8K보다 250배 더 선명한 72K 홀로그램 구현 기술 개발

8K 초고화질(UHD)의 250배 이상인 72K 초고화질 영상을 구현할 수 있는 기술을 국내 연구진이 개발했다. 보다 자연스러운 3차원 홀로그램과 초고화질의 영상 콘텐츠를 재생할 수 있는 디스플레이 개발이 앞당겨질 전망이다.

1인치당 픽셀 2만 5000개 들어가 #100 PPI급 기존 UHD 250배 수준 #수직으로 픽셀 쌓는 적층기술 핵심 #ETRI, “올해 안에 72K 개발한다”

지난해 3월 76세의 나이로 사망한 영국의 물리학자 스티븐 호킹(왼쪽)이 2017년 홀로그램을 통해 홍콩의 청중들에게 강연을 하고 있는 모습. 3차원 홀로그램을 비롯해 가상현실, 증강현실 등 고화질 영상 재생 수요가 늘어남에 따라 관련 기술 수요도 높아졌다 [AFP=연합뉴스]

한국전자통신연구원(ETRI)은 23일 픽셀의 크기와 간격을 1 마이크로미터(μm) 수준으로 대폭 줄여 화질을 크게 높일 수 있는 새로운 ‘픽셀 구조 기술’을 개발했다고 밝혔다. 해당 기술은 지난 12~17일(현지시각) 미국 산호세에서 열린 ‘디스플레이 위크 2019’에서 우수 논문상을 받았다.

연구진은 일차적으로 홀로그램 재생에 초점을 맞췄다. 홀로그램은 2D 화면을 벗어나 허공에서 재생되는 3차원 영상으로, 이를 재생하기 위해서는 액정에 전압을 걸어 다각도에서 빛을 허공에 쏘아주는 ‘공간 광변조 기술’을 이용한다. 황치선 ETRI 실감디스플레이연구그룹장은 “홀로그램을 고화질로 구현하기 위해서는 액정에 쓰이는 소자의 픽셀 간격을 줄이는 것이 핵심이지만 그간 기술적 한계가 있었다”고 연구 배경을 설명했다.

한국전자통신연구원(ETRI)은 수평으로 약 30도 각도 내에서 72K 수준의 3차원 홀로그램을 재생할 수 있는 픽셀 기술을 개발했다. [사진 ETRI]

기술적 한계가 있었던 이유는 기존 픽셀의 크기와 간격을 2차원 평면 내에서만 줄이려고 했기 때문이다. 연구진은 “이런 문제점을 해결하기 위해 픽셀을 평면으로 설계하지 않고 수직으로 쌓는 방식을 고안해냈다”고 밝혔다. 일명 ‘수직 적층형 박막트랜지스터(VST) 구조’다.

그 결과 픽셀과 픽셀 간의 간격을 나타내는 픽셀 피치가 1μm 수준으로 크게 줄어들었다. 일반적으로 사용되던 홀로그램 재생 액정의 픽셀 피치가 3μm임을 고려하면 3분의 1수준으로 줄어든 것이다.

ETRI 연구진은 픽셀 간격을 1마이크로미터 수준으로 줄여 1인치당 2만 5000PPI를 넣을 수 있는 VST 기술을 개발, 지난주 미국 산호세에서 열린 디스플레이 위크 2019에 시연했다. [사진 ETRI]

픽셀의 크기와 공간이 줄어들자 같은 화면에 더 많은 픽셀이 들어갈 수 있게 됐다. 현재 8K UHD TV의 경우 해상도를 나타내는 대표적인 지표인 ‘1인치당 픽셀 수(PPI)’가 약 100 PPI 수준이었는데 이를 2만5000 PPI 수준으로 끌어올릴 수 있게 된 것이다. 실제로 연구진은 디스플레이 위크 2019에서 2.2인치 크기 패널을 사용해 가로 1만6000 PPI·세로 3200 PPI로 총 5100만 픽셀의 3차원 소용돌이 모양 홀로그램을 선보였다.

황치선 그룹장은 “해당 기술은 홀로그램뿐만 아니라 마이크로디스플레이(µLED), 증강현실(AR), 가상현실(VR) 등 다양한 초고해상도 디스플레이 분야에 폭넓게 적용할 수 있다”며 “먼저 올해 안에 3.1인치급 72K 공간 광변조기를 개발하고 홀로그램 영상 크기도 20인치급으로 확대할 계획”이라고 밝혔다.

허정원 기자 heo.jeongwon@joongang.co.kr