d라이브러리

 

“으악~, 공룡이 나타났다!”
16차원에 살던 섭섭박사가 졸다가 버튼을 잘못 눌러 미래 박물관으로 이동했다. 달려오는 티라노사우루스에 겁을 먹은 아이들이 소리치며 우왕좌왕하고 있다. 자세히 보니 홀로그램이다. ‘왜 애들이 도망가는 거지?’ 섭섭박사가 이런 생각을 하는 사이 어느새 티라노사우르스가 섭섭박사 앞에 도착했다. 그리고 크게 입을 벌리며 고개를 내리는 순간, 누군가가 섭섭박사의 손을 잡아끌고 빠르게 달리기 시작했다. 도대체 이게 어떤 상황인 거야?

진짜 같은 디스플레이 세상

섭섭박사 할아버지! 제가 매번 말씀드렸죠? 홀로그램이라고 공룡을 얕보시면 안된다고요. 홀로그램이지만 실제랑 거의 똑같거든요. 엇, 할아버지 표정을 보니 또 엉뚱한 버튼을 눌러 실수로 미래로 오신 거군요. 과거에서 오시면 매번 까먹으시니….

저는 할아버지의 손자 섭섭박사 3세예요. 여긴 실제와 똑같이 체험할 수 있게 완벽하게 만들어진 미래의 가상현실 체험장이고요. 우리 옷에는 보이지 않지만 다양한 센서가 결합된 디스플레이가 투명하게 장치돼 있어요. 보통 입는 컴퓨터라고 하지요. 홀로그램 영상이 이 옷과 만나면 센서가 반응해 실제와 똑같은 느낌을 우리에게 준다고요.

잘못하면 공룡에게 물어뜯기는 끔찍한 경험을 할 수도 있단 얘기예요. 저 티라노사우루스에게 물리면…. 으~, 생각만 해도 오금이 저리네요. 물론 이런 걸 즐기는 엉뚱한 녀석들도 있지만….

아참, 할아버지를 만난 김에 물어볼 게 있어요. 제가 책을 읽다가 희한한 걸 봤거든요. 옛날에 안경을 쓰고 TV(텔레비전)를 봤다던데, 맞나요? 맞다면 너무 황당해요! 그냥 안경으로 보던가, TV만 보면 될 텐데…. 도대체 옛날 사람들이 왜 그랬는지 얘기해 주세요~.

완벽한 입체영상, 홀로그램

앞과 뒤, 위와 아래 모두가 실제처럼 보이는 홀로그램은 완벽한 3D(입체) 영상을 보여주는 기술이다. 사람이나 공룡, 돌고래처럼 사람이 직접 접촉하는 대상을 홀로그램으로 만들어 실제처럼 느끼게 하고, 나머지 영상은 3D 영상이나 평면 영상으로 표현해 효과적으로 미래의 가상현실을 경험하게 한다.

진짜 같은 홀로그램 애완견

털이나 질병 등을 이유로 애완견을 키우지 못하는 어린이들이 많다. 하지만 가상현실 기술에 홀로그램을 결합하면 누구나 쉽고 편하게 강아지를 키울 수 있다. 사람 피부와 옷에 장착된 센서와 디스플레이 장치가 홀로그램 강아지를 만질 때 실제 강아지와 똑같은 느낌이 나게 돕는다. 또 똥이나 오줌을 싸면 실내 곳곳에 있는 장치에서 냄새 분자를 내뿜어 실제처럼 고약한 냄새를 만든다. 반대로 향기로운 냄새를 풍기게 바꿀 수도 있다.

디스플레이로 변신한 창문과 벽지

창문과 벽지, 바닥 등 사방이 디스플레이 장치로 만들어져 있다. 평소엔 창과 벽, 바닥 같은 원래 역할을 하지만 가상현실을 체험할 때는 상황에 맞는 배경으로 변한다. 사람이 직접 촬영하거나 컴퓨터 그래픽으로 만든 영상자료를 활용하면 어떤 배경이든 입체 영상으로 표현할 수 있다.

언제든지 함께 놀 수 있는 친구

친구는 친구 집에서, 나는 내 집 거실에서 각자 배드민턴 채를 들고 경기를 즐긴다. 홀로그램으로 등장한 친구가 홀로그램 셔틀콕을 치면 내가 그걸 받아서 치며 경기를 진행한다. 많은 관중 속에서 친구와 내가 배드민턴을 치는 것 같은 환경도 만들 수 있다. 집안에서 다양한 스포츠를 즐기기 위해 미래의 집은 천정이 높고 거실도 넓다. 각자 집에 있는 친구들이 가상 놀이터에서 함께 놀 수 있고, 홀로그램으로 대화도 할 수 있다. 미래 디스플레이가 어린이의 친구 부족과 운동 부족 문제를 말끔히 해결한다.

한눈에 보는 디스플레이 변화

할아버지라 부르지 마! 난 한창 젊다고~. 아무튼 난 여기가 아주 신기한데, 넌 오히려 옛날이 더 신기한가 보구나. 그럼 내가 있었던 2013년 디스플레이 기술을 말해 주마.

디스플레이는 무언가를 화면 형태로 보여주는 영상 장치란다. 다양한 정보를 제공하는 컴퓨터 모니터나 TV 같은 게 대표적이지. 버스 앞 노선번호와 지하철에서 내릴 역을 표시하는 LED(발광다이오드), 길거리에서 흔하게 볼 수 있는 전광판이나 광고판도 다 디스플레이야.

뚱뚱한 브라운관 TV 같이 내가 어릴 때 보던 디스플레이는 화면만 보여주기에도 벅찼어. 당연히 다른 기능은 생각할 겨를도 없었지. 하지만 기술이 발달하면서 다재다능한 만능장치로 바뀌더구나. 센서와 컴퓨터를 통해 스스로 생각하고 반응하는 인공지능까지 갖추려고 하더라고~.
 

미래 디스플레이 3인방

1플렉시블 디스플레이
플라스틱이나 금속을 이용해 얇고 가벼우면서 휘어지는 디스플레이다. 기술 발달에 따라 휘는 수준에서 접는 수준으로, 최종적으로 돌돌 말 수 있는 수준으로 나아가고 있다. 충격에 약한 유리와 달리 깨지거나 부서지지 않는다.

2 투명 디스플레이
투명한 전자소자로 유리창처럼 반대편을 볼 수 있게 만든 디스플레이다. 2006년 한국전자통신연구원에서 세계 최초로 2인치급 투명 디스플레이를 개발했다. 현재 기술 개발이 빠르게 이뤄져 40인치 이상의 제품도 개발하고 있다.

3 홀로그램
완전한 입체 영상을 재현하는 기술이다. 우리 눈이 물체에 반사된 빛으로 사물을 보는 원리를 이용해, 물체에 반사된 빛과 물체에 닿지 않은 빛의 회절과 간섭현상을 모두 기록해 재생하면 실제로 없는 사물도 앞에 있는 것처럼 만들 수 있다.

상상도 못한 플렉시블 디스플레이

디스플레이는 원래 다 접거나 말 수 있고, 또 늘어나는 거 아니냐고? 브라운관 시절에는 디스플레이가 휜다는 것은 상상도 못했단다. 하지만 기술이 발전하면서 휘는 디스플레이가 등장했어. 이게 더 발전하면 접을 수도 있게 되지. 2013년에는 접을 수 있거나 돌돌 말아 주머니에 쏙 들어가는 디스플레이를 개발하고 있더구나.

디스플레이를 돌돌 말 수 있다는 사실은 360˚맘대로 휠 수 있을 정도로 플렉시블 기술이 완벽해진다는 얘기야. 휘는 디스플레이는 가볍기도 하지만 부서지지 않는다는 점도 매력적이란다. 무거운 스마트폰을 떨어뜨려서 화면이 깨지는 경우도 많았는데, 휘는 스마트폰이 나오면 더 이상 깨지는 스마트폰은 없겠지. 휘는 디스플레이는 망치로 두드려도 끄떡없거든.

사실 군대 같이 특별한 곳에서는 몇 년 전부터 플렉시블 디스플레이를 사용하고 있단다. 이미 제품이 나올만큼 기술은 갖춰졌어. 휘는 기판과 전극, 배터리도 빠르게 개발되고 있지. 2013년에 LG전자에서 화면과 배터리가 조금 휘는 스마트폰을 세계 최초로 판매하기 시작했어. 전문가들은 제대로 휘고 접을 수 있는 디스플레이 제품은 2016년쯤에 나올 거라고 전망했단다.

늘어나기도 하는 디스플레이

2013년 미국 로스앤젤레스 캘리포니아대학교 과학자들은 OLED를 이용해 고무처럼 늘어나 크기가 2배 이상 커지는 디스플레이를 개발했단다. 이 OLED로는 접을 수도 있고 투명해 영화 속에서나 보던 늘어나는 스마트폰을 만들 수 있어.

그런데 늘어나거나 깨질 염려가 없는 OLED 플렉시블 디스플레이에게도 단점이 있단다. 뭐냐고? 우리는 빛이 있어야 물체를 볼 수 있어. 어떤 물체에 반사되는 빛을 이용해 물체나 글씨를 보거든. 그런데 LCD나 OLED는 디스플레이 장치가 빛을 내 화면을 볼 수 있게 해. 마치 전등을 눈으로 직접 보는 것과 비슷하지. 그래서 오래 보고 있으면 모르는 사이에 우리 눈을 피곤하게 만든단다.

이런 이유로 각광받는 디스플레이가 있어. 바로 전자종이야. 전자종이는 종이의 글을 보듯 태양이나 형광등 같은 빛의 반사를 이용해 화면을 볼 수 있거든. 전자종이는 화면이 한 번 바뀌면 전기를 쓰지 않고 계속 화면을 보여주고, 접거나 말 수 있고, 가볍고 튼튼해. 게다가 2013년 당시에는 가장 잘 휘는 디스플레이였지. 하지만 컬러 표현이 어렵고, 화면이 느리게 바뀌며, 특허 제한이 있어 우리나라에서는 잘 쓰지 않았어.
 

투명한 디스플레이 세상 여는 OLED

옛날엔 무거운 스마트폰을 들고 다니느라 힘들었겠다고? 그렇지. 너희들처럼 옷에 통신장치가 있거나 가볍고 투명한 디스플레이를 쓸 수 없었으니까.

그 때 가장 많이 쓰던 디스플레이는 LCD였지. 2012년 전 세계에서 파는 TV의 88%가 LCD를 썼을 정도였으니. 하지만 LCD에게는 몇 가지 단점이 있었어. 가장 큰 문제는 휘거나 투명하게 만들기가 매우 어렵다는 거야. LCD는 화면 뒤에서 빛을 쏘는 장치와 중간에 빛을 조절하는 장치로 이뤄졌지. 그런데 2013년까지 빛 투과율을 10% 이상으로 올리지 못했거든. 자동차 앞 유리에 햇빛을 막으려고 붙이는 썬팅지의 빛 투과율이 40% 정도니까 어느 정도인지 알겠지? 반면 OLED는 같은 해에 50%를 넘는 기술까지 개발됐어. 그래서 OLED가 투명 디스플레이의 대표로 나섰지.

디스플레이가 투명하고 휠 수 있다면 쓸 곳이 아주 많아져. 옷이나 피부에 쉽게 붙일 수 있어 입는 컴퓨터를 제대로 만들 수 있고, 유리창이나 벽면, 버스정류장, 지하철의 안전망 모두를 디스플레이로 바꿀 수 있지. 더 빨리 쓰일 곳은 자동차 앞 유리야. 지금은 내비게이션을 따로 달지만, 투명 디스플레이를 누구나 쓸 수 있게 되면 자동차 앞 유리가 디스플레이가 돼 내비게이션을 따로 달 필요가 없어지거든.

안경과 콘택트렌즈를 디스플레이로

벨기에 과학자들은 투명한 디스플레이 기술을 이용해 디스플레이가 내장된 스마트 콘택트렌즈를 개발하고 있어. 평소에 사용할 때는 선글라스처럼 눈을 덜 부시게 하는 역할을 하다가, 책을 읽거나 운전을 할 때는 거리에 따라 책의 글자나 다른 차가 잘 보이도록 조절되는 똑똑한 콘택트렌즈지.

안경을 이용해 유명해진 디스플레이도 있어. 바로 ‘구글 글래스’야. 우리말로는 구글 안경이지. 이 안경을 쓰고 말만 하면, 사진도 찍을 수 있고 스마트폰과 연결해 인터넷도 할 수 있어서 ‘스마트 안경’으로도 부르지. 눈 앞쪽에 영상을 쏘아 정보를 읽는 방식이야.

내가 해야 할 숙제나 친구와의 약속도 금방 확인할 수 있고, 모르는 곳에 가면 길 안내도 하고 장소에 대해 자세히 알려주지. 스마트 안경은 많은 연구소와 기업에서 관련 프로그램을 개발하고 있어서 기능이 훨씬 다양해질 거야. 전문가들은 2015년부터 널리 쓰일 거라고 전망했지.
 

그래핀, 투명하고 휘는 디스플레이 시대 연다

탄소가 육각형으로 결합해 평면으로 넓게 펼쳐진 그래핀은 전자가 실리콘에 비해 100배, 구리에 비해 150배나 잘 이동해 전기가 잘 통하고, 열도 잘 전달한다. 게다가 잘 휘고 잘 늘어나며 투명해, 전문가들은 투명하고 잘 휘는 디스플레이 시대를 열 것이라고 전망하고 있다. 2009년 삼성전자와 성균관대학교 연구팀이 그래핀으로 누르면 반응하는 터치패널을 만드는 데 성공해 기술이 빠르게 발전하고 있다.

가짜 홀로그램이 더 진짜 같다?

참, 처음에 왜 안경 쓰고 TV를 봤냐고 물었지? 과학자들이 홀로그램을 이론적으로 완벽하게 알았지만 기술적으로 잘 만들지 못했거든. 50인치 홀로그램을 만들려면 빛을 조절하는 공간광변조기 수천 개가 필요해. 또 선명한 실시간 홀로그램 영상을 만들려면 고선명(HD) TV보다 25만 배나 더 선명한 영상이 필요했지. 웬만한 슈퍼컴퓨터로도 처리할 수 없을 정도야. 그래서 홀로그램을 제대로 보려면 수십 년이 더 걸릴 거라고 생각했어.

그러다 보니 홀로그램에 못 미치는 3D 영상 기술이 경쟁했어. 네가 말한 안경으로 보는 3D가 대표적이지. 화면이 평평한 TV는 원래 3D를 표현하기 어려운데, 과학자들은 두 눈이 떨어져 있다는 성질을 이용하면 평면 화면으로도 입체를 볼 수 있다는 사실을 알아냈지. 왼쪽 눈과 오른쪽 눈에 보이는 영상을 따로 촬영한 다음 두 영상을 동시에 보여주는데, 특수안경을 써 양쪽 눈이 서로 다른 영상을 보게 했어. 그러면 뇌가 두 영상을 조합해 입체 영상으로 인식한단다.

특수안경으로 뇌를 속이는 셈이지. 하지만 오래 보면 메스껍고 어지럽다는 사람들도 있었어. 곧 안경 없는 입체 기술도 개발했지. 하지만 2013년까지는 화질이 떨어지고 누워서 볼 수도 없었어. 게다가 특수안경을 쓰는 기술과 원리가 같아 메스껍고 어지러운 증상은 그대로 남았지.

*공간광변조기: 지나는 빛을 공간에 넣어서 정보 신호로 바꿔 주는 장치.

진짜 같은 K팝 홀로그램 공연

이런 상황에서 ‘홀로그램 K-pop(코리안팝) 공연’이 등장했어. 2012년 아이돌 그룹 ‘샤이니’와 ‘소녀시대’가 시작한 뒤, 2013년 여름부터 ‘싸이’가 정기적으로 공연을 했고, 11월에는 ‘2NE1’이 영국 런던에서 홀로그램 콘서트를 열었지.

그런데 이 기술은 가짜 홀로그램이란다. 영상을 완벽하게 입체로 보여주는 홀로그램과 달리 어디에서 봐도 장면이 똑같거든. 게다가 입체 영상도 아닌 맨눈으로 보는 평면 영상이었지. 그런데 왜 홀로그램이냐고? 영상에서 배경을 없애 인물들이 공중에 떠있는 것처럼 보이게 한 다음, 화면을 빠르게 바꾸면 마치 홀로그램처럼 입체적으로 느껴졌거든. 게다가 다양한 특수효과를 이용해 실제 콘서트에서 볼 수 없는 장면과 양 옆에도 스크린을 설치해 관련 영상을 보여줘 입체효과를 최대로 만들었단다. 홀로그램이라는 이름처럼 꾸민 영상과 빠른 화면 전환, 특수 무대장치가 평면 영상을 홀로그램처럼 만든 거야.
 

섭섭박사 할아버지. 옛날에 브라운관이나 딱딱한 스마트폰을 썼다니, 참 신기하고 재밌어요. 기술이 발달하면 세상이 이렇게 좋아지는군요. 다음에 또 옛날 얘기해 주실 거죠~, 네?

특집 한 걸음 더 초고선명(UHD) TV는 대형 TV의 변신

초고선명(UHD) TV는 고선명(HD) TV에 비해 영상이 4~16배 더 선명하고, 소리도 2~4배 더 다양해져요. 또 가까운 곳에서 봐도 선명하기 때문에 TV를 더 가깝게 볼 수 있어요. 그만큼 두 눈에 화면이 가득해져, 영상에 푹 빠져서 볼 수 있다는 장점이 생기지요.

84인치(213㎝) 초고선명 TV는 21인치(54㎝) 고선명 TV 16대를 붙여 놓은 것과 같아요. 기술적으로는 단지 크기만 키운 것처럼 보이지요. 하지만 한 화면에 표현되는 화소가 16배로 늘어 더 많은 영상 데이터를 보낼 수 있어야 하고, 또 촬영하는 카메라의 화소도 16배 더 많아져야 하는 것처럼 바뀔 게 많아 보편화될 때까지 많은 기술이 필요하답니다.

초고선명 TV를 말할 때 4K나 8K라는 용어가 등장하는데, 화면을 구성하는 점이 가로로 4000개 또는 8000개나 된다는 걸 의미해요. 정확하게는 3840개, 7680개로 조금 적지만 근사값을 이용해 이렇게 표현한답니다.