서울 여의도 사학연금회관에서 개최된 가상현실·증강현실 세미나에서 3D 스마트 글래스 분야의 권위자인 한국광기술원 이동길 박사는 ‘증강현실 구현을 위한 투과형 스마트 글래스 신기술 개발과 응용분야’에 대해 강연했다. 이 박사는 웨어러블 기기가 요구하는 휴대성의 이점과 높은 생산성 확보를 위해선 플라스틱 렌즈 구현이 스마트 글래스 개발에 필수임을 강조했다. 본지는 글로벌 기업들의 제품개발 사례를 비교하며 미래 비즈니스 모델을 제시한 이동길 박사의 강연을 정리했다.  

우리가 알고 있는 스마트 글래스는 HMD(Head Mounted Display)에서 비롯된 것이다.
그러나 2000년대 초 출시된 See-closed(차폐형, 주변 환경을 볼 수 없고 가상세계만 볼 수 있는 형태) 타입의 HMD는 세상의 빛을 거의 보지 못했다.

그 뒤 See-closed 형태의 HMD는 2010년 스마트 기기 수요의 폭등에 힘입어 시장에 재출현하게 된다. 하지만 장시간 착용 시 어지러움증을 초래, 다시 한 번 쓰라린 시장 실패를 겪었다.

그리고 2012년 구글은 ‘구글 글래스(Google glass)’를 통해 시장에 출사표를 던졌다. See-through(투과형, 현실과 가상 환경을 함께 볼 수 있는 형태) 형태의 HMD 역시 같은 시점에 스마트 글래스란 이름으로 시장에 등장했다. 그러나 현재 구글은 구글 글래스의 기술개발을 잠정 중단한 상태다.

그럼 구글 글래스의 실패 요인은 무엇일까. 강연자가 분석하는 구글 글래스의 첫 번째 실패 요인은 사용자가 초점을 찾기 위해 직접 시야를 돌려야만 했다는 점이다. 이로써 사용자는 커다란 불편함을 감수해야 했다. 둘째, 화면이 640 × 480으로 매우 작아, 영화나 게임 등 다양한 콘텐츠에 활용되기엔 역부족이었다. 20개 미만의 앱(App) 역시 사용자 범용성을 저해하는 요인으로 작용했다. 

보편화되는 See-through 

최근 스마트 글래스는 이런 단점을 보완하기 위해 단안식이 아닌, 양안식 See-through 형태로 개발되는 추세다. 이로 인해 See-closed 형태의 HMD 혹은 스마트 글래스는 제한적 용도로 사용될 전망이다.

See-through 형태는 한 눈으로 보는 단안식의 장점을 계승한 형태다. 양안 구현으로 자연스런 외부 환경에 콘텐츠를 결합해 증강현실을 구현한다. 고화질의 대화면 구현으로 인해 다양한 콘텐츠를 수용할 수 있다는 장점도 갖췄다. 

최근 개발되는 스마트 글래스엔 안드로이드 4.0 이상의 플랫폼과 8메가 이상의 듀얼 카메라가 탑재되고 있다. 기본적으로 와이파이와 블루투스를 지원하며, 자체적으로 터치 패드를 장착해 스마트 글래스에서 직접 앱을 구동할 수 있다.

이외에도 스마트 글래스 개발에 배터리는 매우 중요한 요소다. 스마트 글래스는 스탠드 얼론(Stand-alone) 타입의, 즉 다른 장치 도움 없이 구동돼야 하는 기기이기 때문이다. 이로써 스마트 글래스는 작은 사이즈와 대용량·고효율의 요구 조건을 충족하는 배터리를 필요로 한다.
눈에 착용해야하는 특성으로 인해, 배터리 무게가 중요하단 사실도 간과해선 안 된다.




기술 혁신 위해 플라스틱 렌즈 필수

기존 스마트 글래스는 투과율, 화질 개선을 위해 유리 렌즈를 많이 사용했다. 이로써 착용 시 코에 가해진 무게로 인해 자국이 남는 사용자 불편과 낮은 양산성이라는 개선사항이 있었다.

따라서 스마트 글래스는 반드시 플라스틱 렌즈로 구현돼야 한다. 이렇게 되면 쉽게 제작·생산이 가능해진다.

스마트 글래스의 렌즈를 플라스틱 렌즈로 제작하면 광학계에서 재료비가 90 %, 무게도 60 % 절감된다. 생산성은 수 백 배 이상 증가하게 된다.
중요한 것은 이를 사출 성형할 수 있는 초정밀가공기술이다. 스마트 글래스 제작에 요구되는 광학계들이 자유곡면, 비구면으로 이뤄진 경우가 많기에 관련 가공기술도 많이 요구되는 상황이다. 또 See-through 형태이기에 때문에 외부 인식에 어떤 왜곡도 생기지 않도록 하는 기술이 요구된다.

글로벌 기업들의 스마트 글래스 

단안식 투과형으로 제작된 구글 글래스는 가볍지만 FOV(Field of View, 시야각)가 14.7°다. 또 기초적인 AR구현은 가능하지만 3D 기능이 없으며, 상대적으로 작은 FOV로 인해 다양한 앱을 구현하지 못한다는 단점을 가지고 있다. 이용이 불편한 것이다.

엡손의 스마트 글래스 BT-200은 Full HD급이지만 FOV가 23°다. 착용 시 눈에 화면이 꽉 차지 않는다. 쉽게 말해, 옆에 공간이 많이 남는다는 이야기다. 

이외에도 지난 CES 2015에서 스마트 글래스의 소비자용 신제품을 선보인 오스터후드 디자인 그룹(ODG)의 R-6S Glass는 양안식 투과형 제품이다. 기존 제품과 비교해 경량화된 125 g이며, AR과 3D 구현 모두가 가능하다. 

삼성전자의 GearVR은 양안식 차폐형으로 가상현실을 위한 기기이며, 증강현실용은 아니다. 무게는 300 g으로 다른 기기와 비교했을 때, 무겁다는 단점이 있다. 그렇지만 구현하는 FOV는 놀랍다고 할 수 있다.  
한국광기술원이 개발한 모델은 양안식 투과형으로 무게 80 g에 AR과 3D구현이 가능하다.

응용분야와 시장변화

증강현실 게임은 스마트 글래스 응용분야의 핵심이라고 할 수 있다. 1인칭 시점을 뜻하는 FPV(First Person View)도 중요한 응용분야 중 하나다. 로봇에 카메라 모듈을 장착한 뒤, 스마트 글래스를 착용하면 로봇이 움직이는 방향의 1인칭 시점으로 로봇 조정이 가능하다.

군용 목적으로 FPV를 적용해보자. 잘 알려진 것처럼 지뢰 제거 작업 시엔 많은 로봇이 투입된다. 지뢰 작업에 사용되는 로봇을 1인칭 시점으로 조정할 수 있게 된다면 상당한 효율이 발생할 것이다. 또 작전 지역의 경우 주위 환경변화를 감지해야 하기에 See-through 형태의 스마트 글래스는 군(軍)에 필수적이라고 볼 수 있다.

이외에도 드론에 카메라 모듈과 장거리 와이파이 통신 모듈을 장착하며, 이를 통해 스마트 글래스로 영상을 전송받을 수 있어 1인칭 시점으로 드론 조정이 가능하게 된다. 마치 드론을 타고 하늘을 나는 것과 같은 체험을 하며 드론의 위치를 확인하며 조정을 할 수 있게 된 것이다.

2016년엔 약 660만개의 스마트 글래스 제품이 출하될 것으로 예측된다. 현재부터 2016년까지 320 %의 연평균성장률을 나타낼 전망이다. 관련 앱도 동시 성장할 것이다.

스마트 글래스는 스마트폰과 유사한 파급력을 갖게 될 전망이다. 3 ~ 4년 후엔 스마트 기기 사용자 절반 이상이 스마트 글래스를 사용할 것으로 생각한다.