홀로그램 3D 디스플레이를 통해 현실과 가상이 구분되지 않는 새로운 세상을 열다 <초실감 메타버스 시각화>

중앙일보

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안충기 기자

초실감 메타버스 시각화 과제 김휘 교수 [사진=Keit]

영화 “매트릭스”는 인간이 초실감 홀로그래픽 영상을 통해 현실과 가상세계를 오가며 일어나는 일들에 대해 다루는 영화이다. 이처럼 홀로그램 원격 통신과 같은 현실을 초월한 가상세계를 구현하여 시간과 공간의 한계를 넘어 꿈꾸던 일들이 눈앞에서 펼쳐지는 미래를 “초실감 메타버스 시각화” 테마를 통해 구현하고자 한다.

산업기술 알키미스트 프로젝트의 최종과제로 선정된 〈초실감 메타버스 시각화〉는 현실세계와 가상세계의 경계를 없애는 것을 목표로 새로운 차세대 디스플레이 원천기술을 개발하는 것이다.

〈초실감 메타버스 시각화〉는 향후 5년간 총 200억 원의 정부 R&D 자금을 지원받는다. 고려대학교 세종캠퍼스 김휘 교수가 연구책임자로 최종 선정되었으며 연구단은 현실과 가상세계의 경계가 없는 무한 메타버스 실현을 위한 연구를 수행하게 되었다.

창의적 혁신 기술을 확보하여 국제 경쟁력 확보

증강현실 기술은 실제 존재하는 사물이나 환경에 가상 정보를 마치 실제 환경처럼 이질감 없이 덧대어 보여주는 기술을 의미한다. 현재 증강현실 디스플레이 기술은 세계적으로 각광받고 있는 미래 원천기술이다. 미국을 비롯한 선진국을 중심으로 원천기술에 대한 과감한 투자가 이어지고 있지만 시각적 괴리감을 완화할 수 있는 방향성은 아직까지 명쾌히 제시되지 못하고 있다.

우리나라는 이 기술 분야에서 아직 초기단계에 있다. 향후 국제 경쟁력을 갖춘 산업 생태계를 촉진하기 위해서는 가장 중요한 것이 창의적 혁신적 기술을 개발하고 확보해야 한다. 연구단이 추진하고자 하는 홀로그래픽 초실감 디스플레이 기술은 창의적 혁신 기술을 확보하는 데 있어 중요한 역할을 담당할 것이다.

자연스러운 고화질의 3D 증강현실 구현

기존의 증강현실 글라스 기술을 사용할 때는 사용자의 시각적 피로감과 몰입감 부족이 문제였다. 궁극적으로 공간의 특정한 평면상에서 가상 정보를 구현하기 위해선 사용자의 초점에 따라 현실적인 피로감이나 어지러움 없이 홀로그래픽 증강현실 디스플레이를 구현해야 하는 것이 주요한 목표일 것이다. 이를 위해 연구단에서는 홀로그램 3D디스플레이 기술과 적응 시각 전환 기술을 사용하여 자연스러운 고화질의 3D 증강현실을 구현하고자 한다.

이 기술을 구현하기 위해선 광학, 나노 공정기술, 인공지능기술, 첨단 센싱 기술이 모두 융합되어야 한다. 이러한 분야에서 고도의 전문성을 가지고 있는 9개의 기관(△서울대 △포항공대 △한국과학기술원 △경북대 △한국기계연구원 △한국전자기술연구원 △(주)에임퓨처 △(주)딥인사이트 등)의 연구기관과 멤버십 기업인 △삼성 디스플레이(주)가 연구단을 구성했고 이를 통해 원천적인 융합 기술을 개발하고 있다.

초실감 메타버스 시각화 과제 [사진=Keit]

초실감 메타버스 시각화를 위한 도전적 성과

연구단은 홀로그램 증강현실 기술 분야에서 다년간의 연구 경험을 바탕으로 다양한 성과를 도출했다. 공간상 3차원 증강현실 이미지를 만들어 낼 수 있는 홀로그램 패턴을 설계하는 ‘홀로그램 생성 기술’이라는 차별화된 기술을 보유하고 있다. 그리고 이를 실제로 공간에 구현하기 위해 공간 광파를 제어하는 ‘복소 공간 광 변조 기술’에 대해 오랜 연구를 바탕으로 아이디어를 가지고 있고 특허를 보유 중이다.

최종적으로, 대면적 도파로를 통해 초소형 폼팩터를 갖는 ‘초소형 폼팩터 홀로그램 글라스 기술’을 개발하고자 하는데 이를 위해선 전산 시뮬레이션 설계 기술이 매우 중요하다. 많은 글로벌 기업들에서도 해당 문제를 풀기 위한 전산 시뮬레이션 툴을 자체적으로 개발하고 있는데 연구단에서는 이러한 대면적 도파로와 관련된 물리 엔진을 보유하고 있다.

이를 구현하기 위한 ‘표면 나노 패턴 공정기술’과 ‘홀로그래픽 옵티컬 엘리먼트 프린팅 기술’ 또한 연구 개발을 진행해 어느 정도 완숙한 경지에 이르고 있다. 이러한 모든 기술을 종합해 알키미스트 프로젝트에서 요구하는 〈초실감 메타버스 시각화〉 기술을 최종적으로 완성하고자 한다.

“우리가 그리는 미래사회상은?”이라는 질문에 김휘 교수는 “저희 연구는 〈초실감 메타버스 시각화〉를 통해 현실과 가상의 경계를 무너뜨리고 이를 융합한 융합현실 환경을 구축하고자 한다. 이렇게 공간적인 제약이 사라지게 된다면 원거리에서 실시간으로 3차원 영상을 주고 받을 수 있는 홀로그래픽 통신을 구현할 수 있게 된다.”며 “이러한 3차원 메타버스 즉, 3차원 증강현실이 결합된 메타버스 환경이 구축된다면 지금은 생각할 수 없는 수많은 비즈니스와 서비스가 창출될 것으로 예상된다.”고 말했다.

더불어 “이 기술을 통해 미래에는 보다 많은 가치 창출이 이어질 것이고 보다 친환경적인 비즈니스와 생활패턴들을 창출해낼 수 있을 것으로 생각된다.”고 덧붙였다.

안충기 기자 newnew9@joongang.co.kr