어진다.

또 홀로그램은 어마어마한 데이터를 잡아먹는다. 불과 1cm 크기 영상 구현에 1GB가 넘는 데이터를 소모한다. 때문에 4G로는 반응속도가 너무 늦어져, 실시간 화상 대화라는 본래 취지를 살리기가 사실상 불가능하다.

홀로그램 내비게이션

제네시스 G80의 전면유리에 구현된 '홀로그램 증강현실 내비게이션'이 운전자에게 길 안내를 하고 있다. [현대기아차 제공]

◇타임머신 타고 온 홀로그램 콘서트

'유사 홀로그램'이 개발된 덕분에 작고한 유명 가수들의 무대를 다시 볼 수 있게 됐다. 첫 무대는 2012년 미국에서 열린 투팍의 공연이었다. 1996년 사망한 투팍이 생존한 후배 가수들과 함께 노래하는 모습에 많은 관객이 감회에 젖었다.

2014년 미국 빌보드 시상식에서 펼쳐진 고(故) 마이클 잭슨의 공연은 홀로그램 콘서트 상업화의 신호탄이 됐다. 최근엔 '전설의 소프라노' 마리아 칼라스의 홀로그램 콘서트가 크게 흥행했으며, 국내에서도 지난해 고(故) 유재하와 남성그룹 스윗소로우의 협연이 펼쳐져 팬들의 갈채를 받았다.

올 3월 미국에서 열린 CES(소비자가전쇼)에선 현대기아차와 홀로그램 강자인 스위스 웨이레이가 함께 개발한 홀로그램 내비게이션이 공개됐다.

기존 내비게이션을 보려면 짧게나마 전방에서 시선을 떼야 한다. 반면 홀로그램 내비게이션은 앞유리에 경로와 주의구간, 현재속도 등이 모두 표시돼 주의가 흐트러지지 않는다. 작은 화면이 아니라, 시야 위에 그대로 덧그려지는 방식이라 알아보기도 훨씬 편하다.

헤드업 디스플레이(HUD)도 앞유리에 표시해주지만 '유사 홀로그램' 방식이라 좁은 부분에만 정보가 나온다. 하지만 홀로그램 내비게이션은 '디지털 홀로그램' 구조여서 앞유리 전체를 활용한다는 점에서 차원이 다르다. 상용화 예정은 2020년, 바로 내년이다.

김영대 기자