그랜드퀘스트 2025

윈도형·볼류메트릭 3D 기술로 진화

AR·VR 기기,진짜 입체감 구현 도전

에어리얼 디스플레이로 영상이 허공에

2030년 전후,상업화 본격 진입 예상

박재형 서울대 교수와 홍용택 서울대 교수(오른쪽) [이승환기자] “미래 공간 디스플레이는 크게 두 가지 범주로 구분할 수 있다. 하나는 ‘윈도 타입 공간 디스플레이’,다른 하나는 ‘볼류메트릭 공간 디스플레이’다.”

박재형 서울대 교수는 공간 디스플레이를 크게 두가지로 나누었다. 스크린이 꼭 필요하며 그 안에서 입체감을 주는 윈도 타입과 허공에 3D 입체 영상을 띄우는 볼류메트릭이 그것이다. 박 교수는 현재 이들 윈도 타입과 볼류메트릭 타입의 공간 디스플레이를 연구하고 있다. 박 교수는 “과거 IBM 임원이 컴퓨터에 칼라 디스플레이는 필요 없다고 말했지만,실제로 칼라 디스플레이가 나오자 사람들이 새로운 세상을 경험하게 됐다”면서 “공간 디스플레이도 마찬가지로,지금은 상상하지 못하지만 일단 만들어지면 완전히 새로운 세상이 열릴 것”이라고 힘줘 말했다.

대표적인 영역이 증강현실(AR)과 가상현실(VR)이다. 지금 우리가 쓰는 AR이나 VR은 눈앞에 띄워주는 영상이 모두 2차원 평면 영상이다. 양쪽 눈에 다른 영상을 보여줘 착시를 일으키는 것이다. 2D 패널 기반 양안시차 방식 (Stereo 3D)인 것이다.

하지만 박 교수는 진짜 홀로그래픽 3D를 연구하고 있다. 박 교수는 “양안시차에 의존하지 않고 각각의 눈이 실제로 깊이를 느낄 수 있는 홀로그래픽 3D 영상을 AR·VR 기기에서 구현하는 것이 목표”라면서 “궁극적으로는 AR·VR 밖을 벗어나 이런 영상을 홀로그램으로 구현하고자 한다”고 말했다. 예를 들어,AR 기기로 진짜 홀로그램을 띄워 한 쪽 눈을 감아도 3D를 볼수 있는 방식이다. 이런 기술은 어지러움증을 획기적으로 줄일 수 있다.

일본 홀로그램 패널 제작사 아스카(ASKA)3D가 개발한 에어리얼 디스플레이 엄밀한 의미의 홀로그램은 아니지만 보다 상용화에 가까운 기술 중 ‘에어리얼 디스플레이(Aerial Display)’가 있다. 에어리얼 디스플레이는 ‘떠 있는 영상’을 만들 수 있다. 특별한 광학판(광학 필름)을 이용하면,진짜 디스플레이 패널은 탁자 아래에 숨겨놓고,영상은 공중에 떠 있는 것처럼 보이게 만들 수 있다. 핵심은 투과형 재귀반사판(transmissive retroreflective plate)이다. 재귀반사란 입사한 빛을 입사 방향으로 정확히 되돌려 보내는 반사 형태를 말하는데,이 성질 덕분에 수평 방향에서 디스플레이 영상이 정밀하게 반사되어 사용자 눈에 전달된다. XY 방향(수평면) 광선에 대해서는 재귀반사를 활용하고,Z 방향(수직축) 광선에 대해서는 투과를 허용하면 디스플레이의 ‘부양 영상 (aerial image)’이 물리적으로 형성되어 관찰자는 허공에 떠 있는 영상을 인식하게 되는 것이다.

이러한 공간 디스플레이는 물론 그 난도가 높다. 2D 디스플레이는 단순히 화면 평면 위에 영상을 출력하면 되지만,공간 디스플레이는 영상의 깊이 정보를 만들어야한다. 즉 다른 위치에 따라,다른 각도의 영상을 보여줘야 진짜 3D처럼 보이는 것이다.각 방향별로 별도 영상을 계산하고 출력해야 하므로,필요한 데이터량·렌더링 부하·광학 제어 난이도가 급격히 증가한다. 반면 AR·VR 기기는 ‘제한된 시야각’ 덕분에 상대적으로 구현이 용이하다는 게 박 교수의 설명이다.

박 교수는 “애플이나 삼성이 후속 모델을 확장하면,일반 사용자도 공간 디스플레이 경험을 일상적으로 접하게 될 것”이라면서 “깊이감이 살아 있는 3D 영상을 자연스럽게 요구하기 시작할 것으로 전망된다”고 말했다.

그러면서 그는 광학적 초점과 입체감을 모두 만족시키는 홀로그래픽 디스플레이 기술 수요가 본격화 할 것으로 내다봤다. 박 교수는 “2030년 전후에는 완전한 홀로그래픽 디스플레이 기술이 상업적으로 대중화되는 첫 시대가 열릴 것”으로 전망했다