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VR 멀미, 객관적 수치로 관리하는 기술

  • 작성자최고관리자
  • 작성일2021-05-26 11:30
  • 분류With KRISSian
  • 조회수1170

VR 멀미, 객관적 수치로 관리하는 기술


- 의료측정팀 임현균 책임연구원

광영상측정표준팀 강필성 선임연구원, 안희경 선임연구원 -



VR(Virtual Reality)을 이용한 기술이 더욱 대중화되고 있다. 코로나19의 여파로 비대면 생활이 요구되면서 VR 기술은 다양한 산업과 융합하게 됐고 덕분에 여러 얼굴을 갖게 됐다.

하지만 VR 기술이 더욱 발전하기 위해서는 반드시 해결돼야 하는 요소가 있다. 바로 ‘VR 멀미’다. 최근 KRISS가 이러한 VR 멀미를 보다 객관적 수치로 해결할 수 있도록 측정하는 기술을 개발해 주목받고 있다.




▲ (왼쪽부터) 광영상측정표준팀 안희경 선임연구원,
광영상측정표준팀 강필성 선임연구원,
의료측정팀 임현균 책임연구원


가상현실 기술, 현실에서 더욱 사용되려면

가상현실(VR, Virtual Reality) 기술이 급성장하고 있다.
컴퓨터 속도가 빨라지면서 더욱 빠르게 발전하고 있는 이 기술은 그동안 군대 및 의료, 게임, 스포츠, 여행, 교육 등 다양한 영역에서 사용돼왔다. 국방기술을 개발하고 수술과 재활을 도우며 나아가 게임을 이용한 교육과 다양한 훈련이 가능하도록 돕는데 이용된 것이다.

다양한 산업의 여러 가지 기술을 직·간접적으로 경험할 수 있도록 돕기에 미래에 주목받는 유망기술로 거론되고 있지만, VR 시장에도 난제는 존재하고 있다. 바로 ‘VR 멀미’다. VR을 체험할 때 이용자가 느끼는 어지러움 등의 증상으로, 머리 착용형(HMD, Headmounted Display) 고글의 사용으로 인해 발생하는 현상이다. 고글이 사용자의 몰입도는 높이는 반면, 화면의 급격한 변화가 멀미도를 상승시켰던 것이다.

다양한 단체와 기관에서 VR 멀미 문제를 해결하고자 했으나 멀미를 측정하는 일은 감정의 지표와 같은 주관적 영역을 측정하듯 어려운 일이었다. 이에 여러 기관에서 정량적 지표를 만들고자 했으나 확실한 기준을 마련할 수 없었기에 어려움을 호소했고, 이를 해결하고자 KRISS 의료측정팀이 ‘사이버 멀미 정량측정법’ 개발에 착수했다.


▲ 사이버 멀미 정량측정 기술을 테스트하는 의료측정팀


(임현균 책임연구원) “이 기술의 니즈(Needs)는 의료분야에서 출발했습니다. 병원에 가면 의사가 환자에게 약을 처방하듯 병의 기전이나 치료 후의 방향성 등에 대해 설명해주죠. 그러나 큰 병원의 경우 의사 한 명 당 환자 한 명에게 할당된 시간이 수 분 밖에 안 돼서 자세하고 적극적인 설명을 할 수 없다는 아쉬움이 있었어요. 

이에 VR을 이용해 환자에게 처방해주면 어떨까 하는 의견이 나왔죠. 일명 디지털 설명 처방기술입니다. 병에 대한 설명부터, 약이나 수술, 시술에 대한 안내와 향후 치료 전략까지 설명을 해 주는 것입니다.

그런데 이런 처방을 받으려면 환자들은 고글을 쓰고 VR 체험을 해야 하는데 문제는 환자들이 대부분 노약자라는 것입니다. 때문에 VR 고글을 쓴 상당수가 어지러움을 호소했죠. 결국, 이 문제를 어떻게 해결할 것인가 고민하게 됐고 지금의 연구를 진행하게 됐습니다.”





VR 멀미, 뇌파와 광영상으로 잡는다

사이버 멀미는 몸은 움직이지 않는데 눈에 움직이는 것이 보이면서 뇌가 자극되어 멀미가 발생하는 현상이다.
그렇다면 과연 무엇이 뇌를 자극하는지 먼저 알아볼 필요가 있었다. 이에 KRISS에서 접근한 방법은 두 가지다. 하나는 ‘뇌파’에 접근하는 방식이며, 다른 하나는 ‘하드웨어’에 접근하는 방식이었다. 뇌파를 이용한 정량평가는 VR을 이용하는 사람의 뇌파를 추적해 멀미 상태를 측정하는 것이고, 하드웨어를 이용한 정량평가는 헤드 고글의 디스플레이와 렌즈의 광특성 및 영상 품질을 측정하는 것이다.

광영상측정표준팀 안희경 선임연구원은 렌즈를 통해 보이는 영상의 균일도와 광특성 등을 연구했고, 강필성 선임연구원은 렌즈의 변조전달함수, 시야각, 왜곡 등 광학특성을 연구했다. 의료측정팀 임현균 책임연구원은 언제, 어느 부위의 뇌파가 자극을 받는지 등을 연구했다.

(안희경 선임연구원) “헤드 고글을 쓰면 화면이 매우 멀리 있는 것처럼 보여요. 실제 디스플레이는 눈에 매우 가까이 있는데 말이죠. 이 때 멀리 있는 물체를 보기 위해 두 눈이 움직이는 수렴(Vergence)과 디스플레이에 초점을 맺는 조절(Accommodation)의 불일치가 발생하여 뇌가 자극을 받게 됩니다. 

또한 렌즈 외곽부의 심한 굴절에 의한 왜곡, 색수차에 의해 블러(Blur) 처리된 듯 보이기도 하죠. 이러한 상황이 발생하면 이용자는 어지러울 수밖에 없어요. 우리 연구팀은 헤드 고글 및 렌즈의 광특성과 영상품질에 대한 주요 인자를 정한 후 VR 멀미를 일으키는 요소를 정확하게 측정하는 연구를 진행하고 있습니다.”


▲ (좌측부터) VR 멀미를 일으키는 주요 하드웨어 인자에 대한
정량측정을 하는 광영상측정표준팀 안희경 선임연구원, 강필성
선임연구원


VR 멀미 정량측정을 위해 ‘뇌파’와 ‘광영상’, 두 분야에서 연구를 이어가는 이유는 VR 멀미가 어디서 유발되는지 몰랐기 때문이다. 처음에는 주요 인자가 어디서부터 작동되는지 확실치 않아 두 분야를 모두 연구했지만, 지금은 두 분야에서 주요 인자가 존재한다는 것을 인정하고 해당 인자를  보다 정확하게 발견하는 데 연구의 초점을 두고 있다.


VR 멀미 기준 마련 가능해진 미래

덕분에 국내에서 가상현실을 체험하기 위한 콘텐츠의 복잡도를 결정할 수 있는 토대를 마련할 수 있게 됐다.
눈을 자극하는 가상현실 세계를 체험하는 동안 뇌의 특정 영역과 특정 뇌파가 변하고 있음을 정량적으로 분석·규명해 하드웨어적으로 정량적 지표를 마련한 것이다. 그동안 정량적 평가법이 없어 설문을 통해 주로 수행하던 연구를 객관적으로 진행할 수 있는 초석이 마련된 것이다.

(강필성 선임연구원) “현재 VR기기의 하드웨어 성능을 측정할 수 있는 장비는 국내에 없습니다. 국외 장비도 손에 꼽아요. 하지만 아무리 유명한 외산 장비라고 해도 광특성과 영상품질을 정말 잘 측정할 수 있는지는 확신할 수 없어요.

인간 눈을 고려한 평가 장비를 만드는 게 어려운 일이기 때문이죠. 이런 가운데 하드웨어 성능을 정량적으로 측정할 수 있는 기술을 우리 힘으로 개발했다는 것은 큰 의의가 있습니다. 외산 장비를 대체할 수 있게 됐으니까요. 외산 장비의 국산화에 기여하는 셈이죠.”




해당 기술 덕에 앞으로 상업용으로 사용되는 여러 콘텐츠가 제작·개발될 때 멀미 등급을 부여하는 일이 가능해질 것으로 보인다. 또한, 노인들이 멀미를 느끼지 않을 적당한 콘텐츠를 제작하거나 아동을 위해 적절한 등급도 매길 수 있게 됐다.


(임현균 책임연구원) “사이버 멀미는 사람마다 느끼는 정도가 다릅니다. 연구원들이 사전 실험을 했는데, 특히 멀미가 심한 사람들이 고생을 많이 했어요. 모두가 고생하고 있지만, 덕분에 좋은 결과가 나온 것 같아 뿌듯합니다. VR 멀미 분야는 가상현실 기술이 더 발전하기 위해서 반드시 해결되어야 할 과제입니다. 저희 연구진들이 앞으로 더 세부적인 연구를 이어감으로써 후속 연구까지 좋은 성과를 거둘 수 있도록 노력할 것입니다.”


우리 삶에 더욱 구체적으로 다가온 VR 기술. VR 멀미를 제어하는 기술은 이러한 VR 기술이 일상에 더욱 뿌리 내리는데 현실적 가교역할을 해 줄 것이다. 남녀노소 누구나 거리낌 없이 VR 기술을 향유할 수 있도록 KRISS 연구진들은 오늘도 연구를 이어가고 있다.


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