서울대 공대 전기정보공학부 이병호 교수 연구팀(장창원, 방기승, 문석일, 김종현, 이승재 연구원)이 3D 증강현실(AR) 안경형 디스플레이를 개발했다고 14일 밝혔다.

증강현실 안경 혹은 증강현실 근안 디스플레이(near-eye display)는 사용자가 착용했을 때 가상의 이미지를 보여주는 장치다. 최근 들어 가상현실(VR과) 증강현실(AR), 나아가 혼합현실(MR)이라는 개념의 대중화와 함께 4차 산업혁명을 선도할 기술 중 하나로 주목받고 있다.

구글의 구글 글라스(Google Glass), 마이크로소프트의 홀로렌즈(Hololens)와 같은 시제품이 대중에 알려지기 시작하면서 해외 및 국내 대기업에서도 기반 기술을 확보하기 위한 경쟁이 치열한 분야이기도 하다.

이 교수팀이 개발한 디스플레이는 현실 물체 위에 3차원 영상을 증강현실(AR)로 제공할 수 있다. 뿐만 아니라 기존 안경형 디스플레이의 주요 한계점으로 알려졌던 시야각과 아이박스(eyebox; 눈동자가 위치하면 영상이 보이는 영역)의 크기가 서로 반대되는 특성(tradeoff)을 극복할 수 있는 핵심 기술이다.

얼마나 큰 가상 영상을 제공할 수 있는지를 결정하는 ‘시야각’과 영상을 보기 위해 눈이 위치할 수 있는 범위인 ‘아이박스’는 둘 중 하나의 크기를 높이려면 다른 하나를 희생해야 한다. 그렇기 때문에 시제품의 대부분은 시야각이 30도를 넘기가 매우 어렵다.

이 교수 연구팀은 동공추적 기반의 라이트필드(light field) 투사 기법을 기발해 해당 문제를 해결했다. 안구의 움직임을 실시간으로 측정해 필요한 위치에만 아이박스를 형성하는 방법으로, 60도 이상의 시야각 뿐만 아니라 아이박스 크기를 불편함이 없을 정도로 충분히 늘렸다. 적은 계산량으로 라이트필드를 생성할 수 있고, 얇은 필름 형태의 홀로그래피 광학소자(Holographic Optical Element)를 사용하여 시스템의 크기도 줄일 수 있다.

이병호 교수는 “이번 연구를 통해 증강현실 안경의 범용화를 위한 중요 난제 극복의 발판을 마렸했다”며, “4차 산업혁명을 맞이하기 위한 경쟁에서 가상/증강현실 분야의 핵심 기술을 선점할 수 있을 것”이라고 설명했다. 한편, 본 연구는 성과를 인정받아 컴퓨터 그래픽스 분야의 최고 권위 학술지인 ‘ACM Transactions of Graphics’에 게재됐다.