허공에 띄운 입체 영상 가지고 논다.

허공에 띄운 입체 영상 가지고 논다.

 

● 허공에 3D 영상 띄우고, 사방에서 입체감 느낀다.

 

미국 브리검 영 대학의 대니얼 스몰리 교수 연구진은 2018년 01월 25일 국제 학술지 '네이처'에 "레이저로 공중에 컬러 입체 영상을 구현하는 3D 디스플레이 기술을 개발했다"고 발표했다. 연구진은 영화 속 레아 공주를 본떠 등을 구부린 자세의 연구원 영상을 허공에 만들어냈다.

 

지금까지 입체 영상을 만드는 다양한 기술들이 개발됐지만, 대부분 2차원 평면 디스플레이에 구현돼 한 방향에서만 입체감을 느낄 수 있었다. 하지만, 이번 기술은 공중에 입체 영상을 만들어 어느 방향에서도 입체감을 느낄 수 있을 뿐 아니라 보는 각도에 따라 모습도 달라졌다. 과학계에서는 새로운 3D 디스플레이 기술이 상용화되면, 3D 게임이나 영화는 물론 실감 나는 원격 화상 회의나 수술 시뮬레이션 등 다양한 곳에 이용할 수 있다고 기대했다.

 

● 입체 디스플레이에 3D 프린터 원리 도입

 

이번에 개발한 디스플레이는 영상을 만드는 3D 프린터와 같다. 3D 프린터는 잉크 대신 플라스틱 등의 소재를 층층이 뿌려 입체를 만드는 장치이다. 이번 디스플레이도 빛을 내는 입자를 공중에 점처럼 찍어 영상을 만든다. 먼저 사람 눈에 보이지 않는 파장대의 레이저로 지름이 0.005-0.1㎜인 셀룰로오스 입자에 열을 전달한다. 이러면 입자가 공중에 뜬다. 레이저는 빛을 비추는 방향에 따라 입자를 원하는 방향으로 움직일 수 있다.

 

다음에는 또 다른 레이저로 적색. 청색. 녹색의 빛의 삼원색(三原色)을 입자에 쏜다. 어두운 밤에 손에 폭죽을 들고 돌리면 곡선이 잔상으로 남듯이 셀룰로오스 입자를 빠른 속도로 움직이면, 허공에 선(線) 모양으로 보인다. 사람의 눈은 1초에 10장면 이상 속도로 움직이면, 개별 장면을 구별하지 못하기 때문이다. 연구진은 이 방법으로 나비와 지구, 입체 도형 등을 허공에 그렸다. 레이저로 비춘 가시 광선은 입자에 부딪혔다가 모든 방향으로 산란된다. 덕분에 사방 어느 곳에서든 입체 영상을 볼 수 있다.

 

지금까지 허공에 입체 영상을 만드는 방식은 물체의 단면을 빠르게 수평 이동시키거나 아니면 수직축을 중심으로 회전시키는 방식이다. 단면을 이용한 입체 영상 구현 방법(volumetric display. 체적 방식)이다. 하지만, 이 경우 손을 입체 영상에 대면 단면 영상이 가려져 입체가 만들어지지 않는다. 홀로그램이나 3D TV는 평면 디스플레이에서만 구현해 입체 속으로 손을 넣는 일이 불가능하다.

 

● 상용화 위해 해상도. 디스플레이 키워야 한다.

 

이번 디스플레이에서는 입자가 빛을 내기 때문에 바로 옆에 손을 대도 문제가 없다. 또 입자가 이미 지나간 궤적이 만든 영상에는 직접 손을 대도 문제가 없다. 손이 입체 영상에 닿을 때마다 전기 자극이나 기계 자극을 주는 특수 장갑을 끼면, 입체 영상을 만지면서 물체의 촉감까지 느낄 수 있는 것이다.

 

하지만, 이번 기술은 촉감까지 주는 입체 영상이 구현된다. 의사가 수술할 부위를 허공에 띄우고 어디를 절개할지, 어디에 수술 도구를 집어넣을지 사전에 점검해볼 수 있다. 또 사무실에서는 입체 영상을 실감 나는 원격 화상 회의에 이용할 수 있으며, 과학관이나 박물관은 복도를 뛰어다니는 공룡의 입체 영상을 만들 수 있다.

 

이번에 만든 입체 영상은 우표만 한 크기이다. 레이저로 입자 하나만 움직여 영상을 만들기 때문이다. 해상도도 떨어진다. 앞으로 많은 연구자가 따라 할 것으로 생각되는 새롭고 재미있는 방법이고, 후속 연구가 뒤따르면 발전이 계속되리라 생각된다. 지금 속도라면 4년 내 상용화가 가능한 크기의 디스플레이를 구현할 수 있다. 우선 입자를 100개까지 동시에 움직일 계획이다. 이러면 훨씬 자연스러운 색과 동작을 구현할 수 있다.