과학 상식
글,편집: 묵은지
방송은 수시로 사람들에게 소상한 정보를 제공해 줍니다. 묵은지 역시 TV나
라디오 등 방송 매체를 통하여 손쉽게 좋은 정보를 얻곤 합니다. 오래전에 묵
은지는 가족들과 함께 대전 '대덕연구단지'에서 열렸던 EXPO를 관람한 적이
있었습니다. 그당시 처음으로 접한 '홀로그램' 영상은 손에 잡힐듯한 눈 앞에
작은 요정같은 여신이 물위에서 아름다운 선율에 맞춰 춤을추는 모습이 너무
도 신기하여 아이들 보다도 더 넋을 놓고 보았던 적이 있습니다.
얼마전 모 TV 방송에서 이러한 기억을 새삼 떠 올리게한 내용이 방송 되었습
니다. '홀로그래피'에 대하여 일반인들의 관심과 인식을 높혀 주려는 방송이
었는데 묵은지의 그때 그 시절 기억은 물론, 우리 생활에 필요한 그 활용성과
앞으로의 전망을 내다 본 내용으로 과학의 절대적(?) 문외한인 묵은지도 고
개를 끄덕이며 이해가 되었던 내용이었습니다.
우리 생활에 근접한 과학 상식이기에 묵은지가 여러분들께 방송된 내용을 토
대로 안 많큼 전달하고자 하니 좋은 정보가 되었으면 합니다. 방송된 내용은,
젊은 물리학자로써 현재 카이스트 물리학과 교수로 재직하고 있는 박용근 박
사가 출연하여 홀로그래피에 대해 일반인이 들어서도 이해가 쉽게 되도록 시
청자들에게 설명을 해 준 내용입니다. 방송된 내용과 관련된 내용을 종합하
여 요약해 보겠습니다.
홀로그래피(Holography)는 두개의 레이저광이 만나 서로 발생하는 빛의 간
섭 현상을 이용하여 입체 정보를 기록하고 재생하는 기술을 의미합니다. 홀
로그래피는 한마디로 말해서 빛의 세기와 방향을 모두 다루는 미래의 기대되
는 빛과 영상의 과학 기술이라 할 수 있습니다.
보는 시각에 따라 달리 보이기도 하는 '홀로그래피', 사진과 빛의 3차원 정보를
생생하게 전달해 주는 홀로그래피는 Holo의 뜻인 '완전하다'에 그림을 뜻하는
Graphy를 합친 합성어로, 과학적으로 빛의 세기와 방향을 모두 완전하게 다루
는 과학 기술상의 용어입니다.
우리가 사용하는 각종 기기들은 빛을 어떻게 다루고 있을까요? 알다시피 대부
분의 전자기기는 빛의 세기만을 다루고 있습니다. 휴대폰이나 TV에 사용되는
LCD기술의 화면은 아직까지는 빛의 세기만을 조절한 전자 기기입니다.
휴대폰이나 TV는 현재로선 3차원 영상이 불가능합니다. 시중의 3DTV는 사실
3차원 영상은 아닙니다. 각각의 눈에 다른 영상을 주입하여 착시를 일으키는
기술일 뿐입니다. 그러다 보니 3DTV를 오래보면 가끔 멀미같은 어지러운 현
상이 나타나기도 합니다. 이러한 이유는 양쪽 눈에 들어가는 영상이 2차원 정
보이기 때문입니다. 결국 2개의 영상이 뇌에 전달돼 3차원으로 인식했을 뿐
이지요. 그러면 어떻게 착시를 이용해 3차원 정보를 만들까요? 우선 한쪽 눈
을 가린 채 풍경을 바라 본다고 가정하면 각 눈에 보이는 풍경이 다르게 보입
니다. 이러한 2개의 영상이 겹쳐져 입체적으로 뇌에 전달돼 3차원으로 인식하
게 되는 것입니다.
2차원 영상에 비해 훨씬 많은 정보를 가진 3차원 영상은 그야말로 차원이 다
릅니다. 위와 같이 2차원 영상을 점으로 그린 그림이라 가정해 보면 3차원 구
현을 위해서는 단순한 2차원 기술보다도 훨씬 복잡하고 어려운 과학적 기술
에 도달 되어야 가능합니다.
우리 생활에서 광범위하게 필요로 하는 홀로그래피의 가치는 지금까지 과학
자들이 꾸준히 연구를 거듭한 결과 현재는 일상 생활에 여러가지로 활용되는
높은 수준으로 우리의 곁을 같이하고 있습니다. 이렇게 우수한 과학적 기술
이 앞으로 지속적으로 필요한 많큼 응용 분야도 점차 넓어지고 있습니다.
홀로그래피는 예술적 가치도 높아 새로운 미술 분야의 소재로 부상하는가 하
면 위조가 빈번한 고가물품에 주로 위조방지를 위한 방법으로도 활용되고 있
습니다. 많은 양의 데이터 저장장치로도 사용되는데 현재 2차원 정보만 기록
할 수 있는 CD나 DVD에 비해 대량의 정보 저장이 가능한 홀로그래피의 저장
능력은 앞으로 정보화 시대에 걸맞는 훌륭한 기술이라 하겠습니다.
앞서 묵은지가 과학 상식으로 올린 'QLED' 역시 첨단 과학이 만들어낸 걸작
품이라 했지만 '홀로그래피'야 말로 대단한 빛과 영상의 조화로 황홀하고 신
비스럽게 느껴지는 과학의 걸작품입니다.
홀로그래피가 만들어낸 홀로그램이란 무엇일까요? 홀로그램(Hologram)은 이
홀로그래피의 기술로 촬영된 영상을 말하는데, 홀로그램이란 합성어로 '완전한
정보'라는 뜻을 가지고 있습니다. 우리는 이러한 완전한 정보의 홀로그램을 발
견하고 우리 일상에 활용되기까지 적잖은 세월과 노력이 필요로 합니다.
1947년 헝가리 태생의 전기 공학자이며 노벨 물리학상 수상자이기도한 '데니스
가보르'박사는 수은등 빛을 매우 작은 구멍에 통과 시킴으로써 간섭성이 좋은 광
원을 얻고자 하였으나 그다지 신통한 결과를 얻지 못했습니다. 하지만 가보르 박
사의 이러한 실험을 통해 홀로그래피의 원리를 발견하는 계기가 되었습니다.
앞으로 홀로그래피의 발전을 통해 보았을때 2020년도 쯤이면 지금까지 불가능
할 것이라고 생각했던 휴대폰이나 TV,DVD 등에도 홀로그래피가 적용되는 시대
가 올 것으로 전문가들은 예상하고 있습니다.
이렇게 특정한 분야의 새로운 기술은 과학 문명의 다변화에서도 반드시 단계별
로 경제성과 현장감의 실험과정을 거치게 되는데 오늘날 홀로그래피가 이러한
여러가지 과정을 거치며 미래의 성장 아이콘으로 우뚝선 것은 묵은지가 생각을
해봐도 매우 고무적인 일이라 생각됩니다. 지금은 누구나 소지하고 있는 신용카
드에 사용되고 있는 '레인보우 홀로그램'은 1968년 미국의 물리학자 '스티븐 벤
턴'에 의해 개발되어 오늘날까지 이용되고 있습니다. 홀로그램이 우리 일상생활
에 본격적으로 사용되기 시작된 것은 1983년 '마스터 카드사'에서 신용카드의
위조 방지를 위해 도입 되면서 부터입니다.
유로화 지폐에 사용된 아날로그 홀로그램
이후 급속도로 활용 범위가 커지기 시작하며 소프트웨어의 복제방지를 비롯, 지
폐 또는 서류의 위조방지 등에 이용되기 시작했습니다. 2012년 이후에는 엔터
테인먼트 산업과 의료계에서는 X선이나 초음파를 사용해서 찍은 단층 사진을
입체 화상화, 공업 분야에서는 홀로그래피를 이용한 정밀 계측이 연구 확산되면
서 차츰 우리 일상으로 가깝게 접근하기 시작한 것입니다.
홀로그램은 크게 다음과 같이 나뉩니다. 홀로그램의 주종인 대상을 입체영상으
로 찍어내는 사진술인 '아날로그 홀로그램'과 반사된 빛을 디지털로 재현하는
'디지털 홀로그램'이 있으며 3D 입체영상을 특수 안경 없이도 볼 수 있는 무안경
초다시점 입체영상 및 반투과형 스크린 투영 영상 등의 '유사 홀로그램'이 있습
니다. 여기서 유사 홀로그램이란 실제의 홀로그램으로 보지 않으나 엔터테인먼
트 등의 응용분야에서는 그 특성상 홀로그램의 범주에 포함시키고 있습니다.
우리나라 가수 '싸이'의 공연과 사망한 가수 '마이클 잭슨'이 무대 위에서 공연
하는 모습을 연출한 바 있지만 이 같은 경우 3차원 공간에 나타나는 홀로그램이
아니라 스크린에 반사된 단순한 눈속임이기 때문에 이와 같은 것들을 유사 홀로
그램이라고 합니다. 다만 특수 안경을 써야 보이는 입체 영상은 홀로그램의 범
주에 넣지 않습니다.
홀로그래피의 파원으로서는 일반적으로 레이저 광이 많이 사용되고 있습니다.
그것은 유일하게 레이저가 파동의 공간적 퍼짐이 균일하고 위상이 규칙성을 가
지고 있는 상태의 코히런트(Coherent)한 광원이기 때문입니다.
코히런트한 빛이란? 빛의 주파수인 파장과 위상이 규칙적으로 잘 정돈 된 것을
말합니다. 하지만 코히런트한 빛은 빛의 영역에서 레이저가 발명되기까지는 실
현되지 못했었습니다. 코히런트한 광원이 발명된 것은 1960년대에 들어서서 미
국 L.A 출신인 무명의 젊은 과학자 '메이먼'에 의해서입니다.
1962년에는 미국의 '리스'교수와 '우파트닉스'교수가 '참조광'(두개로 나뉘어진
레이저 중 정보를 담은 물체광 레이저와 기준이 되는 또 다른 하나의 참조광 레
이저)을 이용한 이광속법을 개발하여 이 분야의 연구가 급속도로 진전되기 시작
하였습니다.
이렇게 차츰 연구의 성과로 현실성 높게 활용되면서 쓰임새가 다양한 용도로 존
재 가치가 높아지고 홀로그래피의 시장 규모가 커지면서 미래창조과학부에서도
창조경제의 전략산업 중 하나로 '실감형 콘텐츠'를 지정하고 국가차원에서 집중
육성하고 있습니다.
현재 홀로그램을 이용한 완전 입체 영상 기술은 초보단계에 있습니다. 아날로그
홀로그램과 유사 홀로그램을 뛰어넘는 디지털 홀로그램 제작까지에는 많은 연
구와 투자가 따라야 하는데 미래창조과학부는 홀로그램을 중장기 전략 10대 핵
심기술 중 하나로 선정하였습니다. 홀로그램의 기술이 발전하면서 시장성도 성
장하고 있는데 연평균 10여%가 넘는 성장세를 보이고 있습니다. 이에 선진국
가들의 기업들은 앞다투어 홀로그램 기술에 많은 투자를 하고 있습니다.
초 과학 시대에 접어든 이 시대에는 국가의 경쟁력 또한 첨단의 기술력을 얼
마많큼 보유하고 있느냐에도 달려 있습니다. 미래를 향한 첨단의 과학 기술
력이야 말로 국가의 미래를 보장하는 확실한 자산이 아닐까 생각됩니다.
사람들이 살아가는데 절대적으로 필요로 하는 요소의 과학이야 말로 우리의
미래를 책임지는 '힘'이요 잘살고 부강한 나라로 향하는 지름길이 아닐까 하
는 묵은지의 짧은 생각으로 글을 맺습니다.