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'구글글래스' 보다 30배 빠른 'K글래스' 개발

유회준 KAIST 교수 연구팀, 증강현실 전용 프로세서 내장된 디스플레이
세계 최초 저전력·고성능 동시 달성…미래 모바일 IT 혁신 주도 예고

고성능·초저전력 머리 장착형 디스플레이 '케이글래스(K-Glass)'.
구글글래스보다 속도가 30배 빠른 디스플레이가 개발됐다.

KAIST(한국과학기술원·총장 강성모)는 전기및전자공학과 유회준 교수 연구팀이 세계 최초로 증강현실 전용 프로세서가 내장된 고성능·초저전력 머리 장착형 디스플레이(HMD) '케이글래스(K-Glass)'를 개발했다고 20일 밝혔다.

연구팀의 전용 프로세서 개발로 기존 상용칩을 활용한 구글글래스 보다 속도는 30배 이상 빨라지면서 동시에 사용시간은 3배 이상 길어지는 등 실제 사용자에게 불편함이 많이 줄어 증강현실 시대를 앞당길 것으로 기대된다.

증강현실은 현실 세계와 이를 적절히 변형한 가상 미디어 콘텐츠의 결합을 말한다. 영화 '마이너리티 리포트'에서 처럼 허공에 화면이 뜨고 손짓으로 컴퓨터를 조작하고, 동화책에 그려진 공룡 그림을 쳐다보면 3차원 공룡이 책 위로 솟아올라 보이게 하는 기술이다. 

삼성, 마이크로소프트 등에서는 관련 특허를 출원 중이다. 특히 구글에서는 2012년 증강현실을 위한 프로젝트 글래스(Project Glass)를 개발했다. 하지만 자연스러운 증강현실을 구현하기에는 성능이 만족할만한 수준은 아니었다.

구글의 기술은 바코드와 같은 표식을 인식해 해당 물체에 가상 컨텐츠를 첨가하는 방식의 증강현실을 구현하는 방식으로 표식을 설치하기 힘든 야외에서는 증강현실을 구현할 수 없는 단점을 지녔다.

더욱이 2시간 정도만 사용할 수 있을 정도로 전력 소비량이 커 휴대폰과 같은 모바일 기기처럼 일상생활에서 항상 착용하지는 못하는 실정이다.

케이글래스를 활용해 서점에서 잡지를 보는 모습(위쪽), 케이글래스를 통해 마트에서 건담로봇을 보는 모습.
반면 연구팀이 개발한 케이글래스의 '증강현실 전용 프로세서'는 인간 뇌의 시각 집중 모델에 영감을 받아 제작돼 저전력·고성능을 동시에 달성했다. 시각 집중 모델은 보고 있는 화면에서 이미 있고 중요한 부분을 배경과 같이 인식해 무의미한 영역들로부터 분리하는 것이다.

이에 불필요한 연산을 제거할 수 있어 복잡한 증강현실 알고리즘의 연산 속도를 획기적으로 증가시킬 수 있다.

또 전력소모를 줄이기 위해 '뉴런의 신경망'을 모방한 네트워크 구조를 적용했다. 프로세서 내부에서는 데이터가 활발하게 돌아다니는데 데이터 쏠림현상에 의해 전송에 병목이 발생할 수 있는데 연구팀은 뉴런의 신경망 구조를 활용해 프로세서 내 데이터를 전송 및 네트워크 병목현상을 효과적으로 극복했다.

개발된 증강현실 전용 프로세서는 65nm(나노미터) 공정에서 제작돼 32㎟ 면적에 1.22TOPS(Tera-Operation per Second, 1초당 1012회 연산속도) 성능을 보인다. 더욱이 30fps(초당프레임)/720p(픽셀) 비디오 환경의 실시간 동작에서 1.57TOPS/W(와트)의 높은 에너지 효율을 나타내 장시간 동작할 수 있다.

유 교수는 "스마트 폰의 뒤를 잇는 차세대 모바일 디바이스로 HMD에 대한 관심이 급증하고 있다"며 "투과형 HMD는 증강현실을 구현함에 따라 교육 엔터테인먼트 등의 분야에 큰 변화를 가져올 것"이라고 밝혔다.

이어 "케이 글래스는 구글의 프로젝트 글래스 등 기존 HMD의 낮은 컴퓨팅 성능을 획기적으로 향상시키는 것은 물론 초저전력 소비를 달성하는데 성공, 미래 모바일 IT분야에서 혁신적인 변화를 주도할 것"이라고 덧붙였다.

 

 
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