동향보고서해외 ICT R&D 정책동향 (2013 년 06 호 ) Ⅰ. 홀로그램 (hologram) 기술개요와시장전망 홀로그램 (hologram), 3D 입체영상에이어미래차세대영상기술로각광 홀로그램 (hologram) 은물체의표면으로부터반사되는빛을기록했다가 3차원상에재구

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애윤 국
6 years ago
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1 홀로그램 (hologram) 기술의발전양상과상용화전망 요약 차세대영상기술로각광받고있는홀로그램 (hologram) 홀로그램 (hologram) 은물체의표면에반사시킨빛을통해 360 도에서볼수있는 3D 입체영상을보여주는기술 전문가들은현재의 3D 입체영상과초고화질 (Ultra High Definition, UHD) 영상기술을넘어미래에는홀로그램으로영상기술의진화가이뤄질것이라고전망 홀로그램구현기술은현재다양한형태로발전중이며유사홀로그램기술은이미상용화 홀로그램기술은방식에따라투과형, 반사형, 무지개홀로그램기술로구분되어발전되고있으며, 유사홀로그램인플로팅방식은이미공연, 전시분야에활발히사용 각국산학연기관, 홀로그램기술상용화를위한연구에박차 일본방송사 NHK 는자사기술연구소를통해개발한홀로그램장비를 2012 년공개 픽셀피치 (pixel pitch) 가세계최소수준인 1μm 이하에달하는고해상도홀로그램구현단말개발에성공 2013 년 6월매사추세츠공과대학 (Massachusetts Institute of Technology, MIT) 의미디어랩 (MediaLab) 연구소는컬러홀로그램구현비용을획기적으로감소 핵심부품제작비용이불과 10달러에불과한홀로그램프로젝터개발에성공함에따라, 홀로그램대중화를앞당기는데크게기여할것으로예상 리얼홀로그램상용화, 원천기술개발및활용가능영역에대한연구필요 홀로그램기술의완벽한상용화까지는최소 10년이상이걸릴것으로예상 기술적한계를극복하기위한연구 개발과홀로그램의활용성및효용성에대한고민이필요한시점 117

2 동향보고서해외 ICT R&D 정책동향 (2013 년 06 호 ) Ⅰ. 홀로그램 (hologram) 기술개요와시장전망 홀로그램 (hologram), 3D 입체영상에이어미래차세대영상기술로각광 홀로그램 (hologram) 은물체의표면으로부터반사되는빛을기록했다가 3차원상에재구성해보여주는기술 홀로그램 (hologram) 은실사로부터반사되거나회절되어전파되는빛의분포를기록및재현하는기술로데니스가버 (Denis Garbor) 가 1948 년에발표한논문 'A New Microscopic Principle' 에서최초로구현원리를설명 SF영화인스타워즈 (StarWars) 나아이언맨 (Iron Man) 등에서사람이나물체의이미지가공간위에떠있는장면은홀로그램기술이완벽하게구현되었을때의사례 상용화가이미이루어진 3D 입체영상과상용화단계에진입하고있는초고화질 (Ultra High Definition, UHD) 영상기술을넘어미래에는홀로그램으로영상기술의진화가이루어질전망 < 그림 1> 영화스타워즈 (StarWars) 와아이언맨 (Iron Man) 에서등장했던홀로그램 출처 : Gizmodo 홀로그램은 360 도에서볼수있는진정한입체영상을구현함으로서감상자의불편을최소화할수있다는장점이존재 홀로그램에의해생성된입체영상은마치실재하는존재와같은입체감을제공한다는점에서기존의평면스크린에구현되는 3D 입체영상대비현실감이극대화 또한누구든지편하게어떤각도에서도홀로그램 3D 영상을감상할수있어, 기존의입체방식에서야기되는눈의피로감과어지럼증등의문제를근본적으로해결가능 118

다양한형태로발전하고있는홀로그램기술 홀로그램기술은구현방식에따라반사형 (reflection), 투과형 (transmission), 무지개 (rainbow) 홀로그램으로구분 반사형방식홀로그램은홀로그램의앞에서빛을비추어반사하여나온상을홀로그램의앞에서관찰하도록제작된것으로뚜렷한입체감을보유

신용카드나지폐에새겨진홀로그램스티커제작시사용되는무지개홀로그램은원판인쇄를통해대량생산이가능하다는이점을보유 현재공연이나전시에서사용되고있는플로팅 (Floating) 방식의홀로그램은고해상도프로젝터로 2차원의투명한막에영상을쏘아상을구현하는방식을사용하고있으며, 360

3 다양한형태로발전하고있는홀로그램기술 홀로그램기술은구현방식에따라반사형 (reflection), 투과형 (transmission), 무지개 (rainbow) 홀로그램으로구분 반사형방식홀로그램은홀로그램의앞에서빛을비추어반사하여나온상을홀로그램의앞에서관찰하도록제작된것으로뚜렷한입체감을보유 투과형홀로그램은홀로그램의뒤에서빛을비추어투과하여나온상을홀로그램의앞에서관찰하도록제작된것으로밝고선명한색상이장점 < 그림 2> 기록과재생방식에따른홀로그램기술방식 반사형 (reflection) 방식 투과형 (transmission) 방식 출처 : 월간전자부품 신용카드나지폐에새겨진홀로그램스티커제작시사용되는무지개홀로그램은원판인쇄를통해대량생산이가능하다는이점을보유 현재공연이나전시에서사용되고있는플로팅 (Floating) 방식의홀로그램은고해상도프로젝터로 2차원의투명한막에영상을쏘아상을구현하는방식을사용하고있으며, 360 도에서감상할수있는리얼홀로그램과는다른유사홀로그램의일종 지속적성장예측되고있는홀로그램시장 2012 년한국전자통신연구원 (ETRI) 이조사한바에따르면전세계홀로그램관련시장규모는 2011 년총 143 억달러규모에육박 이에따라전세계홀로그램관련시장은연평균 14% 내외의성장률을보이며 2025 년 941 억달러규모까지성장할것으로추정 전세계시장규모가성장함에따라국내홀로그램관련시장규모역시 2025 년약 2조 3천억원규모로성장할전망 119

4 동향보고서해외 ICT R&D 정책동향 (2013 년 06 호 ) II. 홀로그램기술상용화동향 홀로그램기술상용화를위한각국의연구동향 일본총무성산하의연구기관인국립정보커뮤니케이션기술연구원 (National Institute of Information and Communication Technology, 이하 NICT) 은 2010 년세계최초로풀컬러전자홀로그래피디스플레이를개발 대각선길이 4cm 의디스플레이에 15도각도의시야각을가진컬러홀로그램디스플레이개발에성공 3,300 만픽셀의초고해상도화면을구현함으로서기존홀로그램재생기술에비해넓은시야각과표현면적을확보함과동시에고해상도의컬러동영상홀로그램을표시 < 그림 3> 일본국립정보커뮤니케이션기술연구원 (NICT) 가개발한풀컬러전자 홀로그래피디스플레이구현방식및투사화면 출처 : NICT 같은해 NICT 는평면공간위에높이감을구현할수있는 360 도입체홀로그램 투사기술 ' 에프비전 (fvision)' 개발에도성공 120

는해당기술을이용한데모영상시연에성공 < 그림 4> ' 에프비전 (fvision)' 을이용한홀로그램구현예 출처 : NICT

5 ' 에프비전 (fvision)' 은 NICT 가개발한특수한광학소자와다수의소형프로젝터를활용하여홀로그램을구현 구현된홀로그램은 360 도에서관찰가능하며정지이미지뿐만아니라동영상콘텐츠의투사까지가능 2011 년 NICT 는해당기술을이용한데모영상시연에성공 < 그림 4> ' 에프비전 (fvision)' 을이용한홀로그램구현예 출처 : NICT 일본방송사 NHK 는자사기술연구소를통해개발한홀로그램장비및기술을 2012 년공개 < 그림 5> NHK 의홀로그램구현예시 출처 : AV Watch 121

동향보고서해외 ICT R&D 정책동향 (2013 년 06 호 ) 현재 NHK 는 1,280x720 또는 1,920x1,080 해상도를구현하는 HD급공간광변조기 1) 개발에주력 2012 년 5월, NHK 는기술연구보고회를통해픽셀간의간격인픽셀피치 (pixel pitch) 가세계최소수준인 1μm 이하 2), 시야각이

6 동향보고서해외 ICT R&D 정책동향 (2013 년 06 호 ) 현재 NHK 는 1,280x720 또는 1,920x1,080 해상도를구현하는 HD급공간광변조기 1) 개발에주력 2012 년 5월, NHK 는기술연구보고회를통해픽셀간의간격인픽셀피치 (pixel pitch) 가세계최소수준인 1μm 이하 2), 시야각이 30도에이르는고해상도홀로그램구현이가능한공간광변조기를공개 해당공간광변조기는동영상콘텐츠의재생수준까지는이르지못했으나입체감이뛰어난이미지출력에는성공 미국캘리포니아 (California) 에위치한휴렛팩커드 (Hewlett-Packard) 연구소는 2013 년 3월무안경홀로그램디스플레이구현에성공 휴렛팩커드연구진은인간의양쪽눈에각각다른영상을노출시킨후해당콘텐츠를뇌에서 3D의입체적영상으로인식할수있도록빛의방향을조작하는방식으로홀로그램을구현 휴렛팩커드가개발한홀로그램송출장치는현재 14개의레이저발광장치를탑재하고있어완벽한입체효과를구현하는것에는미흡 이와관련하여연구진은향후 64개의레이저를탑재하여보다정교한홀로그램구현이가능한송출장치를개발할계획이라고설명 < 그림 6> 휴렛팩커드 (Hewlett-Packard) 의홀로그램디스플레이시연화면 출처 : The Guardian IT 사업자아마존 (Amazon) 은휴렛팩커드와유사한기술을이용하여홀로그램 구현이가능한스마트폰을개발하고있는것으로확인 1) SLM(Spatial Lighter Modulator) 이라고통칭되며전자광학적입력신호에맞춰서위상, 강도, 방향과같은빛의공간적인패턴을조절하는변환기 2) 1μm 은 0.001mm 를의미 122

IT 전문매체테크크런치 (TechCrunch) 의 2013 년 10월보도에따르면, 현재아마존은캘리포니아州쿠퍼티노 (Cupertino) 에있는자사 R&D 센터랩126(Lab126) 에서홀로그램기반 3D 스마트폰을개발中 해당스마트폰은 3D 구현이가능한디스플레이의탑재대신, 각모서리에장착된

7 IT 전문매체테크크런치 (TechCrunch) 의 2013 년 10월보도에따르면, 현재아마존은캘리포니아州쿠퍼티노 (Cupertino) 에있는자사 R&D 센터랩126(Lab126) 에서홀로그램기반 3D 스마트폰을개발中 해당스마트폰은 3D 구현이가능한디스플레이의탑재대신, 각모서리에장착된 4개의카메라를이용해눈과머리의움직임을인식함으로서사용자로하여금콘텐츠에대한입체감을느낄수있도록설계된것으로추정 테크크런치는익명의내부소식통을인용해아마존이시선추적기술 (retina-tracking technology) 을사용해스마트폰내이미지를홀로그램처럼보여주며, 해당이미지는어느각도에서보든 3D로보인다고설명 2013 년 6월매사추세츠공과대학교 (Massachusetts Institute of Technology, MIT) 의연구기관 MIT 미디어랩 (MIT Media Lab) 은저렴한비용으로구현가능한컬러홀로그램프로젝터를개발 MIT 미디어랩이개발한홀로그램프로젝터는 400x400x138 픽셀해상도와초당 30프레임에달하는홀로그램이미지를제공하기때문에일반 TV와유사한화질의구현이가능 음파로빛의방향을조작할수있는도파관을핵심부품으로탑재한해당프로젝터는음파의조정만으로색변환이가능하기때문에색표현을위한많은부품이필요하지않다는장점을보유 MIT 미디어랩에따르면해당프로젝터에탑재된도파관의핵심칩셋제작비용은불과 10달러에불과 MIT 미디어랩연구팀은기존공간광변조기를사용한홀로그램구현기술대비자체개발한프로젝터가더욱효율적임을강조하며향후해당프로젝터이용하여일반평면 TV와비슷한가격의홀로그램 TV를상용화시킬수있다고설명 < 그림 7> MIT 미디어랩이개발한홀로그램디스플레이시연화면 출처 : Gizmag 123

8 동향보고서해외 ICT R&D 정책동향 (2013 년 06 호 ) III. 홀로그램기술의미래전망과시사점 리얼홀로그램, 상용화까지는최소 10년이상소요예상 현재우리가공연, 전시에서보고있는유사홀로그램인플로팅방식이아닌, 360 도에서볼수있는리얼홀로그램의상용화까지는상당기간이소요될것으로예상 학계의연구결과에의하면홀로그램구현을위해서는 360 도에서 240 개이상의레이저빔으로영상을송출해야하지만, 광학기술의한계와빛의간섭현상, 데이터전송용량의한계등으로인해실제구현에는어려움을겪고있는상황 3) SF 영화에서볼수있는수준의 3D 홀로그램영상을만들어내는것은상당시일이소요되어야일정부분가능할것으로예상 개발소요기간은연구자들에따라각각다르게예상되고있는데, 2011 년 11월저명과학저널인네이처 (Nature) 에자체개발홀로그램기술을발표한애리조나대학 (University of Arizona) 의나세르페이검베리언 (Nasser Peyghambarian) 교수연구팀에따르면, 10년내로안방의 3D 화면에완전한홀로그램을구현할수있을것으로전망 반면, 2013 년저비용으로구현가능한컬러홀로그램기술을개발해네이처에논문을발표한 MIT 미디어랩의마이클보브 (Michal Bove) 박사는단순소형스크린에홀로그램을상용화시키는것만해도최소 10년이상의시간이필요할것이라고주장 결국연구진에따라차이는있지만앞으로홀로그램기술의상용화에는최소 10년이상의시간이필요한것으로의견이모아지고있는상황 리얼홀로그램구현을위해서는기술적한계해결에주력해야할필요성이존재 50 인치급의홀로그램디스플레이를구현하기위해서는공간광변조기수천개 필요하지만, 현재로서는이러한디스플레이를지원하는광학소자기술이부재 3) P. W. Wachulak, M. C. Marconi, R. A. Bartels, C. S. Menoni, & J. J. Rocca(2007). Volume ex treme ultraviolet holographic imaging with numerical optical sectioning. Optics Express, Vol. 15, Issue 17, pp 참조 124

9 또한 60도정도의시야각을가진 40인치디지털홀로그램화면전송에는기존고해상도대비 180만배에달하는데이터가필요 해당데이터는약 5,000Tbps 4) 에달하는엄청난용량이므로이를압축하고전송하기위한데이터전송망의획기적인기술적도약없이는고해상도홀로그램구현이불가능 현재홀로그램기술구현을위해연구진들은다양한접근법을통해보다저렴하고활용이용이한기술개발에매진하고있으나, 발상의전환에서비롯되는보다혁신적인연구가요구되고있는상황 홀로그램의활용분야와효용성에대한고민이필요한시점 홀로그램이아직완전히상용화된것이아니기때문에어떤분야에활용될수있을지에대한고민이선행되어야할것 2012 년한국전자통신연구원이발표한 ' 디지털홀로그래피유망분야전망 ' 에따르면, 전문가들은방송, 광고, 전시, 공연, 테마파크등을홀로그램기술적용이가능한유망분야로지목 반면, 일반인들은게임, 영화, 의료, 휴대폰, 군사, 광고, 테마파크순으로홀로그램유망분야를선택해인식의차이가있는것으로확인 이는 SF영화에서보는홀로그램기술을기대하는일반인들과기술적한계및문제점들을인식하고있는전문가들의견해차이에따른것으로, 홀로그램의활용분야와효용성에대한깊이있는분석이필요함을시사 플로팅방식의유사홀로그램을적극수용하는등기술적완성도뿐만아니라기술의효용성측면에서접근이요구 당초예상됐던것에비해 3D TV가시장에서수용되는속도와소비자들의반응이기대에미치지못하고있다는점을고려한다면, 홀로그램의경우도같은현상이벌어질가능성이존재 따라서현재전시, 공연등에활용되고있는플로팅방식에대한관객들의호응이크다는점을감안할때, 유사홀로그램기술이라도적극활용하는자세가필요 플로팅방식의실제활용을통해홀로그램의활용분야에대한가능성을미리가늠하고적절한사용자경험을설계하는기초자료로활용이가능하기때문 4) 1 조비트 (bit) 에해당하는정보량 125

10 동향보고서해외 ICT R&D 정책동향 (2013 년 06 호 ) 참고문헌 About.com, "History of Holography", Bloomberg, "MIT Researcher Says Holographic TV Could Debut in Next 10 Years", CIXchange, "Credit card hologram", Digital Cinema Report, "What is Holography s Future?", Gizmag, "New technology from MIT may enable cheap, color, holographic video displays", Gizmodo, "Elon Musk Wants to Build the Iron Man Hologram UI For Real", , "Oh Man, Life-Size Holograms Could Be Coming to Your Living Room", Livescience, "What is a Hologram?", Mashable, "We're One Step Closer to Bringing Holograms Home", MIT Technology, "Here Comes the Plastic Money", NICT, "NICT Introduces the World s First Color Electronic Holography Display System with 15 Viewing-Zone Angle and 4-cm Diagonal Display Size", P. W. Wachulak, M. C. Marconi, R. A. Bartels, C. S. Menoni, & J. J. Rocca(2007). Volume extreme ultraviolet holographic imaging with numerical optical sectioning. Optics Express, Vol. 15, Issue 17, pp TechCrunch, "Amazon s Smartphones Detailed: Project Smith 3D Flagship Model And A Value Handset With FireOS", The Guardian, "Princess Leia hologram could become reality", KT종합기술원, " 진정한 3D를구현한다! Digital Hologram", TTA 저널, " 홀로그래피 : 완전입체영상기술의전망 ", 월간전자부품, "3차원디스플레이기술의현황과전망 ", 정보통신산업진흥원, " 디지털홀로그래피기술동향및전망 ", 한국전자통신연구원, 디지털홀로그래피유망분야전망, AV Watch, " 技研公開 2012 SHV の次インテグラル / ホログラム立体 TV", NICT, " 多人数で観察できるテーブル型裸眼立体ディスプレイの開発に成功 ", , " 超臨場感映像研究室 fvision: 周囲から多人数で観察可能なテーブル型裸眼立体ディスプレイ ", 본내용은집필연구원의개인적인견해로서정보통신산업진흥원의공식의견과는무관합니다. 126

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PowerPoint Template Market & Issue 분석 Report [ 3D 홀로그램기술현황및전망 ] 2012. 7. 10 차세대방송 모바일미래인터넷융합기술정보보호전파위성방송통신시장방송통신정책 본보고서의내용은집필자개인의견해로서한국방송통신전파진흥원의공식입장과는무관합니다. I. 개요 홀로그램 (Hologram) 은빛의간섭성을이용해입체정보를기록 재생 창출하는홀로그래피 (holography)