정부가 오는 2022년까지 3차원 공간정보 기반 ‘가상현실(VR), 증강현실(AR)’ 제작 기술에 416억 원을 투자하면서 ‘공간정보 기반 실감형 콘텐츠(VR·AR) 융복합 및 혼합현실(MR) 제공 기술개발’이 진행되고 있다. 계속되는 진화를 거듭해 가상현실(VR)은 이미 대중에게 자리 잡았고, 증강현실(AR)과 혼합현실(MR)도 안전, 재난, 의료, 콘텐츠 등 각 분야에 도입되고 있다. 3D 정밀스캔 기술이 발전하면서 상상 그 이상의 현실까지 구현하는 증강현실(AR)과 혼합현실(MR) 기술에 대해 알아보자.

가상과 현실이 결합된
증강현실(AR)

가상현실(Virtual Reality, 이하 VR)이 가상의 영상과 사용자의 움직임을 결합해 3D로 구현된 생생한 현실을 제공했다면 증강현실(Augmented Reality, 이하 AR)은 실제 환경에 3차원 가상의 사물이나 이미지를 겹쳐 보여주는 기술로 ‘확장된 현실’이라고 할 수 있다. AR은 현실과 컴퓨터 그래픽으로 만들어진 가상의 콘텐츠를 원래 존재하는 사물처럼 보이게 구현해 새로운 경험을 할 수 있는 기술이다. AR은 지리·위치 정보를 송수신하는 GPS 장치 및 중력 센서, GPS로부터 송수신된 정보가 저장되는 위치정보 시스템, 정보를 수신해 현실 배경에 표시하는 AR 어플리케이션, 이를 디스플레이로 출력하는 스마트폰, 태블릿 등의 IT 기기 등에 의해 구현된다. 2017년에 출시되면서 열풍을 이끌었던 게임 ‘포켓몬Go’는 AR의 대표 사례이다. 영화 <아이언맨>의 주인공 토니 스타크가 아이언맨 슈트를 입으면 필요한 모든 정보가 눈앞에 데이터로 펼쳐지는 것이나 영화 <킹스맨>의 주인공들이 안경을 통해 대상에 관한 정보를 확인할 수 있는 장면 또한 AR을 이용한 것이다. 스웨덴의 가구 전문기업 이케아(IKEA)는 AR 기능이 구현되는 3D 어플리케이션 ‘인터랙티브 카달로그(Interractive Catalogue)’를 개발해 소비가가 직접 방문하지 않아도 가구, 의류 등을 가상적으로 착용·배치해 볼 수 있도록 했다. 중국 최대 전자상거래 기업 알리바바는 2018년 세계 최초로 차량용 AR 내비게이션을 개발해 주목을 받았다. AR 내비게이션 디스플레이는 운전자에게 교통 정보 및 경보, 경로 등을 전면 유리에 표시해 운전자가 다양한 도로 정보를 획득할 수 있다. 현대·기아자동차 또한 미국 라스베이거스에서 열린 2019 소비자가전박람회(CES)에서 홀로그램 AR 내비게이션 서비스를 공개하며 2020년 범용화를 목표로 하겠다고 밝혔다. 인터넷 검색 포털 네이버(Naver)는 AR 기반 실내 내비게이션을 선보였다. 지도 제작 로봇이 만든 3차원 입체 실내지도를 기반으로 세밀하게 길을 안내하는 서비스로 GPS가 잡히지 않는 실내공간에서도 이용할 수 있다. AR은 공간적 제약이 적고 현실감이 높은 반면 VR과 비교해 입체감이나 몰입도가 떨어진다는 단점이 있었지만, 3D 정밀스캔의 진화로 3D 홀로그램까지 융합되면서 다양한 산업에 진입하고 있다.

VR과 AR의 장점이 융합된
혼합현실(MR)

VR은 입체감이 뛰어나고 몰입감이 높지만 전용 특수한 안경인 HMD(Head Mounted Display)가 반드시 필요하고 편의성과 착용감이 낮다는 단점이 있다. 또한 AR은 공간적 제약이 적고 현실감은 높지만 입체감이나 몰입도가 떨어진다. 이를 반영해 VR과 AR의 장점을 결합한 기술이 혼합현실(Mixed Reality, 이하 MR)이다. AR 기반에 3D/4D 효과를 결합한 것이 핵심으로 VR의 입체감과 몰입도, AR의 현실감을 동시에 구현한 홀로그램이다. MR에는 AR, VR, 3D 및 입체영상, 인공지능 등의 기술이 혼합되어 있다. MR이란 현실의 정보를 기반으로 가상의 정보를 융합시켜 진화한 가상 세계를 만드는 기술이다. 쉽게 말하면 ‘다양한 방식을 혼합해서 만든 현실’이다. 기술적으로 보면 AR과 VR을 통합하고 사용자와의 인터랙션을 더욱 강화한 방식을 말한다. 즉 현실과 AR, VR의 요소가 모두 혼합된 상태를 구현하는 것이다. AR이 실제 영상에 가상 이미지의 영상이 단순하게 더해진 것이라면 MR은 실제 영상에 보이는 사물들의 깊이와 형태를 모두 측정해 3D 형태로 가상 이미지가 더해져 보다 현실감 있게 체험할 수 있다. 홀로그램 형태의 가상 이미지를 360도로 볼 수 있는 것. 지난 2018년 평창 동계올림픽이 열렸을 때 강릉역 ICT 스퀘어에서는 MR을 선보였다. 3D 안경 없이도 산의 지형을 형상화한 모형에 올림픽 경기장이 세워지는 과정을 입체적으로 볼 수 있었고, 각 경기장 관련 경기 정보도 선택해 재생할 수 있었다. MR 제작 전문 기업 매직리프(Magic Leap)가 개발한 MR은 사실감을 극대화한 3D 입체 영상을 사용자가 있는 현실 공간에 구현한다. 매직리프가 개발 중인 MR의 핵심은 투명한 포토닉스 칩(Photonics Chip)이다. 이 칩을 통해 웨어러블 기기 없이 현실 공간에 가상의 정보를 보이게 만드는 기술을 개발했다. 이 때문에 별도의 장비를 착용하지 않고도 맨눈으로 실제와 같은 가상현실을 접할 수 있는데 이를 위해 고해상도 3D 이미지와 수많은 초소형 프로젝터가 필요하다.

혼합현실을 구현하는
홀로렌즈

마이크로소프트사가 개발한 MR 기반의 웨어 러블 기기인 홀로렌즈(HoloLens)는 선이나 전화, PC와의 연 결도 필요 없는 무선기기로 머리에 쓰는 디스플레이 장치이다. CPU, 메모리, 배터리, Wi-Fi, 블루투스 등이 내장된 HMD형 컴 퓨터라고 할 수 있다. 홀로그램은 두 개의 레이저광이 만나 일 으키는 빛의 간섭 효과를 이용해 3차원 입체 영상을 기록한 결 과물인데, MR 기반의 홀로렌즈는 VR 기기와 달리 2개의 카메 라가 장착돼 사용자의 정확한 위치를 인식할 수 있다. 현실의 실제 개체가 스캔된 3D 이미지를 출력하고 자유롭게 조작할 수 있으며 물리적인 실제 공간을 인식할 수 있어 사용이 자유 롭고 다양한 콘텐츠를 지원할 수 있는 장점이 있다. 또한 사용 자의 시선이 가까운 물체에서 먼 물체로 시선이 옮겨질 때 초 점도 같이 이동해 생생한 현실 체험이 가능하다.

AR, MR이 만드는
새로운 미래

마이크로소프트사가 개발한 MR 기반의 웨어 러블 기기인 홀로렌즈(HoloLens)는 선이나 전화, PC와의 연 결도 필요 없는 무선기기로 머리에 쓰는 디스플레이 장치이다. CPU, 메모리, 배터리, Wi-Fi, 블루투스 등이 내장된 HMD형 컴 퓨터라고 할 수 있다. 홀로그램은 두 개의 레이저광이 만나 일 으키는 빛의 간섭 효과를 이용해 3차원 입체 영상을 기록한 결 과물인데, MR 기반의 홀로렌즈는 VR 기기와 달리 2개의 카메 라가 장착돼 사용자의 정확한 위치를 인식할 수 있다. 현실의 실제 개체가 스캔된 3D 이미지를 출력하고 자유롭게 조작할 수 있으며 물리적인 실제 공간을 인식할 수 있어 사용이 자유 롭고 다양한 콘텐츠를 지원할 수 있는 장점이 있다. 또한 사용 자의 시선이 가까운 물체에서 먼 물체로 시선이 옮겨질 때 초 점도 같이 이동해 생생한 현실 체험이 가능하다.