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확장현실의 감춰진 세상을 밝히는 인간-기계 인터페이스


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글/폴 골라타(Paul Golata), 마우저 일렉트로닉스(Mouser Electronics)


카운트다운

벽시계의 숫자가 0을 향해 질서정연하게 줄어든다. 우리는 갇혔다. 우리 가족은 팀 구성원 케빈과 함께 단서를 찾아서 코드를 해독하고 어려운 퍼즐을 해결해서 탈출하기 위해 정신없이 움직이는 중이다. 치명적인 바이러스에 노출되었기 때문에 수분 내에 보안 장치를 무효화하는 코드와 해독제를 발견하지 못하면 우리가 머물러 있는 건물이 자폭한다. 그러면 탈출할 방법이 없다. 우리가 탈출하려면 시간이 매우 중요하다.
마침내 우리는 키패드로 달려가서 코드를 입력하고 수초만 남은 상태에서 문제를 해결했다. 우리는 방금 아드레날린이 다량 솟아나는 탈출 게임을 끝내고 나왔다. 탈출 게임은 테마가 있는 방에 갇혀 제한시간 내에 임무를 완수해야 탈출할 수 있는 게임이다. 탈출 게임은 정성스럽게 고안된 방, 장비, 소도구로 구성되어 실제 상황처럼 몰입할 수 있는 경험을 제공한다. 탈출 게임에서 성공하려면 점을 연결하는 것처럼 모든 단서들을 연결해서 실마리를 찾아야 한다.

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점을 연결하라

점을 연결하려면 사물을 다른 방식으로 인식해야 한다. 확장현실은 주변 세상을 보고 상호작용하는 새로운 방식을 이끌어내고 있다.
미래의 기술 중에는 떠오르고 있는 확장현실이 있다. 확장현실(XR)은 실제 현실과 가상현실이 결합된 모든 환경, 컴퓨터 기술, 웨어러블을 통해 생성되는 인간과 기계 간 상호작용을 지칭한다. XR은 다음과 같은 개념을 포함하며 이러한 개념들이 수렴 및 중첩되는 분야도 의미한다(그림 1).

* 증강현실(AR): 실제 화면에 고해상도 이미지를 중첩시켜 합성 화면을 만드는 기술.
* 증강가상(AV): 하이브리드 현실(HR) 또는 혼합현실(MR)로도 불리는 기술로, 실제 세계와 가상 세계를 결합하는 기술.
* 가상현실(VR): 컴퓨터를 이용해 사물 1개 또는 여러 개를 3차원 이미지로 만드는 기술. 사용자는 실제 세계의 사물과 상호연결해서 사용할 수 있다.

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[그림 1] AR과 VR 같은 혁신적 기술은 XR의 부분 집합이다

IoT(사물인터넷), AI(인공지능), 블록체인, 스마트홈, 자동화 등 떠오르고 있는 첨단 기술 덕분에 XR은 인간과 기계 간 상호작용을 증가시킬 것이다. XR은 우리가 사물을 보는 방식을 재정의하는 것에 그치지 않고 HMI(인간-기계 인터페이스) 및 인간이 인지한 정보를 입력 자료로 인식하는 행동들을 영원히 변화시킬 것이다.
미래에 성공한 기업들은 XR 기술을 잠재력까지 최대한 실행시켜야 기존 공정을 조정할 수 있을 것이다. 이러한 혁신 기술들은 코어 대신 엣지에서 작동하기 때문에 새로운 응용 분야와 시장을 창출할 수 있도록 인간의 창의력과 의식을 활용할 것이다. IoT 시대에는 이렇게 많은 점들 중 1개를 연결할 준비가 되어야 한다. 이러한 첨단 기술들, 기술의 활용처, XR과 HMI의 미래를 준비하면서 우리에게 필요한 것들을 이해해야 내일이면 우리를 찾아올 변화에 맞게 적응하는 방법을 학습할 수 있다.

확장현실, 그리고 미래에서 맡을 역할

XR 기술은 점진적으로 인간의 일상에 적용되고 있다. 똑똑하고 연결된 장치들로 구성되는 IoT라는 시스템은 점들을 연결하고 있다. IoT는 대량의 데이터를 연결해줄 5G 기술 덕분에 크게 발전할 것이다. 데이터 전달 용량이 증가한 휴대용 장비에 광대역 네트워크를 제공하면서도 신뢰도는 크게 향상되고 대기시간은 낮기 때문이다. IoT 제품에 XR 기술을 적용하면 물리적인 세계를 디지털 세계에 연결해서 상호작용할 수 있는 기회가 생긴다. 전자부품과 전기 시스템은 XR의 고도 몰입형, 강력한 감각 경험 및 인지 경험을 강화한다.
물이 자연스럽게 적절한 수위를 맞추듯이 XR도 우리 주변의 세상을 이해할 수 있는 기술적 능력을 토대로 엔지니어들을 지원하면서 적절한 역할을 맡을 것이다. XR은 극도로 위험하고 비용과 시간이 많이 드는 회로를 설계하거나, 또는 실제 환경에서 재생산 또는 시뮬레이션하기 어려운 회로를 설계할 때 중요한 역할을 수행할 수도 있다. 이러한 맥락에서 볼 때 XR을 이용하는 엔지니어는 인간과 기계의 통찰력을 이용하는 과정에서 XR의 인간 감각 경험 모델과 경험을 활용해서 더 많은 통찰력을 구할 수 있다. 이런 통찰력을 바탕으로 더욱 안전하고 저렴하면서도 덜 위험한, 그러면서도 리드타임은 감소한 애플리케이션을 만들 수 있을 것이다.

XR 플랫폼은 설계 과정에 도움을 줄 것이다

전자공학의 세계에서 설계 과정에 필요한 XR 플랫폼은 아직 폭넓게 채택되어 영향력을 끼치지 못했다. 일부 첨단 기관과 기업들이 XR 플랫폼을 채용하고 있지만 XR의 높은 비용과 복잡한 특성 때문에 광범위하게 채택되지 못했다. 비용과 복잡도가 감소하면 전자 엔지니어들이 XR 기술의 보조를 받아 전자부품의 사양을 결정하고 보드를 설계할 수 있을 것이다.

XR은 인간과 공동 작업하면서 폭발적인 성장을 지원할 것이다

XR 기술이 더욱 광범위하게 채택되면서 인간과 공동 작업이 폭발적으로 증가할 것이다. XR은 사람들로 구성된 대형 네트워크가 협업하고 상호 학습할 수 있도록 만들 것이다. 탈출 게임에서도 다양한 역할을 맡은 팀원들이 생각 제안, 단서 해독, 자원 공유, 다양한 실험, 향후 방향에 대한 합의 도출 등 함께 노력했기 때문에 우리 팀이 시간 내에 탈출할 수 있었다. 마찬가지로 XR 기술을 이용하는 설계 엔지니어들은 인간과 기계 팀(컴퓨터, 로봇 등)과 함께 상호 협력해서 가장 성공적인 회로를 설계할 수 있고 그렇게 요구될 것이다.

XR은 인간의 창의력을 이끌 것이다

XR 기술은 인간의 물리적 자동화에 도움을 주기보다는 인간의 창의력을 증강시킬 것이다. 다시 말해 XR 기술은 인간의 창의력을 방해하던 요소들을 해체할 것이다. 인간성이 대체되지는 않을 것이다. 오히려 타인에 필요한 가치를 계속 만들려면 인간성이 더욱 필요할 것이다. 창의적인 생각이 풀리면서 더욱 많은 것들이 성취될 것이다. XR 기술로 증가하는 인간과 기계 간 상호작용은 인간의 수요를 충족하는 새로운 애플리케이션의 개발을 유도할 것이다. XR은 인간의 마음이 갖는 활력에서 만들어진 도구이다. 그러나 도구는 현명하지 못하게 사용될 수 있기 때문에 인간은 XR 기술이 책임감 있게 적용되도록 협업해야 한다.
인간의 마음과 디지털 기계는 본질적으로 상이한 능력을 갖고 있다. 인간의 마음은 특성이 매우 다양하다. 디지털 기계는 인간의 마음처럼 풍부하지는 않지만 특정 형태의 디지털 정보를 처리, 조작, 필터링, 가공, 정리하는 능력이 인간을 훨씬 상회한다. 엔지니어가 인간의 마음과 디지털 기계의 힘을 조정하면 표현 및 이해도가 증가한 도구가 탄생한다. 인간 조종사가 첨단 전자공학 시스템을 이용해서 대륙 횡단 비행기를 조정하는 오늘날 제트 비행기에서 이러한 사례를 발견할 수 있다. 인간 조종사, 비행기, 전자공학, 시스템이 시너지를 갖고 협업하면서 매우 효율적이고 안전한 운송 수단이 제공되는 것이다. XR이 가진 협업적 능력이 적용되면 인간과 기계의 힘을 증대시킬 수 있는 미래의 회로를 설계할 수 있을 것이다. 도구로서 XR은 인간의 기술, 창의적인 능력을 향상시킬 것이다. 이러한 새로운 도구는 인간을 대체하지 않을 것이다. 오히려 인간이 새로운 기회와 가능성을 탐험할 수 있도록 지원할 것이다.

확장현실 애플리케이션

XR 세계에서 소비자 애플리케이션 부문의 경우 현재 게임용 애플리케이션이 주도하고 있다. 그러나 미래에 소비자 애플리케이션은 민간 사업용 애플리케이션으로 변경되는 기반을 마련할 것이다. 이러한 새로운 애플리케이션은 궁극적으로 시장의 성장과 채택을 이끌 것이다. XR을 사용할 것으로 예상되는 대형 시장은 다음과 같다.
* 창고 및 재고 관리
* 건강관리 및 의료
* 산업 및 제조업
* 교육
* 비상사태 대응(화재, 경찰, 정부 등)
* 공학
* 엔터테인먼트 및 여가 활동
* 마케팅 및 광고
* 유통
* 보안
일부 애플리케이션을 자세히 살펴보자.

창고 및 재고 관리

XR 기술은 창고 및 재고 관리 부문의 효율과 효과를 향상시킬 새로운 기회를 제공할 것이다. 필자가 근무하는 마우저 일렉트로닉스는 대량의 재고를 관리한다. 전 세계 750곳 이상의 주요 제조사가 생산하는 반도체와 전자부품을 공급하는 공인 유통기업 마우저는 설계 엔지니어와 구매자에게 신제품과 신기술을 신속하게 소개한다. 따라서 선택, 속도, 정확성은 필수 요소이다. 창고 운영 및 재고 관리 시스템에 XR 기술을 도입함으로써 유통기업은 표준 업무를 최적화해서 수행할 수 있다. 가령, 태블릿 PC나 웨어러블 스마트안경을 통해 창고 직원에게 작업 내용을 전달하는 XR 기술을 이용하면 주문 받은 부품을 더욱 빠르고 효율적이고 정확하게 찾아서 배송할 수 있다(그림 2). 게다가 창고 관리자는 XR 기술을 이용해서 직원 훈련, 실시간 창고 활동 확인, 창고 레이아웃 설계 같은 업무를 수행할 수 있다.

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[그림 2] XR 기술을 이용하면 창고와 재고를 더욱 효율적으로 관리할 수 있다

건강관리 및 의료

XR 기술은 의사가 환자의 몸을 더욱 3차원적으로 검사할 수 있도록 지원하므로 물리적인 사물을 디지털 영역에서 조작할 수 있어 잠재적인 문제와 관계를 더욱 정확하게 파악할 수 있다(그림 3).

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[그림 3] 외과의사는 뇌 수술에 XR 기술을 이용함으로써 수술 환자에 대한 시각적, 3차원적 정보를 더욱 많이 확보할 수 있다

산업 및 제조업

산업과 제조업은 인더스트리 4.0으로 알려진 혁명적인 과정을 경험하고 있다. 이는 제조회사에서 단단히 연결된 사이버-물리적 시스템 구축을 목표로 움직이고 있다. 인더스트리 4.0은 IoT, 5G, XR 등 급부상 중인 여러 기술들이 융합되면서 특징이 분명하게 드러나고 있다. 이러한 기술의 변신은 기계, 시스템들을 연결해서 통신할 것을 약속하며 인간과의 인터페이스도 약속한다. 이러한 움직임은 자원 최적화라는 목표를 향해 모든 과정들을 선제적으로 조정하면서 효율을 향상시킬 것이다. 인더스트리 4.0의 실시간 네트워킹 성능은 '온더플라이'를 변경할 유연함을 제공할 것이다. 그 결과 생산 시간이 단축되고 지연 시간은 최소화되어 생산 일정이 최적화될 것이다. 이렇듯 새로운 관리 운영 방식 덕분에 시스템이 고장나거나 예상을 벗어나는 문제가 발생하기 전에 적절한 정보를 제공함으로써 안전과 보안 성능을 향상시킬 것이다. 엔지니어들은 XR 기술을 이용해서 자동화 공정 제어, 공정 수정, 로봇과 협업 로봇에 작업 방향과 지침을 제공하는 등 변화의 흐름을 이용할 수 있을 것이다(그림 4).

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[그림 4] 공장에서 가상 인터페이스 스크린을 이용해서 로봇 팔을 점검, 제어하는 산업 엔지니어

인간의 머릿속을 들여다보는 기술

지금까지 IoT와 결합된 XR 기술이 기존 환경을 변화시키는 일부 애플리케이션을 살펴봤다. 현재 인지과학과 의학계는 인지 AI 서비스와 인간의 마음 간 상호작용을 탐구하고 있다. 그러한 연구 분야 중 하나는 중간적 디스플레이를 제거함으로써 HMI를 증대시키는 것이다. 헤드셋을 통해 뇌를 들여다보거나 가상 태블릿 PC를 관리하기보다 이 연구의 목적은 뇌 자체에서 발생하는 인지 현상을 더욱 직접적인 경험으로 만드는 데 있다(그림 5).

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[그림 5] HMI의 미래는 무엇인가? 더욱 직접적이고 개인적인 인지 인터페이스 경험이 우리를 기다릴 수 있다

결론

우리가 사물을 다르게 보면 바라보는 사물이 다르게 보인다. 미래의 기술은 XR을 포함한다. 첨단 기술이 부상하면서 XR 기술은 인간과 기계 간 상호작용을 강화할 것이며, 그 결과 인간이 마음을 이용해서 물건을 조작, 개선, 사용하는 방식도 영원히 바뀔 것이다. 설계 엔지니어로서 여러분은 IoT를 환영하며 많은 점들 중 1개를 연결할 것인가?
시간이 흐르고 있다. 똑딱똑딱, 똑딱똑딱. 카운트다운이 시작되었다. XR 기술이 펼쳐진다. 준비되었는가?

leekh@seminet.co.kr
(끝)
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