고전적인 SF영화라 할만한 '스타워즈'의 초반부에는 레이아 공주가 자신을 구해달라는 메시 지를 홀로그래피 영상을 이용하여 전달하는 장면이 나오고, 우주 공간에서 서로 멀리 떨어진 제다이 기사들간의 의사소통도 홀로그래피 입체영상을 통하여 바로 앞에서 대화하듯 생생하게 이루어진다.
저명 SF작가인 ‘필립 K. 딕’의 원작소설을 물리학 박사 출신의 ‘폴 버호벤’ 감독이 영화화한 '토탈리콜'에서는 여자주인공이 홀로그래피 텔레비전을 통하여 전송되는 입체영상으로 에어로빅을 배우면서 동작 하나하나를 그대로 따라하고, 적진 깊숙이 혼자서 침투한 남자주인공은 자신의 홀로그래피 영상을 이용하여 많은 수의 적군들을 멋지게 속이면서 통쾌하게 무찌르는 장면이 나온다.
예전에 텔레비전 시리즈물로 인기리에 방영되었던 ‘스타트랙’이나 ‘타임 캅’, 최근에 극장에서 개봉되었던 ‘마이너리티 리포트’ 등 그 밖에도 수많은 SF물에서 홀로그래피 입체영상은 숱하게 등장한다.
홀로그래피는 어떤 원리로 3차원 입체영상을 기록하고 재생할 수 있을까? 정말 SF영화에서처럼 우리도 안방에서 홀로그래피 텔레비전으로 생생한 입체영상을 즐기는 것이 가능하게 될까?

‘홀로그래피(Holography)’라는 단어는, 그리스어로 '완전하다'는 의미의 'Holo'와 그림이라는뜻의 'Graphy'의 합성어로부터 비롯된 것이다. 그러니까 완벽한 그림, 즉 3차원 입체영상을 찍고 재현할 수 있는 사진이라는 의미가 된다.

일반 사진이 빛의 명암에 의한 물체의 2차원 정보만을 기록할 수 있는데 반해서, 홀로그래피를 이용한 입체영상은 빛의 파동성을 이용하여 파면의 간섭을 3차원 정보로 기록한다. 잔잔한 호수에 돌을 던지면, 돌이 빠진 지점을 중심으로 물결파들이 동심원을 그리면서 바깥으로 전달되어 나가는 것을 볼 수 있듯이, 모든 파동은 고유의 진폭과 진동수, 위상을 지닌다. 홀로그래피는 ‘기준파(Reference Wave)’와 ‘물체파(Object Wave)’라는 두 가지 빛(광파)의 간섭에 의해 물체의 위상정보를 기록할 수 있게 되는데, 이렇게 기록된 필름을 ‘홀로그램(Hologram)’이라고 부른다. 여기에 다시 빛을 비추면 3차원 입체영상을 재현할 수 있다.

홀로그래피는 헝가리 태생의 영국 물리학자 ‘게이버(Dennis Gabor)’에 의해 1948년에 처음으로 발견되었는데, 당시로서는 그것을 제대로 구현할만한 광원이 마땅하지 않았기 때문에 그 다지 발전하지는 못하였다. 그런데 1960년대에 들어와서 레이저(Laser)가 발명된 뒤로 홀로그래피 기술 역시 급속히 발전하게 되었고, 게이버는 홀로그래피 발견의 공로로 1971년도 노벨 물리학상을 받았다.

레이저는 일반 빛에 비해 매우 강력하고 직진하는 특성이 있을 뿐 아니라, 광파의 위상이 일치하는 '결맞는 성질'(영어로는 'Coherent')이 있기 때문에, 홀로그래피를 실제로 구현할 수 있는 광원으로는 매우 적합하다.

홀로그래피는 입체영상을 구현하는 다른 방법들에 비해 입체감 등에서 가장 뛰어난 특성을 지니고 있고 현재도 박물관이나 미술 전시장 등에서 일부 이용되고 있으나, 텔레비전으로 전송되어 우리 안방에 등장하기에는 아직 쉽지 않을 것으로 보인다. 무엇보다도 3차원 영상 을 재현하려면 2차원 영상과는 비교가 안 되는 엄청난 정보량이 필요하기 때문에, 이것을 실시간으로 내보내기란 현재의 정보처리 기술이나 TV 전송기술 수준으로는 도저히 불가능하다. 또한 정보들을 기록하고 재생할 매질도 지금으로선 만만치 않다.

그러나 TV 전송, 매체 재료, 빛의 이용 등과 관련된 과학기술이 미래에 더욱 발전하고, ‘기술적 난점(Bottle Neck)’들이 해결된다면 언젠가 우리도 안방에서 실감하는 홀로그래피 입체영상을 신나게 즐길 날이 올 수 있을 것이다.
(글 : 최성우-한국과학기술인연합 운영위원)


- KISTI의 과학향기 -

* 위의 사진은 제가 오래 전에 했던 홀로그래피 실험 관련된 Set-up 입니다. 입체영상은 아니고, 홀로그래피 광학소자(HOE) 개발을 위한 것이었습니다만....