AR, 기존 스마트폰으로 구현 가능
현실인지 기능은 강화해야
VR, 몰입감 높이기 위해 디스플레이 혁신 필요

2016년 여름을 강타한 ‘포켓몬 고’의 성공 요인은 여러가지를 꼽을 수 있다. 게임 출시 이전부터 인기를 끌었던 캐릭터가 성공의 일등공신이라면, 누구나 쉽게 시작할 수 있는 게임의 단순함도 포켓몬 고 인기에 힘을 보탰다.

그러나 아무리 캐릭터들이 친숙하고, 게임이 재미있다고 하더라도 플레이하는데 비용을 들여 추가로 하드웨어를 구매해야 한다면 당시와 같은 열풍을 구현하기는 불가능했을 것이다. 증강현실(AR) 게임이 가상현실(VR) 게임보다 조기에 시장을 창출할 것으로 보는 이유도 이 때문이다.

VR 게임을 즐기기 위해서는 고가의 헤드마운트 장비가 필요하다. 이는 VR 게임 보급이 지체되는 이유다. /사진=오큘러스
VR 게임을 즐기기 위해서는 고가의 헤드마운트 장비가 필요하다. 이는 VR 게임 보급이 지체되는 이유다. /사진=오큘러스

스마트폰으로 바로 시작하는 AR

 

AR⋅VR 모두 가상의 그래픽이 동원된다는 점에서는 유사하지만 둘은 구동 환경과 지향하는 시장이 확연히 다르다.

AR은 이용자의 현실을 기반으로 한 화면에 가상의 이미지를 덧씌우는 방식이라면, VR은 100% 만들어진 이미지를 화면에 뿌려준다. AR이 이용자가 발을 딛고 서 있는 현실세계와의 조화가 목표인데 비해, VR은 이용자를 현실과 최대한 분리해내기 위한 몰입감이 필요하다.

따라서 AR은 기존의 스마트폰으로도 초보적으로나마 구현할 수 있다. 반면 VR은 머리에 쓸 수 있는 헤드마운트 장비가 반드시 뒤따라야 한다. 대중화 측면에서 AR이 VR보다 잠재적인 폭발성이 큰 이유는 값비싼 헤드마운트 장비를 구비하지 않고도 스마트폰으로 바로 시작할 수 있기 때문이다. 물론 AR 게임이 포켓몬 고와 같은 어설픈 완성도를 탈피하기 위해서는 몇 가지 보완해야 할 점이 있다.

AR은 현실을 기반으로 하는 솔루션이라는 점에서 공간에 대한 지각력이 필수적이다. 포켓몬 고에서 아쉬웠던 것은, 이 게임이 위성항법장치(GPS) 좌표로만 현실을 인식한다는 점이다. 사용자가 특정 지역을 방문하면 GPS 좌표에 숨어 있던 몬스터가 나타나는 게 고작이다. 포켓몬 고 안에서 AR로 표현된 몬스터는 객체(客體)로서 존재한다기 보다는 그야말로 하나의 그래픽에 불과하다.

AR 앱을 이용해 현실의 길이는 측정하는 모습. /사진=laanlabs
AR 앱을 이용해 현실의 길이는 측정하는 모습. /사진=laanlabs

따라서 진정한 AR 구현을 위해서는 공간을 보다 입체적으로 파악해야 한다. 현재 애플과 구글이 앱 개발자용으로 내놓은 도구인 ‘AR키트’와 ‘AR코어’는 현실 인지 기능이 강조되어 있다. 이 도구들은 동작추적(Motion Tracking), 환경이해(Environmental Understanding), 광량평가(Light Estimation)라는 3가지 핵심 요소로 구동된다.

모션추적은 현재 디바이스, 즉 이용자의 위치를 파악하는 기술이다. 스마트폰 내 각종 센서들을 이용해서 이용자의 움직임을 추적한다. 환경이해는 카메라를 통해 비춰지는 현실 사물을 파악하는 것이다. 예컨대 책상⋅컵⋅컴퓨터 등을 화상(畫像)이 아닌 실제 객체로서 인식한다. 광량평가는 말 그대로 이용자가 위치한 공간의 빛의 양을 측정하는 기술이다.

이들 기능을 이용하면 이용자의 움직임에 따라 AR 내 그래픽의 위치와 크기 등을 실시간으로 수정하면서 훨씬 현실에 가까운 이미지를 만들어낼 수 있다. 아직 AR키트⋅AR코어는 추가 하드웨어 요건을 제시하지는 않고 있다. 향후 비행시간차(ToF) 카메라를 장착한 스마트폰이 일반화되면 좀 더 세밀하게 현실과 가상공간을 결합시키 수 있을 것으로 기대된다.

 

VR, 몰입감 높이고 멀미 현상 해결해야

AR 및 VR 시장 전망. /자료=IDC
AR 및 VR 시장 전망. /자료=IDC

VR은 AR과 달리 몰입감을 극대화해야 한다는 점에서 디스플레이와 그래픽 부문의 개선이 크게 이뤄져야 한다. VR 이용시 몰입감을 방해하는 요소는 디스플레이의 느린 응답속도와 낮은 해상도다.

우선 느린 응답속도를 해결하기 위해 VR용 기기에는 대부분 유기발광다이오드(OLED)가 디스플레이로 탑재된다. OLED는 응답속도가 0.001ms에 불과하다. LCD는 응답속도가 빠른 제품이 2ms대다. 응답속도가 느리면 화면에는 잔상이 생긴다. TV처럼 멀리서 바라보는 화면은 크게 상관없지만 VR처럼 바로 눈앞에서 구동하는 화면은 이용자에게 멀미를 일으키는 원인이 된다.

그렇다고 현재의 OLED가 VR용 디스플레이에 이상적이기만 한 것은 아니다. 현재 VR용 헤드마운트에 사용된 OLED는 1인치 당 픽셀수(PPI)가 600을 넘지 못한다. 이는 OLED 화소를 형성시키는데 쓰이는 섀도마스크의 PPI가 이 정도 밖에 안 되기 때문이다. VR 디스플레이가 워낙 눈과 가까운 곳에 위치하는 탓에 각 화소가 점 모양으로 눈에 띈다.

업계에서는 VR에서 자연스러운 화면을 구현하기 위해서는 최소 800 PPI,  궁극적으로는 1200 PPI 이상을 달성해야 할 것으로 보고 있다.

이를 해결하기 위해 디스플레이 업계는 크게 두 가지 방향으로 나아가고 있다. 우선 섀도마스크를 고해상도로 만드는 것이다. 기존 디스플레이 업계가 사용하는 섀도마스크는 식각(에칭) 방식으로 구멍을 뚫어 제조한다. 이를 미세한 레이저로 뚫어 해상도를 높이는 것이다. 아직 상용화 된 단계는 아니지만, 레이저를 이용해 1000 PPI 이상 고해상도 섀도마스크를 구현하는데는 성공했다.

마이크로 OLED 디스플레이. /사진=프라운호퍼 연구소
마이크로 OLED 디스플레이. /사진=프라운호퍼 연구소

중국 BOE의 화이트 마이크로 OLED도 대안이 될 수 있다. BOE의 마이크로 OLED는 실리콘 기판 위에 적⋅녹⋅청 유기물을 수직으로 쌓기 때문에 상대적으로 고화소를 구현하는 게 용이하다. 색상에 상관 없이 흰색 화소를 패터닝하는 방식이라 섀도마스크도 필요 없다. 색상은 기존 화이트 OLED와 마찬가지로 별도의 컬러필터를 덧대어 구현한다. 다만 컬러필터에서 감소되는 휘도 탓에 에너지 효율은 낮다는 게 단점이다.

석준형 한양대 융합전자공학과 교수는 “VR용 디스플레이로 이용하기에는 아직 OLED의 PPI 부분에서 개선되어야 할 여지가 많다”며 “이를 해결하기 위한 다양한 후보 기술들이 경쟁하고 있다”고 설명했다

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