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갑자기 집이나 사무실에 불이 났다고 가정해 보자평소에 화재 발생 시 소화기는 어떻게 작동해야 하고행동은 어떻게 해야 하는지 귀에 못이 박히도록 듣지만막상 불이 나면 당황해서 이전에 들었던 주의사항은 잊어버리기 쉽다. 그렇다고 대비 훈련을 위해 집이나 사무실에 불을 질러 화재진압을 할 수도 없는 노릇이다.

상황 대비를 위한 가장 좋은 방법 중 하나는 가상환경에서 실제와 같은 상황을 재현시켜, 미리 화재 진압을 대비할 수 있는 체험을 시켜주는 것이다.  이를 위해 필요한 것이 바로 ‘증강현실(AR, Augmented Reality)’ 기술이다.

 

증강현실 디바이스의 종류와 원리

증강현실이란 실제로 존재하는 사물이나 환경에 가상의 사물이나 환경을 덧입혀서, 마치 실제로 존재하는 것처럼 보여주는 컴퓨터 그래픽 기술을 가리킨다증강현실 디바이스는 크게 세 가지 방식으로 분류되는데머리에 착용하는 고글 형태의 ‘HMD(Head Mounted Device)’ ‘Non-HMD(Non-Head Mounted Device)’, 그리고 휴대하기 간편한 ‘Hand-Held Device’가 있다.

'현실'과 '가상' 세계 경험할 수 있는 증강현실(AR)이 온다

HMD는 증강현실 시스템에서 가장 많이 사용되는 디바이스다주변 빛을 차단하고 눈앞의 모든 시야를 가득 채운 공간에서 게임을 하거나 사물을 접할 수 있기 때문에 뛰어난 몰입감을 자랑한다.

증강현실의 실감나는 체험을 위해선 디스플레이 성능이 핵심요소 중 하나이다. HMD의 경우 눈에 밀착해서 착용하기 때문에 디스플레이의 해상도나 응답속도가 매우 중요하다. OLED는 빠른 응답속도와 리얼한 색표현력으로 진정한 증강현실을 제공해, 주요 HMD 기기들에 탑재되고있다.

HMD의 기술적 방식은 ‘광학적 투과(Optical see through)’ 방식과 ‘비디오 투과(Video see through)’ 방식으로 구분된다광학적 투과 방식은 ‘반투과성 광학 합성기(optical combiner)’가 부착되어 있어서사용자의 시각은 컴퓨터 영상이 현실의 이미지 위에 겹쳐진 장면을 보게 된다반면에 비디오 투과 방식은 광학 합성기가 아닌 카메라가 별도로 설치되어 있다이는 실제 현실에 대한 영상을 획득하기 위해 설치된 것으로서해당 카메라를 통해 입력되는 실제 영상과 컴퓨터에서 생성한 가상 영상이 합성된 채로 사용자의 눈에 보인다HMD는 몰입감은 뛰어나지만항상 고글같이 생긴 디바이스를 머리에 차고 있어야 된다는 점이 부담을 준다.

'현실'과 '가상' 세계 경험할 수 있는 증강현실(AR)이 온다대표적 non-HMD 방식인 비행 시뮬레이터 (출처uploadvr.com)

이 같은 문제점을 해결하기 위해 탄생한 HMD가 바로 Non-HMD 방식이다. Non-HMD는 일반적으로 대형 모니터에 나타나는 3차원의 사물을 입체 안경 같은 특수 안경을 착용한 채 보는 방식이다. 비행 조종 훈련에 있어 필수 장비라 할 수 있는 시뮬레이터가 대표적인 Non-HMD라고 할 수 있다.

HMD Non-HMD 방식과는 달리 Hand-Held 방식은 스마트폰처럼 휴대성을 강조했다. 무게감이나 장비의 복잡성으로 인해 사용자에게 피로감을 주던 디바이스를 대신에 가볍고 이동이 용이한 안경같은 소형 디바이스를 가리킨다.

시각 장애인용 스마트 글라스 (출처: Aira 유튜브)

대표적 Hand-Held 로는 스마트 글래스(smart glass)와 스마트 콘텍트렌즈(smart contact lens) 등을 들 수 있다의료 분야처럼 무거운 HMD를 착용할 수 없는 특수한 환경에서 사용할 수 있는 디바이스로 각광받고 있다구글 글라스라는 이름으로 처음 선을 보였던 스마트 글래스는 이제 페이스북이나 애플 같은 굴지의 IT 업체들이 모두 개발하고 있는 대표적 Hand-Held 중의 하나다.

'현실'과 '가상' 세계 경험할 수 있는 증강현실(AR)이 온다당뇨병을 진단해 낼 수 있는 스마트 콘택트 렌즈 (출처: UNIST)

반면에 최근 미국 실리콘벨리 스타트업 IT기업에서 개발한 스마트 콘텍트렌즈는 일반적인 콘텍트렌즈처럼 눈에 착용한 채로 각종 정보가 제공되는 디바이스다다른 제품과는 달리 스마트 콘텍트렌즈에는 1인치 당 1 4000개의 픽셀이 들어간 발광다이오드(micro LED) 디스플레이가 탑재되어 있는 것이 특징이다.

이 외에도 증강현실과 관련된 신개념 디스플레이도 개발되고 있는데대표적 제품으로는 삼성디스플레이가 개발한 증강현실과 3D를 접목한 라이트필드 디스플레이(AR Light Field Display)’가 있다별도의 안경을 쓰지 않고도 입체 영상과 증강현실을 볼 수 있고보는 시점에 따라 다른 각도의 사물을 확인할 수 있어서 증강현실과 3D가 융합된 차세대 디스플레이로 주목받고 있다.

 

증강현실 시스템의 활용 분야

'현실'과 '가상' 세계 경험할 수 있는 증강현실(AR)이 온다▲AR 시스템을 군사훈련에 활용하는 미 해군 (출처 dvidshub.net)

앞에서도 언급했지만 증강현실 기술이 가장 적절하게 활용될 수 있는 분야로는 군사재난그리고 의료 분야 등이 꼽힌다군사 분야에서 증강현실 기술을 가장 적극적으로 도입하고 있는 곳은 미 해군이다미 해군연구소(ONR)는 여러 산하 기관들과 함께 군사훈련용 증강현실 시스템인 트레이서(TRACER)를 개발하여 훈련에 활용하고 있다선박이나 잠수함에 탑승한 특수부대 대원 및 해군 사병들은 공간이 협소한 관계로 훈련할 장소가 절대적으로 부족한데 트레이서는 이 같은 물리적 공간의 부족을 확장시킬 수 있는 유일한 방법이라 할 수 있다.

군사 분야만큼이나 증강현실 기술이 많이 활용될 수 있는 분야로는 재난 분야를 들 수 있다증강현실 기반의 재난훈련 시스템은 다양한 기관의 훈련 참여자가 복잡한 재난상황 속에서 함께 협력하여 적기에 최선의 의사결정을 내리는 미래형 재난훈련 모델이다.

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의료 분야 역시 증강현실 기술이 빠른 성장을 보일 분야로 기대를 모으고 있다대표적 제품으로는 미국의 의료 증강현실 스타트업인 어그메딕스(Augmedics)가 개발한 엑스비전(Xvision)이 있다.엑스비전은 투명한 근거리 디스플레이 헤드셋과 내비게이션 시스템으로 구성된 기술이다.

수술 도구의 위치를 증강현실 시스템으로 표시하고환자의 의료 데이터를 기반으로 디지털 궤적을 수술 부위에 겹쳐서 필요한 지시나 정보를 제공하도록 설계되었다. 수술과 관련된 정보를 확인 하려면 눈을 돌려 모니터 화면을 봐야했지만, 엑스비전을 활용하면 눈을 떼지 않고도 수술 과정을 이어나갈 수 있다는 것이 개발사 측의 설명이다.

 

물리적 버튼의 종말을 가져올 증강현실 디스플레이

'현실'과 '가상' 세계 경험할 수 있는 증강현실(AR)이 온다아우디의 증강현실 디스플레이 (출처: Audi)

증강현실 기술이 만들어가는 미래는 어떤 세상일까분야별로 많은 차이가 있겠지만전문가들 사이에서 한 가지 공통적인 현상으로 꼽히는 전망이 있다바로 ‘물리적 버튼의 종말이라는 현상이 나타날 것이라는 예측이다글로벌 자동차 제조업체인 아우디의 경우차 내의 모든 시스템이 터치스크린을 중심으로 물리적 버튼을 최소화하는 방향으로 개발이 이뤄지고 있다

하지만 이것으로는 만족하지 못한다는 것이 아우디의 입장이다현재 3가지로 나눠져 있는 차내 디스플레이를 하나의 대형 디스플레이로 합치고증강현실 기능을 더한 HUD(Head Up Display)를 도입하여 물리적 버튼이 없는 자동차를 구현하는 것을 목표로 삼고 있다.

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