패션디자이너, 디자인학과 등 필수 디자인개론 요점 정리 94. 홀로그래피(holography)

94. 홀로그래피(holography)

 

가. 개요
홀로그래피(holography)란, 두 개의 레이저광이 서로 만나 일으키는 빛의 간섭 현상을
이용하여 입체 정보를 기록하고 재생하는 기술을 의미한다. 홀로그램(hologram)은 그
기술로 촬영된 것을 가리킨다. 홀로그램이란 완전함 혹은 전체라는 뜻의 holo와 메시
지, 정보라는 뜻의 gram이 합쳐진 말이다.
기본 원리 자체는 이미 1947년에 고안되었으나 실제 산업적 이용은 1983년 마스터카
드에서 위조방지를 위해 도입하며 본격 시작되었고, 소프트웨어의 복제방지를 비롯해
지폐 또는 서류의 위조방지 등을 위해 널리 사용되어 왔다.
2012년 이후에는 엔터테인먼트 산업 등에 적극적으로 도입되며 시장 규모가 커져 가고
있다. 정부에서는 미래창조과학부에서 창조경제의 9대 전략 산업 중 하나로 실감형 콘
텐츠를 지정하고 국가차원에서 집중 육성하고 있다.

나. 홀로그래피의 역사
홀로그래피의 원리는 1947년에 데니스 가보르가 고안하였다. 가보르는 수은등 빛을 핀
홀에 통과시킴으로써 되도록 간섭성이 좋은 광원을 얻으려고 하였다. 그러나 얻어진 상
은 매우 희미한 이중상(二重像)일 뿐이어서 많은 사람들의 관심을 불러일으키지는 못하
였다.
1960년대에 들어서서 T. 메이먼이 레이저를 발명하여 레이저 광을 연속적으로 발진하
는 헬륨 네온 레이저가 개발되었다.
오늘날 많이 사용되는 레인보우 홀로그램은 1968년에 미국의 물리학자 스티븐 벤턴
(Stephen Benton)에 의해 개발됐다. 레인보우 홀로그램은 좁은 간격의 슬릿(slit)을
물체의 상과 같이 기록하고, 재생할 때에는 홀로그램 앞에 슬릿의 영상이 같이 재생되
어 이 슬릿을 통해 물체의 상을 관찰하는 방식이다. 이 방식은 상이 밝고 컬러로 재현
된다는 장점이 있다. 오늘날 신용카드에 사용되는 홀로그램이 바로 레인보우 홀로그램
이다. 1983년 마스터카드(Master Card International)가 처음으로 홀로그램을 신용
카드의 위조 방지 장치로서 도입했고, 그 이듬해에 Visa도 비둘기 문양 홀로그램을 선
보여 유명세를 탔다.

스페인 마드리드 의회 앞 홀로그램 시위

다. 홀로그램의 원리
홀로그래피의 파원(波源)으로서는 일반적으로 레이저 광이 많이 사용되고 있다. 그것은
레이저가 현재로서는 인류가 만들어 낼 수 있는 유일하게 코히런트(coherent)한 광원
이기 때문이다. 코히런트한 빛이란, 빛의 파장(주파수)과 위상이 매우 정돈된 파를 말
한다. 조용한 수면에 돌을 하나 던졌을 때, 수면에 번져 가는 물결과 같은 것이다. 이에
비하여 태양이나 형광등, 백열등 등의 빛은 불규칙하고 코히런트하지 않다. 수면에 많
은 돌을 어지럽게 던졌을 때의 물결과 같은 것이다. 코히런트한 물결은 음파나 전파로
는 쉽게 만들 수 있었지만, 빛의 영역에서는 레이저가 발명되기까지는 실현되지 못했었
다.

동일한 파의 진로에 물체가 있으면, 파는 물체의 표면에서 반사되어 원래의 빛과 만나
간섭 무늬를 만든다. 이 간섭 무늬의 패턴은 물체 표면에서의 거리에 의하여 결정된다.
다시 말해서 간섭 무늬에는 물체의 정보가 기록되어 있다. 그래서 적당한 장소에 사진
필름을 놓고 노광(露光)하면 필름면에 간섭 무늬가 기록된다.
현상한 필름에는 물체의 상이 보이지 않는다. 여기에 코히런트한 빛(참조광(參照光))이
나 일반 백색광을 같은 각도로 통과시키면 필름상의 간섭 무늬로 빛이 회절하여 똑같은
무늬가 재현된다. 이것을 필름을 통해서 보면 물체의 입체상이 보이는 것인데 이와 같
은 필름을 홀로그램이라 한다.
홀로그램은 여러 조각으로 나눌 경우에도 각각의 조각에서도 전체 상을 재현할 수 있
다. 조각이 작아질수록 상은 점점 희미해진다.

 

1) 홀로그램의 종류
홀로그램의 종류는 크게 다음과 같이 나뉜다.
 대상을 입체영상으로 찍어내는 사진술인 아날로그 홀로그램
 대상에 반사된 빛을 디지털로 재현하는 디지털 홀로그램
 초다시점 입체영상 및 반투과형 스크린 투영 영상 등의 유사 홀로그램
유사 홀로그램은 실제의 홀로그램이 아닌 눈속임에 가깝기 때문에 기술적으로는 홀로
그램으로 보지 않으나, 엔터테인먼트 등의 응용분야에서는 홀로그램의 범주에 포함시
키고 있다. 즉 유사 홀로그램은 본래의 정의와는 다른, 산업 분야에서의 분류인 셈이
다. 다만 안경을 써야 보이는 입체영상은 홀로그램의 범주에 넣지 않는다.

 

2) 홀로그램의 응용분야
 의료분야
X선이나 초음파를 사용해서 찍은 단층 사진을 입체 화상화(畵像化)하려는 연구가 진행
되고 있다. 현재 의사들은 여러 장의 환부 단층 사진을 보면서, 머리 속에서 입체상을
만들어 진단하고 있다. 그렇게 해서는 정확한 진단을 내리기 어렵기 때문에 환부의 입
체 이미지를 얻기 위해 홀로그램을 이용하는 것이다.
환부의 입체상을 얻는 방법에는 몇 가지가 있다. 먼저 환부 전체를 커버하는 CT 화상을
한 장씩 원래의 단층 위치에 놓는다. 여기에 레이저 광을 조사하여 한 장의 홀로그램에
겹쳐서 기록한다. 다른 방법으로는 회전형 X선 촬영 장치를 사용한다. 환부를 360도
방향에서 촬영하여 화상에 레이저 광을 대고 한 장의 홀로그램에 수록하면 된다.

 계측
공업 분야에서는 홀로그래피를 사용한 정밀 계측이 보급되고 있다. 이 계측법의 중심
기술은 홀로그래피 간섭법이라 불리고 있다. 기계는 사용하면 갖가지 진동과 힘에 의하
여 근소하게 변형된다. 변형 전후의 기계와 재료 등을 레이저로 조사하여 얻어진 간섭
무늬를 한 장의 홀로그램에 2중 기록한다. 이렇게 만들어진 재생상(再生像)에는 변형의
정도에 대응한 간섭 패턴이 나타난다. 변형의 양을 빛의 파장의 정밀도로 측정할 수 있
는 것이다. 종래의 간섭 측정법에서는 유리나 잘 닦은 금속면과 같이 빛을 반사하는 면
이외에는 측정할 수 없었다. 그러나 홀로그래피 간섭법에서는 빛을 반사하지 않는 것
이라도 측정할 수가 있다. 게다가 작동중인 선반이라든가 엔진 등 기계 그 자체를 정밀
측정할 수 있다는 이점이 있다.

 

 설계
건축, 토목과 자동차의 설계분야에서는 컴퓨터에 기계와 건물의 여러 요소를 입력하여
여러 각도에서 본 대상물의 모습을 계산시킨다. 나온 입체 화상을 CRT(브라운관)에 표
시하여 검토한다. 이것은 흔히 쓰이고 있는 수법으로 이것을 더욱 입체화시키는 것이
다. 기계와 건물의 완전한 축소판을 만들어 입체 영상화하면 보다 세밀하게 검토할 수
있다. CRT 표시에 따르는 비틀림과 2차원 표시의 불충분한 점을 보완할 수 있다.

 기록 및 보존
미술 공예품·건조물·정원·경관 등 역사상 중요한 문화재라든가 자연의 기록, 보존
이 있다. 문자·사진·도면·모형 등으로써 후세에 전하는 것이 불가능한 것을 간결하
게 기록할 수가 있다.

 엔터테인먼트
엔터테인먼트 분야에서는 이미 홀로그램 기술과 유사한 기술을 이용한 공연이 실행되
고 있다. 2012년 힙합 가수 스눕 독의 공연에서는 유사 홀로그램을 이용해 16년 전에
사망한 힙합 가수 투팍을 실제 공연하는 것처럼 연출한 적이 있다. 2014년 빌보드 뮤
직 어워드에서는 유사 홀로그램을 이용해 사망한 가수 마이클 잭슨이 무대 위에서 공연
하는 모습을 연출한 바 있다.