초록 ▼

연구개발 목표 및 내용
최종 목표
· 홀로그램 광학 소자(HOE)를 사용한 초경량 증강현실 착용 시스템 개발(Augment Reality Wearable System)의 개발
· 홀로그램 광학계를 이용한 증강현실 디바이스 개발 및 사업화
⚊ 본 장치는 85% 이상의 투명도가 높은 전방 투시율을 가지고 있으며 표시되는 영상이 매우 선명하여 현실의 이미지나 배경에 3차원 가상 이미지를 겹쳐서 하나의 영상으로 보여주는 증강현실기술의 장치로 스마트폰과 연계 하여 5G 시장에서 게임 및 각종의 콘텐츠 운영이 가능하도록

연구개발 목표 및 내용
최종 목표
· 홀로그램 광학 소자(HOE)를 사용한 초경량 증강현실 착용 시스템 개발(Augment Reality Wearable System)의 개발
· 홀로그램 광학계를 이용한 증강현실 디바이스 개발 및 사업화
⚊ 본 장치는 85% 이상의 투명도가 높은 전방 투시율을 가지고 있으며 표시되는 영상이 매우 선명하여 현실의 이미지나 배경에 3차원 가상 이미지를 겹쳐서 하나의 영상으로 보여주는 증강현실기술의 장치로 스마트폰과 연계 하여 5G 시장에서 게임 및 각종의 콘텐츠 운영이 가능하도록 하는 것임.
· 사업화 최종목표
⚊ 본 과제수행 기간에는 시장 진출을 위한 기기준비 단계에 집중하여 사업 종료 후에 국내외 통신사와 연계하여 5G 환경에서 증강현실 콘텐츠를 일반화하여 스마트폰 1기에 제품 1개를 목표로 함
전체 내용
· 주요 기능(또는 규격)
⚊ 전방 투과율이 80% 이상으로 밝은 외부 환경 주시
⚊ 표시 영상의 밝기 1,500nit 이상으로 밝은 대낮에 외부에서 영상 시청이 가능
⚊ 착용 무게를 70g 이하로 줄이고, 인체공학적으로 설계하여 착용의 부담감을 줄여 장시간 착용에 무리 없음.
· 주요 성능 치
⚊ 전방 투과율: 85% 이상
⚊ 전방 시야각: 70도 이상
⚊ 착용 헤드셋 무게: 70g 이하
· 핵심기술
⚊ 홀로그램광학소자 및 모듈화 기술 (세계최초)
⚊ 레이저 광원 및 MEMS 구동 모듈화 기술 (국내 최초)
· 사업화 세부내용
⚊ 스마트폰 연계 콘텐츠 및 게임 운영 기기 (BtoB)
* 각 통신사와 연계 하여 증강 및 입체 콘텐츠를 시청할 수 있도록 하는 기기로 하여 스마트폰과 연계하여 운영할 수 있도록 하고 이를 각 통신사의 가입자 지원 액세서리로 운영되도록 함
⚊ 자체 운영 시스템으로 단독 운영 기기(BtoC)
* 자체적인 안드로이드 운영체계를 돌릴 수 있도록 하여 헤드셋의 주요 부품을 모듈화하고 이를 개발자가 개발 접근이 쉽도록 제공하여 빠른 상품화가 가능하도록 함.

1년차
(2단계)
목표
◦ 레이저 점 광원 및 MEMS Projection Module의 제작
- 홀로그램 증강현실 장치의 근간이 되는 레이저 점 광원과 MEMS Projection Module 그리고 홀로그램광학 소자를 제작하여 헤드셋을 구성할 수 있도록 한다.
내용
o 1차년도 개발과제 내용
1) HOE에 기록할 광학계 설계 및 제작
- 광학 설계 도구를 사용하여 광학계 설계
- 설계에 의한 포토폴리머에 홀로그램 기록 작업
2) MEMS용 점 광원 모듈과 MEMS Projection Module 개발
- 지름 0.7mm 이하의 2D Scan MEMS용 Full Color 점 광원 개발
- 10cc 이하의 초소형 MEMS Projection Module 개발
- 구성 광학계의 옵티마이즈 기술개발
3) MEMS 구동 Firmware를 위한 알고리즘 개발
- 전기자기력 구동 방식의 알고리즘 작성
- 정전기력 구동 방식의 알고리즘 작성
- 혼합 방식의 알고리즘 작성
4) 1년차 최종결과물
- HOE광학계
- Projection Module
- 상기 두 결과물을 포함한 Open Demo

2년차
(2단계)
목표
◦ 레이저 점 광원 및 MEMS Projection Module의 제작
- 홀로그램 증강현실 장치의 근간이 되는 레이저 점 광원과 MEMS Projection Module 그리고 홀로그램광학 소자를 제작하여 헤드셋을 구성할 수 있도록 한다.
내용
o 2차년도 개발과제 내용
1) 안드로이드 시스템 보드개발
- 안드로이드를 운영체계로 하는 SOM(System on Module) 적용
- MEMS구동 보드와 일체화 기술개발
2) 센서 연결 및 구동 적용 기술개발
- 9DoF Head tracking 센서 적용
- 공간 인식을 위한 입체 카메라 적용
- 동작 인식을 위한 ToF 카메라 적용
- 센서 신호 통합용 USB 변환 통합기술 적용
3) 홀로그램광학계를 이용한 증강현실 기기 개발
- 광학계 모듈화 및 글라스 적용
- 시스템의 인체공학적 적용
4) 2년차 최종결과물
- 홀로그램광학계를 이용한 증강현실 기기

연구개발성과
· 홀로그램 광학 소자(HOE)를 사용한 초경량 증강현실 착용 시스템 개발(Augment Reality Wearable System) 기기의 개발
· 주요 성능 치
⚊ 전방 투과율: 85% 이상
⚊ 전방 시야각: 70도 이상
⚊ 착용 헤드셋 무게: 70g 이하

연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
· 페네시아는 당사의 스마트 글라스의 사업화 추진을 위해 ①제품 중심형 판매, ②제품+컨텐츠형 판매, ③광학부품 모듈형 판매 형태로 주요 수요처에 제품 및 서비스를 제공하고자 함
· (제품 중심형 판매) 일반 사용자 대상의 공급을 위해 이동통신망을 활용하여 범용적으로 당사의 스마트 글라스를 사용할 수 있도록 스마트폰, 기타 스마트 기기, 기존 웨어러블 기기 사용자를 대상으로 당사의 제품을 중심으로 판매하고자 함
· (제품+컨텐츠형 판매) 페네시아는 현재 스마트 글라스 분야의 시장수요와 향후 해당산업의 사업화 가능성을 근거하여 교육, 군사, 전시, 산업, 게임 등의 주요 수요처를 대상으로 사업화 추진을 계획중이며, 이를 위해 교육용 컨텐츠, 군사용 컨텐츠, 전시용 컨텐츠, 산업/안전용 컨텐츠, 의료용 컨텐츠 등 제품과 컨텐츠가 접목된 형태로 판매하고자 함
⚊ (교육) 국내 초·중학교 수업 자료(실내 체육수업 프로그램, 과학 원리 설명, 사회대지도 구현 등), 디지털교과서, 대학교 내 특수전공 학과의 수업 자료 활용 가능하므로, 교육 관련 프로그램 개발 업체 대상으로 공급 예정
⚊ (군사) 가상·증강현실 기법을 적용한 특수작전 모의훈련체계(VR), 선박영상 식별체계 등의 군사 훈련에 활용 가능하므로 군사 훈련 시스템 개발 업체 대상으로 공급예정
⚊ (전시) 기존 박물관 내 전시품에 대한 효과적인 전달을 위해 문체부의 ‘실감형 콘텐츠 진흥위원회’ 출범 등 우수문화자원 전시를 위한 실감형 컨텐츠 보급의 증가로 수요가 증가하고 있음.
따라서, 기존 박물관 및 전시 관련 업체를 대상으로 당사의 제품을 공급 예정
⚊ (산업) 안전사고 발생 위험율을 줄이고, 안전사고 발생 시 피해를 최소화하기 위해 증강현실 기반의 안전교육 프로그램의 수요가 증가하고 있음.
따라서, 안전 프로그램 관련 수요처 및 국내 건설현장 내 안전사고 관리처를 대상으로 당사의 제품 활용
· (광학부품 모듈형 판매) 상위와 같은 완제품의 공급 형태와 달리 페네시아에서 직접 개발·제조하는 증강현실 기기의 핵심 광학모듈만을 국내외 스마트폰 제조사를 대상으로 판매하고자 함
· 기술적 측면
⚊ 본과제로 개발된 홀로그램 광학계를 이용한 증강현실 기기 개발 기술은 게임 및 엔터테인먼트 이외에도 군사, 교육, 전시, 스포츠 활동, 산업/안전 등 다양한 산업체 등에서도 활용이 가능함.
· 경제적·산업적 측면
⚊ 게임 외 군사, 교육, 재난, 전시 등의 목적으로 AR/VR/MR의 수요가 증가함에 따라 해당 기술을 체험할 수 있는 스마트 글라스 제품 수요가 증가하고 있음
⚊ 특히, 특화된 분야에서의 수요가 증가하고 있고, 현재 도입 단계에 있어 해당 시장은 매우 큰 규모로 성장할 것으로 전망됨
⚊ 국내외 다수 경쟁사에서 스마트 글라스를 개발·제조하고 있으나, 현재까지 시장 수요 요인에 충족되는 선명한 영상과 몰입도를 해치지 않는 균일한 화질, 넓은 시야각, 경량화, 심미성이 확보된 디자인 등을 제공하기 위한 제품 개발이 진행중임. 따라서, 이러한 수요 요인이 확보된 제품 개발이 이루어진다면 경제적·산업적 측면에서 매우 큰 영향을 미칠 것으로 예측됨
· 사회적 측면
⚊ 다기능의 스마트 기기가 상용화되면서 소형화된 단말기로 빠른 속도로 대용량의 자료를 선명하고 넓은 화면으로 보여줄 수 있는 기술이 중요하게 여겨짐에 따라, 스마트폰, 스마트 워치, 태블릿 PC 등에 이어 스마트 글라스 또한 소형화된 단말기로 다량의 정보를 선명하게 표시할 수 있는 휴대단말기 기술 발전에 기여할 수 있을 것으로 예측됨
⚊ 재난 및 산업 안전이 요구되는 현장에서 실제 스마트 글라스 적용 사례가 잇따라 증가함에 따라 향후 국민의 안전 및 재산 보호에 큰 기여를 할 것으로 전망됨

(출처 : 요약문 4p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 최종보고서 ... 2
• 요 약 문 ... 4
• 목차 ... 8
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 9
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 10
• ① 홀로그램 광학 소자(HOE) 설계 및 제작 ... 12
• ② MEMS용 점 광원 모듈과 MEMS Projection Module 개발 ... 18
• ③ MEMS 구동 Firmware를 위한 알고리즘 개발 ... 23
• ④ 안드로이드 시스템 보드개발 ... 30
• ⑤ 센서 연결 및 구동 적용 기술개발 ... 31
• ⑥ 홀로그램광학계를 이용한 증강현실 기기 개발 ... 34
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 40
• 1) 연구수행 결과 ... 40
• 4. 목표 미달 시 원인분석 ... 59
• 5. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 60
• 1) 연구성과 기여도 ... 60
• 2) 연구성과 제품 확장성 ... 61
• 6. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 62
• 7. 연구실 안전-보안조치 이행계획 및 노력 ... 63
• 1) 기술적 위험 요소 분석 ... 63
• 2) 안전관리 대책 ... 63
• 첨부1 성과증빙 : 시험성적서 ... 64
• 첨부2 성과증빙 : 사업화 실적 ... 71
• 첨부3 성과증빙 : 지식재산권 실적 ... 75
• 첨부4 성과증빙 : 신규채용 실적 ... 81
• 첨부5 성과증빙 : 2019년 한국전자 전시전 이노베이션 수상 ... 85
• 첨부6 추가 제출서류 및 증빙 – 사업화 si업체 양해각서 ... 87
• 첨부7 과제관련 언론보도 현황 ... 92
• 끝페이지 ... 95