기획·칼럼

‘해상도’와 ‘패널’이 초고화질 결정

오늘 하루 만난 과학 (16) UHD TV

이달 말에 초고화질(UHD)의 지상파 본방송이 시작된다는 소식을 들은 임 모(46) 씨는 UHD TV 화질에 대한 궁금증이 생겼다. 고화질(HD) TV가 처음 선을 보였던 10여 년 전에 호기심을 못 이겨 PDP TV를 장만했던 임 씨는 이번에도 초고화질 화면에 대한 궁금증이 발동하여 집 근처에 있는 가전 매장을 방문했다.

해상도의 단계에 따른 화질 비교 ⓒ LG전자

해상도의 단계에 따른 화질 비교 ⓒ LG전자

매장 직원의 안내를 받아 UHD TV를 시청하는 순간 임 씨는 자심의 눈을 의심했다. 확실히 집에 있는 TV와는 차원이 다른 화질이 제공되고 있었기 때문이다. 직원으로부터 UHD의 원리에 대해 간단한 설명을 들은 임 씨는 조금 무리가 되더라도 이번 기회에 UHD TV를 구입해야겠다고 마음먹었다.

해상도는 화소 수의 차이에 따라 결정

UHD(Ultra High Definition)는 국제전기통신연합(ITU)에서 승인한 디지털 비디오 포맷 중 하나로서, 기존의 HD(High Definition)의 4배에서 16배까지 선명한 화질을 의미한다. 뿐만 아니라 10채널 이상의 입체 음향을 지원하기 때문에 커다란 화면에서도 섬세하고 극사실적인 영상 및 음향이 가능하도록 만든 차세대 방송 기술이다.

UHD를 세계 최초로 개발한 나라는 일본이다. 일본의 국영방송인 NHK가 지난 1995년부터 기존의 고화질(HD) 영상을 뛰어 넘는 초고화질 영상 시스템 연구에 착수했고, 5년 뒤인 2000년에 접어들어 UHD의 초기 모델을 선보였다.

이후 일본은 범정부 차원에서 UHD TV의 상용화를 위해 노력했고, 제조사들과 방송국들의 협력을 적극 장려하면서 초고화질 시장을 확대해 나가기 시작했다. 우리나라의 경우 지난 2012년부터 삼성과 LG 같은 글로벌 제조사들이 본격적으로 출시를 시작했다.

UHD는 기본적으로 대형 화면에서 초고화질을 구현하는 기술인만큼, 이를 위해서는 해상도와 패널의 수준이 뒷받침되어야 한다.

HD(좌)와 UHD의 해상도는 픽셀수의 차이가 결정한다 ⓒ wikimedia

HD(좌)와 UHD의 해상도는 픽셀수의 차이가 결정한다 ⓒ wikimedia

우선 해상도의 경우는 SD(Standard Definition)를 시작으로 HD를 거쳐 UHD 순서로 발전해 왔다. 이들 순서의 가장 큰 차이는 픽셀(Pixel), 즉 화소 수의 차이다.

픽셀이란 화면에 구성되는 한 영상을 나누어 보여주는 작은 점들로서, 같은 면적에 픽셀 수가 많을수록 더 생생한 묘사력을 갖게 된다.

모든 영상의 순간과 순간은 이미지이고 이런 이미지는 점으로 이루어진 집합이다. 아무리 큰 이미지라도 수많은 여러 개의 점이 모여 하나의 화면으로 보여지는 것이다.

TV를 포함한 디스플레이 기기들도 마찬가지다. 각각의 화소를 제어하여 원하는 색과 그림을 만들어낸다. 따라서 디스플레이의 화소수가 많다면 풍부하고 다양한 그림을 만들어 낼 수 있다.

가장 오래된 디스플레이인 SD의 해상도는 한 화면에 담아내는 화소가 720×480(가로x세로)인데 반해, HD의 해상도는 1280×720이고 4K UHD는 3840×2160이다. 가장 최신 기술로 만들어진 디스플레이인 8K UHD는 7680×4320에 이른다.

고화질의 차이를 결정하는 또 다른 요인은 패널

해상도와 함께 TV의 화질을 결정하는 패널은 디스플레이 및 두께와 관련이 있다. 해상도가 SD를 시작으로 HD를 거쳐 UHD까지 발전했다면, TV 패널은 브라운관에서 시작하여 PDP 와 LCD, 그리고 LED 및 OLED 순으로 진화해 왔다.

브라운관은 구조적인 특성 때문에 제품의 부피가 클 수밖에 없었지만, 2000년대 들어 평판 형태의 디스플레이가 본격적으로 대중화되면서 TV 패널 시장이 지각변동을 일으켰다. 이 평판 방식의 대표적인 패널이 바로 PDP(Plasma Display Panel)와 LCD(Liquid Crystal Display)다.

PDP는 기체방전 현상을 이용한 패널로서, 두 장의 얇은 유리판 사이에 다수의 작은 셀을 배치하고 상하에 장착된 전극 사이에 가스 방전을 일으켜 화질을 구현한다. 하지만 방전을 통해 빛을 내기 때문에 전력 소모와 발열이 심하다는 기술적 한계를 보였다.

반면에 LCD는 수많은 액정을 규칙적으로 배열한 패널을 전면에 배치한 뒤 후방에 있는 백라이트가 빛을 가하면 빛이 액정을 통과하면서 각기 다른 패턴으로 굴절되어 서로 다른 색상을 내는 원리로 작동된다.

LCD와 OLED의 구조 비교 ⓒ LG전자

LCD와 OLED의 구조 비교 ⓒ LG전자

이 때문에 PDP보다는 LCD 쪽 기술이 더욱 발전하게 되었고, LCD를 응용한 LED가 개발되면서 평판 패널의 대명사가 된 LED TV와 OLED TV가 잇따라 등장하게 되었다.

패널과 관련된 가장 최신 기술인 OLED는 유기 발광 다이오드 소자가 스스로 빛을 내기 때문에 별도의 백라이트가 필요하지 않으며, LCD에 비해 시야각이나 반응 속도, 그리고 명암비 등에서 높은 우위를 보이고 있다.

간혹 소비자들 중에는 UHD TV를 구입하는 것이 좋은지 혹은 OLED TV를 구입하는 것이 좋은지 문의하는 경우를 종종 볼 수 있는데, 이는 질문의 방향이 잘못됐다는 것이 전문가들의 의견이다.

UHD TV는 재생되는 해상도가 높은 게 특징이고, OLED TV는 영상을 만드는 패널의 방식이 더 뛰어난 게 특징이다. UHD 수준의 OLED 소자를 사용하여 영상을 만들면 UHD급의 OLED TV가 되는 것이다.

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