이웃집과학자

와이파이 공유기가 상상도 못해본 용도로 사용될 수 있다고 합니다. 와이파이 신호를 통해 그 곳 내부의 모습을 어림잡아 살펴볼 수 있다는데요.  

뮌헨공과대의 양자센서전문가 프레드만 레인하드(Friedemann Reinhard) 박사는 “와이파이를 통해 홀로그램 형식으로 세상을 볼 수 있으며 이 아이디어는 몇 년 전부터 나왔다"고 합니다. 

여기서 잠깐! 홀로그램이란 한국전자통신연구원이 내놓은 <홀로그래피 : 완전 입체영상 기술의 전망>을 참고하면 두 개의 레이저 광이 상호 만나 일으키는 빛의 간섭효과를 이용해 사진용 필름과 유사한 표면에 3차원 이미지를 기록한 것이라고 합니다.

보고서에 따르면 인간은 물체에 부딪쳐 나오는 빛을 통해 3차원 물체를 인지하게 됩니다. 이 물체의 빛을 생성할 수 있다면, 실제의 물체 형상을 재현할 수 있으며 홀로그램은 이것을 실현했다고 합니다.  

[그림 1]은 이러한 홀로그램 생성의 기본 원리를 잘 보여주고 있습니다. 왼쪽을 보시면 반사경을 통해 나온 참조광과 피사체를 통과하고 온 물체광은 서로 다른 파장 모형을 갖고 있습니다. 이 두 파장 간의 간섭이 밝고 어두운 지역의 패턴을 만들어내는 것이고 바로 이게 홀로그램입니다.

홀로그램을 3D로 표현하면 빛이 흩어지거나 회절되어 흐릿한 물체의 형상이 보이게 됩니다. 레인하드 박사는 실험에서 레이저 빔 대신에 와이파이 공유기의 라디오파를 이용했습니다. 물체는 알루미늄으로 만든 십자가를 이용했습니다. 

연구진은 실험에서 신호를 더 명확하게 수신하기 위해 와이파이 신호에 많은 정보를 담지 않았습니다. 또 홀로그램 건판 대신에 와이파이 수신기와 컴퓨터를 이용해 빛 파장의 서로 간 간섭 패턴을 기록했습니다.

레인하드 박사와 연구진은 와이파이 공유기를 물체와 같은 방에 넣고 알루미늄 십자가 0.9m 뒤에 놓았습니다. 와이파이 수신기는 알루미늄 십자가 1.4m 앞에 놓았습니다. 수신기는 홀로그램 건판을 대신했습니다. 파장을 받아들이는 건판과 비슷한 역할을 하기 위해 수신기를 앞뒤로 조금씩 움직였죠. 

또한 참조광 대신 몇 미터 떨어진 곳에 또 다른 수신기를 설치했습니다. 즉, 와이파이 공유기와 수신기를 이용해 홀로그램의 원리를 구현해냈습니다.

연구진은 두 와이파이 수신기에 도착하는 신호들을 비교해 홀로그램을 제작했습니다. 이 홀로그램은 실제 홀로그램과는 다른 방법으로 만든 것이기 때문에 정확하게 물체의 이미지를 복구해낼 수는 없었습니다.  

연구진은 컴퓨터를 이용해 라디오파가 물체와 닿았던 시간을 고려하며 데이터를 수정했습니다. 그러자 십자가 물체가 나타났습니다.

이 실험에서 수신기와 물체는 한 방안에 같이 있었습니다. 레인하드 박사는 원칙적으로 물체는 방 안에, 수신기는 방 밖에 있어야 한다고 말했습니다.

연구에 참여하지 않은 캐나다 맥길대학의 컴퓨터공학자 마크 코에츠(Mark Coates) 박사는 “수신기를 방 밖에 설치했다면 벽 또한 라디오파를 반사할 것이기 때문에 굉장히 까다로운 작업이 될 것”이라며 “기본적으로 파장은 굉장히 다양한 방향으로 나타나며 이 기술에 놓인 어려운 문제들을 해결해야 한다”고 말했죠.

레인하드 박사는 공장의 천장에 와이파이 센서를 설치하고 이 기술을 이용해 ‘무선 주파수 식별’ 체계를 만들고 싶다고 전했습니다.

##참고자료##

• DOI: 10.1126/science.aal1134