4차 산업혁명 시대 알아야 할 연계 기술 ④ VR·AR·MR .

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아래 내용은 한국표준협회 및 한국표준협회미디어의 도움을 받아지 중품질과 관련된 전문적인 내용을 더 많은 사람들에게 알리고자 발췌한 글입니다.

4차 산업혁명 시대에 알아야 할 연계 기술 중 이번 호에서는 가상 현실(Virtual Reality, VR)·증강 현실(Augmented Reality, AR)·혼합 현실(Mixed Reality, MR)에 대해 알아본다. 현실 세계가 있고 가상 세계가 있다. 또는 현실 공간이 있고 가상 공간이 있다. AR 또는 MR이란 들어 봄직한 용어 들은 이러한 현실 공간과 가상 공간을 조합한 하이브리드 공간에 대한 이야기이다.

글 오승훈 한국기계연구원 연구전략실 팀장, 품질관리기술사

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일반적으로 AR과 MR은 혼용하기도 하고 같은 의미 로도 많이 사용된다. MR은 1994년 캐나다 토론토대학교폴 밀그램(Paul Milgram) 교수가 정의한 현실(reality) 과 가상(virtuality) 사이의 ‘가상 연속 체계(virtuality continuum)’가 많이 인용된다. 현실에 가까운 MR은 AR, 가상에 가까운 MR을 증강 가상(Augmented Virtuality, AV)이라고 정의하였다. 그 뒤 관련 기술과 산업의 발달로 업계에서는 상품군 구분 등의 편의를 위해 VR·AR·MR 이라는 용어로 구분하여 사용하고 있다. 물론 광의의 의미로 MR은 VR·AR·MR을 모두 포괄하기도 한다. 다시 현재의 대표적인 용어로 정리하면 

사전적 의미에서 AR과 MR의 차이는 MR이 가상 환경을 더욱 결합하는 정도이지만, MR 기기를 개발하는 업계에 서는 기기의 다양한 기술적 차이 및 차별화된 상품군을 강조 하기 위해 AR과 MR을 구분하여 사용하고 있다. 

VR은 AR 기술 중 가장 먼저 개발된 기술로, 많은 사람들이 헤드마운트(head mounted display, HMD)를 착용해 본 경험이 있다. 일반적으로 VR은 100% 가상의 공간을 구현한다. HMD를 사용하여 눈앞에 가상 세계를 구현함으로써 높은 몰입감을 제공한다. 그러나 인지 부조화로 인한 멀미나 두통 등의 해소는 여전히 풀어야 할 숙제이다.

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널리 알려진 오큘러스(Oculus) 의 헤드마운트부터 스마트헨드폰 탈부착 형의 헤드마운트까지 다양한 VR 기기들이 개발되고 있다. 이러한 기기 들은 카메라와 인식 기술의 발달로 다양한 소프트웨어와 융합하여 고부 가가치 상품으로의 전환을 꾀하고 있다. 한 예로 2016년 10월 오큘러스 에서는 페이스북을 결합한 사회와 연결된 VR(Social VR)을 선보였다.헤드셋을 장착하고 다른 사용자와 아바타 형태로 회의가 가능하며, 주변 청중은 오큘러스의 외부 카메라로 촬영하여 현실감을 증대시키거나, 헤드 셋을 착용한 상태에서 페이스타임을 활용한 영상 통화가 가능한 콘텐츠를 선보였다.

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AR은 일반적으로 현실에 가상 이미지를 입혀 몰입감을 높이는 방식이 다. 요즘은 어린이 대상 교육 책자에 서도 동화책에 휴대폰 앱을 통해 보면 책 속에서 3차원 꽃이 피어난다.

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초등학생들이 그린 스케치북에서도 직접 그린 그림과 결합하여 다양한 이미지가 생동감 있게 구현된다. 외국 과자나 외국 책자들도 핸드핸펀 앱을 통해 실시간 한글로 번역된다. 이러한 기술은 마커(전자 표식자) 기반의 초보적인 AR 기술이다. 최근에는 핸드핸펀으로 거리를 인식하여 눈으로 보는 것과 별 차이가 없을 정도로 기술이 고도화되고 있다. 구글의 탱고 (Tango), 애플의 ARkit 등 실내 공간을 매핑하고 공간 내에서 대상물의 위치와 방향을 인식할 수 있는 플랫 폼의 개발에 선도 기업들도 매진하고 있다. 이미 SLAM(Simultaneous Localization And Mapping, 동시 위치 인식 및 지도 작성)이라는 실시간 위치 탐지 기술은 보편화되 었고, 이러한 기술을 기반으로 마커가 없어도 자연 특징 추출을 활용하는 등 관련 기술 개발 속도가 빨라지고 있다.

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MR은 AR과 혼용되기도 하지만, 현실과 가상의 상호 작용에서 가상의 물체가 실제 환경에 통합되고 응답하는 등 실제 환경과의 융합성이 매우높을 경우 관련 업계에서는 MR로 구분한다. 홀로그램이나 홀로렌즈를 떠올리면 MR에 대해 상상하기 쉬울 것이다. 그러나 AR 업계에서는 AR과 MR을 구분하지 않고 MR로 부르기도 한다. MR의 대표적인 기업으로 마이크로소프트와 매직리프(Magic Leap)를 예로 들 수 있다. 매직리 프는 독자적인 홀로그래픽 기술인 ‘ 포토닉스 라이트필드(photonics light field)’ 기술을 보유하고 있다.

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이 기술은 가상의 이미지를 자연스럽게 연출하는 기술로, 3차원 이미지를 사람의 눈에 바로 투사해 해당 이미 지를 실제 세계 위에 포개져 보이도록 하는 기술이다. 실제로 매직리프를 유튜브에서 검색해 보면 어디까지가 가상이고 어디까지가 현실인지 구 분하기 어려울 정도이다. 2016년 2 월 매직리프는 구글·퀄컴·알리바바 등에서 약 8억 달러의 투자 유치에 성공하면서 이 분야의 신산업 창출을 예고하고 있다.마이크로소프트의 무선랜 기반의 홀로렌즈는 2015년 2월 시연한 영상 으로 MR의 미래를 제시하였다. 당시 영상에는 거실 등 가정에서 가상 TV 스크린, 가상 디지털 기기, 실시간 공간 인지, 간단한 제스처를 통한 기기 와의 인터페이스 등 실생활에서 MR 이 사용될 수 있는 대표적인 미래 가정의 모습을 보여 주었다. 또한 사람에 대한 고품질의 3D 모델 데이터를 생성하고 재현하는 등 생동감 있는 홀로그래픽의 미래를 상상할 수 있는 비전을 제시하였다.

2016년 KT경제경영연구소의 분석에 따르면 2021년 VR 시장은 140 조 원, AR 시장은 73조 원, MR 시장은 11조 원으로 성장한다고 한다.이 중에 시장 성장률(CAGR)은 MR 이 약 70%로 가장 빠르게 성장하고 있다. 시장 전망에 관계 없이 이러한 기술들이 문화 산업이나 여가 산업을 풍성하게 하고 관련 신산업을 다양하게 창출하면서 성장할 것은 분명하 다. 이러한 기술들은 유한한 실제 공간을 무한한 가상 공간까지 확장하고 있으며, 실시간으로 이동하고 연결하 면서 새로운 가치를 창출하고 있다.실제로 진동이나 충격을 가미한 AR 게임방은 인구 집중 지역에서 빠르게 확산되고 있고, 개인 방 전체를 AR 방으로 꾸미기도 한다. 컴퓨터 단층 촬영이나 MRI 영상도 MR로 구현되어 의학 교육에 활용될 예정이고, 암분자나 세포 분화 모습도 자유자재로 회전하면서 관찰할 수 있다.그러면 제조업에서는 어떠한 기회의 문을 열고 있는가? 제조업에서는 기계와 사람의 소통, 사람의 사람과의 소통 극대화로 운영 효율성을 제고하는 부문에 적용되고 있다. 세계 굴지의 항공기 제조사 보잉(Boeing) 은 작업자들이 항공기 배선을 연결하는 몇천 개의 전선을 보다 쉽게 탐색 하여 매뉴얼대로 정비할 수 있도록 스마트 글래스를 도입하였다. 후지 쓰(富士通)는 냉각 설비의 온도나 압력, 유량 등을 점검하는 복잡한 장비에 AR을 활용하여 다양한 효과를 내고 있다. 물류 창고나 장비 수리, 고도 기계에 대한 원격 교육 등에 휴먼 에러를 현격히 줄이는 방식은 MR 기술의 제조업 활용에 선도적 사례를 낳고 있다.포드·도요타 등 글로벌 자동차 메이커들은 홀로렌즈 등을 활용하여 개발 중인 차량의 디자인을 미리 확인 하고 차량의 색상·재질·크기까지도 실시간으로 변화시켜 가면서 프로 토타입을 개발하고 있다. 록히드마틴 (Lockheed Martin Corporation)·캐 터필러(Caterpillar) 등 62개 기업은 제조 부문에 AR 플랫폼 기술을 지속적 으로 개발하고 있다. 농기계나 건설 기계에 대한 AR 교육 및 정비, 고도 기계에 대한 설계 기간 단축에 이르기까지 산업계 활용도 무궁무진하다.

로봇 연구자는 먼 미래에 기계와 인간의 구분이 모호해진다고 하였다.MR 연구자는 먼 미래에는 현실과 가상의 경계가 모호해진다고 한다. 개인의 영토가 무한대로 확장되었다.유한한 현실 공간에서 뛰어놀던 무대 에서 벗어나 가치 있는 가상 공간으로 눈을 돌려 보자. 새로운 콘텐츠가 보일 때 발걸음을 멈추고 유심히 살펴보면 놀라운 신산업의 씨앗을 발견할 수도 있다. 지금 시대는 불확정성이 너무 많아 두렵지만 설레는 시대 이다. 덧붙여 말하면 불확실성과 설렘의 구분이 모호해지고 있다.  ※ 유튜브에서 ‘홀로렌즈’를 검색해 보세요. 현실 세계와 가상 세계가 조화를 이루는 가까운 미래. 하이브리드 공간에 대한 맛보기를 추천합니다.https://www.youtube.com/watch?v=MLTSiOR1knQ

오승훈서울대학교 기계공학과 학사 및 석사를 졸업하고 LG전자 에어컨연구실을 비롯해 LG전자 상품기획팀, 삼일회계법인/PwC컨설팅에서 근무했다. 2016년 품질관리기술사를 취득하고 현재 한국기계연구원 4연구전략실 팀장으로 일하고 있다.