2025년 AR/VR 시장 규모가 7,660억 달러까지 성장할 것으로 전망되면서 홀로그램 기술에 대한 관심도 급증하고 있다. 실감형 3D 디지털 콘텐츠를 위한 입체 영상 표시 방법들 중에서 홀로그램 접근법이 눈에 가장 편안한 기술이며, 초실감 3D 공간 표현 영역에서도 궁극의 방식으로 알려져 있기 때문이다.

 

한국전자통신연구원은 홀로그램 데이터의 고속 생성·처리 및 재생 화질 향상 기술 등을 고도화하며 국내 홀로그램 기술 발전에 이바지하고 있다. 한국전자통신연구원 콘텐츠연구본부의 윤민성 책임연구원은 6G 시대를 위해 홀로그램 기술 발전은 무엇보다 중요하다고 강조한다.

 

Q. 홀로그램은 실감형 콘텐츠를 구현할 수 있는 핵심 기술입니다. 홀로그램은 어떤 기술이며, 실감형 콘텐츠 속 홀로그램 기술은 어떤 역할을 담당합니까?

 

A. 부피를 갖는 영상을 실제 3차원 공간상에 투영해 실제감 있는 이미지로 만들 수 있는 매개체가 ‘홀로그램(hologram)’입니다. 일반적으로 우리가 흔히 보는 2차원 평면 영상이 공간에 투영되는 영상 표시 방식과 달리, 홀로그램은 빛의 파동 현상인 간섭과 회절 그리고 편광 특성을 이용합니다. 3차원 영상 정보가 기록된 홀로그램에 적절한 빛을 조명해 주면, 이 홀로그램과 반응한 빛에 의해 영상의 깊이 및 입체감이 실제 자유 공간상에 표현되는 것입니다.

 

시장조사 기관인 마켓워치는 2025년 AR/VR 시장 규모가 7,660억 달러(약 894조 원)까지 성장할 것으로 전망하고 있습니다. AR 시장 속 ‘헤드업 디스플레이’가 가장 높은 시장 점유율을 차지할 것으로 예측됩니다. 특히 산업용 AR 스마트 안경, 차량용 헤드업 디스플레이 적용, 게임 및 엔터테인먼트 소비자용 애플리케이션 등이 주요 성장 동력으로 꼽히고 있습니다.

 

실감형 3D 디지털 콘텐츠는 분야 특성상 초점 조절과 수렴 간 불일치로 인한 어지럼증 문제가 지속적으로 제기되어 왔습니다. 홀로그램 접근법은 이 실감형 디지털 콘텐츠를 위한 입체 영상 표시 방법들 중 사용자의 눈에 가장 편안한 기술이며, 초실감 3D 공간 표현 영역에도 최적의 기능을 제공하고 있습니다.

 

6G 시대에 진입하면 사람과 사물, 건물, 공장, 차량과 도로 등의 물리적 실체를 가상 공간에 복제해 경험하는 일은 다반사가 될 것입니다. 고해상도의 홀로그램 3D 콘텐츠 기반 모바일 통신 및 방송 서비스 수요도 급격히 증가될 수밖에 없습니다. 6G 플랫폼 환경에 적합한 모바일 디스플레이 단말을 사용하는 고객은 고성능 AI 칩으로 구동되는 3차원 공간 컴퓨팅 기술과 초실감 홀로그램 콘텐츠의 실시간 통신 및 양방향 상호 작용 서비스를 이용할 것으로 예상합니다.

 

인공지능 기술과 연계돼 실물보다 더 실제 같은 초실감 홀로그래픽 콘텐츠를 웨어러블 스마트 글라스를 통해 제공하고, 헤드셋 폼팩터에서는 홀로그램 AI 비서를 가시화하는 서비스 등을 출시할 수 있을 것입니다.

 

Q. 국내 홀로그램 기술 수준을 어떻게 평가하며, 향후 어떤 방향으로 발전해야 한다고 생각하십니까?

 

A. 홀로그램 관련 국내 기반 기술은 하드웨어, 소프트웨어 모두 세계적인 수준에 도달해 있다고 생각합니다. 다만, 앞서 소개한 각종 서비스들이 향후 실현되기 위해서는 해결해야 할 과제가 남아있습니다.

 

우선 빛의 진폭과 위상을 온전히 변조시킬 수 있는 4K급 이상의 고해상도 패널이 헤드셋 타입의 스마트 글라스에 적용될 수 있는 디자인이 구현돼야 합니다. 두 번째는 홀로그램 이미지를 재생시킬 수 있도록 가간섭성을 제공하면서 무게가 가벼운 소형 고출력 RGB 레이저 모듈 및 이를 제어할 수 있는 조명 기술의 혁신입니다. 마지막으로는 헤드셋 타입 하드웨어 경량화를 위한 디스플레이 부품·소재의 혁신입니다.

 

즉, 레이저 광원에서 나온 광파가 진행되는 동안 광파 간섭성 및 편광 특성을 안정적으로 유지하면서 스마트 글라스에 적용할 수 있는 얇고 가벼운 컬러 광학 신소재 개발도 필요할 것입니다. 실감 콘텐츠형 홀로그램 요소 기술 분야에서 원천 기술 확보와 핵심 기술 선도를 위해서는 민간과 정부 차원의 기술 개발 및 지원이 지속적으로 이뤄져야 할 것입니다.

 

Q. 글로벌과 비교했을 때 국내 홀로그램 기술 강점은 무엇입니까? 또 발전해야 하는 부분이 있다면 무엇입니까?

 

A. 우리나라는 디스플레이 강국으로, 홀로그램 기술 입지 선도에 매우 유리합니다. 예를 들어 최근 애플사의 비전 프로 발표로 인해 MR, XR, 메타버스 디바이스 패널 관련 마이크로-OLED, OLEDoS 기반 초고해상도·초소형화 패널 양산 기술 개발에 투자가 증대되고 있습니다.

 

또한, 홀로그램 데이터에 대응되는 빛의 진폭과 위상을 온전하게 변조·제어할 수 있는 대표 물질은 ‘액정’입니다. 액정이 사용되는 LCoS 패널과 관련된 국내 중견 기업들의 설계 및 제조 역량은 매우 우수합니다.

 

앞으로도 스마트 글라스향 LCoS 패널을 고도화하기 위한 지속적인 연구 개발이 중요한 이유가 바로 여기에 있습니다. 실감 콘텐츠형 홀로그램 디스플레이에 적합한 LCoS 부분에서 원천 산업 기술의 확보와 응용 기술을 선도할 수 있도록, LCoS용 편광 소재/패널 설계/신공정 기술 등에서의 개발과 지원을 각각 지속적으로 해야 할 것입니다.

 

Q. 홀로그램 국제 표준화의 필요성에 대해 어떻게 생각하십니까?

 

A. 홀로그램 산업 특성상 전문적인 기술 지식이 필요하고, 용어 자체가 어려워 진입 장벽이 높은 것이 사실입니다.

 

우리나라의 국가 표준 (산업 표준, KS)과 국제 표준 사이의 관계를 살펴보면, 국가 표준의 대부분은 현저한 국가이익에 저촉되지 않는 한 국제 표준과 동일성을 추구하고 있습니다. 예를 들어, 광학기기 분야 (TC172, Optics and photonics)에서 사진기, 복사기 등 몇 개의 국내의 고유 표준 외에는 ISO의 국제 표준에 부합하도록 번역, 제정 및 운용되고 있습니다.

 

이번 2023년에 시작된 제2차 국가표준기술력향상 사업 호롤그램 표준은 우리나라의 국가 표준을 국제 표준으로 제정함으로써 국내 홀로그램 산업의 국제적인 경쟁력을 확립·향상하고자 추진되는 과제입니다. 이 목적을 위해 본 사업은 홀로그램 산업에서 중요한 핵심 용어들에 대한 국가 표준을 먼저 제정하고, 이를 국제 표준화하는 절차로 추진할 예정입니다. 산업적으로 부가가치가 높은 표준화 대상으로는 디지털 홀로그램 패터닝 및 엠보싱 홀로그램 산업 표준, 표준 홀로그램의 설계 제작, 표준 홀로그램의 측정 장치 설계 제작, 그리고 홀로그램 성능 측정 시험 표준 등이 있습니다.

 

Q. ETRI는 홀로그램 기술 발전을 위해 어떤 노력을 하고 있습니까?

 

A. 우리가 눈으로 직접 바라보고 있는 실제 물체는 그 물체의 표면으로부터 반사된(출발한) 각각의 빛들이 눈의 동공을 통과하여 망막에 들어온 결과입니다. 홀로그램 관점에서 보면, 거시적인 3D 물체는 이 물체를 구성하기 위한 수많은 빛의 점들의 집합으로 볼 수 있습니다.

 

홀로그램 영상 표시 방식은 부피를 갖는 물체와 같이 깊이감 표현에서 우수한 강점을 가집니다. ETRI는 최근 '하이브리드 초실감 영상 표시 기술'을 개발했습니다. 이 기술은 헤드셋용 초실감 비디오 영상 콘텐츠에서 주어진 각 장면을 3D 대상물의 콘텐츠와 2D 배경의 콘텐츠로 구분한 후, 3D 물체를 홀로그램 방식으로 복원하면서 2D 배경 이미지를 공간 플로팅 AR 디스플레이 방식으로 재생해 실제 세계와 조화를 이루도록 3차원 공간에 결합 및 정합하는 프로세스입니다.

 

나아가 이 기술에 딥러닝 영상처리 기법을 적용해 AR, XR, 메타버스 환경에서도 사용자 맞춤형 상호작용 서비스에 적합한 홀로그램 데이터를 고속·생성 처리하는 기술, 홀로그램 화질 향상 기술 등을 고도화하고 있습니다.

 

헬로티 함수미 기자 |