궁리닷컴> Do You Know >홀로그래프와 홀로그래피, 혼동한 적 없습니까?

레이저 영상과 관련한 말은 당연히 홀로그래피holography다. 이에 비하여 홀로그래프holograph는 손으로 직접 쓴 문서, 자필 서류 등을 뜻한다. 홀로그래피스트holographist는 홀로그래프(자필 수고본 따위)를 수집, 연구하는 사람, 그러니까 서지학자에 가까운 뜻이며, 레이저 사진 그러니까 홀로그램hologram을 만드는 사람은 홀로그래퍼holographer로 지칭한다. 홀로그래픽holographic이라는 수식어도 홀로그래프가 아닌 홀로그래피 또는 홀로그램과 관련하여 사용한다.

참고로 홀로그램은 희랍어의 holos(whole)와 gramma(message)의 합성어라고 할 수 있다. 희랍어 어원에 비추어 보면 결국, 홀로그램은 '모종의 내용을 완전하게 담고 있다'는 정도의 뜻이 된다. 홀로그래피를 정확하게 정의하면 우리가 일상 생활 속에서 볼 수 있는 물체와 다름이 없는 3차원 영상을 레이저를 사용하여 사진필름에 기록하는 기술이며, 홀로그램은 그러한 기술을 통해 사진필름에 기록, 재현된 영상을 뜻한다.

홀로그래피 이론은 1948년에 헝가리 출신의 영국 전기 엔지니어 데니스 가보어(Dennis Gabor: 오른쪽 위의 사진)가 정립했다. 하지만 당시의 기술 수준으로는 그의 이론을 실제로 구현할 수 없었다. 결국 1960년대에 들어와 레이저 기술이 개발됨으로써 비로소 홀로그래피가 구현될 수 있었다. 세계 최초의 홀로그램은 1962년에 미국의 레이드E. Leith와 우페트닉스J. Upatnieks가 만든 3차원 입체영상으로 이루어진 Train and Bird(오른쪽 중간 사진)였는데, 당시의 홀로그램은 영상이 매우 불안정했고, 러시아의 유리 N. 드니스윅(Uri N. Denisyuk: 오른쪽 아래 사진)박사가 백색광 홀로그램을 고안하여 비로소 문제가 해결되었다. 좀 더 자세하게 알아보자.

홀로그래피(holography)란 파동의 간섭현상을 이용해 원래 그대로의 상을 재현하는 사진 기법을 뜻한다. 우리가 일반적으로 볼 수 있는 사진의 상은 물체에서 반사되는 빛의 세기의 변화량을 기록한 것이다. 요컨대 반사광이 적은 부분은 어둡고 반사광이 많은 부분은 밝게 표시된다. 그러나 3차원 물체로부터 나오는 빛을 2차원 평면에 기록하는 것이기 때문에 한계가 있다. 이에 비하여 홀로그래피는 빛의 세기뿐 아니라 파동으로서의 빛이 갖는 위상(phase)까지 기록하기 때문에 우리가 두 눈으로 볼 때나 다름없는 3차원 상을 정확하게 재현한다.

과정은 다음과 같다. 물체에 레이저 광선을 투사시킬 때 반사되는 빛(이것을 물체파라 한다.)을 감광재료에 입힌다. 그리고 이와 동시에 레이저 광선의 일부를 거울을 통해서 물체파와 일정한 각도를 이루도록 해 감광재료에 바로 입힌다. (이것을 참조파라 한다). 여기서 물체파는 물체에 부딪친 후 반사·회절돼 서로 다른 위상(파동의 골과 마루)을 가지고 감광재료에 부딪힌다. 이에 따라 물체파와 참조파는 서로 간섭해 감광재료 위에 미세 한 간섭무늬를 남기게 된다. 이렇게 기록된 간섭무늬를 바로 홀로그램hologram 이라고 한다. 물론 홀로그램 자체는 대상이 되는 물체를 닮지 않았다. 그러나 물체에서 반사된 광선의 모든 위상과 세기에 대한 정확한 정보를 지니고 있다.

그러면 물체와 다름없는 영상은 어떻게 재현하는가? 이번에는 홀로그램에 레이저 광선을 투과시킨다. 그러면 홀로그램, 그러니까 미세한 간섭 무늬들이 광선을 휘게 함으로써 홀로그램을 생성시킨 광파의 원래 상태를 정확하게 재현한다. 따라서 재현된 상은 원래 물체의 3차원적 특징들을 정확하게 재현한 입체성을 지닌다.

일반 사진의 경우 찍은 모습이 원판에 그대로 나타난다. 그러나 홀로그래피의 경우 원판에는 회색의 무늬만 나타난다. 레이저광 조명이 있어야 본래 찍었던 상이 나타나는 것이다.(원판의 회색 무늬와 그것에 레이저광 조명을 투사시켜 얻은 3차원 영상 모두 홀로그램으로 지칭하는 것이 일반적이다.)

Dennis Gabor

Train and Bird

Uri N. Denisyuk