3D 프로젝트

연구배경 및 필요성

o 정보의 최종 수혜자는 인간임으로 21세기 정보기술은 보다 자연스럽고 인간 친화적인 정보 형태인 3차원 입체정보 형태로 발전할 것으로 전망된다. 3차원 입체 정보는 기존의 2차원(2D) 정보와는 달리 사람이 보고 느끼는 실제 정보와 유사하여 시각정보의 질적 수준을 몇 차원 높여 주는 새로운 개념의 실감미디어로서 차세대 디지털 영상문화를 주도할 것으로 전망된다.

 

o 특히, 3차원 입체영상 기술은 차세대 입체 멀티미디어 정보통신 서비스의 총아로 사회 선진화와 더불어 수요 및 기술개발 경쟁이 치열한 첨단의 고도화 기술로서 형후 3차원 입체TV를 비롯하여 정보통신, 방송, 의료, 영화, 게임, 애니메이션 등과 같은 기존의 모든 산업제품 개발에 응용되는 핵심기술로 자리 매김을 할 전망이다.

o 3차원 입체(3D) 정보단말기의 중장기적 시장규모를 살펴보면 입체영상 기술의 주요 응용분야라고 할 수 있는 정보기술(IT) 관련 세계시장이 2012년도에 약 6천억 달러 규모로, 부가가치는 87 조원으로 그리고 120만명 이상의 고용효과를 창출할 것으로 추정되므로 이를 기반으로 2012년 이후에는 대규모의 새로운 3차원 정보단말기 시장이 창출될 것으로 전망되고 있다.

 

o 특히, 3D 기술은 현재 국민소득 2만 불 시대를 견인할 우리나라 차세대 성장 동력산업 중 6개 분야(디지털 시네마, 디지털TV, 차세대 PC, 디스플레이, 디지털 컨텐츠, 지능형 홈네트워크)에 핵심적으로 적용되는 첨단기술로써 이에 대한 연구개발이 활발히 진행되고 있다.

 

o 미국에서는 이미 NASA, AT&T, MIT, CMU 등을 중심으로 항공우주, 방송통신, 국방, 의료 등의 응용을 목적으로「실감 3차원 다중매체」개발을 추진하고 있으며, 일본에서는 TAO의「고도 입체 동화상 통신」이란 국책과제를 중심으로 NHK, NTT, ATR 등에서 차세대 3DTV 방송시스템을 개발하였고, 최근 NICT(National Institute of Information and Communication Technology)를 중심으로 URCF(Ultra Realistic Communication Forum)라는 포럼을 구성하여 3차원 입체영상 기술개발을 추진하고 있다. 또한, 유럽에서는 ATM망을 이용한 화상회의용 3차원 입체영상 전송 및 디스플레이 시스템 개발을 위해 DISITIMA 프로젝트에 이어 PANORAMA, ATTEST 프로젝트를 집중 추진하였고 현재는 3DTV 프로젝트 및 MUTED 프로젝트를 추진 중이다.

o 한편, 국내에서도 2002년 ETRI를 중심으로 한·일 월드컵 기간 중에 입체TV 시범중계를 실시한 바 있으며 삼성전자는 10년 이후 장기적으로 고수익을 가져다 줄 미래의 새로운 첫 ‘신수종(新樹種)사업’ 아이템으로 3D 디스플레이 사업을 채택하고 ‘그룹 차원에서 5∼10년 뒤 ‘먹고살’ 사업 아이템을 찾고 있는 시점에서 삼성전자가 차세대 디스플레이 시장에 혁명을 몰고 올 3차원 정보단말기 사업을 집중 육성키로 했다‘고 밝힌 바 있다.

 

o 또한, 2005년말 정보통신부는 최근 3D 디스플레이 발전계획을 담은 ‘3D Vision 2010 Project’ 를 수립하여 2010년까지 산·학·연 공동으로 방송·게임·통신 등 다양한 부문에서 활용 가능한 3D 기술을 개발할 방침임을 밝힌 바 있다.

 

o 3차원 입체기술은 현재, 전 세계적으로 아직 태동기에 있는 차세대 핵심 첨단기술로 독창적인 신기술 개발의 여지가 충분하고 국제표준화도 아직 진행되고 있지 않기 때문에 산학연의 체계적인 연구개발을 통해 세계시장 선점이 절실히 요구되고 있다.

 

국외 3D 디스플레이 기술개발 동향

o 차세대 영상매체, 방송통신, 게임, 의료 등 광범위한 응용분야를 가진 3D 디스플레이에 관한 기술 및 시스템 개발은 최근 기술선진국에서 국책 기술개발로 많은 투자와 연구를 수행하고 있으며 현재 3D 디스플레이와 관련된 핵심기술 연구개발 동향은 [표1]과 같이 미국, 일본, 유럽을 중심으로 기술선점을 위해 각각 독립적인 형태로 활발히 진행되고 있다.

 

o 미국에서는 이미 ARPA(Advanced Visual Display System)연구과제의 하나인 「3D 입체영상 및 그래픽 디스플레이 기술개발」을 비롯하여 NASA, AT&T, MIT대학 등을 중심으로 항공 우주, 방송통신, 국방, 의료등의 응용을 목적으로 「실감 3차원 다중매체」개발을 추진하고 있으며, 최근 IBM은 DLP 기반 저가용 프로젝션 3DTV를 개발하고 2006년도부터는 Indight Media사와 미국 디스플레이 컨소시움(US Display Consortium)의 공동 주최로 '3D BIZ-EX'이라는 워크샾을 개최하고 있으며 이를 통해 미래 3D 시장을 열고 있다.

 

o 일본에서는 TAO의 「고해상도 입체동화상 통신」이란 국책과제를 중심으로 NHK, NTT, ATR 등에서 차세대 3차원 입체 TV에 관한 연구그룹을 형성하여 3차원 입체 TV의 프로토타입을 개발완료하고, 이것의 실용화 연구를 진행하고 있다. 2003년에는 NTT, Sanyo, Sharp, Sony사를 중심으로 3D Consortium을 구성하였으며, 2005년에는 총성 주관으로 UCT(Universal Communication Technology) 기술 개발 계획을 수립하렸으며, 2020년에는 향기도 맡을 수 있는 공감각 3DTV 개발 계획이 포함되어 있다. 또한 최근에는 NICT(National Institute of Infomration and Communications Technology)산하에 URCF(Ultra-Realistic Communication Forum)을 구성하여 미래 3D 산업의 활성화를 도모하고 있다.

 

o 유럽에서는 ATM망을 이용한 화상회의용 3D 입체영상 전송 및 디스플레이 시스템 개발을 위해 DISITIMA, PANORAMA 프로젝트에 이어 ATTEST 프로젝트를 집중 추진하여 입체 TV방송의 시험방송을 수행한 바 있다. 또한, 3DTV 방송 외에 원격작업 및 가상현실분야 등에서 많은 연구를 수행하고 있다. 2004년도에는 EC 지원하에 헝가리의 Holographifika를 중심으로 4개국 6개 기관이 Coherent(Collaboration Holographic Environments for Networked Tasks) 프로젝트를, 같은해 9월에는 8개국 21개 기관이 참여하여 "Integrated Three-Dimensional Television-Capture, Transmission and Display"란 컨소시움을 구성하고 터키 Bilkent 대학의 onural 교수팀을 중심으로 3DTV 프로젝트를 수행하였고 최근에는 3D Media Cluster 프로젝트를 중심으로 3D PHONE, MOBILE3DTV, Real3D, HELIUM3D, MUTED, 3D4YOU, 3DPRESENCE, VICTORY, 2020 3D Media, i3DPost 프로젝트 등을 수행하고 있다.

 

o 현재 대표적인 3D 디스플레이 업체로는 미국의 DTI, Vrex, 일본의 Sony, Sanyo, 독일의 4D-Vision, SeeReal, 영국의 Reality vision, Cambridge 대 등으로 대부분 LCD 플렛패널에 기반한 방식이다. 또한, 미국 MIT에서는 CGH를 이용한 3×3 크기의 3DTV를, 일본의 NHK에서는 IP 기반의 체적형 3DTV를, NTT에서는 렌티큘러 기반의 10인치급 3DTV의 프로토타입을 개발하고 있다.

 

[표 1] 국외 3D 디스플레이 기술개발 동향

3D 방식	연구개발 기관	연구개발 기술	산업화 제품(모델) 및 대표적 3D 제품
안경식 2D/3D 겸용 Flat panel 기술	Nuvision (미국)	17″, 21″ CRT/ 편광안경식	(Nuvision) (Vrex)   (Sanyo) (Vrex)
	Vrex (미국)	15, 20, 30″ LCD/ 42″ PDP/ 편광안경식
	Stereographics (미국)	15.5″ CRT(ZScreen)/ 편광 안경식
	Sanyo (일본)	32″LCD/ 편광 안경식
	NHK (일본)	3D HDTV/ 편광안경식
	IRT (독일)	이안 입체TV/ 편광안경식
무안경식 2D/3D 겸용 Flat panel 기술	3D Experience (영국)	5.5″~ 20.1″ LCD/ Lenticular 방식	(3d Experience) (4D-Vistion)   (DTI) (SeeReal)   (HHI) (HHI)   (Toshiba) (Stereographics)   (Sharp) (Tsukuba)
	4D-Vision (독일)	15″ LCD/ 43″, 50″ PDP/ Subpixel filtering방식
	DTI (미국)	15″, 18″ LCD/ Parallax Illumination 방식
	SeeReal Tech. (독일)	18.1″ LCD/ Lenticular 방식
	HHI (독일)	14″, 15.1″, 20″ LCD/ 42″ PDP/ Lenticular 방식
	Philips (네덜란드)	4″~ 18″ LCD/ Lenticualr 방식
	Reality Vision (영국)	8″, 10″, 13.1″ LCD/ HOE 방식
	Sanyo (일본)	15″~ 23″ LCD/ 50″ PDP/ Image splitter 방식
	Stereographics (미국)	18″, 20″, 22″, 42″ LCD Lenticualr 방식
	Sharp (일본, 영국)	4″~ 15″ LCD/ Parallax barrier 방식
	NTT(일본)	2.2″ LCD/ Parallax barrier 방식(휴대폰 용)
	Toshiba (일본)	40″ LCD/ Parallax barrier 방식
	Tsukuba 대학 (일본)	3D Workbench based-on the desktop autostereoscopic display
	Dresden 대학 (독일)	18.1″ LCD/ Lenticualr 방식
	DVI (뉴질랜드)	15″, 18″ Multi-layer display
	DMA (미국)	30" Multi-planar volumetric 3D display
프로젝션형 3D 디스플레이기술	CYVIZ (노르웨이)	Dual LCD Projector/ 편광안경식	(CYVIZ) (Vrex)   (FakeSpace) (NHK)   (Elumens) (Cambridge)   (Actuality Systems) (D3D)
	Vrex (미국)	Dual LCD Projector/편광, Single DLP Projector/ LCD Shutter
	3DImageTek (미국)	Dual DLP Projector/ 편광안경식
	Christie (미국)	Single DLP projector/ 편광안경식, LCD 셔터 안경식
	Fakespace (미국)	CRT, LCD, DLP Projector/ 편광안경식
	NHK (일본)	70″ Rear Projection/ 편광안경식
	Elumens (독일)	Immersive randering Projection
	HHI (독일)	Rear Projection/ Lenticualr Screen
	Infinity (미국)	Autostereoscopic 3D display/ Time-multiplexing
	Cambridge Univ. (영국)	Autostereoscopic 3D display/ Time-multiplexing
	Texas University (미국)	Holographic 3D DLP projection
	Actuality Systems (미국)	Spatial vision platform
	Felix3D (독일)	Laser projection on a rotating helical screen
	D3D (러시아)	Laser projection on a rotating helical screen
홀로그래픽 (체적형) 3D 디스플레이 기술	MIT Media Lab (미국)	AOD-based holographic video system	(VISUREAL) (Texas)   (TAO) (MIT)
	TAO (일본)	FLA-based super multi-view 3D display System
	Taxas University (미국)	Holographic 3D DLP Projection
	Visureal Display System(독일)	Holography-similar Representation(6″CRT)
	Tokyo University (일본)	Holographic 3DTV, HDTV
	Verginia University (미국)	Scanning microscopic holographic 3D display system
	Univ. of Connecticut (미국)	Integral photographic 3D display system

 

국내 3D 디스플레이 기술개발 동향

o 국내의 3D 디스플레이 기술은 선진 각국에 비해 기초연구개발 단계에 머무르 고 있으나 최근 차세대 첨단기술로 떠오른 3D 영상기술에 대한 관심의 증대로 표 2와 같이 기업체, 연구소, 대학을 중심으로 활발한 연구개발을 진행하고 있다.

 

[표 2] 국내 3D 디스플레이 기술개발 동향

3D 방식	연구개발 기관	연구개발 기술	산업화 제품(모델) 및 대표적 3D 제품
안경식 2D/3D 겸용 Flat panel 기술	(주) 포비스	25", 29", 24" CRT/ LCD Shutter glass 방식/	(포비스) (notherWorld)   (A&D Korea) (Sniper Korea)   (Sniper Korea) (3DRC)   (잘만테크) (현대IT)
	(주) AnotherWorld	29" CRT/ LCD Shutter Glass 방식
	(주) A&D Korea	29" CRT/ LCD Shutter Glass 방식
	(주) SniperKorea	15" LCD/ 편광 안경방식
	(주) 삼성전자	15" LCD / 편광 안경방식, 42", 50" PDP/ LCD Shutter Glass 방식
	KAERI 연구소	15" LCD 입체영상 모니터/ 편광방식
	ETRI/ (주) 한국입체방송	안경식 3DTV 시범방송(2002년 월드컵 중계)
	(주) 이미지퀘스트	19"LCD/ Shutter Glass 방식
	(주) Image Technology	LCD Shutter Glass 방식
	(주) 파버나인	17"~46" LCD/ 편광 안경방식
	(주) 레드로버	8"~40" LCD/ 편광 안경방식
	(주) 잘만테크	19"~22" LCD/ 편광 안경방식
	(주) 현대아이티	22"~46" LCD/ 편광 안경방식
	광운대학교 3DRC	100"급 프로젝션형 3D 디스플레이 시스템(3DPTV-100)
무안경식 2D/3D 겸용 Flat panel 기술	삼성종합기술원	15" LCD 3D 모니터/ HOE 방식	(삼성종합 기술원) (파버나인)     (삼성전자) (3DIS)
	광운대학교 3DRC	8시점 VHOE 광학판 개발/ LCOS 기반 다시점 입체 모니터
	(주) 삼성 SDI	2.2" LCD/ 4.3" AMOLED/ Parallax Barrier 방식
	(주) 삼성전자	17" LCD/ Parallax Barrier 방식
	(주) LG전자	42" LCD/ Lenticular 방식
	(주) 파버나인	15"~19" LCD/ Parallax Barrier 방식
	(주) 3DIS	2.2"~22" LCD/ Parallax Barrier 방식
	(주) 브이쓰리아이	22"~70" LCD/PDP/ Parallax Barrier 방식
	(주) 소프트픽셀	5" LCD/ Parallax barrier 방식(휴대폰용)
프로젝션형 3D 디스플레이기술	Korea Media Tech.	Christie(미국)사의 수입제품	(3DRC) (Elumens)   (주)아인픽쳐스 (3DRC)
	(주) 하이테크미디어	Elumens(독일)사의 수입제품
	(주) 아인픽춰스	프로젝션방식(편광안경) 방식
	(주) LG전자	60" 편광안경 방식 프로젝션 TV
	광운대학교 3DRC	60"급 프로젝션형 입체 동화상 디스플레이 시스템(3DRC-60)
홀로그래픽 (체적형) 3D 디스플레이 기술	광운대 3DRC	홀로그래픽 3D 동화상 비디오/ 자연광 3D 동영상 홀로그램	(3DRC) (부경대)   (세종대) (3DRC)
	서울대학교	Desk-top 3D 모니터/ IP 방식
	부경대학교	고 깊이감 및 고해상의 3D 디스플레이 기술/ IP 방식
	세종대학교	광 스케닝 홀로그래피를 이용한 3D 디스플레이 방식
	충북대학교	실시간 CGH 기반의 3D 디스플레이 기술
	KIST	홀로그래픽 스크린 시스템
	(주) 삼성SDI	체적형 3D 디스플레이 기술

 

o ETRI에서는 2002 월드컵 축구게임의 3DTV 시범방송 사업을 성공적으로 수행했으며 한국원자력 연구소에서는 극한 원격작업에 활용하기 위한 입체영상 시스템을, KIST에서는 홀로스크린을 이용한 무안경식의 입체 영상 투사기 및 렌티큘라 방식의 스테레오 디스플레이 기술 연구를 수행하였으며 삼성전자 및 삼성기술원에서는 15인치 안경식/ 무안경식 LCD 모니터를, LG전자에서는 무안경식 3DTV를, (주) 스테레오피아에서는 3D 입체카메라 및 컨텐츠 제작기술을, (주) 3DIS에서는 무안경식 3D 모니터를, (주) 한국입체방송에서는 프로젝션형 안경식 3D 디스플레이 및 3D 컨텐츠를, (주) 소프트픽셀에서는 패럴랙스 배리어를 이용한 2인치급 Flexible 3D LCD 휴대폰을 각각 개발하였다. 그리고, 광운대 3DRC에서는 자연광을 이용한 3차원 동영상 홀로그램, 60인치급 초고해상 3D 디스플레이, 웹기반 3차원 입체방송 시스템, 디지털라이브러리, 가상스테이지 등을 연구개발하였으며, 서울대, 연세대, 부산대, 충북대 등을 중심으로는 스테레오스코픽/홀로그래픽/ 체적형 3D 디스플레이 기술에 대한 다양한 핵심 요소기술이 연구개발되고 있다.

 

3D 제품의 국내외 시장동향

o 3차원 입체영상 표시에 적합한 디스플레이 장치로서 주로 채용되는 LCD는 이미 개인용 모니터 및 각종 산업분야에서 그 이용이 폭발적으로 증가하고 있다. 따라서 기존의 2차원 디스플레이에 2D/3D 호환이 가능한 기술을 접목하게 되면 3차원 입체 디스플레이의 응용분야도 급속히 증가할 것으로 예상된다.

 

o 특히, 최근의 PC 모니터 시장의 변화를 고려하고 3차원 디스플레이 시장의 대량 생산기를 감안한다면 초기 3차원 디스플레이는 3차원 응용분야(의료 이미징, 군사 시뮬레이션, 초정밀 산업, 항공우주 등)에 집중되는 모습을 보이다가, 2005년 이후 3차원 LCD 모니터의 수요가 늘어나면서 기존의 디지털 TV를 대체하면서 가정에 급속도로 퍼질 것으로 예상된다.

 

o 최근 미국의 실리콘 스트래티지스는 시장조사업체인 아이서플라이를 인용하여, [표 3]과 같이 2004년 290만개 수준인 3D 디스플레이 제품 출하량이 매년 18%의 성장세를 이어가면서 오는 2010년에는 810만개로 확대될 것으로 전망했는데 이와 같은 추세라면 2020년에는 2000만 개 이상으로 예상할 수 있다.

 

[표 3] 3D 디스플레이 시장예측

 

총괄 과제 개념도

 

총괄과제 개요

o 차세대 Lifelike 3D 디스플레이 핵심기술 연구개발 및 목표지향적 산업화 응용기술 연구개발

  - 미래지향적 기술기반/ 독창적 특허기술 기반/ 산학협력 기반/ 국제협력 기반/ 목표지향 기반의 차세대 3D 기술 연구개발

    - 제1세부: Full-color Hologram 영상 기반의 3D mobile Phone 디스플레이 핵심요소/ 시스템 구현기술 연구개발

    - 제2세부: Full-color Volumetric IP 체적영상 기반의 3D TV/Monitor 핵심요소/ 시스템 구현기술 연구개발

    - 제3세부: Full-color Virtual/ Floating 공간영상 기반의 3D Exhibit/ Demo 장치 디스플레이 핵심요소/ 시스템 구현기술 연구개발

    - 제4세부: 차세대형 3D 전시/박물, 3D 광고/공연, 3D 원격 회의/의료, 3D 입체방송 시스템 Prototype 구축 및 관련 3D Contents 제작기술 연구개발

o 연구개발된 3D 신기술의 국제발표, 특허출원, 시제품 제작 및 기술이전으로 산업화

o 3D 신기술 개발을 위한 체계적인 학제간, 산학연간, 국제간 협력연구 네트워크 구축

o 3D 디스플레이 관련 고급 전문인력 양성 및 3D 교육 프로그램 연구개발

 

 

연구개발 추진철학

o Not Evolutional, But Revolutional R&D

o Revolutional R&D Man Power

 

연구개발 목표 및 내용 (1단계)

구분	연구개발 목표
[총괄과제]	신기술 기반의 차세대 완전 입체형 3D 디스플레이기술 연구개발
[제1세부과제]	대규모 프로젝션형 3D 디스플레이 기술 연구개발
[제2세부과제]	완전입체형 홀로그램(체적형) 3D 디스플레이 기술 연구개발
[제3세부과제]	실감형 3차원 영상처리 및 3D 카메라, 휴먼팩터 기술 연구개발
[제4세부과제]	직시형 2D/3D 겸용 LCD/PDP/OLED 광학판 소자 기술 연구개발

 

연구개발 목표 및 내용 (2단계)

구분	연구개발 목표
[총괄과제]	차세대 완전입체형 3D 디스플레이 상용화기술 연구개발
[제1세부과제]	3D Mobile용 차세대 Full-Color 입체 동영상 홀로그램 디스플레이 상용화기술 연구개발
[제2세부과제]	3DTV/3D Monitor용 차세대 Full-Color 체적형 집적영상 3D 디스플레이 상용화기술 연구개발
[제3세부과제]	3D Exhibition/Demonstration용 차세대 Full-Color 공간영상 3D 디스플레이 상용화기술 연구개발
[제4세부과제]	차세대형 3D 응용시스템 구축 및 최적화된 3D 컨텐츠 제작 상용화기술 연구개발