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코인 핀테크

실감형 가상·증강 현실

by zozogap 2022. 10. 27.
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미래창조과학기술 

실감형 가상·증강 현실

실감형 가상·증강 현실은 인간의 3차원 시각 인지의 모든 신호(Cue)를 자극하는 실감 영상을 기반으로 하여 실제와 유사한 경험 및 감성을 제공하는 기술이다

가상현실(Virtual Reality)은 어떤 특정한 환경이나 상황을 컴퓨터로 만들어서, 그것을 사용하는 사람이 마치 실제 주변 상황과 상호작용을 하고 있는 것처럼 만들어 주는 컴퓨터 인터페이스를 말한다. 증강현실(Augmented Reality)은 실세계에 3차원 가상물체를 겹쳐 보여주는 기술이다. 가상현실 기술은 가상 환경에 사용자를 몰입하게 하여 실제 환경을 볼 수 없는 데 반해 증강현실 기술은 실제 환경과 가상의 객체를 혼합하여 보여주기 때문에 보다 나은 현실감과 부가 정보를 제공한다.

가상현실(Virtual Reality)은 어떤 특정한 환경이나 상황을 컴퓨터로 만들어서, 그것을 사용하는 사람이 마치 실제 주변 상황과 상호작용을 하고 있는 것처럼 만들어 주는 컴퓨터 인터페이스를 말한다. 증강현실(Augmented Reality)은 실세계에 3차원 가상물체를 겹쳐 보여주는 기술이다. 가상현실 기술은 가상환경에 사용자를 몰입하게 하여 실제 환경을 볼 수 없는 데 반해 증강현실 기술은 실제 환경과 가상의 객체를 혼합하여 보여주기 때문에 보다 나은 현실감과 부가 정보를 제공한다

홀로그램을 활용한 실감형 가상·증강 현실 가상현실(Virtual Reality)
홀로그램을 활용한 실감형 가상·증강 현실

1. 기술의 발전 과정과 개발 동향 기술의 발전 과정 1992년 미국 메사추세츠 공대(MIT) 벤턴(Benton) 교수팀에서 홀로그램 동 영상 재생 시스템인 홀로비디오(Holo Video)를 제안한 것이 실감형 가상·증 강 현실 기술의 시초다. 2007년 독일의 시리얼(SeeReal) 사는 20인치 홀로그 램 기반 3차원 디스플레이 장치인 비지오20(Visio20)을 개발하여 세계 최초로 상용화에 성공하였다. 2008년 영국의 키네티큐(QinetiQ) 사에서는 총천연색 홀로그램 디스플 레이를 시연하였다. 이듬해 일본의 니혼대는 컬러 홀로그래픽 디스플레 이 기술, 원통형 홀로그래픽 기술, 프린지 프린팅 기술,  음향 광학 변조기 (AOM),  LCD) 등을 이용한 홀로그램 동영상 재생시스템을 구축하였다. 2010년 미국 마이크로소프트(Microsoft) 사는 동작 인식이 가능한 실감형 가상·증강 현실 기반의 비디오 게임용 콘솔인 엑스박스 360 키넥트(Xbox 360 Kinect)를 출시하였다. 미국의 벤처회사인 립모션(Leap Motion) 사는 2013년 손가락의 움직임을 검출하는 컴퓨터 입력 인터페이스인 립모션을 출시하였고, 2014년엔 일 본의 동경 농공대 다카키 교수팀에서 시야각 40도급 디지털 홀로그램 3차 원 디스플레이를 시연하였다.

모션 인식이 되는 실감형 가상·증강 현실 기반의 비디오게임 콘솔 엑스박스 360 키넥트
모션 인식이 되는 실감형 가상·증강 현실 기반의 비디오게임 콘솔 엑스박스 360 키넥트

기술 개발 동향 세계적으로는 미국 마이크로소프트, MIT 미디어랩, 영국의 키네티큐 사, 일본의 NICT) 등에서 관련 연구를 선도하고 있다. 일본 NICT에서는 컬러 정보뿐 아니라 적외선 카메라를 이용하여 얻은 HD급 해상도의 카메라 깊이 지도(Depth map) 정보를 소프트웨어 컨버터를 이용하여 홀로그램으로 변환시켰다. 일본의 치바대학은 간략화된 알고리즘을 FPGA) 기반 플랫폼에 구 현하여 HD급 디지털 홀로그램을 실시간으로 생성할 수 있는 시스템을 개 발하였다. 미국의 마이크로소프트는 홀로그램 기반의 증강현실 헤드셋 홀 로렌즈(Hololens)를 개발하고 이를 통하여 생활 주변의 모든 것을 자동으로 추 적하고 위치를 확인할 수 있는 관련 특허를 신청하였다. 국내에서는 한국전자통신연구원(ETRI)이 4K LCD 대면적 공간광변조기는 디지털 형태로 저장된 홀로그램 데이터를 빛 상태 제어를 통해 3차원 영상으로 복원 및 재생하는 장치를 말한다.

공간 광변조기는와 동공추적 기술을 이용한 시야창 기반의 20인치급 홀로그램 영상을 구현하였다. 또한, 테이블 디스플레이 위에서 360도 모든 방향으로 컬러 홀로그 램 영상을 재현할 수 있는 3인치 크기의 입체영상기술을 개발하기도 하였 다. 한국 과학기술연구원(KIST)은 미국 MIT 방식을 발전시켜 해상도가 향상된 홀로그래픽 동영상 표시 장치를 개발하였다. 서울대학교에서는 위상공 간광변조기를 곡선 배열(Curve array) 형태로 광시야각을 제공하는 홀로그래픽 3D 디스플레이 시제품 모델에 대한 연구를 진행하였다. 2. 기술 확산점의 도달 시기와 단계별 발전 전망 기술 확산점 전문가들을 대상으로 실감형 가상·증강 현실의 기술 확산점 도달 시기 에 대해 델파이 조사한 결과, 세계 기준으로는 미국에서 2020년에, 국내 기 준으로는 2024년에 해당 기술이 사회적으로 확산될 것으로 예측되었다. 기 술확산점 도달 시기 예측을 위한 기술 확산점의 정의는 게임 등 상호작용형 (참여형) 엔터테인먼트 시장에서 실감형 가상·증강 현실용 콘텐츠의 점유율 이 11%가 되는 시점으로 보았다.

 

가상·증강 현실은 상호작용형 미디어로, 향후 홀로그램 기반의 실감 형 기술로 전환될 것으로 예상된다. 가상 물체의 3차원 분포를 공간상에 실 제와 구분이 어려운 수준으로 구현하게 되면 홀로그램 기반 실감형 가상· 증강 현실이 광범위하게 확산될 것으로 보인다. 이에 따라 게임 등 상호작 용형 엔터테인먼트 시장에서 실감형 가상·증강 현실을 이용한 콘텐츠의 시장규모가 궁극적으로 70%가 될 것으로 예상되며, 그의 16%에 해당하는 11%를 기술확산점으로 설정하였다. 기술 확산점 도달 이후의 단계별 발전 전망 실감형 가상·증강 현실은 기술 확산점 도달 이후 무안경식 홀로그램 가 상·증강 현실, 다(多) 사용자 참여형, 원격 상호작용형의 단계로 발전해 갈 것으로 전망된다. 게임 등에 홀로그램 HMD(Head Mount Display) 26)가 사용되면서 홀로그램 기술 기반 가상·증강 현실 시장이 창출되는 기술 확산점에 이르면, 사용자는 시각 피로 없이 실감형 3차원 영상을 즐길 수 있게 될 것이다. 기술이 더욱 발 전하면 장치를 착용하지 않고도 실감형 3차원 영상을 즐기는 것이 가능해질 것으로 전망된다. 한 명의 사용자를 위한 홀로그램 구현은 아이 트래킹(eye tracking) 방식으로 가능하여 다사용자 참여형에 비해 난이도가 낮은 편이다

처음에는 사용자 개인별로, 이후에는 참여형 미디어 에서 다수의 모든 참여자가 장치 없이 실감형 3차원 영상을 시청하는 것도 가능해질 것으로 보인다. 결국에는 다수 사용자의 동작 정보를 원격으로 입력받아 상호작용하는 형태로 실감형 3차원 영상을 즐기는 시대가 도래할 것으로 기대된다. 3. 미래사회 변화 전망 시장조사업체 디지 캐피털(Digi-Capital)에 따르면, 가상·증강 현실 제품의 시장규모는 2016년 현재 40억 달러 수준이며, 2020년 1,500억 달러 규모로 연평균 147% 성장할 전망이다. 홀로그램 기반 실감형 가상·증강 현실이 기술 확산점에 도달하는 시기 에는 게임을 넘어 영화, 텔레비전, 연극, 공연 등의 기존 관찰형 미디어가 참 여형으로 진화할 것이다. 영화나 TV와 같이 이미 제작된 미디어를 일방향으로 제공받아 보는 것을 관찰형 미디어라고 지칭하고, 컴퓨터의 가상세계 속에서 다른 사람이나 물체와 감각적인 상호작용을 주고받는 경우를 참여형 미디어라고 지칭한다

이에 따라 미디어 전반에 홀로그램 기반 실감형 가상·증강 현실 기술이 적용될 것으로 기대된다. 또한 인간친화적인 홀로그램 기반 참여형 미디어의 출현은 원격의료· 원격교육·원격회의 등 원격연결 기반의 신 산업군을 창출할 것으로 전망된다. 가상훈련의 고도화로 전문 산업인력 양성이 용이해질 것이며, 산업 전반의 생산성 향상에 기여할 것이다. 그뿐만 아니라 참여형 미디어의 출현으 로 새로운 형태의 참여형 엔터테인먼트 산업군을 창출할 것으로 예상된다.

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4. 기술확산 실현을 위한 과제 실감형 가상·증강 현실이 사회적으로 확산되려면 정부는 무엇을 해야 할까? 전문가 델파이 조사 결과, 정부가 우선적으로 시행해야 할 방안으로 는 인력 양성(30.3%), 기술 개발(30.2%), 인프라 구축(16.2%) 등의 순으로 나타났다. 우선 기술의 발전과 확산을 위해서는 원격의료 및 참여형 엔터테인먼트 산업 고도화에 따른 파생 산업의 확대를 위한 인력을 양성해야 한다. 특히, 가상·증강 현실 기반 콘텐츠에 대한 창작, 전송 서비스 및 인터랙션 기술 개발이 가능한 인력 양성이 반드시 필요하다. 가상·증강 현실 경진대회나 체험공간을 마련하여 일반 시민들의 관심을 유도하고 미래 인력도 양성해 야 한다. 관련 기술인 홀로그램 기반 가상·증강 현실 콘텐츠 제작 기술, 대용량 데이터 전송 및 콘텐츠 유통 기술, 가상·증강 현실 서비스 플랫폼 구축 기 술도 마련되어야 한다. 여기에 인체 안전성 평가 및 개선을 위한 기술 개발 또한 병행되어야 한다. 그리고 하드웨어 측면의 프로세스, 연산장치, 디스 플레이(시야각 확장), 뇌신경학 등의 연구 및 개발도 계속해야 한다. 가상·증 강 현실 기기의 경량·소형화를 위한 소재, 고효율 배터리 기술 등의 개발 도 요구된다. 또한 홀로그램 기반 실감미디어 콘텐츠를 자유롭게 창작할 수 있는 작업 공간과 일반 대중이 콘텐츠를 즐길 수 있는 스튜디오를 마련할 필요가 있다.

고용량 홀로그램 데이터의 원활한 전송을 위한 초고속 광대역 네트워크 구 축과 3D 홀로그램 TV 방송용 인프라 구축도 반드시 필요하다. 원천기술 개발을 위해 산학연 간의 협력 강화 또한 빼놓을 수 없다. 참여 형 콘텐츠 창작과 다양한 아이디어 도출을 위한 인문·예술 분야와의 융합 도 필요하다. 국제적으로는 기술선도국과의 학문적 교류나 글로벌 기업과 의 기술적 제휴를 병행할 필요가 있다. 제도 면에서 살펴보자면, 원격의료를 비롯한 전문영역으로의 확산을 위 해 규제를 재정비하고, 안정성 및 효과성을 평가할 수 있는 검인증 제도를 마련할 필요가 있다. 또한 가상·증강 현실 기술 표준화 사업화 제도 활성 화 등이 요구된다

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