[알아봅시다] 가상현실·증강현실을 만드는 대표 기술

VR, 몰입 가시화 기능 대표적.. AR, 센싱·트래킹 기술이 핵심
VR
실질적으로 경험하기 어려운 상황 체험
가상현실 몰입환경 제공하기 위한 기술
실감 상호작용·시뮬레이션 기술도 필요
AR
3차원 실제 공간과 가상의 이미지 합성
가상물체 위치 정밀하게 제공하는 기술
영상합성·실시간 상호작용 기술도 중요

일본 요코하마 오비의 가상현실 테마파크 내부 전경 ETRI 제공

ETRI가 개발한 '프로젝션 AR 시스템'을 연구자들이 시연하는 모습. ETRI 제공

SF 공상과학영화의 소재로 쓰이던 가상현실(VR)·증강현실(AR)이 4차 산업혁명을 이끌 핵심 기술로 주목받고 있습니다. 주요 선진국의 글로벌 기업들은 두 기술 분야를 차세대 먹거리 산업으로 정해 대규모 투자를 아끼지 않고 있습니다. 차세대 미디어 플랫폼으로 주목받는 두 기술은 어떠한 원리와 기술에 의해 우리에게 '상상 속 현실'이라는 새로운 세상을 보여주는지에 대해 알아보겠습니다.

◇상상을 현실로 만드는 VR·AR=가상현실·증강현실은 컴퓨터를 이용해 구축한 가상현실이나 증강현실 공간 내에 시각, 청각, 촉각 등 오감을 활용한 인터페이스를 통해 체감형 콘텐츠를 제작하고 가시화하고 상호작용하는 기술입니다.

가상현실은 컴퓨터 만든 가상환경 내에서 사용자의 오감 정보를 확장·공유함으로써 현실 세계에서 실질적으로 경험하기 어려운 상황을 실감 나게 체험할 수 있게 하는 기술을 말합니다.

증강현실은 현실공간과 사물에 증강된 콘텐츠를 합성해 사용자에게 보다 많은 체험 서비스를 제공하고, 정보를 제공하는 기술이라고 정의할 수 있습니다. 가상현실이 몰입형 장치를 통해 현실 세계와 단절된 콘텐츠를 체험하게 해준다면, 증강현실은 실제 세계와 융합된 콘텐츠를 제시한다는 점에서 차이가 있습니다.

◇VR의 핵심기술 3인방=우선 가상현실 기술은 크게 몰입 가시화 기술, 실감 상호작용 기술, 가상현실 환경 생성 및 시뮬레이션 기술 등 세 가지로 구분할 수 있습니다.

첫째로, 몰입 가시화 기술은 사용자에게 가상현실 몰입 환경을 제공하기 위한 기술로, HMD와 프로젝션 등 가시화 장치 기술과 영상 가시화 기술 SW 기술이 포함됩니다.

이 가운데 HMD 기술은 가상현실의 몰입 콘텐츠를 체험하기 위해 사용자의 머리에 HMD 기기를 장착해 영상을 제시하는 것으로, 이미 상용화됐습니다. 오큘러스VR사는 보다 높은 몰입감을 주는 '오큘러스 리프트'를 출시했으며, 소니는 콘솔 게임기인 PS4와 연결해 VR 게임을 체험할 수 있는 HMD인 '플레이스테이션 VR'을, 삼성전자는 모바일 휴대형장치를 연결해 VR 서비스를 제공하는 '기어 VR'를 각각 공개했습니다.

둘째, 실감 상호작용 기술을 들 수 있습니다. 사람의 오감을 기반으로 가상현실 참여자와 가상현실 시스템과의 입출력에 해당하는 기술로, 모션 기반 시뮬레이터, 가상현실 참여자의 위치 추적, 촉각 및 햅틱기술, 후각·미각 관련 기술 등이 대표적입니다. 이 중 모션 기반 시뮬레이터 기술은 사용자가 실제 움직이는 탑승물 등의 장치에 있는 것과 같은 느낌을 제공하는 겁니다. 이때 탑승물의 움직임을 재현하기 위해 6자유도(앞뒤, 상하, 좌우 등 세 개의 선형 운동축과 이를 중심으로 회전하는 세 개의 회전운동)를 지원해 사실적인 이동, 충돌, 회전을 체감할 수 있게 됩니다.

셋째, 가상현실 환경생성 및 시뮬레이션 기술은 360도 파노라마 이미지나 복원을 기반으로 가상현실 환경을 생성하고, 저작을 통해 가상현실 참여자를 위한 시나리오 기반의 몰입 가사화 및 상호작용 환경을 제공합니다. 아바타를 이용해 가상현실 환경에 참여한 사용자와 소통하는 기술도 포함합니다.

◇AR 구현하는 대표적 기술=증강현실은 실제와 가상의 이미지가 서로 합성돼야 하고, 3차원 실제 공간에 정합이 이뤄져야 하며 실시간 인터랙션이 가능해야 하기 때문에 센싱 및 트래킹 기술, 영상합성 기술, 실시간 증강현실 상호작용 기술 등이 중요합니다.

센싱 및 트래킹 기술은 증강을 위한 가상 물체를 실제 공간에 정밀하게 위치를 제공하는 것으로, 증강현실의 핵심 기술이라 할 수 있습니다. 마커와 같이 미리 알고 있는 정보를 이용하는 방법과 비주얼처럼 새로운 공간에 대한 트래킹을 지원하는 기술 등 다양한 방법으로 개발되고 있습니다.

영상 합성기술은 가상의 물체를 실제 공간의 영상과 일치하게 표현하는 것으로, 증강현실 환경을 사용자에게 제공하는 장치 기술, 실제 공간과 심리스(seamless)하게 영상을 합성하는 기술을 포함합니다.

실시간 AR 상호작용 기술은 실제 공간에 합성된 가상의 물체를 증강현실 참여자가 실시간 상호작용으로 증강현실 공간을 체험하도록 하는 기술입니다. 대표적인 AR 게임인 '포켓몬 고'는 디스플레이 크기가 작은 스마트폰 화면 위에 포켓몬으로 불리는 가상객체가 표현되기 때문에 게임을 저작할 때 포켓몬이 화면에 나타날 위치나 움직임에 대해 정의하면 됩니다.

대전=이준기기자 bongchu@dt.co.kr

자료제공=한국전자통신연구원(ETRI)