KISTEP 기술동향브리프 2018-09 호 AR/VR 기술 임상우 서경원
KISTEP 기술동향브리프 2018-09 호 AR/VR 기술 Contents 제 1 장개요 1 제 2 장기술동향 5 제 3 장산업동향 11 제 4 장정책동향 15 제 5 장 R&D 투자동향 18 제 6 장결론 21
제 1 장개요 제 1 장개요 1.1 배경및필요성 가상현실 (Virtual Reality; VR)/ 증강현실 (Augmented Reality; AR) 기술은차세대컴퓨팅플랫폼기술 [1] 로써향후기존 ICT 시장을크게변화시키고신규시장을창출할수있는파괴적기술 (Destructive Technique) 임 Gartner의 Top 10 Strategic Technology For 2018 은차세대디지털비즈니스생태계구축을위한핵심미래기술로써가상 / 증강현실기술을선정 [30] VR 기술은초기성숙기, AR 기술은성장기단계로성장 진화하고있으며, 현재 2~3세대제품을기반으로수익모델창출을위한노력이계속되고있음 자료 : 연도별 Hype Cycle for Emerging Technology(Gartner) 재편집 [ 그림 1] Gartner Hype Cycle 2014~2017 AR/VR 기술분야는향후 ICT 시장을혁신할수있는 4차산업혁명시대의핵심기술분야이므로, 본브리프에서는기술 산업 정책동향및우리나라정부 R&D 투자현황을분석해보고, 이에대한시사점을제시하고자함 1
AR/VR 기술 1.2 기술의정의및범위 ( 가상현실 ) 실제현실의특정환경, 상황, 또는가상의시나리오를컴퓨터모델링을통해구축하고이러한가상환경에서사용자가상호작용할수있도록돕는시스템및관련기술 [9] ( 가상현실특징 ) 사용자의시야각전체를가상영상으로채울수있는 HMD(Head-Mounted Display) 를주로활용하며, 이외에도프로젝션기술을활용한 CAVE(Cave Automatic Virtual Environment) 가있음 가상현실속몰입감향상을위해서는자율성 (autonomy; 다양한이벤트와자극에자율적으로반응할수있음 ), 상호작용 (interaction; 가상현실에서의객체또는환경과상호작용할수있음 ), 현존감 (presence; 다감각자극경험을제공 ) 이중요 ( 증강현실 ) 실제환경에컴퓨터모델링을통해생성한가상의오브젝트 ( 예 : 물체, 텍스트, 비디오 ) 를겹쳐보이게하여공간과상황에대한가상정보를제공하는시스템및관련기술 [5] ( 증강현실특징 ) HMD 이외에도다양한기기 ( 예 : 스마트폰, 프로젝션기술등 ) 을활용하며, 현실과가상의연속된프레임의어느중간단계를구현하는기술로써사용자의현실환경에실시간으로가상정보를제공 Milgram 연구팀은현실환경과가상환경의양극단속에서나타날수있는다양한형태의컴퓨팅플랫폼기술을아래프레임워크로제안함 자료 : Milgram(1994) 를재편집 [ 그림 2] 현실과가상의연속프레임 2 KISTEP 기술동향브리프 9 호
제 1 장개요 현실환경 : 실제환경에어떠한것도컴퓨터모델링되지않은상태 증강현실 : 실제환경에가상의객체 ( 정보 ) 를컴퓨터모델링한상태 증강가상 : 가상환경에실제의객체 ( 정보 ) 를컴퓨터모델링한상태 가상환경 : 사용자환경의모든것이컴퓨터모델링된상태 혼합현실 : 현실과가상의연속프레임상에양극단 ( 현실환경, 가상환경 ) 을제외한중간어느지점에컴퓨터모델링된상태 AR/VR 분야에서다양한기술분류체계가제안되었지만, 융합학문이라는기술의특성상분야별로상이한기술분류체계가제안됨 < 표 1 참고 > 이처럼상호간통합되지않는기술분류체계로인해특정기술분야에대한효율적 R&D 전략수립이어려움 이에본브리프는 AR/VR 기술에대한기존문헌연구및전문가인터뷰를바탕으로아래와같은통합기술분류체계를제안함 [7],[8] < 표 1> 가상 / 증강현실분야에대한통합기술분류체계 한국전자통신연구원 (ETRI) 소프트웨어정책연구소 (SPRi) 정보통신산업진흥원 (NIPA) 통합기술분류체계 출력인터페이스기술 오감기술, 혼합현실 가상 - 실세계연동서비스기술 디스플레이기술 - - 실세계인식기술트래킹 ( 추적 ) 기술 - - - 렌더링기술 입력인터페이스기술, 서비스기술 동적기술, 다중사용자환경기술 다중센서및재연장치제어기술 인터랙션및사용자인터페이스기술 AR/VR 분야통합기술분류체계 ( 대 중 소 ) 의세부내역은붙임 1 참조 디스플레이기술 (Display Technology): 가상 / 증강현실속몰입콘텐츠 (immersive experience) 를사용자가감각적으로경험 ( 예 : 시각, 청각, 촉각, 후각, 미각, 움직임등 ) 할수있도록제공하는표시장치기술 3
AR/VR 기술 트래킹기술 (Tracking Technology): 몰입콘텐츠에서사용자의생체데이터 ( 예 : 머리, 손, 발, 몸, 눈동자움직임, 생리지표등 ) 를실시간으로추적하는기술 렌더링기술 (Rendering Technology): 표시장치에보여지는몰입콘텐츠를고해상도 / 고화질로구현하는데필요한하드웨어및소프트웨어기술 인터랙션및사용자인터페이스기술 (Interaction & User Interface Technology): 가상 / 증강현실속몰입콘텐츠를지각, 인지, 조작, 입력할수있도록돕는상호작용및인터페이스기술 4 KISTEP 기술동향브리프 9 호
제 2 장기술동향 제 2 장기술동향 2.1 해외기술동향 AR/VR 분야를선도하고있는글로벌기업및연구그룹들은차세대컴퓨팅플랫폼구현을위해 PC/ 콘솔 / 스마트폰기반의 HMD 기술에집중적으로연구개발투자를진행하고있음 [24] ( 디스플레이기술 ) 사용자의몰입감을높이기위한핵심기술요인은시야각 (FOV: Field of View) 과해상도, 재생빈도로구분됨 [25] 시야각 - VR HMD의시야각은 90 (Google-Cardboard) 에서최대 210 (Starbreeze-StarVR) 까지기술개발이이뤄졌으며제품별평균 110 1) 의시야각을보임 높은몰입감구현을위해서는인간의시각적특성을반영한적정시야각의확보를통한화면크기의설정이필요 ( 인간의평균 FOV: 좌우 120, 상하 135 )[24],[25] - AR HMD의시야각은 14.7 (Goolge-Google glass) 에서 35 (Microsoft-Hololens), 60 (ODG-R9), 90 (Meta-Meta2) 등제품별로시야각에큰편차를보임 해상도 - AR/VR HMD는대부분 HD(720p) 또는 full HD(1080p=2K) 수준의해상도를양안디스플레이를통해제공하고있음 [24] 사용자몰입감극대화를위해서는고해상도 (4K 또는 8K) 의구현이필요하며이를위해서는배터리및데이터처리량을위한하드웨어 ( 예 : CPU, GPU 등 ) 에대한선제적기술개발이요구됨 - AR/VR분야의디스플레이패널은기존액정기반디스플레이 (LCD: Liquid Crystal Display) 에서얇은두께로도높은해상도를제공할수있는 OLED(Organic Light Emitting Diode) 기반디스플레이로전환되는추세 [25] Oculus Rift(2018), HTC Vive pro(2018), HMD Odyssey(2017) 등에적용됨 1) VR HMD 의대표기기인 Oculus Rift, HTC Vive, Sony Playstation VR, HMD Odyssey 의평균시야각. 5
AR/VR 기술 재생빈도 - 동일시간에얼마나많은화면프레임을표시할수있는지를나타내는재생빈도지표는높을수록사용자의가상멀미 (virtual-sickness) 를최소화하며, 현재 VR 기기중 LCD 기반제품의재생빈도는 65Hz, OLED 기반제품의경우약 86Hz의수준까지개발됨 [15] INTEL 社는최적의 AR/VR 기술구현을위한디스플레이재생빈도를 120Hz 수준으로정의 [25] ( 트래킹기술 ) AR/VR 분야에서연구개발된트래킹기술은대부분센서, 비전, 또는이둘을융합한하이브리드추적기술로구성 [8] 최근 6DoF(Degree of Freedom) 구현을위해 GPS, 가속도센서, 자이로스코프, RFID, 무선센서등이결합된하이브리드위치추적기술이연구개발됨 [16] DoF 는자유도를뜻하며, x,y,z 축에대한회전및위치정보를포괄 Microsoft 社는추적대상이시야에서벗어나거나장애물에가려도트래킹을유지할수있는인사이드-아웃트래킹기술을연구개발함으로써일상생활속가상현실기술의활용편의성을대폭향상시킴 [37] Google 社의 Tango Project 는적외선카메라를활용해 3D환경을탐색하거나공간의특징을파악할수있는비전트래킹기술을개발 [36] ( 렌더링기술 ) 사용자에게 AR/VR 콘텐츠를실시간으로제공하기위한기술로써지연시간 (latency) 을 20ms 이하로단축시키기위한연구개발이진행되고있음 [25] NVIDIA 社는고품질가상현실콘텐츠에대해사용자가경험하는지연시간을단축시킬수있는 Direct Mode 기술및실시간처리기술을연구개발함 [24] AMD 社는 HMD를통해사용자에게제공되는 AR/VR 콘텐츠의지연시간단축을위해헤드트래킹속도를높이는 Latest data latch 기술, 이미지의생성속도를높이는기술등을개발하고있음 [24] ( 인터랙션및사용자인터페이스기술 ) 키보드나마우스와같은간접입력장치를사용하지않고음성이나동작등자연스러운사용자조작환경인 NUI/X(Natural user Interface/Experience) 기술이대두되고있음 [20] AMAZON 社는음성인터페이스기술인인공지능 Alexa를 AR HMD 기기인 Smart glass에적용함으로써보다자연스러운사용자조작환경을구현하고자함 [28] 6 KISTEP 기술동향브리프 9 호
제 2 장기술동향 Leap motion 社는적외선카메라트래킹기술을바탕으로사용자의손바닥및손가락정보를추적하고이를가상현실속에서반영할수있는동작인터페이스기술을개발함 [13] Virtuix 社의 Omni, Cyberith 社 VIRTUALIZER 등가상현실에서사용자의이동능력을구현하기위한인터페이스기술에대한연구개발이진행중 [26],[29] 디스플레이, 트래킹, 렌더링, 인터랙션및사용자인터페이스기술에대한 AR/VR 특허동향분석 2) 결과, 디스플레이기술 및 트래킹기술 을중심으로연구개발이진행되고있음 ( 단위 : 특허출원수 ) [2006~2008] [2009~2011] [2012~2014] [2015~2017] [ 그림 3] 기간별특허동향분석 (2006~2017) 2) The Reality of VR and AR 보고서에언급된 AR/VR 분야 10 대기업 (Microsoft, Sony, Apple(Metaio), Samsung, Magic leap, Google, Canon, Facebook(Oculus), Intel, HTC) 의미국특허를대상으로분석을진행 7
AR/VR 기술 기간별분석결과, 2006~2011년의경우인터랙션및사용자인터페이스기술에대한연구개발을통한기존디스플레이 ( 예 : 컴퓨터, TV 등 ) 와의융합이주로진행 2012년이후에는 Oculus 社에서상용 HMD인 Oculus Rift DK1을출시하는등 AR/VR 콘텐츠를구현할수있는디스플레이기술및트래킹기술에대한특허출원빈도가크게증가 2.2 국내기술동향 ( 디스플레이기술 ) Samsung electronics 社와 LG electronics 社를중심으로 AR/VR 분야에적용될수있는 OLED 디스플레이기술을기반으로해상도, 재생빈도관련기술을선도 [43] 자료 : 특허청및 OLED.NET을재편집 [ 그림 4] AR/VR용 OLED 디스플레이특허출원및출원인동향 AR/VR용 OLED 디스플레이에대한글로벌특허출원은 2010년을기점으로큰폭으로증가하였으며, 특히국내기업이 90% 이상의점유율을보이고있음 - 한국전자통신연구원 (ETRI) 에서는기존보다넓은동작온도범위를갖으며, 정밀한서브픽셀의구현이가능한백색 OLED 기술을개발함 [25] - LG Display 社는 Google 社와의협업을통해세계최초로 120hz 수준의재생빈도와 1800만화소의초고해상도를갖는 OLED 기반의 VR 디스플레이를개발함 [39] ( 트래킹기술 ) 센서및비전트래킹소프트웨어 (SW) 에대한연구개발이주를이루며, 이를구성하는센서하드웨어 (HW) 의 90% 이상을해외수입에의존함 [21] 8 KISTEP 기술동향브리프 9 호
제 2 장기술동향 한국전자통신연구원은직선레이저와 AR기술을활용한고밀도 3차원데이터획득이가능한스캐닝 SW를개발하였으며, 최소의사진영상만으로내부 / 외부정보를추정할수있는소프트웨어기술을보유 [18] 비주얼캠프社는사용자의시선을추적할수있는기술인 Eye-tracking 기술을국산화하여다양한 AR/VR 기기에접목하고있음 [35] MAXST 社는 Marker Tracker, Image Tracker 등의기술을접목한 AR 솔루션을개발하여사용자간의협업이나, 정비산업등에서적용 [32] ( 렌더링기술 ) 국내학계중심으로대용량데이터처리및렌더링에대한연구가진행되고있으며, 산업계에서는내부 R&D 위주로개발진행 [18] 대용량지형데이터의실시간가시화를위해데이터를메모리상에효율적으로구조화하는방법이연구되고있음 최근에는쿼드트리기반의상세단계선별기법을 GPU에서처리하는기술이개발되어렌더링속도가향상되는성과를얻음 ( 인터랙션및사용자인터페이스기술 ) NUI/X 기술관련하여타기술과의융합이부족하여파급력은미미한상황이지만 [20], 기술국산화가진행되고있음 한국전자통신연구원 (ETRI) 은 3D 카메라제작기술을활용한동작인터페이스관련원천기술을개발하였으나, 큰파급효과를가지지못함 [20] 가우디오랩社는소프트웨어기술기반으로청각기반의사용자상호작용기술분야를연구하고있으며, 청각인터페이스분야에뛰어난성과를거둠 [42] 영국에서개최된 VR 어워드 2017 에서올해의혁신기업으로선정됨으로써기술력을인정받음 이노시뮬레이션社는머신기반의사용자이동 / 동작 / 움직임상호작용기술을통해자동차, 철도, 국방, 미디어등다양한분야에진출 [31] AR/VR 분야의기술수준은미국 (0 년 ) > 유럽 (0.8 년 ) > 일본 (1 년 ) > 한국 (1.6 년 ) > 중국 (2.0 년 ) 순이며, 한국은미국대비 20%p 의기술격차가있음 [19] - ( 증강현실 ) 기초연구 (20.9%p), 응용 개발 (19.0%p), 사업화 (19.9%p) 기술격차 - ( 가상현실 ) 기초연구 (20.6%p), 응용 개발 (19.2%p), 사업화 (20.4%p) 기술격차 9
AR/VR 기술 < 표 2> AR/VR 분야국가별기술상대수준 연구단계 증강현실 가상현실 상대수준 기술격차 한국 미국 일본 중국 유럽 기초 응용사업화기초 응용사업화기초 응용사업화기초 응용사업화기초 응용사업화 79.1 81.0 80.1 100 100 100 86.9 87.3 87.2 75.2 76.1 76.1 88.0 88.0 88.3 79.4 80.8 79.6 100 100 100 87.0 87.9 87.4 76.3 77.0 76.9 87.6 87.9 87.5 80% 100% 87.3% 76.2% 87.8% 1.6년 0년 1.0년 2.0년 0.8년 자료 : 2016 년 ICT 기술수준조사보고서 ( 정보통신기술진흥센터 ) 를재편집 국내의디스플레이기술및트래킹기술 (SW) 은글로벌경쟁력에서우위를보이고있으며, 렌더링기술, 인터랙션및사용자인터페이스기술은꾸준한연구개발이진행되고있으나선진국수준에는미치지못함 국내의대다수기업및연구진들은 AR/VR 기술의핵심요소인센서부품과상업화된형태의플랫폼제품 ( 예 : Oculus Rift 또는 HTC vive 등 ) 을해외수입에의존하여연구개발을수행 10 KISTEP 기술동향브리프 9 호
제 3 장산업동향 제 3 장산업동향 3.1 AR/VR 산업동향 2022 년글로벌 AR/VR 현실분야의예상시장규모는약 1,050 억달러이며, 특히증강현실은가상현실의 6 배이상성장이전망됨 [1] 자료 : Digital Capital(2018-Q1) 재편집 [ 그림 5] AR/VR 시장규모 스마트폰기반 VR HMD 기기인 Samsung electronics 社 (Gear VR) 은 2016년 500만대누적판매량을기록하고가상현실영상 1,000만시간이상소비를달성하는등가상현실시장의대중화를선도 [38] 2016년 7월 Niantic Lab에서개발한위치기반증강현실기술이접목된 Pokémon Go 는 1분기약 6000억원매출과 8억다운로드를기록하면서증강현실시장이크게확대 [27] 기기형태별시장규모는 Mobile AR 시장이가장큰영향력을있을것으로예측되었으며, Smart glass(ar HMD), Premium/Standalone VR(VR HMD), Mobile VR 시장순으로예측 [1]( 그림 5- 왼쪽 ) Mobile AR 시장의경우, Apple 社 (ARkit), Google 社 (ARCore), Facebook 社 (Camera 11
AR/VR 기술 Effects) 등과같은 SW 플랫폼기술에의해발생되는다양한서비스로인해시장규모가크게확대될예정 AR의중장기적미래라할수있는 Smart glass(ar HMD) 는 Magic Leap 社 (Magic leap one), Microsoft 社 (Hololens 3세대 ) ODG 社 (R9) 등이본격적으로기술개발의제품화를진행하면서 2020년부터는큰수익을올릴것으로예상 Magic leap one 2018 년출시예정자료 : http://www.shacknews.com R9 2018 년출시예정자료 : https://www.osterhoutgroup.com [ 그림 7] AR HMD 기기 HTC 社 (HTC vive pro), Oculus 社 (Oculus Go), Microsoft 社 (Windows Mixed reality), SONY 社 (Playstation VR) 등이주도하는 Premium/standalone VR(VR HMD) 시장은기술성숙도에따라시장규모가달라질것으로예측 HTC vive pro 2017 년자료 : https://www.vive.com Oculus Go 2018 년자료 : https://www.oculus.com [ 그림 8] VR HMD 기기 Samsung electronics 社 (The Gear VR), Google 社 (Daydream) 등이출시된 Mobile VR 시장의경우, 제작자의관심이 Mobile AR에집중됨에따라동일한수준의시장규모를유지 산업별 ( 비즈니스모델 ) 시장규모는 AR 분야에서전자상거래, 하드웨어, 광고순으로나타났으며, VR 분야에서는게임, 하드웨어, 위치기반가상여행등과같은엔터테인먼트순으로예측 [1] 12 KISTEP 기술동향브리프 9 호
제 3 장산업동향 자료 : Digital Capital(2018-Q1) [ 그림 9] 산업별 ( 비즈니스모델 ) 시장규모 다양한요소기술이적용되고전산업분야와연관된 AR/VR 분야는스타트업들의기술경쟁이활발하며, 많은투자가이루어지고있음 - Magic leap 社는 18 억달러의투자를받으며산업을선도하는 Top player 로성장 [3] - 국내의경우, 가우디오랩社는 50 억원, MAXST 社는 20 억원의투자를유치 [40],[41] < 표 3> AR/VR 분야스타트업에대한투자현황 기업 주요기술 웨어러블시네마틱 VR 기술 Funding ($M) 기업 주요기술 Funding ($M) 1,888 VR 환경이미지추적기술 216 AR/VR 게임저작기술 689 VR 기반생중계기술 115 기업용 AR 기술 275 AR 환경이미지인식기술 110 스마트폰기반 AR 게임 225 신경작용 ( 뇌과학 ) 관련 VR 기술 109 자료 : M&A market reaport 1H 2018 를재편집 13
AR/VR 기술 소비자의구매요인및 AR/VR 분야산업활성화를결정짓는주요요인은가격 (Cost) 이며, 합리적인가격의 AR/VR 제품이시장경쟁력에서우위를정할것으로예상됨 [3] Facebook 社는 Oculus Rift를 499달러에서 399달러로가격을낮췄으며, 독립형기기인 Oculus Go를 199 달러에출시 HTC 社는고사양제품라인을구축하면서 HTC vive 를 599 달러에서 499 달러로조정 Lenovo 社는신제품 Mirage Solo 를 399 달러에출시하며치열한가격경쟁을준비 14 KISTEP 기술동향브리프 9 호
제 4 장정책동향 제 4 장정책동향 4.1 해외정책동향 [12],[22] ( 미국 ) 2000년대중반부터혼합현실기술을 10대미래핵심전략기술 로지정하여투자해왔으며, Facebook, Google, Microsoft 社등민간기업중심의연구개발진행 ( 중국 ) 2016년 4월공업신식화부중심으로 VR산업로드맵을수립하였고이를기반으로 VR 산업발전백서 5.0 발표하였으며, 해외가상현실원천기술보유기업을인수하는방안도검토중 ( 일본 ) ICT 기술강국으로재도약하기위해 AR/VR 산업에대한범부처적인투자를수행하고있으며, Virtual Reality Techno Japan 정책을시행 ( 유럽 ) 범유럽 7 차종합계획 (EU 7 th Framework Program) 을수립하고실감미디어유관서비스핵심기술을산 학 연과제로추진하고있으며, 정부주도의 Fraunhofer IGD 를세워민간기업을지원 < 표 5> 국외 AR/VR 정책동향흐름 중국 일본 시진핑정부의 인터넷플러스 정책을통해기존산업과의 AR/VR 융합기술을육성 신흥산업육성정책 에가상현실사업을포함시키며, 콘텐츠제작 유통등을위한산업단지조성추진 ( 장시성, 푸젠성등 ) 2020 년까지국제표준 50% 주도를목표로, R&D- 표준 -특허연계등표준화혁신전략수립 이행 2004 년콘텐츠진흥법제정후, 국가차원의 200만엔규모의펀드를조성하여 38개회사에지원 오감 생체신호인식이용복지향상기술개발 ( 경제산업성 ), 오감전송기술개발 ( 우정성 ), 인간감각계측응용기술개발 ( 통신산업성 ) 등범부처적인투자 일본정부 ( 문무성 ) 는대학을중심으로 AR/VR 기술개발을진행하고있으며, 로봇과의융합연구에투자를확대 15
AR/VR 기술 유럽 미국 ESPRIT, BRITE, PROMETHEUS 와같은대형 R&D에몰입감증대를위한감성연구를다수포함 AMIRE 프로젝트를통해 AR/VR 콘텐츠제작을위한저작도구기술에 360만유로투자 실감형인터페이스개발을위해 700만유로이상의예산을제조및의료기기분야에편성 NRC(National Research Council) 에서 MOVES (Modeling, Virtual, Environments, Simulation) 프로그램을통해기술들을각산업별분야에적용하는연구개발을지원 2011년 49억달러예산으로 NITRD(Networking and information Technology R&D) 를설립하여운영 산 학 연연계를통한기술사업화및민간투자활성화 4.2 국내정책동향 < 표 4> 국내 AR/VR 정책동향흐름미래성장동력종합실천계획 ( 15.4, 19대미래신산업성장동력분야 실감형콘텐츠 ) 가상현실 (VR) 산업육성계획 ( 16.7, 무역투자진흥회의관계부처합동 ) 국가전략프로젝트 9대전략분야 VR AR 지정 ( 16.8, 과학기술전략회의 ) 4차산업혁명대응 12대신산업 AR/VR 선정 ( 16.12, 제4차신산업민관협의회 ) 13대혁신성장동력추진계획 가상증강현실 ( 17.10, 국가과학기술심의회 ) 13대혁신성장동력추진계획 에서융합서비스유형중 AR/VR 기술선정 [11] AR VR 융합콘텐츠 서비스 플랫폼 디바이스 (CPND) 의핵심기술고도화및개별산업 ( 교육 제조 국방 의료등 ) 과의융합촉진 - 2022년까지연매출 100억이상글로벌강소기업 100개이상육성 16 KISTEP 기술동향브리프 9 호
제 4 장정책동향 기술사업을통한현장중심실감형문화콘텐츠기술개발및사업화지원 - 문화콘텐츠펀드및제작지원사업연계등실감형콘텐츠산업조기육성 조기상용화를통한 VR AR 융합콘텐츠서비스의실증및사업화추진 - 도서관, 노인정, 초중교체험교육, 재난안전훈련체험등에도입하여대중인식확산 기술개발을위한거점센터와인증지원을통해인프라구축 -지역별로특화된 VR AR 지역거점센터구축및 VR 제작가이드라인및인증지원 정부공공서비스도입을통한융합콘텐츠초기시장조성 AR/VR 디바이스를활용한대국민재난 안전분야가상훈련서비스추진 AR/VR 분야의원천기술확보, 응용기술개발, 적용분야확대등을목표로 4개부처중심의연구개발지원이이뤄지고있음 [12] ( 과학기술정보통신부 ) 기초 원천 R&D부터서비스, 사업화및상용화까지지원하는 VR 5대선도프로젝트 을추진중이며, 2016년도부터 600억원이상투자 VR 5대선도프로젝트 : VR 게임 체험, VR 테마파크, VR 플랫폼, 다면영상, 세계유통 - 혁신성장프로젝트중가상증강사업을통해 Smart glass(ar-hmd) 기반 AR 원천기술개발에주력 ( 산업통상자원부 ) 13대산업엔진 중하나로가상현실을선정하여의료훈련용가상수술 중장비 스포츠트레이닝등다양한분야의훈련시스템개발 ( 문화체육관광부 ) 16년 VR/AR 게임콘텐츠원천기술개발및 ICT 융복합기능성게임제작, 17년 가상현실 (VR) 종합지원센터 등을추진하며 AR/VR 응용기술개발에주력 ( 국방부 ) 국방과학연구소 (ADD) 를중심으로 전장환경 3D 가시화기술, 인공지능가상군 (CGF/SAF) 기술등시뮬레이션관련핵심기술확보에주력하고있으며, 시뮬레이션관련기술을민간의영역으로까지확대적용을고려 17
AR/VR 기술 제 5 장 R&D 투자동향 5.1 R&D 투자동향 2012~2016 년수행된 AR/VR 분야의정부 R&D 투자는 1,065 개과제, 약 2,830 억원으로연평균 37% 증가세를나타냄 과제수는 2012 년대비 2016 년 3.63 배, 정부 R&D 투자금액은 3.54 배증가 자료 : NTIS [ 그림 10] AR/VR 분야정부투자동향 18 KISTEP 기술동향브리프 9 호
제 5 장 R&D 투자동향 연구개발단계별투자는개발연구 (1,574 억, 56.0%), 기초연구 (604 억, 21.3%), 응용연구 (435 억, 15.4%), 기타 (216 억, 7.7%) 순으로진행됨 자료 : NTIS [ 그림 11] 연구개발단계별투자동향 연구수행기간은전체적으로단축되는양상을보이며, 12 년대비 16 년기초연구는 (3.8 년 2.8 년 ) 으로연구개발단계중가장크게단축됨 기타사업들은주로중장기적투자가진행되는인력양성및인프라구축과제 ( 교육부 -BK21 플러스 3), 산업부 - 초광역연계 3D 융합산업육성 4) ) 로구성되어연구수행기간의증가세를보임 < 표 6> 연구개발단계별연구수행기간 ( 단위 : 년 ) 2012 2013 2014 2015 2016 개발연구 2.0 2.1 1.9 1.7 1.4 기초연구 3.8 3.7 3.7 3.4 2.8 응용연구 3.0 3.4 3.7 3.1 2.4 기 타 1.7 0.6 2.5 2.5 2.9 전 체 2.8 2.8 2.7 2.2 2.0 연구수행주체는과제수기준중소기업 (44.9%), 대학 (43.6%), 출연연구소 (7.0%) 등의순으로나타났으며, 정부투자금액기준중소기업 (38.1%), 출연연구소 (28.8%), 대학 (19.1%) 등의순으로나타남 3) 과제명 : 콘텐츠사이언스사업단등 4) 과제명 : 3D 디스플레이부품소재실용화지원센터구축등 19
AR/VR 기술 출연연구소의경우, 대형 R&D 과제 ( 첨단융복합콘텐츠기술개발-178.1억, 디지털콘텐츠원천기술개발-66억 ) 등으로구성되어과제수대비정부투자규모가높음 자료 : NTIS [ 그림 12] 연구수행주체별투자현황 협력연구는단독연구 ( 협력없음, 65%) 가가장큰유형으로나타났으며, 산학 (15%), 산산 (9%), 산학연 (2%) 산연 (2%) 로순으로나타남 자료 : NTIS [ 그림 13] 협력연구현황 5) 5) 2% 미만의공동연구협력유형및미입력유형은시각화과정에서제외 20 KISTEP 기술동향브리프 9 호
제 6 장결론 제 6 장결론 6.1 요약 AR/VR 분야는사용자의몰입경험을향상시키고가상멀미를최소화할수있는 디스플레이기술 과 트래킹기술 을중심으로연구개발이진행됨 국내의경우, 디스플레이기술과트래킹소프트웨어기술에서국제적경쟁우위를점하고있으나, 트래킹센서관련부품및상용화된 AR/VR 완제품하드웨어의경우 90% 이상수입에의존 상용화된형태의국내 AR 디바이스는부재하며, 현국내 AR/VR 기술수준은선도적기술수준을보유한미국대비약 1.6년격차가있음 AR 시장규모는 VR 시장규모와비교했을때 6 배이상성장할것으로전망됨 기기형태별시장규모는 Mobile AR, Smart glass(ar HMD), VR HMD, Mobile VR 순으로성장할것으로예측 산업별시장규모에서 AR 기술은전자상거래및하드웨어, 광고산업등에서확대될것으로전망되며, VR 기술은게임산업을중점으로하드웨어, 위치기반가상여행등에서시장이규모가확대될전망 초기성숙기단계인 AR/VR 시장확보를위한스타트업의기술력경쟁이심화되고있으며, 2-3세대제품을출시한기업들은기술수준뿐만아니라가격적측면까지고려하여시장경쟁력을확보하는중 AR/VR 분야의정부 R&D 투자는연평균 (2012~2016) 37% 로수준으로증가하였으며, 2012 년대비 2016 년투자금액은 3.54 배로증가 상용화혹은사업화가주요목적인개발연구를중점적으로투자되었으며, 정부연구개발과제의연구수행기간은점차적으로단축되는경향이있음 중소기업을중심으로대학 출연연구소가 AR/VR 연구개발을수행하고있지만, 협력연구수준은전체대비약 30% 수준 21
AR/VR 기술 6.2 정책제언 다감각디스플레이기술 ( 시각, 청각, 촉각, 후각, 미각등 ) 에대한투자확대 기술우위인디스플레이기술및트래킹기술에대한지속적경쟁력확보를위해현재 시각 중심의디스플레이기술에서진일보한다감각디스플레이기술 ( 청각, 촉각, 후각, 미각컴퓨팅 ) 분야로의투자확대가필요함 기술아웃소싱, 기술이전, 창업생태계를조성하여 Start up 및히든챔피언기업육성 Start up인 Magic Leap 社및 Oculus 社는대규모투자및 M&A를통해, AR/VR분야를선도하는기업으로성장 국산 AR 컴퓨팅디바이스의사업화및상용화필요 AR분야의시장규모는향후 VR 시장규모의 6배이상확대될것으로전망되므로, 독자적인한국형 AR 디바이스제품개발및상용화가시급 기반기술의확장및상업적성공에기여할수있는산 학 연중심의 R&D 투자필요 영국의경우, Ultrahaptics 社 ( 중소기업 )-European Research Council( 정부출연연구소 )- University of Sussex( 대학 ) 상호협력을통해초음파기반의無접촉식촉각디스플레이연구를성공적으로수행 국내 AR/VR 분야정부 R&D 협력연구수준은약 30% 수준 AR/VR 분야의기초 원천기술연구에대한안정적인연구기간지원필요 기초 원천연구의경우 5년이상의중장기적연구지원 [10] 이바람직하나, 현재 AR/VR 분야의기초연구과제는 2016년기준 2.8년의연구개발기간으로수행되고있음 다학제간연계를통한융합연구생태계조성및융합인재양성필요 AR/VR 분야는기계공학, 컴퓨터공학, 전기공학, 화학공학뿐만아니라뇌과학, 심리학등여러분야의학문이결합한융합기술분야로서정부차원의연구인프라조성및인재양성 필요 22 KISTEP 기술동향브리프 9 호
참고문헌 참고문헌 해외문헌 [1] Digital-Capital. (2018), Augmented/Virtual Reality Report Q1 2018. [2] Goldman sachs Group. (2016), Virtual & Augmented Reality - understanding the race for the next computing platform. [3] Hampleton. (2018.5), AR/VR M&A market report 1H 2018. [4] Manatt Digital Media. (2015), The Reality of VR and AR. [5] Milgram, P., & Kishino, F. (1994), A taxonomy of mixed reality visual displays, IEICE TRANSACTIONS on Information and Systems, 77(12), 1321-1329. [6] Perkins coie. (2018), 2018 Augmented and Virtual Reality Survey Results. [7] Schmalstieg, D., &Hollerer, T. (2016), Augmented reality: principles and practice, Addison-Wesley Professional. [8] Van Krevelen, D. W. F., & Poelman, R. (2010), A survey of augmented reality technologies, applications and limitations, International journal of virtual reality, 9(2), 1. [9] Zeltzer, D. (1992), Autonomy, interaction, and presence. Presence: Teleoperators & Virtual Environments, 1(1), 127-132. 국내문헌 [10] 과학기술정책연구원 (2015), 과학기술정책포럼토론요지. [11] 국가과학기술심의회 (2017.12), 혁신성장동력추진계획 ( 안 ). [12] 국가기술표준원 (2017.10), 유망신산업표준화로드맵-AR VR. [13] 남재현, 양승훈, 허웅, & 김병규 (2014), Leap Motion 시스템을이용한손동작인식기반제어인터페이스기술연구. 멀티미디어학회논문지, 17(11), 1263-1269. [14] 소프트웨어정책연구소 (2017), 가상현실 / 증강현실 기술발전방향과시사점. [15] 유비리서치 (2017.7), AR과 VR용디스플레이시장보고서. [16] 융합연구정책센터 (2016.7), 융합연구리뷰, vol2, no.7. [17] 정보통신산업진흥원 (2014), SW 융합기술고도화 4대기반기술. [18] 정보통신기술진흥센터 (2016.10), ICT R&D 중장기기술로드맵. [19] 정보통신기술진흥센터 (2016), 2016 ICT 기술수준조사보고서. 23
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붙임 붙임 1 가상 / 증강현실분야통합기술분류체계 대분류중분류소분류 Head-Mounted Visual Display 머리부착형디스플레이 Handheld Visual Display 핸드헬드 ( 손에쥘수있는 ) 디스플레이 Optical See-Through (OST) HMD Video See-Through (VST) HMD Smartphone, Tablets Desktop Display Stationary Visual Display 고정형 ( 거치형 ) 디스플레이 Virtual Mirror Display Virtual Showcase Window/Portal Display Spatial Augmeted Reality Display 디스플레이기술 Tracking 트래킹 ( 추적 ) 기술 Projective Visual Display 투사 ( 투영 ) 형디스플레이 Audio Display 오디오 ( 음성 ) 디스플레이 Extrinsic Haptic Display 외향햅틱디스플레이 Intrinsic Haptic Display 내향햅틱디스플레이 Extrinsic Olfactory Display 외향후각디스플레이 Intrinsic Olfactory Display 내향후각디스플레이 Gustatory Display 미각디스플레이 Motion Display 모션 ( 동작 ) 디스플레이 Sensor-based Tracking Techniques 센서기반트래킹 View-dependent Spatial Augmented Reality Head-Mounted Projector Display Dynamic Shader Lamp Audio Display Force Feedback Device Active Surface Wearable Haptic Device Mid-air Haptic Device Odors originate in stationary environment locations Wearable olfactory displays Gustatory Display Motion simulator Mechanical tracking Electromagnetic tracking Ultrasonic tracking Global positioning system Wireless network Magnetometer Gyroscope Linear accelerometer Odometer 25
AR/VR 기술 대분류중분류소분류 Rendering 렌더링기술 Interaction and User Interfaces 인터랙션및사용자인터페이스기술 Vision-based Tracking Techniques 비전기반트래킹 Hybrid Tracking Techniques (Sensor Fusion) 센서융합 Calibration and registration 정합및등록 Rendering hardware and software 렌더링하드웨어 & 소프트웨어 Tangible interaction 촉각적인터랙션 Collaborative interaction 협력인터랙션 Natural interaction 자연스러운인터랙션 Multimodal interaction 다감각인터랙션 Speech interaction 음성인터랙션 Visualization 시각화기술 Marker tracking Natural feature tracking Model-based tracking Complementary sensor fusion Competitive sensor fusion Cooperative sensor fusion Geometric registration Photometric registration Rendering hardware Rendering software Tangibles on surfaces Tangibles with generic shape Tangibles with distinct shapes Transparent Tangibles Collaborative interaction Gesture Haptic interaction Conversational Agents Annotation and Labeling Technique X-ray Visualization Spatial manipulation Information Filtering Technique 26 KISTEP 기술동향브리프 9 호
KISTEP 기술동향브리프발간현황 KISTEP 기술동향브리프발간현황 발간호제목저자및소속 2018-01 블록체인유거송 (KISTEP), 김경훈 (KISDI) 2018-02 독일의연구개발동향이주석 김승연 (KISTEP) 2018-03 휴먼마이크로바이옴 2018-04 신육종기술 (NPBTs) 황은혜 김은정 (KISTEP) 남영도 (KFRI) 박지현 홍미영 (KISTEP) 한지학 ( 툴젠 ) 2018-05 2 차원소재함선영 (KISTEP) 2018-06 이산화탄소포집 저장 활용기술김한해 배준희 정지연 (KISTEP) 2018-07 줄기세포김주원 김수민 (KISTEP) 2018-08 일본의연구개발동향유종태 (KISTEP) 2018-09 AR/VR 기술임상우 (KISTEP), 서경원 (UBC) 27
KISTEP 기술동향브리프 2018-09 호 AR/VR 기술분 저자소개 임상우 한국과학기술기획평가원사업총괄조정센터연구원 E-mail: lsw90@kistep.re.kr 서경원 The University of British Columbia, Postdoctoral Research Fellow E-mail: koneseo@gmail.com
KISTEP 기술동향브리프 2018-09 호 AR/VR 기술