[과학 핫이슈]VR·AR 기술의 현재

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[과학 핫이슈]VR·AR 기술의 현재

`포켓몬 고`가 세계적인 인기를 끌고 있다. 가상현실(VR)과 증강현실(AR) 기술이 게임과 접목돼 일반 소비자 시장에 확대 보급됐다. 스마트폰으로 게임을 하면서 증강현실 기술이 무엇인지 손쉽게 이해할 수 있게 됐다.

VR 콘텐츠는 컴퓨터로 시뮬레이션 되는 가상환경, 현실과 가상을 이질감 없이 연결하는 인터페이스 등이 융합돼 조화를 이루면 만족감 높은 VR 콘텐츠 서비스를 제공할 수 있다.

한국전자통신연구원(ETRI) VR기술연구실에서 발표한 `VR/AR 착용형 디스플레이 기술동향`에 따르면 지난해 발생된 VR 기술 분야의 주요 사건 중 5가지가 머리 착용형 디스플레이(HMD)와 연관이 있었다. 2016년에 VR 분야에서 기대되는 4대 이슈 중에서도 첫 번째가 HMD다. 인간 시각에 대응하는 몰입형 디스플레이는 VR 인터페이스 기술의 중심에 위치하고 있다.

VR·AR를 위한 착용형 디스플레이는 양산 제품 수준으로 품질이 향상된 완전 몰입형 HMD와 아직 상대적으로 소규모 생산이나 연구개발 단계에 있는 투시 안경형 디스플레이로 분류할 수 있다.

이미 70년 전인 1945년에 사람 두 눈에 영상을 보여주는 방법으로 개인형 입체 디스플레이를 구현한다는 아이디어가 HMD 특허로 출원됐다. 이 기술은 지속적으로 발달해 현재까지 이르게 됐다. 1979년 인간 입체시야 범위를 140도까지 가득 채우는 광시야각 영상 확대 기술인 `LeepVR`가 발명됐다. 하지만 당시 영상 화질이 풀 HD, UHD급 이상의 해상도로 구현되기 어려워 HMD가 널리 활용되기 어려웠다. 2010년대 초반까지의 기술들은 눈 하나 모듈당 보여줄 수 있는 시야각(FOV)이 약 40도 내외 수준이었다. 보고서는 “기술 발전 정체는 2010년 애플의 아이폰4에서 326PPI 이상의 초고해상도 이미지 출력이 가능한 영상 출력부 기술, Unity3D 및 Unreal과 같이 3D 콘텐츠 개발이 용이한 소프트웨어(SW) 플랫폼 기반의 운영부 기술, 스마트폰에 내장된 센서를 기반으로 사용자 상호 작용 처리부 기술의 구현이 쉬워졌다”며 “상대적으로 저렴하고 수급이 용이한 하드웨어 부품과 개발 진입 장벽이 낮아진 SW 플랫폼을 기반으로 HMD가 재조명됐다”고 설명했다.

과거 HMD 기술의 보급을 어렵게 했던 주요 원인은 다양하고 최적화된 VR 콘텐츠의 부재와 높은 투자비용이었다. 최근 기업들은 충분한 VR 콘텐츠 서비스를 제공하려는 생태계 구축에 노력을 기울이고 있다.

몰입형 HMD는 현실의 3차원 공간에 적응된 사람의 눈에 인공적으로 2장의 2차원 이미지를 출력해서 입체감을 제공해야 한다. 확대된 가상 이미지 크기는 디스플레이 패널 면적과 확대부의 배율 간 비례적인 상호관계로 결정된다. 몰입형 HMD에는 휴대폰 부품 산업을 기반으로 수급이 용이한 약 5~6인치 크기의 영상 패널 부품을 활용해서 약 100도 내외 시야각을 구현한 확대 광학계가 적용된다. 영상 확대 기능을 활용하는 HMD는 가상 이미지에서 단위 면적당 출력되는 영상 화소수가 적어져 일반적으로 수백 PPI 이상으로 최대한 높은 해상도를 출력하는 영상 패널을 적용한다.

VR 콘텐츠는 `현재 상황 입력→시스템 인지→가상 환경정보 갱신→인터페이스 출력→사용자 인지`의 순서를 거친다. 인공적인 시뮬레이션 결과로 제시되는 VR 콘텐츠는 용량이 커서 발생하는 지연 효과를 줄이기 위해 그래픽카드를 대용량 고품질의 VR 콘텐츠를 실시간 처리할 수 있도록 지원하는 기술이 개발되고 있다. 또 고품질 영상을 위한 대용량 데이터를 실시간으로 처리하기 위한 하드웨어 리소스를 HMD에 내장하지 않고, 실시간 통신을 지원하는 네트워크 기술을 기반으로 스트리밍으로 처리하는 기술도 개발 중이다.

고품질 VR 콘텐츠는 고성능 컴퓨터처럼 별도의 입출력 인터페이스 장치들이 필요해 수 백만원 이상 수준의 초기 비용 투자가 필요한 상황이다. 그래서 상대적으로 보급이 용이한 스마트기기 인프라를 활용하는 방법으로 모바일 기반 몰입형 HMD 기술이 개발되고 있다.

완전 몰입형 HMD를 중심으로 하는 하드웨어 플랫폼은 경쟁 기술이 유사한 수준으로 평준화되는 추세다. 이 때문에 포켓몬 고와 같은 스토리텔링, 익숙한 캐릭터 같은 콘텐츠를 중심으로 소비자 가격 대비 차별화된 사용자 경험을 제공할 수 있는 서비스가 중요해지고 있다.

AR EGD 기술도 발달 중이다. 차세대 VR, AR 디스플레이 형태는 가볍고 슬림한 안경 형태의 인터페이스 장치로 묘사된다. AR 콘텐츠 환경을 위해서는 외부 환경을 시각적으로 인지하는 과정을 최대한 방해하지 않는 투시 기능을 갖는 게 중요하다. 안경이나 경량형 고글과 같은 상대적으로 가벼운 HMD 기술이 미래엔 대세가 될 것으로 보인다.

가트너사의 `테크놀로지 하이프 사이클(Technology Hype Cycle) 2015`에 따르면 VR 기술의 대중화 시점을 5~10년 이후로 전망한다. 이유는 내실 있는 생태계 구축의 필요성을 강조되기 때문이다. 소니 플레이스테이션, 오큘러스, 구글 등 소비자용 HMD를 대중화시킨 선도업체들도 콘텐츠 서비스 플랫폼을 구축하고 있다.

송혜영기자 hybrid@etnews.com