삼성, "궁극의 갤럭시S폰"...그리고 홀로그램 3D이미지 도킹 스테이션도 함께

삼성전자가 화면내장형 카메라폰과 함께 홀로그램을 공중에 투영하는 도킹 스테이션을 사용하는 장치에 대한 특허를 출원한 것으로 확인됐다. 사용자는 이 투영 이미지를 손가락으로 찝어서 위로 올릴 수도 있고 하우징에 있는 스크린을 터치하는 대신 투영 이미지를 찝거나 손가락으로 기기를 제어할 수도 있는 혁신적 기능을 경험할 수 있다.

미 특허청은 지난달 19일 삼성전자가 지난 2017년 3월30일자로 ‘3차원 이미징 기기와 이를 포함하는 전자기기(three dimensional imaging device and electronic device including the same)’이란 이름의 특허를 출원했다고 발표했다. 앞서 삼성전자는 지난 8월20일 미특허청으로부터 특허출원서에 ‘궁극의 갤럭시S 주력폰’이라고 설명한 화면 내장형 카메라 스마트폰인 ‘모바일 폰(mobile phone)’이라는 이름의 특허(미특허 D856,955S)를 받았다.
삼성전자의 3D 홀로그램 기기 특허출원 내용을 보면 단순히 공중에 투영된 이미지를 보여주는 것에서 그치지 않고 더 나아가 이 제품 기술이 사용되는 방식을 다양한 도면으로 보여주고 있다. 올해부터 오는 2023년까지 연 평균 1.1% 성장에 그칠 것이라는 세계 스마트폰시장 게임을 바꿀 기술이 될지 주목된다.


올바른 구성품들만 제공된다면 삼성 스마트 스피커, 스마트 커버 같은 것들이 홀로그램 기기 역할을 하거나 도킹 스테이션이 삼성갤럭시 생태계를 제어하는 허브역할을 할 수 있다.

삼성전자는 공중에3D 홀로그램 영상실현하는기술과 관련된 2가지 특허를 받았거나 출원했다.

첫 째, 화면 내장형 카메라를 장착한 삼성 갤럭시 스마트폰, 다음으로 스마트폰 도킹 스테이션의 형태의 입체 홀로그램 구현 장치다. 홀로그램 구현 장치는 삼성전자의 덱스 스테이션이 미래형 변종으로 바뀐 것으로 보이는데 여기에 스마트폰이 놓인다. 이후 공중에 3D 컬러이미지가 투영된다.

삼성전자는 지난 8월 20일 미국 특허청과 세계지적재산권기구(WIPO)로부터 ‘모바일폰(Mobile Phone)’ 디자인 특허를 받았다. 이는 엣지 디스플레이를 갖춘 풀 스크린 폰 디자인이다. 공중 투영을 하기 위해서는 이 엣지디스플레이가 필수적인 것으로 보이지만 그 이상이 있다.
삼성전자는 이 특허출원서에서 이 단말기가 ‘삼성전자의 궁극적 갤럭시S 주력폰을 보여준다’고 언급했다. 이 단말기 특허디자인은 기존 갤럭시S10과 많은 유사점을 보여준다. 즉 이 단말기는 모서리가 둥글고 화면을 가득 채우고 있다. 이와함께 3가지 디자인이 특허도면에 포함됐는데 모서리 스크린의 곡면이 최소화됐다. 그러나 이 디자인 특허는 삼성전자 차기 스마트폰 셀피 카메라에 무슨 일이 일어나는지 보여주지 않는다. 앞면 카메라는 물론 팝업 카메라나 회전식 카메라도 사용되지 않는다. 따라서 이 미래형 갤럭시폰에는 분명 화면 내장형 카메라가 탑재될 것으로 보인다.

현재 다양한 스마트폰 제조사들이 한창 화면 내장형 전면 카메라 개발에 나서고 있다. 카메라를 사용하지 않을 때는 아예 카메라가 보이지 않는다는 의미다. 오포와 샤오미는 이미 시제품을 시연했고 최근에는 화웨이 스마트폰도 화면내장형 카메라를 소개했다.

셀피 카메라가 더 이상 보이지 않기 때문에 테두리 없는 스크린 화면을 만들 수 있다. 이 단말기는 최근 선보인 비보 넥스3와 화웨이 메이트30 프로 등에 사용된 폭포수 디스플레이는 없지만 엣지 디스플레이가 사용된다. 최근 몇 년간 삼성 갤럭시S 시리즈와 노트 시리즈의 최고 모델들과 함께 사용된 디스플레이다.

뒷면에는 카메라 한 대가 보인다. 따라서 이 스마트폰은 적어도 트리플 카메라를 가지고 있을 것이라고 추측할 수 있다. 이런 화면내장형 카메라가 최고급 갤럭시S 시리즈에서 먼저 발견될 수 있다는 것은 확실히 상상하기 어려운 일은 아니다. 그러나 삼성전자가 내년 2월 께 나올 것으로 예상되는 갤럭시S11에 이미 이 기술을 준비했는지 아니면 2021년 2월 모바일월드콩그레스(MWC21)까지 더 기다려야 할지는 알 수 없다.

그럼에도 불구하고 삼성전자는 수년간 이 기술개발에 노력해 왔다. 삼성전자가 특허받은 ‘모바일기기’ 디자인은 지난 8월20일에야 승인이 특허디자인 승인이 발표됐다. 이 기술에 대한 특허출원은 지난 2017년 1월 20일 이뤄졌다. 원안 특허는 2016년 11월 한국에서도 출원됐다. 따라서 삼성전자는 현재 이 시제품을 다듬고 있는 것이 분명해 보인다.


삼성전자의 특허 출원 도면에 등장한 도킹 스테이션은 공중에 홀로그램 이미지를 투사할 수 있다.

이 두번째 특허출원내용은 특히 흥미를 끌 만 하다. 삼성전자는 2017년 3월30일 미 특허청에 ‘3차원 이미징 장치와 이를 포함하는 전자장치(Three dimensional imaging device and electronic device including the same)’에 대한 특허를 출원했고 이는 지난달 19일 발표됐다.





입체영상을 공중에 띄우는 기술은 이미 오래 전부터 이용돼 왔다. 그럼에도 제품이 너무 비싸고 3D콘텐츠의 부족으로 인해 이를 아는 소비자들은 거의 없다. 결과적으로 이 기기가 합리적 부가가치 제품이란 인식을 주는 대신 비싼 눈속임이라는 인상을 주었다.

삼성전자는 2D 사진을 3D 입체 영상이나 공중 이미지, 또는 3D공중 투사영상을 2D로 변환할 수 있는 획기적인 기술에 대한 특허를 출원했다. 특허기술은 출원서에 기술돼 있듯이 현재 이용할 수 있는 솔루션보다 상당히 저렴하다. 더욱이 이 솔루션은 콘텐츠를 개발자에 의존하지 않는다.

출원서에는 컬러이미지를 공중에 투사할 수 있는 공통점을 가진 다양한 유형의 기기에 대한 광범위한 설명이 포함되어 있다. 예를 들어, 스마트 스피커, 플립 커버 및 도킹 스테이션 등이 홀로그램 장치로 기능할 수 있다.


특허도면에 보이는 삼성전자 스마트폰 도킹 스테이션은 실제 적용 범위가 몇 배나 크다. 특허설명서는 이 기술을 차량 내 대시보드로 통합할 가능성에 대해서도 말하고 있다.

이 놀라운 기술을 가능하게 하기 위해서는 3개의 주요 구성 요소, 즉 엣지 디스플레이, 하프 미러, 역반사 요소 등 세 가지 주요 구성요소가 사용된다. 이것들은 서로 특정한 경사면에 위치한다.

이렇게 해서 역반사 요소를 통해 반거울의 둥근 스마트폰 화면에 표현된 이미지를 반사할 수 있게 된다. 이후 이 이미지는 공중에 투사된다. 사용자는 이를 특수한 도킹 스테이션에 넣기만 하면 된다.

영상 화질을 개선하는 제2의 역반사 요소 통합도 대안으로 논의된다. 특허출원서 설명에 따르면 두 가지 요소 덕분에 공중 투영된 이미지 품질은 화면의 이미지 품질과 거의 동일하다.

한 개의 역반사 요소로 만들어진 영상 화질은 떨어진다. 반쪽 거울이 빛의 일부만 전송하여 공중 이미지를 생성하기 때문인데 입사광의 일부가 반사되면서 손실되기 때문이다. 이는 두 번째 역반사 요소를 통해 방지할 수 있다.

사용자의 위치와 함께 시간, 배터리 잔존 수명, 또는 일기예보같은 여러 가지 투영이미지가 표시될 수 있다. 홀로그램 거치대는 수신 메시지와 그 메시지의 내용과 같은 알림 콘텐츠를 투영할 수도 있다.

■홀로그램 영상을 터치나 동작인식으로 조작할 수 있다

가능성은 더 커진다. 홀로그램 장치 위에서 선회하는 움직임을 감지할 수 있는 터치 패널을 제공함으로써 사용자는 손으로 공중의 투영 이미지를 제어할 수 있다. 이렇게 해서 사용자는 음악을 제어하기 위해 손가락을 공중에 대고 조작할 수 있다. 전체 재생 목록을 볼 수 있지만 임의의 순서대로 일시 중지, 반복, 또는 재생을 할 수도 있다.

이 제어 옵션은 물론 음악에만 사용할 수 있는 것은 아니다. 즉시 응답할 메시지를 수신할 경우 공중에 키보드를 표시할 수 있어 수신 메시지에 즉시 대답할 수 있다.

삼성전자의 심도 센서를 포함한 갤럭시 스마트폰 카메라는 사용자의 거리를 결정하는 데 사용된다. 따라서 도킹 스테이션와 사용자 위치를 기준으로 이미지가 조정된다. 홀로그램으로 더 이동하면 텍스트나 다른 콘텐츠가 표시돼 확대돼 보인다. 가까이 가면 투영이미지가 줄어든다. 이는 자연스럽게 이미지 품질에도 도움이 된다.

카메라가 사용자의 위치를 결정하기 때문에 디스플레이가 왼쪽과 오른쪽 어느 쪽에 표현해 투영할지 자동으로 조종된다.

홀로그램 투영에 터치식 입력과 동작 입력 방식 모두 인식되기 때문에 이 영상에 여러 가지 편집을 할 수 있다. 간단히 찝기를 하는 것만으로 투영 이미지를 확대하거나 축소할 수 있다. 또한 투사된 이미지를 조금 더 높이기 위해 이를 잡을 수도 있다. 이 이미지는 홀로그램 기기와 완전히 분리된다.

심지어 투영된 부분의 일부만 확대할 수 있다. 일례로 항공기 투영 사진이 등장하는 경우를 생각해 볼 수 있다. 사용자는 이를 잡아 앞면과 뒷면으로 잡고 이 투영이미지를 확대하거나 축소할수도 있다 .

삼성의 획기적인 기술은 더 나아가 도킹 스테이션이 다른 기기와도 연결되면서 홀로그램 장치를 원격으로 제어할 수도 있다. 물론 도킹 스테이션에는 항상 스마트폰이 있어야 한다.

그런 다음 예를 들어 사용자는 다른 스마트폰을 사용해 원격제어로 표시할 내용을 가리킬 수 있다. 여기서도 다양한 제스처 옵션이 사용될 수 있다. 두 번째 스마트폰 사용자는 공중에서 드래그함으로써 첫 번째 스마트폰에 콘텐츠를 전송할 수 있으며, 그 후 이 이미지는 곧바로 공중으로 투영된다.

좋은 점은 홀로그램 장치가 도킹 스테이션 역할을 하기 때문에 배터리 소모에 대해서도 걱정할 필요가 없다는 것이다. 휴대폰을 넣자마자 바로 도킹 스테이션 역할을 하기 때문이다.


이미 스마트폰에서 홀로그램을 실현한 몇 가지 솔루션이 출시 돼 있다. 지난해 최초의 홀로그램 스마트폰인 ‘레드 하이드로진 원(Red Hydrogen One)’이 출시됐다. 이 단말기를 사용하면 영상이 공중에 보여지지는 않지만 화면자체에 나타난다. 스마트폰 이미지를 움직이면 입체적으로 변화하는 이미지를 볼 수 있다.

3D 홀로그램 렌즈를 이용한 스마트폰 홀로그램 투영 옵션 렌즈는 미국에서 약 10달러면 살 수 있다. 또한 어느 스마트폰에라도 붙일 수 있다. 그러나 삼성전자는 홀로그램 스마트폰 적용을 엔터테인먼트보다는 실질적 용도에 사용하는 접근 방식을 택하려는 것으로 보인다. 삼성전자는 특허출원서에서 그 이유에 대해 아직 3D 콘텐츠가 충분치 않기 때문이라고 설명하고 있다.
삼성전자는 다양한 응용 분야를 염두에 두고 있다. 이 기술은 도킹 스테이션 외에도 스마트 스피커와 플립 커버에도 사용될 수 있다. 삼성 스마트폰은 이 모든 제품들과 함께 공중에 이미지를 보여주는 수단으로 사용된다.

삼성전자는 이 기술을 차 안에 적용하는 가능성도 보고 있다. 즉 속도, 엔진 온도, 외부 온도, 잔여 연료, 시간 같은 일반 정보를 표시할 수 있는 가상 대시보드를 적용해 볼 수 있다. 간단한 탭으로 전체 대시보드를 사라지게 만들고 최적의 가시성을 확보할 수 있게 된다.

물론 운전중 주의를 산만하게 만들 수 있다는 데에 생각이 미치게 된다. 운전자가 교통체증 상황에서 모바일을 사용할 수 없는 것은 다 그럴 만한 이유가 있다.

그렇다면 몇 년 안에 우리는 자동차에서 더 많은 디스플레이를 발견하게 될 것이다. 또 중앙콘솔에서 더많은 플렉서블 디스플레이를 발견하게 될 것이다.

물론, 비즈니스 시장에는 여전히 그러한 3D 홀로그래픽 이미지에 대한 적용 분야가 많다. 신체적으로 아무것도 만질 필요가 없기 때문에 위생상태가 매우 중요한 곳에서 사용하는 것이 이상적이다. 예를 들어, 공중에서 이뤄지는 제스처를 통해 환기구 팬이나 오븐과 같은 가전제품을 쉽게 조작할 수 있는 전문가의 부엌, 또는 위생이 중요한 병원이다.

■3D 홀로그램 발명은?

홀로그램은 1948년 헝가리계 영국 물리학자 데니스 가보 교수에 의해 발명되었다. 1971년 1월 가보는 자신의 발명으로 노벨 물리학상을 받았다. 비록 이 기술은 수십 년 동안 이용됐지만 3D 기술과 관련된 가능성은 최근 몇 년새에 비로소 구체화 됐다. 3D 영화관이나 마이크로소프트의 홀로렌즈 헤드셋이 그런 사례다. 그러나 대부분의 경우 3D 안경을 사용해야 한다.

삼성전자는 비교적 새로운 소비자 시장에 진입하기를 원하는 최초의 스마트폰 업체가 되려고 노력하는 것처럼 보인다. 렛츠고디지털은 다른 어떤 스마트폰 제조사도 삼성만큼 자주 자사의 특허에 ‘ 홀로그램’이란 단어를 사용하는 업체가 없다고 지적했다.

삼성전자는 지난해 말 이미 3D 홀로그램 디스플레이를 탑재한 스마트폰에서 홀로그램 이미지를 공중에 띄우는 특허를 얻었다. 올해 초 삼성전자는 3D TV/3D 모니터 형태의 3D 디스플레이 장치에 대한 특허를 출원했다. 이번에는 스마트폰을 외부 기기와 결합해 사용하는데, 이 도킹 스테이션을 선택 사양 기기로 출시할 수도 있다. 예를 들어, 이러한 공중 투영을 할 수 있는 도킹 스테이션이나 플립 커버 형태다.

우리가 언제 어떤 형태로 이런 홀로그램 기기를 만나게 될지는 아주 불확실하다. 아마도 삼성전자는 매년 1월 열리는 미국 라스베이거스가전쇼(CES)나 2월 열리는 스페인 바르셀로나 모바일월드콩그레스(MWC)에서 고객들을 놀래킬 수도 있다. 물론 이 장치를 삼성 갤럭시 S11의 액세서리로 살 수 있다면 좋을 것이다.


이재구 글로벌이코노믹 기자 jklee@g-enews.com