증강현실(AR)과 가상현실(VR)
한국과학기술기획평가원(KISTEP) 보고서에서 4차 산업혁명의 핵심기술로
손꼽히는 가상현실(VR)과 증강현실(AR) 중에서 AR의 성장성이 VR보다 훨씬
크다는 전망이 나왔다.
한국과학기술기획평가원(KISTEP)이 최근 펴낸 보고서에 따르면 시장조사업체
디지캐피털은 오는 2022년 전 세계 AR·VR 시장이 1천50억달러(약 119조원)
규모로 성장할 것으로 전망했다.
이 중 AR 관련 시장 규모는 900억달러(101조원) 규모로, 150억달러(17조원)의
VR보다 6배가량 클 것으로 예측됐다. 지금은 두 기술의 시장규모가 엇비슷하지만,
전체 시장이 곧 폭발적으로 성장하면서 격차가 벌어지리란 전망이다.
VR이 100% 컴퓨터가 만들어 낸 현실을 사용자의 눈과 귀에 뿌려주는 기술이라면,
AR은 실제 현실에 그래픽을 덧씌우는 방식이다.
큰 화제를 모았던 닌텐도의 '포켓몬 고' 같은 게임이 대표적인 AR 기술 적용 사례다.
AR은 전자상거래와 광고 산업 등 분야를 통해 크게 성장할 것으로 예측됐다.
VR에서는 게임이 유망한 산업으로 꼽혔다.
기기 형태별로는 스마트폰 등 기기를 이용한 모바일 AR이 가장 큰 시장을 형성하고,
'스마트 글래스'로 불리는 AR 헤드마운트디스플레이(HMD), VR HMD, 모바일 VR 등
순으로 예측됐다.
보고서는 이처럼 AR·VR 분야의 성장성에 주목한 글로벌 기업들이 '바이브'나
'오큘러스' 같은 제품을 2~3세대까지 출시하면서 기술 수준뿐만 아니라 가격 측면
에서도 시장 경쟁력을 확보하고 있다고 진단했다.
그러나 국내 기업의 활약은 아직 미약한 실정이다.
2016년 기준 국내 기술 수준은 선진국인 미국보다 1.6년가량 뒤진 것으로 분석된다.
그나마 AR·VR용 디스플레이와 트레킹(시선 추적) 기술에는 강점이 있다.
유기발광다이오드(OLED) 디스플레이의 경우 LG디스플레이[034220] 등 국내 기업의
시장 점유율이 90%를 넘는다.
이에 비해 가상의 영상을 실시간으로 그려내는 렌더링 기술, 사용자와의 상호 작용인
인터랙션 및 인터페이스 기술은 선진국과 격차가 크다가 보고서는 진단했다.
이에 KISTEP은 "독자적인 한국형 AR 디바이스 제품 개발 및 상용화가 시급하다"고
지적했다. 이를 위해 기반기술의 확장 및 상업적 성공에 기여할 수 있는 산·학·연
중심의 연구개발(R&D) 투자와 AR·VR 분야의 기초·원천 기술 연구에 대한 안정적인
연구 기간 지원 등을 제안했다.
증강현실 增强現實 [ augmented reality ]
실제 존재하는 현실의 이미지에 가상의 부가 정보를 덧붙여서 보다 증강된 현실을
실시간으로 보여주는 기술. 사용자 눈에 보이는 현실 세계에 실시간으로 3차원
가상의 물체나 그래픽을 겹쳐 보여 주는 기술이다.
사람의 눈(시력)만으로는 이러한 가상의 물체를 보는 것이 제한적이기 때문에 스마트폰,
태블릿 PC, 스마트 글라스(Smart Glass) 등의 장비를 활용한다.
현실 세계를 보완해 주는 개념으로 보다 증강된 현실을 표현하기 위해 컴퓨터 그래픽을
이용한 가상 환경을 주로 이용하지만, 중심이 되는 것은 어디까지나 현실 환경(Real
Environment)이다.ㅜ 증강현실을 이용하면 스마트폰으로 상가 건물이나 특정 식당 등을
비추었을 때 식당의 메뉴와 가격이 표시되도록 구현할 수 있고, 포켓몬GO와 같은
게임처럼 특정 위치에 존재하는 가상의 캐릭터를 찾을 수도 있다.
과거 방영되었던 ‘알함브라 궁전의 추억’은 증강현실을 소재로 한 드라마로, 스마트 렌즈
(Smart Lens) 기반의 증강현실을 묘사하고 있는데, 주인공이 스마트 렌즈를 착용하는
순간 가상의 인물이 현실 세계에 겹쳐 보이고, 검을 든 가상의 적이 나타나기도 한다.
증강현실 주요 기술
증강현실을 활용한 서비스는 대부분 위치정보를 기반으로 한다. 현실 세계의 정확한
위치정보를 사용자가 소지하고 있는 디바이스와의 통신을 통해 추적하는 것이다.
사용자가 지도 상 어느 위치에 있는지를 분석하여 그 위치 주변의 정보를 빠르게 전송해
주고, 스마트폰이나 스마트 글라스 등은 이러한 정보를 컴퓨터 그래픽 형태로 보여주는
것이다.
* 하드웨어(Hardware) 기술
현실 세계를 스크린(Screen)으로 가정했을 때 여기에 부가적인 정보를 표현해 주는
스마트폰이나 태블릿PC, 스마트 글라스와 같은 디바이스 기술이다.
* 3D 기술
현실감을 높이기 위해 3차원 형태로 물체를 표현하는 데 사용되는 기술이다.
홀로그램에 내장된 복잡한 그래픽을 현실 공간에 실시간으로 표현할 수 있다면
특정 하드웨어 도움 없이도 증강현실 서비스 구현이 가능하다.
* 위치 기반 기술
움직이면서도 증강현실 서비스를 가능하게 하는 데 핵심이 되는 기술로, 정확한 좌표
기반의 실시간 위치를 추적하는 기술이다.
GPS(Global Positioning System) 기반의 데이터를 이용해서 3개의 점을 이용한
삼각측량(Triangulation, 三角測量)이나, 좌표를 활용한 핑거프린팅(Fingerprinting) 기법
등을 이용해 위치를 측정한다.
* 고속 전송 기술(5G/6G)
실시간 데이터를 빠르게 전송하기 위한 고속 데이터 전송 기술이다.
위치 추적이 잘 되고 그래픽 처리기술이 뛰어나다 하더라도 데이터를 빠르게 전송하지
못하면 원활한 서비스가 구현될 수 없기 때문에, 증강현실뿐만 아니라 대부분의 인터넷을
통한 서비스에서 핵심이 되는 기술이다.
증강현실 활용 분야
현실 세계의 위치 정보를 기반으로 가상의 포켓몬스터를 찾아내는 포켓몬GO와 같은 게임을
비롯하여, 스마트 글라스 등에 경기 중인 선수의 프로필을 표시하는 방식으로 스포츠에도
활용이 되고 있다. 증강현실 교육 기반의 교재는 문화재나 건축물 등과 같은 각종 교육 소재를
3차원 입체 영상으로 표현해서 학습자의 이해를 돕고 있으며, 자율주행 자동차의 전면 스크린은
증강현실 기반의 내비게이션(Navigation) 정보로도 활용되고 있다.
가상현실 假想現實 [ virtual reality ]
특정한 장소나 상황을 3차원 컴퓨터 그래픽으로 구현하여 간접적으로 경험할 수 있는 환경을
제공하는 기술.
마치 실제 존재하는 환경인 것처럼 가상의 환경을 제공하여, 실제 현실과 상호 작용(Interection)을
하는 것과 같은 경험을 제공하는 기술이다. 보통은 현실에서 직접 경험하기 힘든 것을 체험하기
위한 용도로 사용된다. 이를 테면 초보 조종사에게 가상의 전투기를 직접 조종해볼 수 있게 한다
거나, 거동이 불편한 사람들에게 가상의 관광지를 간접적으로나마 경험할 수 있게 해주는 것이다.
이러한 가상현실은 현실과 얼마나 일치하느냐에 따라 그 몰입도가 달라지는데, 이러한 몰입감을
극대화하기 위해 오감의 자극을 적극 활용한다. 예를 들어 가상현실 속에서 날씨가 더워지면 실제
몸에 장착된 웨어러블(Wearable) 장치의 온도가 높아져서 똑같이 현실 세계에서도 더위를 느끼
도록 만든다든지, 가상 세계에서 고약한 냄새가 나는 음식을 접했을 때 실제로도 냄새를 유발하여
마치 현실 세계에 있는 것처럼 느낄 수 있도록 하는 것이다.
가상현실 주요 기술
멀티모달(Multi-Modal) 기술
오감을 활용하여 현장감을 높여주기 위한 기술이다. 주로 신체에 부착된 센서(Sensor) 기반의
웨어러블 장치를 이용해서 구현되며 사용자의 오감을 변화시킨다.
하드웨어(Hardware) 기술
가상환경의 현장감을 높여주며, 인터페이스를 도와주는 디바이스 기술이다.
대표적으로 머리에 착용하는 HMD(Head-Mounted Display)를 비롯하여, 음성을
전달하는 마이크로폰(Microphone), 손의 반응을 감지하기 위한 데이터 장갑(Data Glove),
위치를 인식하기 위한 웨어러블 위치 센서 등이 있다.
인터랙션 기술
가상현실 속에서 걷거나, 뛰거나, 시선(머리)의 방향을 바꿀 때, 이러한 변화를 인지해서
상호 작용할 수 있게 구현하는 기술이다.
신체에 부착된 센서 기반으로 가속도 등을 측정하여 가상환경을 실제 사람이 움직이는
모션(motion)에 맞게 제어한다.
몰입형 디스플레이 기술
3D 그래픽 기반의 효과(effect)를 내기 위한 디스플레이 기술과 장시간 활동에도 눈의 피로를
덜어 줄 수 있는 모션 플랫폼(Motion Platform) 기술 등이 있다.
콘텐츠 제작 기술
가상현실 콘텐츠를 실제 환경과 흡사하게 제작할 수 있도록 지원하는 기술이다.
360도 카메라 및 실사 영상을 위한 파노라마 카메라를 비롯하여, 촬영된 영상을
실제 현실처럼 극대화하기 위한 3D 편집 프로그램 기술 등이 대표적이다.
가상현실 활용 분야
실내 인테리어 분야에서는 가상환경 기반으로 실내를 꾸미거나 가구의 배치 등을 바꿔 보는
데 활용 할 수 있으며, 과학 분야에서는 행성의 탐사나 우주비행 연습 등으로 활용할 수 있다.
게임 분야에서는 다양한 스포츠를 실제 경험하는 것처럼 구현할 수 있으며, 관광 분야에서는
코로나 등으로 제한되는 외국 여행을 간접적으로 경험하게 해줄 수도 있다.
가상현실 假想現實 (VR)virtual reality
컴퓨터로 만들어 놓은 가상의 세계에서 사람이 실제와 같은 체험을 할 수 있도록 하는 최첨단
기술을 말한다. 머리에 장착하는 디스플레이 디바이스인 HMD를 활용해 체험할 수 있다.
인공현실(artificial reality), 사이버공간(cyberspace), 가상세계(virtual worlds)라고도 한다.
가장 먼저 가상현실 기법이 적용된 게임의 경우 입체적으로 구성된 화면 속에 게임을 하는
사람이 그 게임의 주인공으로 등장해 문제를 풀어나간다.
이러한 가상현실은 의학 분야에서는 수술 및 해부 연습에 사용되고, 항공ㆍ군사 분야에서는
비행조종 훈련에 이용되는 등 각 분야에 도입, 활발히 응용되고 있다.
한편, 가상현실(VR·virtual reality)과 현실 세계에 가상정보를 더해 보여주는 기술인
증강현실(AR·augmented reality)을 혼합한 기술은 혼합현실(MR·mixed reality)이라고 한다.
VR과 AR, MR은 모두 실제로 존재하지 않은 현실을 구현해 사람이 이를 인지할 수 있도록
하는 기술이라는 점에서 공통점이 있다.
다만 AR은 실제 현실에 가상의 정보를 더해 보여 주는 방식이고, VR은 모두 허구의 상황이
제시된다는 점에서 차이가 있다.
MR은 AR과 VR을 혼합해 현실 배경에 현실과 가상의 정보를 혼합시켜 제공하는데, 대용량
데이터를 처리할 수 있는 기술이 필요하다.
■ VR 관련 용어
· HMD(head mounted display)
VR 체험을 위해 사용자가 머리에 장착하는 디스플레이 디바이스로, 외부와 차단한 후
사용자의 시각에 가상세계를 보여주는 역할을 한다.
눈앞에 디스플레이가 오도록 얼굴에 쓰는 형태로 마이크, 스테레오 스피커를 비롯해 여러
센서 등이 탑재돼 있다.
VR 헤드셋에 스마트폰을 탑재해 스마트폰 패널을 활용하는 기기는 다이브라고 부른다.
· 모기장 현상
VR 기기 패널에 그물망처럼 격자가 보이는 현상으로, 마치 모기장처럼 보인다고 해서 모기장
현상이라고 부른다. 가상현실 헤드셋은 스마트폰 화면을 확대하는 방식을 사용하기 때문에
화면의 선명도가 떨어지는데, 이 때 픽셀 간의 간격이 눈에 보이는 모기장 현상이 발생한다.
· 마그네틱 버튼
다이브에 부착하는 동그란 모양의 자석으로, 스마트폰에 탑재된 마그네틱 센서가 지자기장의
변화를 감지해 입력되는 방식이기 때문에 마그네틱 센서가 없는 스마트폰에서는 사용할 수 없다
. 메뉴 선택 및 호출, 재생, 일시정지 등 간단한 조작이 가능하고 유튜브 애플리케이션 VR 모드,
카드보드 등 마그네틱 버튼을 지원하는 애플리케이션에서 사용할 수 있다.
OTG 젠더
스마트폰과 마우스, 키보드, 조이패드 등을 연결하는 젠더로 다양한 외부기기를 연결해 VR을
즐길 수 있도록 도와준다.