전공 수업에서 사용한 발표 자료를 블로그 글의 형태로 옮겨봤습니다. 전공적인 지식보단 교양적인 느낌의 지식 전달을 목표로 잡은 발표 내용입니다.

1. AR?

AR: Argumented Reality, 증강 현실

AR은 가상현실 기술의 한 분야로 현실 세계에 가상의 사물이나 정보를 합성해 원래 환경에 존재하는 사물처럼 보이도록 하는 컴퓨터 그래픽 기술입니다.

1-1. AR 개념의 첫 등장

AR의 개념이 첫 등장한 기원에 대해서는 다양한 사례들이 있습니다. 그 중에서도 가장 많이 인용되는 사례에 대해서 소개해드리자면 미국의 동화작가 라이먼 프랭크 바움의 저서인 'The Master Key '에서의 등장을 개념의 첫 등장 사례로 자주 사용된다고 합니다.

참고로 라이먼 프랭크 바움에 대해서 여담을 덧붙이자면 모두가 알 정도로 유명한 동화 오즈의 마법사의 작가라고 합니다.

이 책에서 'Character Marker '라는 안경이 등장하는데, 이 안경을 착용하고 다른 사람을 응시하면 그 사람의 이마에 그 사람의 성격을 나타내는 알파벳 글자가 나타난다고 합니다. 안경 형태의 기기, 사람의 이마에 나타나는 가상의 정보 이 묘사들이 현재의 AR 기술과 상당히 흡사하기에 많은 곳에서 이 사례를 AR 개념의 첫 등장으로 인용하고 있습니다.

1-2. 최초의 AR 기기

최초의 AR 기기는 미국의 과학자 이반 서덜랜드가 발표한 기기입니다. 더 정확하게는 최초의 HMD(Head Mounted Display)를 발표했습니다. 이 HMD를 최초의 AR로 보는 이유는 현재의 AR/VR 기기의 대다수가 HMD를 기반으로 개발되거나 출시되고 있기 때문입니다. 따라서 이 사례를 AR 뿐만 아니라 HMD의 초기 사례로도 볼 수 있습니다.

이 기기를 발표하면서 AR 시스템도 함께 개발해 연구실에 정육면체 모양의 그래픽을 띄우는데까지 성공했다고 합니다. 그러나 당시 기술력의 한계로 기기가 상당히 무거웠기 때문에 사진에 보이는 것처럼 천장에 거치해야하는 방식으로, 공간적 제약을 크게 받았다고 합니다.

1-3. AR 용어의 첫 등장

방금전 소개드린 개념의 첫 등장과 최초의 기기에서는 편의를 위해 AR이라는 용어를 사용했으나 저 당시까지만 해도 AR/증강 현실은 존재하지 않는 단어였습니다.

AR(Augmented Reality)라는 단어가 처음으로 사용된 것은 1990년대입니다. 항공기 제조사인 보잉사의 연구원 톰 코델이 AR이라는 단어를 처음으로 사용하기 시작했습니다. 그는 비행기 제조 공정의 개선을 연구하던 도중 고글 형태의 증강 현실 기기를 고안하게 되었고 이 과정에서 AR이라는 용어를 처음으로 사용하게 되었다고 합니다. 엔지니어가 이 고글을 착용하면, 고글에 완성된 비행기 내부의 사진을 띄우고 엔지니어가 그 사진을 보면서 비행기를 조립하는 방식으로 사용되도록 고안했다고 합니다.

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2. 현재의 AR은?

2-1. AR 개발 기술들

AR 기술에 대한 연구가 활발히 진행되었고 2022년 기준으로 기술의 보급이 어느정도 이루어졌기에 때문에 AR 콘텐츠를 제작할 수 있는 기술들 또한 다양하게 나와있습니다. 수 많은 개발 도구들이 있지만 대표적인 6가지에 대해서 소개드리도록 하겠습니다.

• Spark AR

  Spark AR은 메타(구 페이스북)에서 발표한 AR 콘텐츠 개발 도구입니다. 이 도구는 인스타그램과 페이스북에서 사용되는 AR 콘텐츠를 제작하는데 사용됩니다. 프로그래밍 언어로는 자바스크립트를 이용하지만 누구나 쉽게 콘텐츠 제작이 가능하도록 인터페이스를 지원하고 있어서 자바스크립트를 몰라도 간단하게 콘텐츠를 제작할 수 있다는 장점을 갖습니다. 하지만 콘텐츠가 인스타그램과 페이스북에서 재생이 가능하다는 점이 단점입니다.

• ARKit & ARCore

  ARKit는 애플, ARCore는 구글에서 서비스하는 AR 콘텐츠 개발 API입니다. 두 개발 도구는 현재 모바일 환경에서 가장 완성도있는 AR 개발 도구로 평가되고 있습니다. 하지만 ARKit은 Swift를 ARCore는 Kotiln, C++, C# 등의 언어를 이용하고 운영체제(ios와 안드로이드)도 다르기 때문에 같은 콘텐츠를 개발하려고 해도 운영체제에 따라서 서로 다른 언어와 api를 사용해서 구현해야한다는 큰 단점이 있습니다.

• Unity AR Foundation

  Unity AR Foundation은 게임 엔진으로 유명한 Unity에서 발표한 AR 콘텐츠 개발 도구입니다. 이 도구는 ARKit과 ARCore를 하나로 합쳐 동시에 개발이 가능하도록 도와주는 프레임워크입니다. C#을 사용하기 때문에 C#을 알고있다면 ios와 안드로이드 환경에 호환되는 AR 콘텐츠를 제작할 수 있습니다. 게임 엔진으로 유명한 Unity답게 엔진의 성능과 넒은 사용자 폭덕분에 방대한 레퍼런스들을 가져 현재 가장 높은 사용률을 보여주고 있는 AR 콘텐츠 개발 도구라고 합니다. 물론 단점도 있는데, ARKit과 ARCore를 하나로 합치긴 했지만 각각의 기능은 100%로 활용할 수는 없다는 점이 단점으로 꼽힙니다.

• AR.js

  
  방금까지 소개드린 4개의 개발 도구들이 모바일 환경에 특화된 콘텐츠 개발 도구 였다면, 이번에는 웹 AR 콘텐츠 개발 도구도 소개드릴까합니다. AR.js는 웹 환경에서 재생될 수 있는 AR 콘텐츠 개발 라이브러리입니다. 현재는 입문용이나 간단한 콘텐츠에만 사용되는 도구입니다.

• WebXR

  WebXR도 웹에서 재생가능한 AR 콘텐츠를 제작하는데 사용되는 도구입니다. 방금 전에 소개한 AR.js가 현재는 사용률이 낮다는 뉘앙스로 말씀드렸는데요. 이 이유는 AR.js와 현재 웹 엔진의 성능상 웹으로는 고수준의 AR 콘텐츠를 제작하기 어려웠기 때문입니다. 하지만 WebXR이 등장하면서 웹 엔진의 성능을 잘 활용해서 모바일 환경과 같은 고수준의 AR 콘텐츠를 제작할 수 있게 되었습니다. 그러나 아직까진 크롬과 파이어폭스 정도를 제외한 브라우저에서는 AR 콘텐츠를 온전하게 실행할 수 없다는 단점이 있습니다. 하지만 계속해서 개선되고 있기에 점점 더 나은 성능을 보여줄 것으로 예상되고 있습니다.

2-2. AR 기기

대표적인 AR 기기 세 가지를 소개하겠습니다.

• Google Glass

  구글 글래스는 구글에서 발표한 웨어러블 컴퓨팅 기기입니다. 사진을 보시면 안경 왼쪽에 기계장치가 달려있는 것이 보일텐데요. 이 기기에서 어떤 그래픽을 처리해서 프리즘으로 쏘게됩니다. 그러면 프리즘에서 빛이 반사되어 우리 눈의 망막에 직접 상이 닿게 되고 우리 눈에서는 마치 가상 이미지가 현실에 띄워진 것 처럼 보이게 되는 원리를 하고있습니다. 첫 프로토타입 발표는 2010년도 초반에 했으나 아직까지도 민간용 정식 제품은 출시되지 못하고 있습니다. 현재 엔터프라이즈 에디션으로 발매가 되고 있긴 하지만 민간용 보다는 비즈니스용으로만 판매되고 있어서 일반적으로는 사용할 수 없는 제품이기도 합니다.

• Microsoft Hololens

  마이크로소프트 홀로렌즈는 마이크로소프트사에서 발표, 제작한 AR 기기입니다. 앞선 구글 글래스와는 다르게 고글, HMD 형식을 취하고 있습니다. 홀로렌즈는 현재 AR 기기 시장에서 가장 완성도가 높은 제품으로 평가받고 있습니다. 하지만 홀로렌즈 역시 민간용으로 판매는 되고 있으나 주로 비즈니스에서 활용되고 있습니다. 이 외에도 이 기기를 기반으로 IVAS(Integrated Visual Augmentation System, 통합 시각 증강 시스템)이라는 군사용의 증강 현실 기기가 제작되어 미군에 납품되고 있습니다.

• 스마트폰과 태블릿

  누구나 들고 다니는 스마트폰과 태블릿도 AR을 지원하고 있습니다. 안드로이드같은 경우에는 안드로이드10부터, ios는 11버전 부터 AR 콘텐츠를 지원하기 시작했고, 이 버전 이후로 출시되는 스마트폰들에는 기본적으로 AR 콘텐츠들을 제작하고 실행할 수 있는 모듈이 탑재되어 발매되고 있습니다.
  
  앞서 소개드린 구글 글래스나 홀로렌즈는 가격문제나 활용도 문제로 인해 일반 소비자들이 구매해서 사용하기 부담스러웠던 것에 비해 스마트폰은 필수품인 시대이며 (어디까지나 상대적으로 비교해서)가격도 저렴한 편이기 때문에 현재 AR 콘텐츠를 가장 잘 누릴수 있는 매체는 스마트폰과 태블릿이 아닐까 생각합니다.

2-3. AR 콘텐츠

AR 시장이 2010년 후반에 급성장했기에 현재 다양한 콘텐츠들이 나와있습니다. 어떤 콘텐츠들이 있는지 간략하게 살펴보도록 하겠습니다.

• 포켓몬 고

  AR 콘텐츠 시장에서 가장 성공하고, 유명한 콘텐츠입니다. GPS를 이용해서 지도를 돌아다니다 포켓몬을 조우하면, 카메라를 인식시킨 현실 공간에 가상의 포켓몬 그래픽을 띄워 포획하고, 상호작용할 수 있는 게임입니다. 포켓몬이라는 IP와 지역락 문제로인해 상당한 화제를 불러일으켰기에 우리나라 대중들에게 AR 콘텐츠에 대한 것을 인식시킨 콘텐츠라고 저는 생각합니다.

• ios의 측정 앱

  ios 모바일 운영체제에 기본적으로 탑재된 앱인 측정입니다. 카메라로 특정 사물을 가리키게 되면 그 사물위에 가상의 그래픽 노드가 나타내게되고 그 노드를 통해 길이나 수평등을 잴 수 있는 편리한 어플입니다. 개인적으로 여러번 사용했던 앱인데 상당히 편리한 앱이라고 소개드릴 수 있습니다.

• ROUNZ

  ROUNZ는 온라인 안경 쇼핑몰인데요. 안경이나 선글라스가 나에게 어울리나를 아는 것이 중요했기 때문에 안경은 온라인으로 구매하는 것이 많이 꺼려졌는데요. 그 문제점을 해결해준 쇼핑몰이라고 생각합니다. 안경점에 가지 않아도 가상 피팅룸을 통해 안경을 착용한 내 모습을 미리 볼 수 있다는 점을 세일즈 포인트로 내세우고 있습니다.

• INK HUNTER

  INK HUNTER는 타투와 관련한 앱입니다. 타투같은 경우 한 번 새기면 지우기가 상당히 까다롭습니다. 또한 ROUNZ의 사례처럼 타투숍에 가서 도안을 미리 확인받아보는 것도 귀찮은 과정입니다. 그러한 문제점을 없애고자 모바일 기기의 카메라로 내 신체를 비춘 후 새기고자하는 타투 이미지를 넣으면 내 신체에 타투가 어떻게 나타날지를 미리 보여주는 앱입니다.

• IKEA Place

  IKEA Place는 유명 가구점 이케아에서 출시한 앱입니다. 가구도 미리 내 집에 배치해보고 살 수 있다면 좋겠지만 가구의 특성상 그것이 어려웠는데요. 이 앱을 출시하면서 내가 카메라로 비추는 공간에 가구를 뒀을 때 어떤식으로 보여질지 미리 알고 구매할 수 있게 해준 앱입니다.

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지금까지 5가지의 AR 콘텐츠들을 소개해드렸는데요. 쇼핑이나 게임, 편의 도구로 다양하게 AR이 활용되고 있습니다. 모바일 콘텐츠들만 소개드린 이유는 기기에서도 언급했지만 현재 일반 소비자가 가장 쉽게 AR 콘텐츠를 접하고 활용할 수 있는 분야가 모바일 기기쪽이기 때문에 해당 분야를 위주로 소개해드렸습니다.

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3. AR의 미래

3-1. AR의 시장 전망

IDC에서 조사한 AR/VR 시장의 지출과 성장률 전망입니다. 2022년에 교육과 의료에서 상당히 높은 지출을 보여줬습니다. 또한 성장률 예측에서는 의료분야와 서비스 분야에서 큰 성장을 보일 것으로 예측하고 있습니다. 이외에도 여러 리서치 기관에서는 AR 기술 분야가 앞으로도 크게 성장할 것으로 예측하고 있습니다.

3-2. AR의 한계점

조사기관에서는 AR 시장이 앞으로도 성장할 것으로 예측하고는 있지만 성장률을 높이기 위해서는 여러 문제점들을 해결해야한다고 동시에 지적하고 있기도 합니다. 조사기관마다 다양한 문제점들을 제시하고 있지만 공통적으로 크게 다음 세 가지의 문제를 해결해야 한다고 합니다.

• 하드웨어의 문제
• 비용의 문제
• 콘텐츠 부재의 문제

• 하드웨어의 문제

  첫 번째는 하드웨어의 문제입니다.
  
  개발되는 제품들이 점점 경량화 되고 있기는 하지만 그래도 무게를 완전히 무시할 수는 없습니다. 주제와는 좀 상관없지만 가볍다고 홍보하는 헤드폰도 한시간 정도 착용하면 목에 무게감이 느껴져서 피로감을 유발합니다. 또한 제가 시력이 나빠 안경 렌즈가 두꺼운 편인데 이 렌즈 무게로 인해 코가 눌려서 종종 아픈 경우가 있습니다.
  그리고 안경이나 고글형의 기기의 경우, 안경을 착용하지 않았던 분들에게는 무언가를 착용해야한다는 것이 불편하게 느껴질 수 있습니다. 안경형 기기의 경우 렌즈가 더러워지거나 김서림이 발생하면 상당히 거슬리기 때문에 이러한 점들이 불편함을 줄 수 있습니다.

• 비용의 문제

  두 번째는 비용의 문제입니다.
  
  물론 이 역시도 다양한 개발 소재의 등장과 기술 발전으로 인해 가격은 점점 낮아지고 있는 추세입니다. 그러나 본격적인 AR 기기의 경우 아까 소개드린 구글 글래스는 1500 달러(한화 약 200만원), 홀로렌즈는 3500달러(한화 약 500만원)의 가격대를 형성하고 있습니다. 가장 접하기 쉬운 스마트폰이나 태블릿 같은 매체도 생활 필수품이긴 하지만 50만원~100만원의 가격을 형성하고 있기에 결코 저렴하다고 할 수는 없습니다.

• 콘텐츠 부재의 문제

  마지막으로 콘텐츠 부재의 문제인데 이 문제가 현재 AR 시장에서 가장 큰 문제점이라고 할 수 있습니다.
  
  콘텐츠에서 소개드린 포켓몬 고가 사실상 이 분야에서 가장 유명하고 성공한 사례라고 할 수 있습니다. 또한 일반 시장에서는 AR을 이용한 게임이 제일 잘나가고 있는데 이것을 다른말로 이야기하자면 다른 콘텐츠들은 굳이 AR로 즐기거나 사용할 이유가 없다는 것 입니다. AR 콘텐츠의 상호작용이 일반 콘텐츠와 사실 큰 차이를 보여주지는 못하기에 소비자를 끌어들일 힘이 없고, 이는 자연스럽게 시장의 성장을 방해하며 개발자의 유입도 적어집니다. 따라서 이 문제로 인해 현재 AR 시장은 성장에 대한 의문점을 달고 있는 상태입니다.

  또한 서비스의 유무도 AR 콘텐츠를 이용하지않는데 일조한다고 할 수 있습니다. 화장품을 미리 가상으로 바를 수 있는 서비스가 있다고 해도 소비자들은 실제로 발라보고, 가게에서 직원의 서비스(접객, 질문, 추천 등)을 이용하는 것을 아직 선호하기 때문에 굳이 AR 콘텐츠를 이용할 이유가 없다는 것 입니다.

이외에도 사생활 침해문제나 네트워크 문제 등의 사소한 문제들이 남아있다고 합니다. 하지만 콘텐츠 부족의 문제를 제외하고는 사소한 문제점들이기 때문에 가장 먼저 해결해야하는 문제가 콘텐츠 부족 문제입니다.

3-3. 앞으로의 AR

그러면 문제점을 해결하게 됐을 때 또는 해결하기 위해 AR 기술은 어떤 방식으로 변화하게 될지, 마지막으로 미래의 AR 기술에 대해 알아보겠습니다.

미래의 AR은 하드웨어적으로 진보하거나 다른 기술로 대체, 융합될 것으로 점쳐집니다.

하드웨어적 발전

• 모조 렌즈

  모조 렌즈는 모조 비전이라는 회사에서 발표한 AR 기기입니다. 소개해드렸던 안경/HMD의 AR 기기에서 벗어나 렌즈 형태를 취하고 있습니다. 렌즈의 막 사이에 마이크로 디스플레이, 프로세서, 이미지 센서를 탑재해서 머리에 쓰거나, 눈 위에 씌우는 불편함을 줄인 제품입니다. 하지만 눈에 직접 닿는다는 렌즈의 특성상 기기의 발열이나 렌즈 사용의 주의점과 같은 문제점들이 있다고 지적받습니다.

• 신형 구글 글래스

  소개드렸던 구글 글래스의 신형 프로토타입입니다. 기존엔 빛을 쏴 반사시켜 눈에 상이 직접적으로 맺히게 한 기기였다면, 이번에 발표한 새 프로토타입은 완전히 일반 뿔 테 안경의 모습을 취하고 있습니다. 올해 발표한 프로토타입이라 많은 정보는 공개되지는 않았습니다. 공개된 정보에서는 상대와 대화할 때 실시간으로 번역이 수행되어 렌즈에 나타나는 모습을 공개했습니다.

기술적 진화, 홀로그램

AR의 한계점을 극복하고 장점을 살리기 위해 연구되는 기술로 홀로그램이 있습니다. 홀로그램은 현실에 가상 이미지를 직접 렌더링해서 증강 현실을 더욱 몰임감있게 즐길 수 있는 기술입니다. 이 홀로그램을 증강 현실 분야의 발전 형인 XR(eXtended Reality, 확장 현실)의 한 분야로도 보는 시각도 있습니다.

홀로그램의 원리를 간략히 이야기 하자면, 둘 이상의 빛을 쏘면 만나는 지점에서 보강 간섭이 이루어지는데 이 보강 간섭으로 인해 교차점에 더욱 밝은 빛의 점이 생깁니다. 이러한 점들이 모여서 선을 이루고 면을 이루다 보면 어떤 3D 입체 이미지를 얻게 되는데 이 입체 이미지를 만들고 활용하는 기술이 홀로그램입니다.

홀로그램은 스타워즈나, 아이언맨, 사이버펑크같은 SF 영화, 게임 등에서 단골로 등장하는 소재입니다. 등장할 때 광고판이나 표지판, 입체 영상 통화와 같이 다양한 용도로 활용됩니다. 또, 빛을 쏘기만 하면 되기에 기기도 상당히 소형화가 가능할 것으로 예상됩니다. 그렇기에 현재의 AR 기술보다 더 간단하게 구현이 되면서도 다양한 용도에 쓸 수 있는 점 덕분에 홀로그램을 AR 시장의 미래로 보는 시각도 있습니다.

하지만 이러한 홀로그램은 아직까지는 불가능한 이야기라고도 할 수 있습니다. 현재는 프리즘이나 특정 장치를 이용해서 특정 위치에 빛을 쏘는 것이 전부이고 상호작용도 원활하지 않습니다. 홀로그램을 제대로 활용하고자 하자면 보조 도구 없이 특정 위치에 특정 모양으로 빛을 쏘고 모양을 만들게 해야하며 빛에 대해 상호작용도 이루어질 정도가 되야합니다. 그래서 홀로그램이 AR을 대체하기 위해서는 좀 더 오래 기다려야하지 않을까 생각됩니다.

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관심있는 기술에 대한 것을 주제로한 발표이기 때문에 교양 강의 정도의 레벨을 생각하고 자료를 제작했습니다. 따라서 전문적인 지식이 부족해 전공적인 측면에서는 다소 부족한 포스팅일 수도 있습니다. 혹시 포스팅에 오류가 있는 내용이 있다면 지적해 주시길 바랍니다. 읽어주셔서 감사합니다.

자료 출처

증강 현실, 위키 백과
AR의 역사 이미지 및 자료, 네이버 블로그
AR 용어의 기원 이미지
AR 제작 기술 이미지 및 자료 - SparkAR, ARKit, ARCore, Unity AR Foundation, AR.js, WebXR
구글 글래스 이미지 및 자료
마이크로소프트 홀로렌즈 이미지 및 자료
로고 - 안드로이드 10, ios11
AR 콘텐츠 이미지 및 자료 - 측정, 포켓몬 고, ROUNZ, INK HUNTER, IKEA PLACE
AR 시장 매출과 성장률 표, IDC
AR의 미래 자료 및 이미지 - 모조 렌즈, 신형 구글 스마트 글래스