VR/AR
1. 기술 출현 배경
2. 개념/정의
2.1. 가상현실(VR) 개념
가상현실의 기본 정의는 이용자가 상호 작용할 수 있는 가상의 세계를 말한다. 진짜 세계는 아니지만 우리가 현실에서 보고 듣고 만지는 것과 마찬 가지로 이용자는 가상 세계에 표현된 모든 것을 실제로 존재하는 것처럼 다룰 수 있고 느낄 수 있다. 이러한 가상현실은 다양한 형태로 설계되고 구현된다. 흥미로운 사실은 가상현실은 지금까지 우리가 모니터에서 보던 평면적인 모습이 아니라 입체적이고 시각적으로 훨씬 발달된 콘텐츠라는 점이다. 모니터가 있는 전방이 아니라 이용자가 고개를 돌려 바라보는 그 곳에도 세상을 볼 수 있고 그것이 평면이 아닌 깊이를 느낄 수 있는 시각적 효과를 극대화해 마치 그 세상에 살고 있는 것처럼 몰입감을 높인다. 비록 화면이 달린 장치를 통해서 들여다보는 세계에 불과하지만, 그 세계를 보는 동안 우리는 실제로 그 세계에 있는 것 같은 착각에 빠지게 되는 기술이자 컨텐츠다.
2.2. 증강현실(AR) 개념
가상현실은 현실과 같은 느낌을 가진 가상의 세계를 그려내는 것인 반면, 증강현실은 현실 세계를 보완하는 것이다. 증강현실은 가상현실처럼 새로운 세계를 그려내는 쪽에 초점을 맞추기보다 이용자가 실재로 존재하고 있는 공간 위에 가상 콘텐츠를 직접 그려 넣는 것이다. 현실과 가상을 혼합한 콘텐츠다. 가상현실은 몰입감을 강화한 콘텐츠의 상호 작용을 중시하는 반면 증강현실은 현실 세계 위에 그려진 가상 콘텐츠와 상호 작용할 수 있도록 설계된다.
2.3. 가상현실과 증강현실의 차이점과 유사점
가상현실과 증강현실 모두 가상의 세계를 그려 넣는 점에서는 동일하다. 하지만 가상의 세계를 어떤 공간에 만드느냐에 따라 그 차이점이 명확하다. 즉, 공간을 어떤 관점으로 바라보고 활용하느냐가 가상현실과 증강현실의 차이점으로 꼽을 수 있다. 현실 공간에 그대로 투영하는 증강현실은 완전히 다른 세계를 마주하는 가상현실과 공간의 속성이 다르다는 것이다. 가상현실 하드웨어는 우리가 알고 있는 실제 공간을 지우고 완전히 새로운 세계 안으로 이용자를 밀어 넣는다. 물론 그 안에서 놀이를 하거나 다른 무언가를 즐기거나 생산적인 일을 할 수 있지만, 이용자가 지금 있는 것과 다른 공간을 구축하기 때문에 현재 공간은 완전히 지워진다. 마치 영화 <매트릭스>에서 머리 뒤에 플러그를 꽂는 등장 인물들이 컴퓨터 시뮬레이션으로 만들어진 세상 속으로 들어가는 것과 같다고 볼 수 있다. 이에 비해 증강현실 장치들은 현실 세계 위에 정보를 추가로 그려내기 때문에 완전한 가상 공간이 아니다. 이를 요약하면 가상현실은 '공간의 창조', 홀로그램은 '공간의 재구축' 정도로 정리할 수 있다. 완전히 다른 세계를 지향하는 가상현실과 현실 세계를 그대로 보는 것은 결코 같은 느낌을 들게 하진 않는다. 때문에 둘 중 어느 하나의 가치만 강조할 이유는 없다. 현실과 가상의 두 세계를 진화를 모두 경험할 수 있는 흥미진진한 제품이 나올 수록 우리는 더 많은 기회와 가치를 만들어 낼 수 있기 때문이다.
자료출처 : 한국정보화진흥원(NIA), 창의적 성장동력으로서의 몰입형 가상현실
3. 기술의 구성요소 및 기술적 특징
3.1. 기반 기술의 구성요소
보편적으로 받아들여지는 표준화 된 기술은 없는 실정이나 표준화 노력이 지속적으로 이루어지고 있음(세계가상현실협회, GVRA)
3.2. 기술적 특징
이동성(Mobility)
몰입형 가상현실이 실제와 같은 경험을 주기 위해서 이용자가 고정된 위치에서 가상 세계를 바라보는 것이 아니라 시점이나 위치를 변경할 수 있다. 이때 머리에 쓰는 디스플레이 장치인 HMD(Head Mount Display) 형태의 VR 장치들을 이용해 언제든 가상현실로 진입할 수 있지만, 집이나 사무실 같은 고정된 장소가 아닌 곳에서도 언제든지 가상현실을 경험할 수 있도록 관련 HMD 장치들의 이동성이 보장되어야 한다. 이러한 가상현실 장치들은 스마트폰처럼 어디든지 옮겨다닐 수 있을 뿐만 아니라 가상현실의 실행에 필요한 컴퓨팅 파워와 배터리 등 여러 요소를 포함하고 있어야 한다.
시각(Vision)
가상현실은 디스플레이의 착시 현상을 이용해 인지할 수 있는 공간감을 만들어 낸다. 때문에 디스플레이 기술과 그래픽 표현 능력은 가상현실의 완성도를 높이는 중요한 요소 중 하나다. 디스플레이의 작동 방식이나 해상도, 떨림, 그래픽 기술, 물리 작용, 입체 오디오에 따라 가상현실의 수준이 다르다. 가상과 현실을 구분할 수 없을 만큼 또렷한 시각화는 아직 보완해야 할 점이 많으나, 초고해상도 디스플레이와 그에 따른 이를 처리하는 하드웨어가 진화할 수록 가상현실과 단점도 줄어들 것이다.
몰입감(Immersion)
종전 평면적인 가상현실이 실제와 괴리감을 느끼게 만든데 비해 몰입형 가상현실은 그 세계에 몰입해 진짜처럼 여기도록 착각을 일으키는 것이 중요한 요소다. 가상현실의 몰입감은 이용자가 가짜 세계를 진짜 세계처럼 느껴지도록 몰입시키는 것으로 단순히 그 가상현실의 공간을 보는 것이 아니라 그 공간 안의 움직임을 비롯해 모든 행동의 표현을 아우른다. 이러한 몰입감을 높이기 위해선 하드웨어의 시각 기술뿐만 아니라 이용자 경험에 최적화된 VR 컨텐츠도 필요하다.
사용성(Usability)
가상현실을 구현하기 위한 하드웨어와 컨텐츠가 과연 쓸만한 것인가를 살펴봐야 한다. 가상현실 하드웨어는 사실 스마트폰과 카드보드만으로도 구현할 수 있다. 하지만 카드보드와 스마트폰 조합은 실제 사용성에서 가상 세계의 각 요소를 장시간 이용하기 어려운 사용성을 지닌다. 가상현실 영상이나 게임, 그 밖의 응용 프로그램 등 가상현실에 최적화된 컨텐츠를 오랫동안 편하게 볼 수 있는 최적화되어 있지 않아서다. 카드보드와 스마트폰 조합이 아니라도 가상현실 장치들이 컨텐츠를 이용할 때 사용성은 제각각이기 때문에 그에 대한 분석과 평가가 필요하다. 가장 현실 장치의 사용성에 따라 몰입형 가상현실 하드웨어와 컨텐츠의 평가가 달라질 수 있다.
융통성(Flexibility)
공간을 만들어내는 가상현실 컨텐츠들은 대부분 특정 플랫폼에서 실행되지만, 플랫폼에 상관 없이 해당 공간을 각각의 다른 가상현실 플랫폼에서 실행할 수 있는 융통성을 필요로 한다. 이는 컨텐츠의 창작과 소비 양측에 모두 해당하는 것으로 범용적인 가상현실 컨텐츠의 제작을 통해 다양한 컨텐츠의 소비시켜 다채로운 상호 작용을 이끌어내고 그에 필요한 데이터를 축적해 더 나은 가상현실을 만드는 요소로 작용한다. 이는 마치 수많은 이용자가 모두 다른 PC와 모바일 장치를 쓰고 있지만, 동일한 인터넷 컨텐츠를 즐기는 것과 같다.
착용성(Wearableity)
몰입형 가상현실 장치들은 눈앞에 디스플레이 장치를 써야 하기 때문에 그 착용성도 염두에 둬야 한다. 가상현실이나 증강현실을 위한 HMD를 머리에 쓸 때의 착용감은 물론 이 장치들이 패션과 어울리거나 크게 거부감이 없는지 여부 등을 따지는 것이다. 착용감은 안경 착용자나 초점 조절, 머리에 썼을 때 무게 등 다양한 요소가 고려되어야 한다. 패션 항목이 아주 중요한 요소가 아닐 수도 있으나 앞서 이동성을 감안하면 어디에서나 가상현실을 진입할 수 있는 점에서 고려해야 할 부분이다.
구매가능성(Affordability)
가상현실은 단순히 하드웨어 만으로 불가능하다. 해당 하드웨어를 이용하는 응용 프로그램을 갖춰야 한다. 이러한 응용 프로그램의 구매 가능성을 높이는 것이 가상현실에서 매우 중요하다. 이러한 가상현실 컨텐츠의 구매 가능성은 컨텐츠의 질은 물론 쉬운 결제과 설치 같은 유통 플랫폼 요건 뿐만 아니라 하드웨어의 완성도에도 영향을 받는다. 하지만 가상현실 하드웨어를 비싸게 보급하면 컨텐츠의 구매가능성을 낮추는 이유가 될 수 있기 때문에 그 구매 가능성을 높일 수 있도록 하드웨어의 가격을 최소화해야 한다.
4. 기술 전망 및 국내외 주요 활용 사례
4.1. 가상현실의 활용 및 전망
가상현실은 공군과 항공 분야에서 비행 시뮬레이션을 목적으로 개발되어 오다가 1960년대 후반 미국 국방성의 고등연구프로젝트에서 머리 착용형 디스플레이 HMD(Head Mounted Display)가 개발되면서 본격화되었다. 이후 게임에서 몰입감을 강화하기 위해 가상현실 기술이 적용되었고 영화, 교육, 광고, 테마파크, 헬스케어 등으로 확산되어 PC와 게임기뿐만 아니라 스마트기기에서 구현되는 다양한 제품이 출시되고 있다. 또한 원자력, 플랜트, 중화학, 의료 등의 분야에서도 활용하고 교육하는 콘텐츠 기반의 가상교육훈련시스템이 새로운 성장 동력 산업으로 부각되고 있다.
해외 CG 및 SW 기업들은 기존 3D 애니메이션을 고화질 그대로 가상현실 콘텐츠로 쉽게 변환하는 솔루션을 개발하고 있다. 2015년 선댄스 영화제에서는 뉴프론티어 부문 출품작 14편 중 11편이 가상현실 영화였다. 헤드셋 분야에서는 오큘러스사가 HMD용 PC기반의 VR 기기를 출시하여 세계시장을 선도하는 가운데 소니는 콘솔기기, 마이크로소프트는 윈도우를 기반으로 차별화시키면서 기술개발 경쟁을 하고 있다.
국내에서는 삼성전자가 모바일기반의 HMD 기어 VR을 출시한 이래 가상현실 콘텐츠를 볼 수 있는 가상영화관 환경인 오큘러스 시네마를 제공하여 VR 분야의 “기기-SW-콘텐츠” 생태계를 구축하고 있다. 중소기업 카몬은 특수카메라 리그를 이용해 모든 각도의 앵글을 시청자가 직접 선택하여 인터렉티브하게 영상 콘텐츠를 즐길 수 있는 “360도 영상 VR 촬영 시스템”을 개발하는 등 한국의 경쟁력도 향상되고 있다.
가상현실은 이제 전시관에서 체험하는 수준을 넘어 VR 테마파크가 나타나고 기존 PC방이 VR방으로 대체되는 비즈니스 모델이 등장하고 있다. 유튜브가 360도 동영상을 업로드할 수 있게 됨에 따라 가상현실 카메라 및 콘텐츠가 VR산업에 활력을 불어넣고 있으며, 향후 8K급 이상의 고화질 VR 서비스도 일반화 될 것으로 보인다. 향후 가상현실은 몰입감을 극대화시키기 위하여 시각, 청각, 손짓, 동작 등을 인식하는 고성능 HMD가 개발되고 현실세계와 착각할 정도의 실감나는 콘텐츠가 제작될 것으로 예상된다.
Zero Latency 공식 웹사이트
4.2. 증강현실의 활용 및 전망
증강현실은 1990년 후반부터 활발한 연구개발이 진행되어 초기에 군사, 항공, 내비게이션 등에 응용되었고 스마트기기 등장으로 활성화되어 오다가 2012년 3월 구글의 “프로젝트 글래스” 영상이 공개되면서 크게 주목받았다. 이후 오락뿐만 아니라 마케팅, 교육, 의료 분야에서 다양하게 시장을 형성하고 있으며, 기업들은 증강현실을 ICT 분야에 접목시켜 타 산업과의 융합을 통한 새로운 부가가치를 창출하는데 주력하고 있다.
구글은 예술품을 디지털 아카이브로 구축하여 서비스를 제공하고 있으며 문화원형에 증강현실 등을 융합하여 서비스를 강화하고 기존 구글 글라스의 업그레이드 및 산업응용을 통해 시장을 창출하고 있다. 독일 항공사인 루프트한자는 비행기 좌석의 공간을 가상으로 경험할 수 있는 증강현실 앱을, 글로벌 가구업체 이케아는 의자, 책상, 침대 등을 가상으로 배치할 수 있는 퍼스트룩 앱을 출시하여 서비스를 제공하고 있다. 2016년 7월에는 닌텐도가 증강현실을 이용해 현실에서 나타나는 포켓몬을 잡거나 즐기는 스마트폰용 “포켓몬 고” 게임은 세계적인 열풍과 함께 ICT 및 연관 산업에서 엄청난 부가가치를 창출하고 있다.
국내에서 자동화 솔루션 기업인 토탈소프트뱅크는 증강현실을 이용하여 용접시뮬레이터 S-Welding과 기계제도학습서비스 S-Drawing을 출시하여 각광을 받고 있다. 교육 분야에서 알짬교육의 “에듀알 색칠공부” 교재는 사용자가 원하는 컬러로 동물과 배경을 색칠하면 증강현실을 이용해 동물이 살아 움직이며 동물의 특징, 울음소리, 설명을 들을 수 있는 유아 및 어린이를 위한 재미있는 증강현실 응용 상품이다.
그동안 증강현실 기기들은 크고 무거운 디스플레이 장치가 대부분이었지만, 가벼운 안경 모양의 패션 소품같이 작은 기기로 프리즘 밖의 세상을 보면서 음성과 동작으로 정보검색은 물론 통신, 내비게이션, 사진촬영 등을 할 수 있는 혁신적인 제품들이 등장할 것으로 예상된다. 서비스 측면에서는 증강현실을 이용한 게임이 다양해지고 관광안내, 패션피팅, 건강관리, 의료교육 심지어 증강현실 미술까지 등장하여 그야말로 무한활용 시대에 돌입할 것으로 전망된다.
4.3. 국내외 주요 활용 사례
VR 커머스
몰입형 가상현실이 나오기 이전에도 가상 공간을 활용하는 가장 이상적인 서비스로 자주 다뤄진 분야다. VR 커머스는 PC나 스마트폰, 스마트 TV에서 이뤄지고 있는 단순한 상거래 방식에서 벗어나 가상으로 구축된 전시 공간 안에서 이용자가 직접 상품의 선택과 탐색, 확인, 간접 체험과 가상 서비스를 받음으로써 고부가가치 상거래를 실현할 수 있다.
사례) E-Bay : Myer 백화점과 제휴를 통해 호주에 세계 최초 VR백화점 오픈
Sixense : 가상현실 공간을 돌아다니며 실제 쇼핑몰에 들른 것처럼 물건을 구매하는 전자상거래 플랫폼 제공
교육
교과서 중심의 학습에서 시청각 중심의 교육으로 진화한 이후, 몰입형 VR는 체험형 교육으로 한 단계 더 진화할 수 있다. 기존 교과서와 영상은 단순히 원리에 대한 해설에 그칠 수밖에 없으나 가상현실을 통한 교육은 학생들이 직접 원리의 이해하기 위한 실험에 참여하면서 스스로 원리의 이해를 터득하도록 도울 수 있다. 더불어 학교 현장에서 실습 기자재의 구입과 관리를 쉽게 할 수 있을 뿐만 아니라 화학품과 같은 실험 교재를 이용하는 위험으로부터 학생들을 보호할 수 있다. 의과 대학생들은 실제 시체의 해부에 앞서 사전 실습을 할 수 있고, 차세대 가상현실 수술에 대한 학습도 미리 할 수 있다. 멀리 떨어진 학생들과 맞춤형 원격 교육도 가능하다.
사례) zSpace사 : 교육과 의료 훈련에 최적화된 가상현실 시스템 개발(학생들은 3D 물체를 잡거나 자르거나 조각할 수 있으며, 생물학, 해부학, 전기공학 등의 주제를 배울 수 있음.
원격 의료 및 가상현실 수술
원격 진료 및 치료를 위해선 3D 입체 기술을 통한 공간 인지가 반드시 필요한 요소다. 특히 로봇 팔을 비롯한 원격으로 조종하는 치료 시스템에서 종전 3D 기술 만으로 원격 진료와 치료는 몰입성이 약하고 공간에 대한 정확성이 떨어지는 것이 약점이었지만, 몰입형 가상현실을 통해 더 정확하게 공간을 인지하고 충분한 정보를 동시에 확인함으로써 원격 진료는 물론 치료의 성공 가능성을 높일 수 있다.
사례) 서지컬 씨어터 : 뇌수술을 앞둔 환자의 뇌 CT와 MRI 영상을 조합해 3D 이미지를 재
구성 (image reconstruction)하는 소프트웨어를 개발(UCLA, NYU, Mayo Clinic 등 미국 병원에서 시험을 거치는 중)
여행
물리적, 시간적, 비용적 한계로 가볼 수 없는 세계의 여행지를 가상현실에서 간접 체험할 수도 있다. 일단 가상현실 속 여행은 아마도 초기에 기존에 촬영된 각종 여행지 컨텐츠를 활용할 것으로 보이며, 각 관광지에 360도 구형 영상을 촬영할 수 있는 카메라의 이용 조건으로 입장료 또는 광고 노출을 대가로 무료로 관광도 즐길 수 있을 것으로 보임. 향후 드론과 몰입형 가상현실을 결합하면 고정된 장소에서만 유명 여행지의 모습을 경험하는 것이 아니라 드론을 대여해 이용자가 원하는 곳을 볼 수 있는 방향으로 이용될 수도 있다.
사례) 제주도 “Play Jeju"
가상현실을 만난 드론의 등장
최근 가상현실 장치를 결합한 드론이 점점 늘고 있다. 초소형 드론인 마이크로드론 3.0과 종이 비행기에 설치하는 파워업 FPV 같은 드론 프로젝트들은 모두 스마트폰을 통해서 조종할 수 있는 드론이다. 하지만 이 드론들은 가상현실 HMD로 조종하는 기능도 넣었기 때문에 이용자의 스마트폰을 구글 카드보드를 이용해 VR 장치처럼 만든 뒤 비행 장면을 직접 보면서 조종할 수 있다. 가상현실 HMD로 보면 마치 드론에 타고 있는 것처럼 보이기 때문에 조종하는 재미가 다르다.
사례) 가상현실을 접목한 Parrot사의 드론
가상현실 테마파크 미국 ‘The VOID’
더 보이드는 최초의 가상현실 테마 파크를 목적으로 미국 유타에서 만들고 있다. 보이드의 핵심은 참여자가 원하는 가상현실을 무한대로 구현하는 것. 단순히 VR을 쓰고 보는 것에서 그치는 것이 아니라 가상현실 HMD를 쓰고 움직이면서 가상 세계와 인터랙션을 할 수 있는 공간에 물이나 바람, 열기와 같은 무대 장치를 곁들여 가상현실의 효과를 현실에서 그대로 표현한다. SF나 판타지 세계를 여러 사람이 함께 실제 효과와 함께 탐험할 수 있도록 디자인되고 있다.
사례) 가상현실 테마파크 미국 “The VOID"
가상현실 원격 교육 실험하는 ‘VR Chat’
VR Chat(이하 VR 챗)은 원래 가상현실을 위한 소셜 애플리케이션이다. 하지만 이 응용 프로그램의 지금 용도에 가상현실에서 대학 강의를 전달하는 것도 추가됐다. 캐나다의 브리티시 콜롬비아 대학은 VR 챗 플랫폼을 통한 원격 교육을 실험했다. 이 원격 교육을 위해 학생들은 오큘러스 HMD를 쓰고 VR 챗 앱에 접속한 뒤 실제 강의실과 비슷한 가상현실 화면에서 수업을 듣는다. 더불어 강사들 역시 마이크로소프트 키넥트 카메라를 이용해 강의 장면을 실시간으로 VR 챗을 통해 전송하기 때문에 같은 시간 멀리 떨어진 학생들과 수업을 할 수 있다. 이 시스템은 직접 대학에 다니기 어려운 학생 또는 지역적으로 멀리 떨어진 다른 나라 학생들과 함께 강의 할 수 있는 가능성을 시험한 것이다.
진짜 테마 파크와 VR을 결합한 독일 ‘알펜익스프레스R 라이드’
종전 가상현실 테마파크는 가상현실 HMD를 머리에 쓰면 좁은 범위 안에서만 가상의 놀이 공원을 구현하는 방식이었다. 그런데 유럽에서 두 번째로 큰 놀이 공원인 유로파파크(Europa-Park)는 롤러코스터와 가상현실 HMD를 결합한 테마파크 ‘알펜익스프레스VR 라이드’를 운영하고 있다. 이용객들은 이 롤러코스트를 탈 때 기어 VR을 착용하게 되는데, 롤러코스트가 움직이면 기어 VR에서 전혀 다른 가상현실 컨텐츠가 실행되면서 더 환상적인 놀이기구를 체험할 수 있다. 실제 이 롤러코스터에서 즐기는 가상현실 컨텐츠는 캐릭터가 나오기도 하고 용을 타고 날아 다니는 듯한 기분을 내는 등 실제와 다른 재미를 경험할 수 있다.
아이들의 심리 치료에 활용한 삼성 이모션 프로젝트
오랫동안 밖에 나가지 못하고 병원에서 생활하는 어린이들의 심리 치료를 위해 이탈리아의 한 병원이 특별한 이벤트를 준비했다. 아이들이 좋아할 만한 놀이동산의 풍경을 360도 카메라로 담아 병실의 아이들에게 보여주는 이모션 프로젝트를 실행한 것이다. 이 프로젝트는 삼성에서 출시한 기어 VR을 이용한 것으로 언제나 삭막한 병원 실내만 보던 아이들에게 아름다운 바깥 풍경을 선사하는 것이었다. 병원 밖 출입이 어려운 아이들은 기어 VR에서 재생되는 가상 세계의 모습을 통해 바깥 세상을 볼 수 있게 된 것에 기뻐했을 뿐만 아니라 이를 통해 심리적으로 안정되었다.
자료출처 : 한국정보화진흥원(NIA), 창의적 성장동력으로서의 몰입형 가상현실
5. 스마트시티 적용 시사점
스마트시티 AR/VR을 통해 생동감 있게 경험할 수 있는 다양한 서비스 제공