4차 산업혁명 시대 알아야 할 연계 기술 ④ VR·AR·MR 알아봐요

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아래 내용은 한국표준협회 및 한국표준협회 매체의 협력을 얻어 지중 품질에 관한 전문적인 내용을 많은 사람들에게 알리기 위해 발췌한 글입니다.

4차 산업 혁명 시절에 알아야 하는 연계 기술 가운데 이번 호에서는 가상 현실(Virtual Reality, VR)·증강 현실(Augmented Reality, AR)혼합 현실(Mixed Reality, MR)에 대해서 살펴보자. 현실세계가 있고 가상세계가 있다. 또는 현실공간이 있고 가상공간이 있다. AR 또는 MR이란 들을 만한 용어는 이러한 현실공간과 가상공간을 조합한 하이브리드 공간에 대한 이야기이다.

한국기계연구원 연구전략실 팀장, 품질관리기술사

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일반적으로 AR과 MR은 혼용되기도 하고 같은 의미에서도 사용된다. MR은 1994년 캐나다 토론토 데학교폴밀그람(Paul Milgram)교수가 정의한 현실(reality)와 가상(virtuality)사이의 ‘가상 연속 시스템(virtuality continuum)’이 많이 인용된다. 현실에 가까운 MR은 AR, 가상에 가까운 MR을 증강 가상(Augmented Virtuality, AV)이라 정의하고 있다. 이후 관련기술과 산업의 발달로 업계에서는 상품군 구분 등의 편의를 위해 VR, AR, MR이라는 용어를 구분하여 사용하고 있다. 물론 광의의 의미에서 MR은 VR·AR·MR을 모두 포괄하기도 한다. 다시 현재의 대표적인 용어로 정리하면

사전적 의미에서 AR과 MR의 차이는 MR이 가상환경을 더욱 결합하는 정도이지만 MR기기를 개발하는 업계에서는 기기의 다양한 기술적 차이와 차별화된 상품군을 강조하기 위해 AR과 MR을 구분하여 사용하고 있다.

가상현실(VR)은 AR 기술 중 가장 먼저 개발된 기술로 많은 사람이 헤드마운트(head mounted display, HMD)를 착용한 경험이 있다. 일반적으로 VR은 100%가상 공간을 실장 한다. HMD를 사용해 눈앞에 가상세계를 실현함으로써 높은 몰입감을 제공한다. 그러나 인지부조화에 따른 멀미나 두통 등의 해소는 여전히 풀어야 할 과제다.

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오큘러스(Oculus) 헤드마운트에서 스마트폰 탈착형 헤드마운트까지 다양한 VR 기기가 개발되고 있다. 이런 기기는 카메라와 인식기술의 발달로 다양한 소프트웨어와 융합해 고부가가치 상품으로 전환하고 있다. 일례로 2016년 10월 회사에서는 페이스북을 결합한 사회와 연결된 VR(Social VR)를 선 보였다.헤드셋을 장착해 다른 사용자와 아바타 형태로 회의가 가능하며 주변 청중들은 오큘러스 외부 카메라로 촬영해 현장감을 키우거나 헤드셋을 착용한 상태에서 페이스타임을 활용한 영상통화가 가능한 콘텐츠를 선보였다.

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AR는 일반적으로 현실에 가상 이미지를 줘 몰입감을 높이는 방식이다. 요즘은 어린이 대상 교육 자료에서도 동화책에 휴대 전화 앱을 통해서 보니 책 속에서 3차원 꽃이 피어 있다.

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초등학생들이 그린 스케치북에서도 직접 그린 그림과 결합해 다양한 이미지가 역동적으로 구현된다. 외국의 과자나 외국의 팜플렛도 휴대전화 앱을 통해 실시간으로 한글로 번역된다. 이들 기술은 마커(전자표지) 기반의 초보적인 AR 기술이다. 최근에는 휴대전화로 거리를 인식해 눈으로 보는 것과 크게 다르지 않을 정도로 기술의 고도화가 진행되고 있다. 구글의 탱고(Tango), 애플의 ARkit 등 실내 공간을 매핑해 공간 내 대상물의 위치와 방향을 인식할 수 있는 플랫폼 개발을 주도하는 기업도 매진하고 있다. 이미 SLAM(Simultaneous Localization And Mapping, 동시 위치 인식 및 지도 작성)이라는 실시간 위치 탐지 기술은 보편화되었으며, 이 기술을 기반으로 마커 없이도 자연 특징 추출을 활용하는 등 관련 기술의 개발 속도가 빨라지고 있다.

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MR은 AR과 혼용될 수 있으나 현실과 가상의 상호작용에서 가상의 물체가 실환경으로 통합되어 응답하는 등 실환경과의 융합성이 매우 높은 경우 관련업계에서는 MR로 구분한다. 홀로그램이나 홀로렌즈를 떠올리면 MR에 대해 쉽게 상상할 수 있다. 그러나 AR업계에서는 AR과 MR을 구분하지 않고 MR이라고 부르기도 한다. MR의 대표적인 기업으로 마이크로소프트와 매직리프(Magic Leap)를 예로 들 수 있다. 매직 리프는 독자적인 홀로그래픽 기술인 “포토닉스 라이트 필드”기술을 보유하고 있다.

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이 기술은 가상의 이미지를 자연스럽게 연출한 기술로 3차원 이미지를 사람의 눈에 바로 투사하고 해당 이미지를 실제 세계 위에 덧대어 보이게 하는 기술이다. 실제로 매직리프를 유튜브에서 검색해 보면 어디까지가 가상이고 어디까지가 현실인지 분간하기 어려울 정도다. 2016년 2월, 매직·리프는 구글·퀄컴, 알리바바 등에서 약 8억달러의 투자 유치에 성공하며 이 분야의 신산업 창출을 예고하고 있다.마이크로 소프트의 무선 랜 기반의 혼자서 렌즈는 2015년 2월 시연한 영상으로 MR의 미래를 제시했다. 당시 영상에서는 거실 등 가정에서 가상TV 스크린, 가상디지털 기기, 실시간 공간 인지, 간단한 제스처로 기기와의 인터페이스 등 실생활에서 MR을 사용할 수 있는 대표적인 미래 가정의 모습을 보여줬다. 또 사람에 대한 고품질의 3D모델 데이터를 생성하고 재현하는 등 생동감 있는 홀로그램의 미래를 상상할 비전을 제시했다.

2016년 KT경제 경영 연구소의 분석에 따르면 2021년 VR시장은 140조원, AR시장은 73조원, MR시장은 11조원으로 성장한다고 한다.이 가운데 시장의 성장률(CAGR)는 MR이 약 70%로 가장 빠르게 성장하고 있다. 시장의 전망에 관계없이, 이러한 기술이 문화 산업이나 여가 산업을 풍부하게 해, 관련 신산업을 다양하게 창출하면서 성장할 것은 분명하다. 이들 기술은 유한한 실공간을 무한한 가상공간까지 확장하고 있으며 실시간으로 이동·연결함으로써 새로운 가치를 창출하고 있다.실제로 진동과 충격을 가한 AR오락실은 인구집중지역에서 급속히 확산되고 있어 개인실 전체를 AR방으로 만들기도 한다. 컴퓨터단층촬영과 MRI영상도 MR로 구현돼 의학교육에 활용될 예정이며 암분자나 세포분화 모습도 자유자재로 회전하면서 관찰할 수 있다.그렇다면 제조업에서는 어떤 기회의 문을 열고 있는가? 제조업에서는 기계와 사람의 소통, 사람과의 소통 극대화로 운영 효율성을 높이는 부문에 적용되고 있다. 세계 굴지의 항공기 제조업체 보잉(Boeing)은 작업자들이 항공기 배선을 연결하는 수천 개의 전선을 더 쉽게 탐색해 매뉴얼대로 정비할 수 있도록 스마트글라스를 도입했다. 후지쯔는 냉각 설비의 온도와 압력, 유량등을 점검하는 복잡한 장비에 AR를 활용해 여러가지 효과를 내고 있다. 물류 창고나 장비 수리, 고도 기계에 대한 원격 교육 등에 휴먼 에러를 현격히 줄이는 방식은 MR기술의 제조업 활용에 선도적 사례를 낳고 있다.포드, 도요타 등 글로벌 자동차회사들은 홀로렌즈 등을 활용해 개발 중인 차의 디자인을 미리 확인하고 차의 색깔, 재질, 크기까지 실시간으로 변화시키며 프로토타입을 개발하고 있다. 록히드 마틴(Lockheed Martin Corporation), 파고 토필로(Caterpillar)등 62개는 제조 부문에 AR플랫폼 기술을 지속적으로 개발하고 있다. 농업기계나 건설기계에 대한 AR 교육·정비, 고도기계에 대한 설계기간 단축에 이르기까지 산업계의 활용도 무궁무진하다.

로봇 연구자는 먼 장래에 기계와 인간의 구분이 애매해질 것이라고 말했다.MR연구자들은 먼 미래에는 현실과 가상의 경계가 모호해진다고 한다. 개인의 영토가 무한대로 확장되었다. 유한한 현실공간에서 뛰어놀던 무대에서 벗어나 가치있는 가상공간으로 눈을 돌려보자. 새로운 콘텐츠가 보일 때 걸음을 멈추고 눈여겨보면 놀라운 신산업의 씨앗을 찾을 수 있다. 지금 시대는 불확정성이 너무 많아서 무섭지만 설레는 시대다. 덧붙여서 불확실성과 설렘의 구분이 애매하게 되어 있다.  유튜브로 ‘홀로렌즈’를 검색해보세요. 현실 세계와 가상 세계가 조화를 이루는 가까운 미래.하이브리드 공간을 맛보는 것을 추천한다.s://www.youtube.com/watch?v=MLTSiOR1knQ

오승훈 서울대 기계공학과 학사 및 석사를 졸업하고 LG전자 에어컨 연구실을 비롯해 LG전자 상품기획팀, 삼일회계법인/PwC컨설팅에 근무했다. 2016년 품질 관리 기술사를 취득했으며 현재 한국 기계 연구원 4연구 전략실 팀장으로 일하고 있다.