무아레 간섭

무아레 무늬

주기적인 무늬가 겹쳐 나타나는 현상이다.

모기장 같은 망사 두 장이 겹쳐있을 때 망사를 이루는 세밀한 직물의 격자간격보다 훨씬 크고 변화가 다양한 얼룩무늬를 볼 수 있다. 또한 머리빗 두 개를 겹쳐서 보면 간격이 빗살보다 넓은 새로운 어두운 그림자를 볼 수 있다. 이렇게 주기적인 무늬가 겹쳐서 원래의 주기보다 큰 무늬를 만드는 현상 을 무아레 간섭(moire interference)이라 하고 이때 생기는 무늬를 무아레 무늬(moire fringe)라 한다. 이 무아레(moire')는 프랑스 말로 '물결무늬'의 뜻을 가지고 있다.

무아레 무늬는 원래의 격자 무늬보다 훨씬 크게 나타날 뿐만 아니라, 그 움직임도 하나의 격자의 움직임보다 훨씬 빠를 때가 많아서 미소한 변위나 회전, 곡면의 왜곡, 물체의 3차원의 형상인식 등 산업에 널리 쓰일 뿐만 아니라 파동의 간섭을 흉내내 주는 용도 로 널리 쓰인다.

일상생활에서 널리 관측된다.

텔레비전에 줄 무늬의 옷이나 다른 규칙적인 구조물을 비출 때 무지갯빛이 큰 모습으로 나타나는 것을 볼 수 있다. 이도 역시 무아레 무늬의 하나로 TV의 LED나 브라운관의 규칙적인 색소와 화면에 비추어지는 무늬가 간섭을 해서 나타나는 것이다. 아래 그림을 보자. 그림에서 TL 화면의 붉은색, 녹색, 파랑색의 화소가 직사각형으로 배열되어 있는 것을 볼 수 있다. 이 위에 화소의 격자간격과 비슷한 격자를 놓으면 부분적으로 한 가지의 색만이 나타나는 것을 볼 수 있다. 이때 앞 무늬를 이리저리 움직여 보면 세 색이 큰 규모로 이리저리 이동하는 것을 볼 수 있다.

그림에서 삼원색으로 되어 있는 격자는 TL 화면의 RGB 세 색소로 교대로 칠해져 있는 것을 보여준다. 그림처럼 세 색이 전부 빛나는 경우 멀리서 보면 흰색으로 보일 것이다. 이 화면에 세로의 격자로 된 옷을 입은 모습이 비쳐진다면 부분적으로 검은 색으로 될 것이다. 그림에서 RGB 한 조의 화소는 가로로 15 간격으로 배열 되어 있고, 그 위에 겹쳐지는 격자무늬는 간격이 16으로 약간 차이가 있어 넓은 간격으로 RGB 무늬가 생기는 것을 볼 수 있다. (무늬의 간격은 모니터의 해상도인 픽셀 단위로 나타내었다)

_ 삼원색_ 브라운_ 격자_ 주기_ 보일_ 간섭

여러 가지 무아레 무늬

방사상 격자의 무아레 무늬

아래 그림은 회전중심으로부터 방사상으로 일정한 간격으로 선이 그어진 것이 두 개 겹쳐져 있다. 이를 '회전'시키거나 한 무늬를 움직여서 무아레 무늬가 나타나는 모양과 움직임을 관찰해 보자.

1. '회전/정지' 버튼을 눌러서 회전시켜서 무늬가 달라지는 것을 관찰해 보자. 회전하는 격자의 회전속도와 무늬의 회전속도는 어떤 관계가 있는가?

2. 마우스로 위의 격자를 움직일 수 있다. 이때 중심에서 벗어난 방향과 무늬의 유형이 어떤 관계가 있는가? 다양하게 관찰하여 그 무늬를 그림으로 스케치 해보고, 관계를 서술해 보자.

3. 화면 아래 왼쪽의 슬라이더를 조절하면 위의 격자의 분할수를 80~120개의 범위에서 변경할 수 있다. 이를 변경시켜서 관찰하라. 무아레 무늬의 수와의 관계는 무엇일까? 또한 이 격자를 회전시킬때 무늬가 흘러가는 방향과의 관계는 무엇일까?

[질문1] 방사상 격자의 무아레 무늬를 활용할 몇 가지 용도를 생각해 보라.

[질문2] 색다른 무아레 무늬를 설계해 보라.

_ 격자_ 주기