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배포일자 : 2023.12.7.(목)				배포번호 : 2023-75호
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ETRI 홀로그램 기술, CES 혁신상 수상

- 공간 홀로그램 이미지로 눈에 보이는 버튼 만들어 안전도모

- 영상 앞에 띄워...비접촉 터치로 보안·장애인 도울 것

국내 연구진이 기존 SF영화 속에서만 보던 홀로그램 이미지를 실제 눈으로 볼 수 있게 하면서 공간상 위치 표현이 가능한 기술개발에 성공했다. 향후 눈앞에 보이는 홀로그램 영상의 단추를 누르면 비접촉이지만 만지는 것과 동일한 효과를 누릴 전망이다.

한국전자통신연구원(ETRI)은 ㈜브이터치, ㈜제이랩, ㈜제이비랩 등과 공동연구·개발한 『공간 리얼 홀로그램 버튼 기반 비접촉 터치 기술』이 내년 초 미국 라스베이거스에서 열리는 ‘2024 소비자가전전시회(CES) 혁신상’에 선정되었다고 밝혔다.

이번 수상케 된 CES혁신상은 ▲스마트시티 ▲스마트홈 ▲컴퓨터 주변기기 및 액세서리 등 3개 부분에서 기술의 혁신성을 인정받았다. 연구진은 향후 실증을 통해 실현 가능성을 검증할 예정이다.

본 기술은 키오스크, 차량용 디스플레이, 엘리베이터 버튼, 도로교통 표지판, 도어록 등 보안장치 등에 널리 활용될 것으로 보인다.

연구진이 이번 개발에 성공한 홀로그램은 일정한 면적 내에서 원하는 크기의 공간 홀로그램 이미지 제공이 가능하다. 아울러 사용자가 원하는 거리의 홀로그램 이미지 생성도 가능토록 컴퓨터 계산을 통해 공정을 개발했다고 설명했다.

연구진은 실제 홀로그램 필름을 만들기 위해 유리판에 홀로그램이 나타나도록 나노패턴을 입혀두었다. 평상시에는 유리판이 투명하지만, 빛을 비추면 이미지가 보여 연구진은 본 이미지를 화살표 형태로 보여줬다. 물론, 화살표의 크기는 조절할 수 있고 화면 앞으로 튀어나오게 하는 거리 또한 조절된다. 홀로그램 이미지가 보이는 거리는 수십cm 이상으로도 띄울 수 있다.

실제 연구진이 시제품으로 만든 홀로그램은 광원이 들어가 있는 목업구조물 내 5cm×5cm 크기의 패널 안에 구성되어 있다. 패널 정면과의 거리 간격을 약 4cm 정도 두면 센서가 인식해 2.5cm×2.5cm 크기의 화살표 홀로그램 영상이 띄워져 보인다.

연구진은 붉은색(R) 광원을 활용, 화살표를 입력해 마치 화살표가 정면으로 툭 튀어나와 보이듯 만들었다. 공간상에 떠 있는 화살표를 터치하자 버튼 누름의 효과로 삑소리가 나며 문이 열렸다. 온·오프 스위치 개념으로 만든 셈이다.

기존에도 비접촉 터치 기술의 실생활 적용을 위해 큰 노력이 있었다. 하지만, 사용자 관점에서 비접촉 터치가 가능한 거리감과 비접촉 터치를 위한 공간감에 대한 인지 및 편의성이 떨어져 기술 보급에 한계가 있었다.

연구진은 비접촉 터치 기술과 함께 공간 이미지 형성이 가능한 홀로그램 기술을 접목해 이를 해결했다. 비접촉 터치를 위한 화면에서의 거리 및 위치 제공, 그리고 홀로그램 기술이 가지는 유일한 이미지 생성 시 공간 거리 조절이 가능해 짐에 따라 향후 개방형 공간감 제공이 가능할 것으로 보인다.

ETRI 연구진이 홀로그램 기술과 비접촉 모션센서 기술과의 기술융합을 제안하여, ETRI는 홀로그램 이미지에 대한 CGH 기반의 광학 시뮬레이션 및 제작 공정을 하였고 ㈜브이터치는 모션센서 기술과 비접촉 터치기술 개발, 그리고 홀로그램 기술과의 융합 개발에 주력했다. ㈜제이랩은 제작 공정에, ㈜제이비랩은 점·접착 소재 개발에 공헌하고 있다.

연구진은 비접촉 터치 공간 리얼 홀로그램 버튼 기술을 통해 COVID-19와 같은 접촉을 통한 바이러스 감염 경로를 차단해 생활안전을 확대한다는 방침이다. 또한, 디지털 배리어프리 기술 제공을 통해 디지털 취약계층에도 사용의 편의성을 제공할 계획이다.

㈜브이터치 김석중 대표는 “ETRI의 기술 덕분에 좋은 성과를 내고, ETRI와 공동연구를 할 수 있게 되어 기쁘다. 향후 공동연구진의 결과물이 실생활에 밀접하게 활용되길 바란다”고 말했다.

ETRI 실감디스플레이연구실 김주연 박사는 “포스트-코로나 시대를 맞아, 바이러스 전파 등에 대한 우려를 줄여 공공장소에서 접촉을 통한 감염을 줄이는 데 필요한 적정기술이다. 공간 홀로그램 기술을 실생활에 적용한 세계 첫 실증 사례다”고 말했다.

ETRI는 본 기술을 서울 노원구청에서 실증 검증을 시행할 예정이라고 밝혔다. 아울러 스마트시티, 공공 키오스크, 공공건물의 터치버튼 관련 회사 등에 기술을 이전할 계획이다. 향후 사용자는 광원을 활용, 필름을 부착하는 형태로 사용이 가능할 전망이다. 또한 지난 6일부터 8일까지 서울 코엑스에서 열리는 ‘2023 대한민국 산업기술 R&D 대전’에서 본 기술을 전시하고 있다.

본 기술은 산업통상자원부와 한국산업기술기획평가원의 지원으로 “신시장 창출형 디스플레이 기술개발 및 실증”사업의 일환으로 수행되었고 올해부터 5년간 “비접촉 터치 공간 리얼 홀로그램 버튼 기술개발”을 통해 실증할 계획이다. <보도자료 본문 끝>

참고1

ETRI 공감 홀로그램 기술 소개

<실시 예시. 유효 초점거리를 갖는 홀로그램 이미지 계산 및 필름 제작 참고도>

사업성 확보를 위한 공간 리얼 홀로그램 필름을 제작하기 위한 저가 제작 공정 확립하고자 함 - 컴퓨터 기반의 수학적 계산 (CGH: computer-generated hologram) 기반 광학시뮬레이션을 통해 반사 또는 투명 기판 위에 광의 회절과 간섭을 일으키도록 마이크로/나노 크기의 프린지 패턴을 형성하고, 같은 형상에 대한 저가 공정 확립을 위해 UV-광경화 임프린트 공정을 도입함.

참고2

ETRI 근접 센서 기반 비접촉 공간 홀로그램

<실시 예시. 유효 초점거리를 갖는 홀로그램 이미지 필름>

리얼 홀로그램 버튼 구현용 홀로그램 이미지 크기 및 유효 거리에 따른 계산 및 필름 제작 - “어린이 보호”안내 표시에 대한 CGH 기반 광학 시뮬레이션을 통해 마이크론급 해상도를 가지는 프린지 간섭 패턴을 형성하고, 시뮬레이션을 통한 수치적 복원 이미지를 통해 홀로그램 이미지 나타남을 확인함. - 이렇게 만들어진 마이크론급 해상도를 가지는 프린지 간섭 패턴이 형성된 기판을 마스터로 사용하여, UV-광경화 임프린트 공정을 통해 플라스틱 필름 위에 “어린이 보호” 안내표시를 전사한 후, 광원을 통해 공간 홀로그램 이미지로 구현함.

참고3

CES 혁신상 수상 관련 출품작(1)

모션 제어 기술과 비접촉 터치 기술, 그리고 리얼 홀로그램과의 기술 융합을 통한 공간 버튼 구현이 가능한 일례로, 화장실 버튼 응용

<공간 리얼 홀로그램 버튼 비접촉 공간터치 모듈 개념도>

5cm×5cm 면적의 프린지 패턴이 형성된 홀로그램 필름과 광원을 통해 홀로그램 필름으로부터 대략 4cm 정도 떨어진 공간상에 화살표 홀로그램 이미지를 구현함.

참고4

CES 혁신상 수상 관련 출품작(2)

<근접 센서 기반 비접촉 공간터치 모듈 실사>

참고5

공동연구개발 ㈜브이터치 대표 인터뷰

㈜브이터치(대표 김석중)는

실세계에서의 차세대 컴퓨팅 구현에 필요한 자연스러운 사용자 인터페이스(NUI)기술을 개발하고 있다.

공간터치는 스마트홈, 디스플레이, 자동차 등 다양한 곳에 적용할 수 있으며, 이 기술로 CES 2021, 2022, 2023 3개년에 걸쳐 총 6개의 혁신상을 수상하였으며, 2021년 특허청 선정 올해의 발명왕으로 선정되기도 하였다. 공간터치 기술은 HMD와 같은 장치의 착용 없이 맨눈, 맨손으로 공간 내의 다양한 기기 및 환경과 상호작용을 가능하게 하는 실세계 공간컴퓨팅 기술로 향후 공간 컴퓨팅 시장의 본격화에 따라 큰 성장을 기대하고 있다.

위스퍼링은 음성입력용 반지로 기존 음성인식의 문제점인 소음의 영향, 프라이버시 문제, 호출명령어로 인한 사용성 저하 및 오인식 등을 모두 해결하여 챗GPT와 같은 AI와 언제 어디서든 음성 대화를 할 수 있게 해주는 제품이다.

- 기업 및 기술 소개 저희는 자연스러운 사용자 인터페이스를 통해 차세대 컴퓨팅 환경을 구현하는 것을 목표로 하고 있습니다. 기술의 발전으로 연결된 기기 수가 폭발적으로 증가하고 있는데요. 이는 공간 내 다양한 기기들을 통합제어할 수 있는 공간컴퓨팅에 필수적인 포인팅 입력 기술인 공간터치와 챗GTP와 같이 AI와 대화형 서비스에 필요한 음성입력 기술 등을 개발하고 있습니다. - 어떠한 계기로 이 기술을 개발하게 됐는지? 손에 닿지 않는 먼 거리도 가리켜서 제어할 수 있는 공간 입력 기술인 공간터치는 사용자에게 허공에서 가리켜 제어하는 방법을 알려주는 데 어려움이 있었습니다. 하지만 허공에 홀로그램을 띄우면 사용자에게 자연스럽게 허공에서 상호작용하는 방법을 알려줄 수 있게 될 것으로 생각했습니다. - 기술 개발 중 어려웠던 점은? 전문성을 가진 기업과 기관이 함께 개발했기 때문에 어려웠던 점이 많지 않았고, 빠르게 기술 및 제품 개발을 할 수 있었습니다. - ETRI와의 공동연구를 통해 좋았던 점은? 홀로그램이라는 전문 분야를 꾸준히 연구해오던 ETRI와 함께했기 때문에 빠른 제품화가 가능했다고 생각합니다. - 향후 목표, 계획은? 넥스트 10년은 어떻게 구상하고 있나? 기존 HMD를 착용해야 볼 수 있었던 3D 영상과 달리 맨눈으로 허공에서 볼 수 있는 홀로그램은 공간의 디스플레이로 빠르게 성장할 것으로 예상됩니다. 초기, 근접센서 및 스위치, 버튼 시장의 공략을 시작으로 다양한 사업으로 확장을 계획하고 있습니다.