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보고서 상세정보

VR/AR 시스템의 최근 동향 및 현업 적용 사례 그리고 전망

등록일자 2018-09-10
초록 1. 개요

최근 전 세계는 4차산업혁명의 거센 물결을 맞아 급속도로 변화하고 있다. 소위 “스마트화”로 시작된 변화는 모든 분야를 혁신적으로 바꿔가고 있다. 4차산업혁명으로 인해 우리는 이제 언제 어디서나 모바일, 인터넷과 연결하여 기기를 조작하고 데이터를 수집하는 완전한 디지털화, 인공지능화 시대에 살게 되었다. 이처럼 인간을 편리하고 이롭게 하는 차세대 산업혁명인 4차산업혁명 시대를 주도하는 핵심기술 중 AR/VR 기술은 2020년 전후로 시장이 급속도로 성장할 것이라고 전문가들은 예측하고 있다. VR/AR 시장규모가 증가할 것이라는 전망이 그리 놀랍지 않은 이유는 지난해 선풍적인 인기를 끌었던 “포켓몬 고”, 최근 AR/VR 관련 컨퍼런스 및 전시회, VR/AR 체험장 및 게임장 등이 현저하게 증가한 것을 볼 수 있기 때문이다.

가상현실(VR: Virtual Reality)은 현실세계를 인공적인 기술을 활용하여 실제로 얻기 힘든, 또는 얻을 수 없는 경험이나 환경 등을 제공해 인체의 오감을 자극함으로써 실제와 같이 체험하게 하는 기술을 말한다. 가상현실의 극한이 인공두뇌를 가진 컴퓨터가 지배하는 가상현실 공간 매트릭스(Matrix)에서 탈출하는 현란한 액션과 화려한 시각효과를 그린 영화 〈메트릭스〉(1999년) 같은 대체현실이라고 볼 수 있다. 최근 많은 기업들의 참여가 가속화되어 가상현실 기술은 가상현실과 현실을 넘나들며 자유로운 행동과 오감을 통해 소통하는 미래 컴퓨팅 환경 기술로 발전하고 있으며, 사람들의 생활을 변화시키고 광범위한 산업 발전에 영향을 줄 것으로 기대하고 있다. 이외에도 현실세계의 정보에 추가적인 가상 정보를 덧입혀 현실 경험을 증강시키는 시스템을 의미하는 증강현실(AR: Augmented Reality), 최근에 가장 주목받고 있는 미래의 가상·증강현실 기술이라고도 일컬어지는 혼합(융합)현실(MR:Mixed Reality)로 응용 영역을 확대 중에 있다.

본 보고서는 9대 국가전략 프로젝트인 AR/VR 전체에 대한 이해와 정의, 개념을 정리하고, VR/AR 시스템의 최근 동향 및 현업 적용 사례에 대하여 알아보고, AR/VR 개발 시 문제점, 향후 전망에 대해 주로 다룰 것이다.



[그림 1] 가상·증강·혼합 현실 범위



2. VR/AR 시스템의 최근 동향 및 현업 적용 사례

2.1. 산업 분야

최근 산업현장에서 스마트공장화를 위해 VR/AR 기술을 적극 도입하고 있다. 스마트공장을 구축하기 위해서는 가상세계와 물리적 세계를 결합해 데이터분석 및 시스템 모니터링이 가능한 체계가 필수적이다. 즉, 산업현장 내에서 문제 발생 전에 이를 차단하여 중단 시간을 방지하고, 예지 분석기술을 통해 새로운 기회를 개발할 수도 있다. 대표적으로 산업 분야에 종사하는 작업자들을 교육하는 “AR/VR 몰입형 교육용 트레이닝 시스템”으로 가상의 디스플레이를 통해 데이터를 실시간으로 모니터링할 수 있으며, 사용자가 원하면 필요한 매뉴얼이나 도면 등을 실시간으로 열람할 수 있을 뿐만 아니라 기계 내부 상태를 가상으로 살펴보는 기능 등이 기본적으로 제공된다. 작업자는 이러한 체계를 활용하면 작업자들의 숙련도를 높여줄 뿐만 아니라 생산성을 향상시키고, 안정성을 확보하여 효율적으로 장비를 관리할 수 있다.



[그림 2] 슈나이더 일렉트릭(www.schneider-eletric.co.kr)의 증강현실 솔루션 “HC 100”



VR/AR 기기 활용 시에 가장 불편한 점인, 여러 개의 선 때문에 복잡하고 번거로웠던 VR/AR 연결 관련해서는 최근 표준화가 발표되어 앞으로 개발되는 VR/AR 기기들은 VR 연결이 매우 간편해질 전망이다. VR/AR 헤드셋 표준규격 제정을 목표로 글로벌 하드웨어 제조사와 소프트웨어 개발사들이 참여하고 있는 “버추얼링크(VirtualLink) 컨소시엄”이 차세대 VR/AR 헤드셋 규격으로 USB 타입 C 커넥터를 이용하는 표준사양이 바로 이것이다. 해당 컨소시엄은 엔비디아, AMD, 마이크로소프트, 오큘러스, 밸브 등 글로벌 IT 기업들이 참여해 주도하고 있으며, 업계는 이번 “버추얼링크”가 VR/AR 연결을 위한 새로운 표준이 될 것으로 전망하고 있다.

이번에 발표된 버추얼링크는 4개의 고속 HBR3 디스플레이포트(DisplayPort) 레인을 동시에 이용하는 한편, 고해상도 카메라 및 센서를 위한 USB 3.1 데이터 채널과 최대 27W의 전력 공급 등을 지원하는 것을 표준으로 제시했다. 이번 표준화를 계기로 현존하는 다양한 VR/AR 플랫폼을 모두 아우르는 계기가 되는 동시에 VR/AR 기기 보급과 대중화에도 힘을 실어줄 것으로 예상된다. 나아가 VR/AR 관련 콘텐츠의 개발도 더욱 가속화할 것으로 보여 상업용에 적합한 VR 콘텐츠의 등장 시기도 앞당길 것으로 전망된다.

이외에도 한 방송사 보도에 의하면, 애플은 VR과 AR을 결합한 독립형 헤드셋을 개발 중인 것으로 알려졌다. 코드명 T288인 이 헤드셋은 2020년에 출시될 전망이다. T288의 해상도는 한쪽 눈에서 울트라 HD 8K(7680×4320)씩 모두 16K로 알려졌다. 이 정도 고해상도는 지금까지 출시된 그 어떤 모바일기기보다 가장 높은 해상도로, 영상 스트리밍을 하기 위한 완전 무선 연결은 현재 어려운 과제이며 T288 프로젝트가 얼마나 완성도를 높일 수 있는지 기대되는 대목이다.



[그림 3] 애플이 개발 중인 T288 형상



2.2. 헬스케어 분야

최근 VR/AR 기술은 스트레스 관리를 비롯해 인지력 향상, 심리치료 등 정신건강 분야에 적극 도입되는 추세로, 고령사회로 접어들면서 의료비 증가 및 전문인력 부족 문제를 해결하고 효율적인 의료서비스를 제공할 수 있는 VR/AR 기반의 헬스케어 기술이 최근 부상하고 있다. 법무부는 최근 VR 체감 콘텐츠와 소프트웨어를 개발해 알코올중독자가 유발하는 범죄를 예방할 수 있는 치료·돌봄 시스템 개발 사업에 착수했으며, 한 스마트 헬스케어 기업에서는 생체신호인 맥파와 뇌파를 측정해 1분 안에 자신의 스트레스와 두뇌 건강 상태를 체크하고, 측정 결과를 바탕으로 개별 심리치료가 가능한 다양한 VR/AR 콘텐츠를 개발하여 심리상담사에게 직접 상담을 받는 것처럼 문항에 응답도 하고, 개인 생체신호의 분석 결과에 따라 숲, 바다 등 심리적 안정을 느낄 수 있는 가상의 공간을 통한 심리 치유 훈련도 받을 수 있다.



[그림 4] 생체신호 측정에 따라 가상공간을 통한 심리 치유 훈련 VR/AR 콘텐츠 제공



최근 식품의약품안전처(이하 식약처)는 ”VR/AR 기술이 적용된 의료기기의 허가·심사 가이드라인”을 이달 발간했다. 이 가이드라인에는 가상·증강 현실 기술이 적용된 기기나 소프트웨어 중 의료기기에 해당되는 제품에 대한 정의, 구분 기준 등이 담겨 있다. 여기에 적용되는 의료기기는 CT·MRI 등으로 촬영한 영상에 담긴 종양 크기와 위치 등을 증강현실 기술이 가능한 PC에 입력해 환자 수술에 사용하는 기기, CT 등 환자 개인 영상정보를 이용해 수술을 가상으로 실시하는 제품 등이다. 식약처는 이번 가이드라인을 통해 구분 기준을 명확하게 함으로써 연구·개발자, 의료기기업체가 제품을 신속하게 개발할 수 있을 것으로 기대하고 있다.

외과의사는 인공지능 제어 로봇에 메스를 건네줄 준비가 되어 있지 않지만 인공지능은 다른 방법으로 유용하다. 프랑스 검색엔진 회사인 콴트(Qwant)는 머신 비전을 사용하여 수술실에서 환자의 신체에 3D 의료 영상을 오버레이한다. 이 증강현실 도구를 사용하면 외과의사는 절개하는 조직 뒤에 무엇이 있는지 시각화해 혈관이나 섬세한 막을 피할 수 있다. 또한 가상현실은 환자를 진단하고 치료하거나 의료진을 훈련하는 데 사용될 수 있다. 이와 같이 삼성, IBM, 구글, 애플 등 기존 글로벌 IT 강자들이 저마다 강점을 가진 기술을 차별화 포인트로 내세우며 AR/VR를 활용한 디지털 헬스케어 시대에 뛰어들었고 시장 주도권을 둘러싼 총성 없는 전쟁은 이미 시작됐다.



2.3. 게임/에듀테인먼트 분야

지난 2016년 AR을 바탕으로 한 모바일게임 “포켓몬 고” 열풍이 전 세계적으로 일어난 이후, AR을 비롯해 VR에 대한 관심이 날로 높아지고 있다. 작년부터 전국적으로 VR 체험을 하면서 음료를 즐길 수 있는 “VR 카페”가 생겨나기 시작했고, 온라인상에서는 유명 BJ나 연예인들이 VR 체험을 하는 장면이 전파를 타면서 VR에 대한 관심과 열기는 더욱 높아졌다. 이와 같이 VR/AR 열풍에 발맞춰, 과학기술정보통신부와 정보통신산업진흥원에서는 2018 Korea VR Festival(코리아 VR 페스티벌, KVRF)을 공동으로 2018년 9월에 개최하였는데, 여기에 최신의 기술이 접목된 게임/에듀테인머트 관련 VR/AR 제품이 많이 소개되었다.

이번 페스티벌 전시회 기간 중에 제이지비퍼블릭이 제작한 아동에게 안전한 VR/AR 에듀테인먼트 콘텐츠 “더 스펠 오브 다이노(The Spell of Dino)”가 많은 눈길을 끌었다. 특히 이 제품은 즐기면서 배울 수 있는 콘텐츠, 뛰어난 공룡 그래픽과 VR에 최적화된 연출을 통해 아동의 체험효과와 학습효과를 높인 콘텐츠, 차안법(遮眼法)과 동일 화면 재생 방식을 통해 VR 멀미 및 아동의 눈과 뇌의 스트레스를 완화시킬 수 있는 방법을 적용하여 비교적 편안하고 안전한 VR 콘텐츠 시청이 가능한 것이 가장 큰 특징이다.



[그림 5] 제이지비퍼블릭이 한국콘텐츠진흥원과 협업해 만든 에듀테인먼트 VR 콘텐츠



또한 VR/AR 게임을 통하여 사용자와 자연스럽게 상호작용하며 교육효과를 달성할 수 있는 다양한 제품도 많이 출품되고 있다. VRillAR사가 개발한 “CSI VR” 제품은 경찰대 과학수사학과와 공동개발하여 가상현실 과학수사 교육 소프트웨어로 완벽한 상호작용형 콘텐츠로, 대부분의 물체들을 사용할 수 있는 높은 자유도 추리 수사물 게임으로도 개발하여 실제 사건과 실제 과학수사 기법을 기반으로 제작하며 실제 교육에도 적용이 가능한 제품이다.





[그림 6] 가상현실 과학수사 교육 소프트웨어 “CSI AR”



VR/AR에 기반한 교육시장은 2018년 동안 59%가 넘는 연평균 성장률을 기록했으며, 이는 오는 2022년까지 이어질 전망이다. 이와 같이 호응을 얻는 이유는 상호작용을 통하여 사용자의 집중력을 높여주며, 안전한 환경 속에서도 교육이 가능하며, 비용도 상당히 저렴하기 때문이다. 사용자들은 인게이지를 이용해 회의를 하거나, 수업이나 과외, 발표까지 할 수 있고, 자신의 수업과 발표를 녹음할 수 있을 뿐만 아니라 가상물질 이용도 가능하므로 다양한 수업을 진행할 수 있어 AR/VR은 지속적으로 확산될 것이다.



2.4. 국방 분야

글로벌 기업들은 가상현실 기술을 미래의 핵심기술로 선정하고 적극적인 투자와 개발을 진행 중으로, 기술변화 속도를 가속하고 시장 불확실성을 증가시키고 있는 요즈음, 전장 환경에서 전투 수행원이 전투를 효과적으로 수행하기 위해서 실전적 군사훈련의 필요성은 과거보다 더욱 강조되고 있다. AR/VR 기술을 적용한 훈련 및 교육훈련 체계는 훈련 병력이 야전에서 기동하지 않고도 실제 전장과 실장비, 실환경과 유사한 환경에서 훈련을 수행할 수 있고 시간과 공간의 제약을 받지 않는 장점이 있다. 최근 국방부에서도 “국방개혁 2.0” 추진과 관련하여 “체계적이고 과학적인 신병 교육훈련과 시뮬레이터, 가상현실(VR), 증강현실(AR)을 기반으로 하는 모의 전투훈련 등을 통한 실전적 교육훈련 체계를 강화할 것”이라고 밝혀 국방 분야에 AR·VR 적용을 적극 고려하고 있다.

육군 OO학교에서는 휴대용 SAM 장비 교육 시 교육 기수별 교육생 대비 교육 장비 부족으로 실습시간이 부족해 교육효과를 극대화할 수 있는 VR/AR 기술 적용이 필요하여, 모션 센서를 이용한 인터랙티브 교육훈련 콘텐츠 제공이 가능하고, 사수/부사수 간 시스템 연동에 의한 2인 1조 체감훈련이 가능하며, 사격준비 단계를 포함한 평가 시스템 지원이 가능한 체계를 개발 중이다.



[그림 7] AR/VR 훈련 시스템을 위한 작전테마 콘텐츠 및 동작인식 SW 개발



또한, 국방부에서는 VR·AR 기술을 적용해 특수훈련 체계를 고도화하는 작업을 진행 중이다. 육군의 특수작전과 대테러 임무 수행을 위한 지능형 가상훈련 체계인 ”특수작전모의훈련체계”, 해군의 현실감 있는 잠수함 환경을 구현해 각종 상황의 반복·숙달 훈련을 할 수 있는 “잠수함승조원훈련체계”, 공군이 가상의 적 공격 상황을 설정해 작전수행 능력을 확인하고 기지방어를 위한 모의훈련을 할 수 있는 “기지작전훈련체계”도 구축할 예정이다. 또한 위험성이 높고 기술 숙련도가 필요한 군 장비 정비교육과 정비지원을 위한 시스템도 개발 중에 있으며, 향후 군 차량 운전교육, 간호실습 등과 관련한 콘텐츠도 지속해서 개발할 계획이다.



3. AR/VR 향후 전망

현재 4차산업의 변화와 발전은 눈부신 속도를 보이고 있으며 그중에서도 가상현실 기술 분야는 하루가 다르게 빠르게 변화하고 발전하고 있는 상황이다. 가상·증강현실 기술은 미래 컴퓨팅 환경 기술로 변모하여 사람들의 생활을 변화시키고 광범위한 산업 발전에 영향을 줄 것으로 예측됨에 따라 전 세계적으로 가상·증강 현실 시장 석권을 위해 기업과 정부는 다양한 노력을 경주 중에 있다. 특히 제4차산업혁명으로 촉발되는 지능정보사회에서 국민 삶의 질을 향상시키기 위해 정부에서는 규제혁신을 발표하였다.



가상·증강 현실 분야 규제혁신



또한 문화체육관광부와 한국콘텐츠진흥원은 국내 가상현실(VR) 콘텐츠 기업들의 경쟁력을 높이고 산업 육성을 도모하기 위해 올해 총 119억 원을 지원한다. 특히 우수한 가상현실 콘텐츠를 집중 발굴할 목적으로 “2018년 가상현실 콘텐츠 제작지원 사업”에 총 67억 원의 국고를 투입한다. 올해 지원사업은 가상현실 콘텐츠의 다양성 확보를 목표로 증강현실(AR), 혼합현실(MR) 등 지원 분야를 확대했고, 소형 과제 신설 및 중형 과제 지원 등 지원 내용을 세분화해 중소기업의 콘텐츠 발굴과 다변화를 꾀하고 있다.

그러나 AR/VR은 그 무궁무진한 가능성으로 많은 주목을 받고 있고, 향후 발전 가능성은 무한한 데 비해, 여러 가지 문제점으로 인해서 보편화되지 못하는 한계가 있다. 첫째, 사이버 멀미로 실제 사용자는 아무 움직임이 없는 데 반하여 시각 정보만을 활용하여 움직임이 일어나는 것처럼 느끼는 대표적인 증상으로 균형과 방향감각 상실, 메스꺼움, 눈의 피로감 가중 등이 있다. 둘째, 윤리 문제로 AR/VR 기술을 활용하여 극사실적 묘사로 구현된 가상현실 콘텐츠는 사용자의 상상력과 결합하여 매우 높은 몰입감을 제공할 가능성이 높다. 일부 사용자는 실재보다 가상의 화려함을 탐닉하고, 가상현실 속 캐릭터에 감정이입을 하면서 현실에서의 삶을 외면할 수도 있다. 셋째, 보안 문제로 AR/VR 기술은 사용자가 이동 중에 지속적으로 정보를 수집하므로 개인정보 유출, 저작권 침해, 정보 습득에 따른 보안 문제 등의 소지가 있다. 그 밖에 기기 운용에 따른 장소와 무게, 이동성, 편의성, 사용성이 많이 떨어지고 있으며, 콘텐츠 부족 및 비용 문제도 문제로 대두되고 있다.

하지만 이러한 문제에도 불구하고, 제한된 공간에서만 사용되던 가상·증강·혼합 현실 기술은 기술 발전을 통해 보다 다양한 생활공간 속에서 사용되면서 사람들의 생활을 변화시키고 새로운 시장 창출이 예상되는 등 사회에 많은 변화가 발생할 것으로 예상되고 있다.



VR/AR 이후 사회의 변화



주요 신기술
사회의 변화


기존 스크린과

인터페이스 대체
- 가상키보드를 활용한 문서 작업

- TV를 사지 않고 언제, 어디서나 TV 시청 가능


홀로그램 등장
- 특정 지역으로 이동하지 않고 다른 사람들과 실시간 소통 가능

- 카카오톡 이후 새로운 메신저가 등장


콘텐츠와 광고의 미래
- 글자 → 사진 → 영상 → 3D 영상으로 진화


소셜네트워크의 변화
- 페이스북, 트위터를 넘어서 새로운 SNS가 부(富)를 차지


최첨단 기기의 등장
- 가상현실 관련 기기를 선점하는 국가가 미래 경제를 선도


사회활동 패턴의 변화
- 모든 업무를 집에서 해결 가능







최근 한 보고서에 의하면 AR/VR 서비스는 보건의료서비스업(32.9%), 게임산업이 포함된 출판·영상·방송통신·정보서비스업(20.3%)에 적용되는 사례가 많고, 그다음으로 교육서비스업(17.7%)에 적용 사례가 많은 것으로 보고되고 있다.



[표 2] AR/VR 적용 사례



4. 결론

먼 미래로만 여겨졌던 4차산업혁명이 성큼 눈앞에 다가온 것처럼 보이지만 미국 등을 비롯한 선진국들은 이미 수년 전부터 플랫폼 및 표준화 선점을 위해 재빠르게 움직이고 있다. 이에 우리나라도 초고속 인터넷 망을 기초로 적극적으로 4차산업혁명으로의 전환에 적극적으로 대응하고 있다. 최근 국내에서도 AR/VR 개발에 매우 적극적인 것을 볼 수 있는데, SK텔레콤이 “모바일 월드 콩그레스(MWC)”에서 AI 스피커 안에서 홀로그램을 보여주는 “홀로박스”을 선보였다. AR/VR 기술의 최종 단계라고 할 수 있는 홀로그램으로 만든 가상의 AI 아바타와 얼굴을 마주하고 대화가 가능한 것이다. 이와 같이 AR/VR 플랫폼 출시 확산으로 다양한 콘텐츠 공급, 솔루션 개발의 기반이 구축될 것이며, 스마트폰 출시로 세계적으로 월 4억 명이 모바일 VR/AR 앱을 사용할 것으로 관측되고 있으며, 기존 PC방이 VR/AR방으로 전환되는 새로운 트렌드가 급부상할 가능성이 매우 높다. 또한 테마파크 규모의 VR/AR 체험관도 다수 개설되어 VR/AR의 저변 확대에 일조할 것으로 예상된다.

향후에는 가상·증강현실 기술을 활용하여 거리에 상관없이 여러 사람들이 3차원 가상환경에서 공동작업이 가능한 미래 컴퓨팅 플랫폼으로 발전할 것이며, AR/VR 기술을 구현하기 위한 고성능 컴퓨팅 환경을 요구하는 하드웨어·네트워크·소프트웨어 시장을 견인하는 동력으로 작용할 것으로 예상된다. 우리나라는 ICT 강국이다. 우리가 조금만 더 발 빠르게 움직인다면 엄청난 기회를 잡을 수 있을 것이다. 4차산업혁명 시대에 AR/VR 기술은 분명 우리에게 큰 기회를 가져다줄 것이다.



References

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2. 국경완, 「VR(가상현실)/AR(증강현실)이해와 국방분야 활용방안」, 전투발전지, 교육사, 2018.08.

3. 임영모, 2017 소프트웨어 산업 실태조사, 소프트웨어정책연구소, 2018.4

4. 옴니씨앤에스, http://omnicns.com/

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6. 유토비즈, http:// http://www.utobiz.co.kr/

7. 소프트웨어 정책연구소, https://spri.kr/

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9. 아이러브피시방, http://www.ilovepcbang.com/

10. 에이아이타임즈, http://aitimes.co.kr
출처 KOSEN-코센리포트
DOI https://doi.org/10.22800/kisti.kosenexpert.2018.0
원문 10.22800/kisti.kosenexpert.2018.1