홀로그램(hologram)이란 위상(位相)이 균일한 빛인 레이저(laser:optical maser) 광선을 사용하는 영상기록 재생법을 홀로그래피(holography)라고 하는데, 이것을 기록한 필름 또는 건판(乾板:감광판)이 홀로그램이라고 하는 입체사진이다.

홀로그래피는 보통의 사진은 빛의 강약을 기록하여 명암(明暗)을 나타내지만, 홀로그래피는 광파의 진폭과 위상(phase)을 기록한 홀로그램으로부터 상(像)을 재생한다. 1948년 헝가리 태생의 영국의 응용물리학자 가보르(Dennis Gabor;1900~79)가 처음으로 제안했다.  그의 저서 ‘성숙사회(成熟社會)’에서 미래론을 갈파하였고, 1971년에 노벨물리학상을 받았다. 이 원리는 이후 미국의 레이스 등에 의해 레이저광이 이용된 결과 급속히 발전했다.

레이저광처럼 위상이 고른 빛을 두 광속(光束)으로 나누고, 한쪽을 물체에 조사(照射)하여 반사 또는 투과시킨다. 이 투과광 또는 반사광과 미러(mirror)반사를 시킨 다른 쪽 광속을 겹치면 생기는 간섭무늬의 위치에 사진필름을 놓으면 광파의 진폭과 위상의 정보가 명암의 간섭무늬로서 기록된다. 이것이 바로 홀로그램이다.

홀로그램에 다시 레이저광을 비치면 피사체가 공간에 재현된다. 오늘날에 와서 입체상(立體像)의 재생, 애니메이션, 등고선(等高線)의 작성, 간섭에 의한 진동물체의 해석, 패턴인식 등 과학연구와 산업분야의 광학정보처리 등에 광범위하게 응용된다. 간단히 이야기해서, 홀로그램은 레이저 사진 즉 홀로그래피에 의해 감광재료에 기록된 간섭도형, 그 표면에 나타나는 줄무늬이다.

그리고 홀로그래피는 홀로그램의 레이저광선 등의 가간섭성(可干涉性)의 빛으로 물체를 조사하여 투과 또는 산란(散亂)된 빛과 원래의 빛의 간섭에 의해 생기는 도형(圖形)을 감광재료에 기록하고, 이를 다른 가간섭성의 빛으로 조사하여 물체의 3차원 상(像)을 재현하는 방법이다. 렌즈를 쓰지 않는 사진술의 일종이다.

“가간섭성”으로 번역되는 코히어런시(coherency)란 전자파가 파장이 같은 정현파의 집합인 상태를 말한다. 통신에 이용하는 전파는 모두 코히어런트(coherent)한 파이지만, 일반의 빛은 그렇지 않다. 특별히 코히어런트한 빛을 발생시켜서 이용하는 것으로서 레이저나 홀로그래피가 있다. 그리고 간섭성(干涉性:coherence)은 두 개의 파동이 겹쳤을 때 간섭을 일으키는 성질이다. 이러한 성질을 가지기 위해서는 두 파동 사이의 위상차(位相差)가 시간에 관계없이 일정하여야 한다.

홀로그램은 일반 영상물뿐만 아니라 우리가 현재 살고 있는 복잡다기한 현대사회에서 다양한 부문에서 응용되고 활용할 수 있다. 인체나 기계의 정밀진단분야에서 자연은 물론 문화와 역사의 입체보존까지도 응용할 수 있는 범위가 넓고 무진무궁하다. 특히 건강이나 의료분야에서는 X선이나 초음파를 사용해서 찍은 단층사진을 입체 화상화(立體畵像化)하려는 시도가 목하 진행 중이다.

또한 의료계에서도 홀로그램기술을 넓게 활용하면 실제와 매우 유사한 모습을 충분히 확인할 수 있다고 알려져 있다. 건축이나 토목과 같은 분야와 자동차의 설계분야에서도 컴퓨터에 기계와 건물의 여러 요소를 입력해서 여러 각도에서 본 대상물의 모습을 계산시키는 방법으로 홀로그램의 기술을 실제로 활용하고 있다.

또 미술·공예품·건조물·정원·경관 등 그리고 역사적으로 유명한 사적이나 문화재 같은 것을 문자·사진·도면·모형 등으로 간결하고 생생하게 기록·유지하는데도 사용된다. 동시에 공업과 기타분야는 물론 산업분야에서도 홀로그래피를 사용한 정밀 계측이 활발히 보급되고 있다.

그러나 우리가 손쉽게 언제 어디서나 홀로그램을 접할 수 있는 부분은 여러분야가 있지만 그래도 뭐니 뭐니 해도 그중에서도 영상부문일 것이다. 특히 근래에 와서 초고화질 영상이 등장하면서 생동감과 현실감을 제공하는 고품질의 생생한 방송에 대한 품격 있는 이용자의 인구가 점점 늘어나고 있다.

어느 방향에서도 자유롭게 입체감을 느낄 수 있는 자연스러운 3차원(3-D)완전 입체영상에 대한 요구가 커지고 있다. 현재의 3D TV에서도 입체감이 느껴지는 영상을 얼마든지 감상할 수 있다. 하지만 3D 기술은 실제로 각 이미지의 원근감의 차이로 실감나는 영상을 구현하는 것이다.

그렇지만 홀로그램은 이미지의 질감과 굴곡까지도 놓치지 않고 표현할 수 있다는 점에서 분명히 한 단계 높은 기술로 평가받고 있다. 따라서 우리나라의 디스플레이 업계에서는 홀로그램 영상을 용이하게 구현할 수 있는 서비스가 현재 개발 중이므로 곧 출시될 것으로 기대된다. 또 대망의 홀로그래피 TV도 앞으로 5년 정도 있으면 우리들 앞에 등장할 것으로 예상된다.