우리 학교 산업디자인학과 이우훈 교수, 전산학부 이기혁 교수 공동연구팀이 지난달 13일 사물 표면에서 내부를 투시할 수 있는 새로운 증강현실 장치인 원더스코프(WonderScope)를 개발했다고 밝혔다. 원더스코프를 스마트폰에 장착하고 블루투스로 연결한 뒤 앱을 켜면 전시물 내부를 투시해 보는 듯한 경험을 할 수 있다.

보다 가깝고 생생한 전시를 위해

 과학관에 방문하면 전시품을 다양한 방식으로 관람할 수 있다. 최근 관람객들의 능동적인 관람을 위해 흔히 채택하고 있는 방법의 하나는 스마트폰으로 직접 체험할 수 있는 증강현실 앱이다. 이때 관람객들은 NFID 태그나 QR 코드 등을 이용해 모바일 화면으로 디지털 콘텐츠를 즐길 수 있다. 그러나 이런 방식들은 관람객들이 전시물 자체보다는 화면 속의 디지털 콘텐츠에만 집중하게 만든다. 전시물과 모바일 기기 사이의 거리로부터 발생하는 주의 분산 때문에 증강현실 앱은 오히려 관람객을 전시물에서 멀어지게 하는 원인이 되기도 한다. 이 문제를 해결하기 위해 연구팀은 전시물 표면에서 내부를 투시하는 장치에 관심을 두게 되었다.

 장치를 개발하기 위해서는 전시물 표면에서 스마트폰의 위치를 파악해야 한다. 기존에는 스마트폰의 위치를 파악하기 위해 전시물에 인식 장치를 설치하거나, 표면에 특수한 패턴을 인쇄해야 했다. 이 경우 전시물 외관을 해치거나, 공간 구성에 제약이 있었다. 따라서 연구팀은 기존의 문제를 해결하면서도 전시물 표면에서 내부를 투시하는 듯한 증강현실을 구현할 수 있는 전시 관람 보조장치를 개발하고자 하였다. 이에 따라 스마트폰에 클립으로 장착하고 블루투스로 연결하여 쉽게 사용할 수 있는 앱세서리(appcessory) 형태의 작은 디바이스인 원더스코프가 탄생했다.

원더스코프의 구조와 작동 원리 

 원더스코프라는 이름은 호기심을 가지고 탐색하며 놀라운 경험을 할 수 있다는 의미에서 놀라움을 뜻하는 원더(wonder)와 관찰용 기구를 의미하는 스코프(scope)를 합쳐 만들어졌다. 원더스코프는 직경 5cm, 높이 4.5cm의 원통형 구조를 가진다. 클립 모양의 연결부를 이용해 스마트폰이나 태블릿 등에 자유롭게 탈부착할 수 있으며, 다양한 스마트 기기와도 페어링할 수 있다.

 원더스코프는 전시물 표면에서 스마트폰의 위치를 실용적인 방법으로 파악한다. 우선 원통의 아랫부분에 내장된 RFID 안테나로 전시물 표면에 부착된 작은 RFID 태그를 읽어 대상의 절대적인 위치를 파악한다. 그런 다음 두 가지 광학적 변위 센서와 가속도 센서를 기반으로 상대적 이동량을 더하여 움직이는 스마트폰의 위치를 계산한다. 두 광학 변위 센서는 상호 보완적인 특성이 있어 종이, 돌, 나무, 플라스틱 등 다양한 재질의 표면은 물론 요철이나 물리적 패턴을 가진 표면에서도 스마트폰의 위치를 안정적으로 파악할 수 있다. 이렇게 계산된 값은 장치와 블루투스로 페어링된 스마트폰에 전송되어 앱을 통해 구현된 증강현실 콘텐츠를 이용할 수 있다. 원더스코프는 전시물 표면에서 4cm가량 떨어진 범위에서도 스마트폰의 위치를 파악할 수 있어 전시물 표면에서 간단한 3차원 상호작용도 가능하다.

인간과 컴퓨터의 상호작용, 그리고 활용 방안

 원더스코프는 컴퓨터와 인간 사이의 밀접한 상호작용을 가능하게 하는 장치로, 전시 공간에 방문한 관람객들에게 참여의 즐거움을 제공한다. 상업적인 전시만이 아니라 상호작용이 가능한 교구나 교육용 컨텐츠 제작에도 이용할 수 있어 실용성도 매우 높다.
연구팀은 많은 사람이 기술을 즐겁게 사용할 수 있도록 하기 위해 노력하고 있다. 이에 8월 2일부터 이달 3일까지 국립중앙과학관에서 개최된 ‘달 탐사 특별전’에서 원더스코프를 이용해 달 착륙선 체험 콘텐츠를 전시하기도 했으며, 과학관과 같은 전시 공간에서 본격적인 상용화를 진행할 계획도 가지고 있다.

 마지막으로 이우훈 교수는 활발한 연구가 이루어지고 있는 우리 학교의 인간-컴퓨터 상호작용(Human-Computer Interaction, HCI) 분야에 많은 학생이 관심을 가져 주길 바란다고 전했다. 이기혁 교수는 원더스코프 연구에서 주목해야 할 점은 센싱 기술보다 새로운 HCI의 개념이라며, 원더스코프의 사례를 통하여 학생들이 HCI라는 분야의 중요성을 한 번 더 생각할 기회를 가졌으면 좋겠다고 덧붙였다.