4차 산업 컴퓨팅 기술 분야 - 가상현실

문서 내 토픽

• 1. 가상현실 (VR) 기술 개요

  가상현실은 컴퓨터 시스템이 생성한 3차원 가상 공간과 사용자 사이의 상호작용을 이루는 기술을 말한다. HMD(Head Mounted Display)를 통해 가상환경에 대한 몰입도를 극대화시킬 수 있으며, 최근 오큘러스, 소니, HTC 등의 HMD 제품이 출시되면서 가상현실에 대한 관심이 높아지고 있다. 또한 스마트폰과 연동되는 HMD 제품도 등장하여 가상현실 대중화에 기여하고 있다.

• 2. 사용자 인터페이스 기술

  가상환경을 구축하기 위해서는 사용자 상호작용이 가능해야 하므로, 자연스러운 인터페이스 기술이 필요하다. 비착용형 제스처 인식 기술과 착용형 네비게이션 제어장치 등이 개발되고 있으며, 시각, 청각, 촉감 등 인간의 감각을 이용한 사용자 인터페이스 기술이 중점적으로 개발되고 있다.

• 3. 촉각재현 기술 (무선햅틱인터페이스)

  한양대 융합전자공학부 정예환 교수팀은 가상현실에서 실제로 물체를 잡거나 만진 것 같은 촉각을 일으키는 무선 햅틱 인터페이스를 개발했다. 기존 햅틱 인터페이스 디바이스의 유선 시스템과 크고 무거운 단점을 해결하기 위해 무선 및 고밀도 감각 액추에이터 배열을 통해 다양한 자극 패턴을 피부에 전달할 수 있는 신축형 피부부착형 햅틱 인터페이스를 개발했다.

• 4. 기계-사람 인터페이스 (Human-Machine Interface, HMI)

  UNIST 고현협, 김재준 교수 연구팀은 사람의 동작, 촉감, 소리 등을 모두 인식해서 기계에 전달할 수 있는 사람-기계 인터페이스를 개발했다. 이를 통해 아바타 로봇 손 제어 기술, 스마트 햅틱 장갑 등의 응용 기술을 선보였다. 버튼이나 키보드를 누르지 않고도 정보를 직관적으로 기계에 전달할 수 있게 될 것으로 기대된다.

• 5. 특수 장갑 시스템

  UNIST 기계공학과 배준범 교수팀은 가상현실에서 물건을 만졌을 때 실제 물건을 만지는 것 같은 열감과 진동을 느낄 수 있는 장갑 시스템을 개발했다. 장갑에 부착된 고정밀 유연 센서가 사용자의 손 움직임을 측정하여 가상현실에 전달하고, 가상세계의 열과 진동 자극을 다시 손으로 피드백할 수 있다. 이를 통해 비대면 메타버스 시대에 필요한 가상기술 훈련, 게임, 엔터테인먼트 분야에 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

• 6. 저시력 보행자 위한 길찾기 앱 UI

  광주과학기술원(GIST) 융합기술학제학부 김승준 교수팀은 가상현실 기술을 기반으로 노인성 황반변성 시뮬레이션을 구현하여, 저시력 증상을 가진 사용자를 위한 길찾기 앱 UI를 개발했다. 이를 통해 실제 환자를 대상으로 하는 연구의 한계를 극복하고, 가상현실을 활용한 다양한 실험 환경 설계가 가능함을 보여주었다.

• 7. VR 재활 기계 활용 기술

  기계-사람 인터페이스와 특수 장갑 시스템을 활용하면 의수나 의족 같은 VR 재활 기계가 사용자의 움직임, 촉감, 온도 등을 인식하고 전달할 수 있게 된다. 이를 통해 절단 장애인들이 기존 의수로는 느낄 수 없었던 감각을 다른 신체 기관으로 전달받을 수 있게 되어, 일상생활에서의 불편을 해소할 수 있을 것으로 기대된다. 또한 3D 프린팅 기술을 활용하면 개인별 맞춤형 의수나 의족을 저렴하게 제작할 수 있다.

• 8. VR 재활 기계 수요층

  기계-사람 인터페이스와 특수 장갑 시스템을 활용한 VR 재활 기계의 주요 수요층은 촉각을 느끼는 데 어려움을 겪는 사람들, 특히 절단 장애인들이다. 이들은 기존 의수로는 온도, 촉감, 질감 등을 인지하기 어려웠지만, 이러한 기술을 통해 다른 신체 기관으로 감각을 전달받을 수 있게 되어 일상생활의 불편을 해소할 수 있을 것으로 기대된다.

• 9. 정부 지원 연구개발 사업

  정부는 2023년까지 인공지능 맞춤형 의수, 가상현실 기반 뇌신경 재활기기 등의 신개념 의료기기 개발을 목표로 420억 원의 예산을 지원하는 연구개발 사업을 진행하고 있다. 이를 통해 절단 장애인들의 삶의 질 향상을 위한 기술 개발이 이루어질 것으로 기대된다.

• 10. 기술 발전 전망

  최근 개발된 가상현실 기술은 VR 재활 기구나 의수, 의족의 발전에 기여할 수 있을 것으로 기대된다. 특히 기계-인간 인터페이스 기술을 활용하면 실제 존재하는 온도나 질감을 가상현실을 통해 인지할 수 있게 되어, 절단 장애인들이 주변의 위험을 감지할 수 있게 될 것으로 전망된다.

Easy AI와 토픽 톺아보기

• 1. 가상현실 (VR) 기술 개요

  가상현실 기술은 사용자에게 실제와 유사한 시각, 청각, 촉각 등의 감각을 제공하여 몰입감 있는 경험을 선사합니다. 이를 위해 헤드마운트 디스플레이, 트래킹 센서, 컨트롤러 등의 하드웨어와 실감 콘텐츠 제작을 위한 소프트웨어 기술이 필요합니다. 최근 기술 발전으로 가격 및 성능이 크게 향상되어 게임, 교육, 의료, 산업 등 다양한 분야에서 활용되고 있습니다. 향후 더욱 실감나는 가상현실 구현을 위해 고해상도 디스플레이, 무선화, 햅틱 기술 등의 발전이 필요할 것으로 보입니다.

• 2. 사용자 인터페이스 기술

  가상현실 기술에서 사용자 인터페이스는 매우 중요한 요소입니다. 사용자가 직관적이고 편리하게 가상 환경을 탐험하고 상호작용할 수 있도록 하는 것이 핵심입니다. 이를 위해 헤드마운트 디스플레이, 컨트롤러, 트래킹 센서 등의 하드웨어와 직관적인 UI 설계, 자연스러운 상호작용 기술 등의 소프트웨어가 필요합니다. 최근에는 음성 인식, 손동작 인식, 눈동자 추적 등의 기술이 발전하면서 더욱 자연스러운 사용자 경험을 제공할 수 있게 되었습니다. 향후에는 촉각 피드백, 전신 트래킹 등의 기술 발전으로 몰입감 있는 가상현실 구현이 가능해질 것으로 기대됩니다.

• 3. 촉각재현 기술 (무선햅틱인터페이스)

  가상현실 기술에서 촉각 재현은 사용자의 몰입감과 현실감을 높이는 데 매우 중요한 요소입니다. 무선 햅틱 인터페이스 기술은 사용자가 가상 환경 내에서 물체를 만지거나 조작할 때 실제와 유사한 촉각 피드백을 제공합니다. 이를 위해 소형 모터, 공압 액추에이터, 전자기 액추에이터 등의 햅틱 디바이스와 이를 제어하는 소프트웨어 기술이 필요합니다. 최근에는 손가락 단위의 세밀한 촉각 재현이 가능해지고 있으며, 전신 트래킹과 연계하여 더욱 실감나는 가상현실 경험을 제공할 수 있게 되었습니다. 향후에는 더욱 정교하고 다양한 형태의 촉각 재현 기술 개발이 필요할 것으로 보입니다.

• 4. 기계-사람 인터페이스 (Human-Machine Interface, HMI)

  기계-사람 인터페이스(HMI)는 사용자가 기계 또는 시스템을 편리하고 효율적으로 제어할 수 있도록 하는 기술입니다. 가상현실 기술에서도 HMI는 매우 중요한 요소로, 사용자가 가상 환경 내에서 자연스럽게 상호작용할 수 있도록 해줍니다. 이를 위해 음성 인식, 손동작 인식, 눈동자 추적 등의 기술이 활용되며, 최근에는 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI) 기술도 발전하고 있습니다. 향후에는 더욱 직관적이고 몰입감 있는 HMI 기술 개발이 필요할 것으로 보이며, 이를 통해 가상현실 기술의 활용도가 크게 높아질 것으로 기대됩니다.

• 5. 특수 장갑 시스템

  특수 장갑 시스템은 가상현실 기술에서 사용자의 손 동작을 정확하게 인식하고 촉각 피드백을 제공하는 중요한 인터페이스 기술입니다. 이를 통해 사용자는 가상 환경 내에서 물체를 자연스럽게 조작하고 감각할 수 있습니다. 특수 장갑에는 센서, 액추에이터, 제어 회로 등이 내장되어 있으며, 최근에는 무선화, 소형화, 경량화 등의 기술 발전으로 더욱 편리하고 실용적인 장갑 시스템이 개발되고 있습니다. 향후에는 더욱 정교한 촉각 재현과 손 동작 인식 기술이 필요할 것으로 보이며, 이를 통해 가상현실 경험의 몰입감과 현실감이 크게 향상될 것으로 기대됩니다.

• 6. 저시력 보행자 위한 길찾기 앱 UI

  저시력 보행자를 위한 길찾기 앱 UI는 시각 장애인의 이동성과 자립성을 높이는 데 매우 중요한 기술입니다. 이를 위해서는 음성 안내, 진동 피드백, 3D 오디오 등의 기술이 활용되어야 합니다. 특히 음성 안내의 경우 자연스러운 음성 합성과 사용자 맥락에 맞는 정보 제공이 필요합니다. 또한 진동 피드백을 통해 방향, 거리, 장애물 등의 정보를 전달할 수 있으며, 3D 오디오로 공간감을 제공할 수 있습니다. 이러한 기술들이 효과적으로 통합된 UI 설계를 통해 저시력 보행자의 편의성과 안전성을 크게 향상시킬 수 있을 것으로 기대됩니다.

• 7. VR 재활 기계 활용 기술

  가상현실 기술은 재활 분야에서 다양한 방식으로 활용될 수 있습니다. 가상 환경에서 환자의 움직임을 모니터링하고 피드백을 제공하여 재활 훈련의 효과를 높일 수 있습니다. 또한 가상 환경을 통해 환자의 동기부여와 몰입도를 높일 수 있습니다. 특히 VR 재활 기계는 환자의 움직임을 정확하게 측정하고 실감나는 피드백을 제공할 수 있어 효과적인 재활 훈련이 가능합니다. 향후에는 VR 재활 기계와 인공지능 기술을 결합하여 개인 맞춤형 재활 프로그램을 제공하는 등 더욱 발전된 기술이 필요할 것으로 보입니다.

• 8. VR 재활 기계 수요층

  VR 재활 기계의 주요 수요층은 다음과 같습니다. 첫째, 뇌졸중, 척수 손상, 외상성 뇌손상 등의 환자들로, 이들은 VR 기반 재활 훈련을 통해 운동 기능 회복을 도모할 수 있습니다. 둘째, 근골격계 질환자들로, VR 재활 기계를 통해 통증 관리와 기능 향상을 기대할 수 있습니다. 셋째, 노인 및 장애인들로, VR 재활 기계를 활용하여 일상생활 동작 훈련과 인지 기능 향상을 도모할 수 있습니다. 넷째, 스포츠 선수들로, VR 재활 기계를 통해 부상 예방 및 재활 훈련을 수행할 수 있습니다. 이처럼 VR 재활 기계는 다양한 환자군에게 효과적인 재활 솔루션을 제공할 수 있을 것으로 기대됩니다.

• 9. 정부 지원 연구개발 사업

  가상현실 기술 분야의 정부 지원 연구개발 사업은 기술 발전과 산업 육성에 매우 중요한 역할을 합니다. 주요 지원 분야로는 몰입형 VR 하드웨어 기술, 실감 콘텐츠 제작 기술, 사용자 인터페이스 기술, 재활 및 의료 분야 VR 응용 기술 등이 있습니다. 이를 통해 기업과 연구기관의 기술 개발을 지원하고, 관련 산업의 경쟁력을 높일 수 있습니다. 또한 정부는 VR 기술의 사회적 활용을 위해 교육, 문화, 복지 등 다양한 분야에서의 실증 사업도 지원하고 있습니다. 향후에도 지속적인 정부 지원을 통해 가상현실 기술의 발전과 산업화가 이루어질 것으로 기대됩니다.

• 10. 기술 발전 전망

  가상현실 기술은 앞으로 지속적으로 발전할 것으로 전망됩니다. 디스플레이, 센서, 컴퓨팅 파워 등 핵심 하드웨어 기술의 발전으로 더욱 높은 해상도와 낮은 지연 시간의 몰입형 VR 시스템이 구현될 것입니다. 또한 사용자 인터페이스 기술의 발전으로 음성 인식, 손동작 인식, 눈동자 추적 등을 통한 자연스러운 상호작용이 가능해질 것입니다. 특히 촉각 재현 기술의 발전은 가상현실 경험의 현실감을 크게 높일 것으로 기대됩니다. 이와 함께 인공지능 기술과의 융합을 통해 개인 맞춤형 VR 콘텐츠와 서비스가 제공될 것입니다. 이러한 기술 발전으로 가상현실은 게임, 교육, 의료, 산업 등 다양한 분야에서 더욱 활용될 것으로 전망됩니다.