증강현실

증강현실(增強現實) 또는 AR(Augmented Reality)은 사용자가 눈으로 보는 현실 세계에 가상의 물체나 정보를 겹쳐서 보여주는 것을 말한다. 가상현실(VR)은 현실 세계와 관련이 없이 가상의 공간에서 이미지를 보여주지만, 증강현실은 현실 세계 위에 가상 이미지를 올려서 겹쳐서 보여준다. 에이알(AR)이라고도 한다. AR 기기에는 구글 글래스(Google Glass) 등이 있다. 대표적인 AR 게임에는 포켓몬고(Pokémon GO)가 있다. 증강현실(AR)과 유사한 개념으로 가상현실(VR), 혼합현실(MR), 확장현실(XR)이 있다.

개요

증강현실은 실제 환경에 가상의 사물이나 정보를 원래의 환경에 존재하는 사물처럼 보이도록 하는 컴퓨터 그래픽 기법이다. 현실 세계에 실시간으로 부가정보를 갖는 가상세계를 합쳐 하나의 영상으로 보여준다. 실제 환경과 가상의 객체가 혼합된 증강현실 기술은 사용자가 실제 환경을 볼 수 있게 하여 보다 나은 현실감과 부가 정보를 제공한다.

기존의 가상현실(VR)은 가상의 공간과 사물만을 대상으로 하지만, 증강현실은 현실 세계에 가상의 사물을 합성하여 현실의 효과를 더욱 증가시키는 점이 특징이다. 때문에 단순히 게임과 같은 분야에서만 한정된 적용이 가능한 기존의 가상현실과 달리, 증강현실은 다양한 현실 환경에 응용이 가능하다. 특히, 증강현실은 유비쿼터스 환경에 적합한 차세대 디스플레이 기술로 각광받고 있다.

역사적 배경

증강현실의 역사를 기술하기 위해서는, 자연 세계에 대한 인간의 의미 부여의 역사를 같이 기술해야 한다.

• 기원전 15,000년 : 라스코(Lascaux) 동굴 벽화는 어두운 동굴 속에서도 현실 세계의 의미를 덧붙이려는 "가상"의 이미지들을 보여준다.
• 1849년 : 리처드 와그너(Richard Wagner)는 어두운 공연장 안에서 이미지와 소리를 이용해 관객들에게 몰입의 경험을 소개했다.
• 1938년 : 독일의 전자공학자인 콘라트 추제(Konrad Zuse)는 Z1이라고 불리는 첫 번째 디지털 컴퓨터를 개발했다.
• 1948년 : 노버트 위너는 인간과 기계 간의 메시지 전달을 위해 사이버네틱스라는 과학 분야를 만들었다.
• 1962년 : 영화 촬영 기사였던 모턴 하일리그(morton Heilig)는 센서라마(sensorama)라 불리는 오토바이 시뮬레이터를 개발했는데, 그것은 영상과 소리, 진동 그리고 냄새까지 이용했다.
• 1966년 : 이반 서덜랜드(Ivan Sutherland)는 가상 세계로 안내하는 창(window)이 될 것이라고 제안하면서, 헤드 마운트 디스플레이(HMD)를 개발했다.
• 1975년 : 가상현실 연구가 마이런 크루거(Myron Krueger)는 처음으로 사용자로 하여금 가상의 물건들과 상호작용을 가능하게 했던 비디오플레이스를 만들었다.
• 1989년 : 재론 래니어(Jaron Lanier)는 가상현실이라는 신조어를 만들었고, 첫 번째로 가상 세계를 이용한 수익 창출 모델을 고안했다.
• 1990년 : 미국 항공기 제조업체로 유명한 보잉(Boeing)의 연구원이었던 톰 코델(Tom Caudell)은 보잉사가 작업자들에게 항공기의 전선을 조립하는 것을 돕기 위한 과정에서 증강현실이란 용어를 만들었다.

종류

• 영상인식 활용

• 마커 기반 증강현실 : 카메라를 통해 인식한 특정 마커를 통하여 정보를 제공한다.
• 비마커 기반 증강현실 : 기본 방식은 마커 기반 증강현실과 동일하지만 마커가 아닌 일반으로 볼 수 있는 이미지를 대상으로 삼는다는 점에서 다르다.

• 위치정보 활용

• 위치 기반 증강현실 : GPS 등을 통해 모은 위치 정보를 바탕으로 관련된 정보를 해당 위치에 겹쳐서 보여주는 서비스를 제공한다. 현재 앱 스토어에 올라온 많은 증강현실 관련 앱들이 이용하는 방식이다. 예를 들면 주위 건물이나 시설의 정보를 보여주는 서비스가 있다.

특징

증강현실의 특징을 크게 6가지로 요약하면 다음과 같다.

• 상호작용(interaction) : 증강현실은 현실 공간에 컴퓨터가 가상적 요소를 융합하여 그 결과물을 사용자에게 제공한다. 가상적 요소들은 현실과 유기적으로 연동되고 정합 되어서 제시된다. 사용자는 이 모든 정보를 일방적으로 관찰하는 것에 그치지 않고 그것들과 실시간으로 상호작용을 한다. 이러한 설명은 증강현실 분야의 권위자인 로널드 아즈마(Ronald Azuma)의 1997년도 증강현실 기술 조사 논문에 기반한다.
• 현실감(presence) : 증강현실은 실제적 요소에 가상적 요소가 혼합되어 추가적인 정보를 제공하고 두 요소가 서로 상호작용하여 사용자가 느끼는 현실감을 증대시킨다.
• 몰입감(involvement) : 증강현실에서 발생하는 연속적 상호작용에 대한 결과물이 바로 몰입이다. 이때의 몰입의 개념 정의는 ‘어떤 미디어와의 상호작용을 재미있고 탐색적인 것으로 여기는 사용자의 인식’이 된다.
• 흥미(interest) : 패트릭 싱클레어(Patrick Sinclair)는 증강현실 사용자의 흥미 정도를 체크하는 실험을 하였다. 검증 과정을 통해 나온 결과에 의하면 피실험자들은 증강현실 사용에 꽤 높은 흥미를 보였다.
• 이해도(interest) : 백문이 불여일견이라는 말이 있다. 글을 백 번씩 읽거나 듣는 것보다는 시각적으로 한 번 보는 게 더 좋다는 뜻이다. 시각적인 정보를 보여주고 또한 상호작용하는 모습을 통해 대상에 대한 이해가 더 쉬워질 것이다.
• 시뮬레이션(simulation) : 인간은 자신이 가지고 있는 정보를 가지고 미래를 상상해 보는 능력이 있다. 하지만 이러한 생각은 너무나 추상적, 관념적, 휘발성이라 추상적인 생각을 전달하기에는 어려움이 많다. 만약 자신의 생각을 증강현실 툴을 가지고 그릴 수 있다면 시각적으로 뚜렷해지고 쉽게 저장이 가능하며, 다른 사람에게 전달할 수도 있을 것이다.

활용

• 파일럿 산소마스크와 증강현실의 접목

항공기 조종석에서 조종사의 시야를 가리게 되는 문제, 예컨대 연기, 매연, 화재 등이 발생하여 참사의 위험이 생기는 경우를 방지하기 위한 아이템이 있다. 스마트안경을 내장한 산소마스크다. 스마트안경 제조사 ODG가 개발한 이 시스템의 이름은 SAVED(smoke assured vision enhanced display)다. 안드로이드 구동 장치가 비행 제어 장치와 항공기 외부 카메라를 표시해 조종사가 제어 장치, 지형, 활주로를 모르는 상황에 처하지 않게 해준다.

• 사물인터넷 통신

기업들이 사물인터넷(IoT) 장치로부터 받는 데이터양은 엄청나다. 하지만 이를 유용하게 사용하는 데에 어려움을 겪는다. 이러한 고민거리를 해결해주는 것이 바로 증강현실이다. 증강현실은 인간이 기계와 상호작용을 하는 과정에서 문제에 보다 신속히 도달하게끔 돕는 역할을 한다. 예를 들면, 건축 환경 혹은 공장에서 스마트안경을 장착하면 재고 관리나 창고 위치 파악할 때에 원격 지원이 제공된다.

• 복잡한 디자인을 한눈에 볼 수 있다

마이크로 홀로렌즈 기술을 이용하여 홀로그램을 투사함으로써 원격으로 동료와 회의를 진행할 수도 있고, 잠재적인 문제를 예방할 수 있다. 예를 들면 원격으로 부품 제작자가 부품이 잘 조립되는지 확인하여 사전에 문제를 지적할 수 있다. 비슷한 예로 엔지니어는 건물의 시각화를 살펴보고 물건의 위치가 잘못되었을 경우 이를 감지할 수 있다.

• 쉽게 원하는 경로를 찾을 수 있다

폭스바겐(Volkswagen)의 경우, 직원들이 거대한 규모의 공장에서 원하는 경로를 찾는 데에 불편함을 느꼈다고 한다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 내부 GPS 시스템을 고려하였지만, 이는 아이디어의 비용이 많이 든다는 단점이 있었다. 그러던 중 인사이더 내비게이션이라는 기업의 증강현실 시스템에 눈길을 돌리게 되었고, 현재는 이 시스템을 통하여 문제를 해결했다.

• 주택 수리 견적 문제를 간편히

주택 개조 분야의 스타트업 포치(porch)는 증강현실 제공자 스트림(streem)과 협력관계를 맺음으로써 주택 사업자와의 계약에 앞서 수리, 견적 작업을 수행할 수 있게 했다. 스트림 앱은 머신러닝과 컴퓨터 비전을 활용하여 수리를 돕는다. 스트림 앱을 통하여 배관공, 전기 기술자, 잡부 등은 동영상을 촬영한다. 그 뒤 주택 소유자에게 화상 통화를 걸어서 작업 수행 전에 문제점을 감지하고 해결책과 가격을 제시한다. 이러한 과정을 통하여 회사 측은 비용과 이동 시간을 감축하고 더 신속히 많은 견적을 제시할 수 있게 됐다.

문제점과 대안

• 문제점

1. 유용한 정보가 아닌 불순한 의도를 띈 정보(예를 들면 포르노)가 범람하게 되는 상황이 현실화 될 가능성이 크다. 이에 증강현실을 다루는 기업의 대처가 소극적일 경우 이들은 사용자들에게 외면 당할 확률이 커진다.
2. 사용자 참가형 증강현실의 보급으로 인하여 개개인의 프라이버시가 침해 당할 우려가 생긴다.
3. 화면의 풍경이 무의미한 에어태그로 넘치게 되어 시야에 방해가 될 수 있다.
4. 과도한 몰입감으로 인하여 주위를 경계치 못하여 안전문제가 발생할 수 있다.

• 대안

1. 증강현실 관련 법률을 강화한다.
2. 기술적으로는 방화벽을 개발하고, 공인인증서와 같은 증강현실 관련 인증 기술을 개발한다.
3. 기술 윤리에 대한 연구와 교육을 실행한다.

전망

2016년 7월에 출시된 포켓몬고(Pokémon GO)는 증강현실 기술을 대표하는 게임이다. 증강현실은 세상과 단절되지 않은 채 사용할 수 있는 기술이다. 이러한 기술은 현재의 내가 삶 속에서 물리적인 한계를 넘어 나의 작업이나 학습에 많은 도움을 줄 것이다. 아직 증강현실 시장이 제대로 형성되지는 않았지만, 빠른 성장률을 보이고 있다. 많은 전문가들은 증강현실이 인공지능과 연계하여 보다 큰 시장을 형성하여 고부가가치를 창출하고 종사 인력도 늘어나 고용 창출에 기여할 것으로 예상하고 있다.

증강현실과 가상현실은 비슷한 시기에 세상에 등장하여 비슷한 주소에 와있다. 전문가들은 현재는 비슷한 위치에 있는 두 기술 중에서 증강현실의 성장성이 무려 6배나 더 크다고 평가한다. 이러한 평가를 내린 이유 중 하나는 실용성이다. 가상현실이 시야의 전체를 차지하는 반면, 증강현실은 현실의 보충적 정보 정도를 눈앞에 띄워준다. 그렇기에 증강현실이 실생활에서 활용하기가 더 용이해지고, 이러한 점이 두 기술의 성장 비전 차이를 불러온 것이다.

참고자료

• 〈증강현실〉, 《위키백과》
• 〈증강현실〉, 《나무위키》
• 〈직업소개 : 증강현실전문가 AR 기술 교육과 전망(직업분석)〉, 《네이버 블로그》
• 〈Apple은 왜 AR(증강현실)에 집중할까?〉, 《네이버 포스트》

같이 보기

• 가상현실
• 혼합현실
• 확장현실
• 메타버스
• 헤드 마운트 디스플레이
• 포켓몬고
• 모스랜드

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