메타버스를 위한 하드웨어는 무엇인가?

메타버스라는 공간 기반의 디지털 세계를 탐험하는 일은 더 이상 새삼스럽진 않은 일이다. 하지만, 그 세상을 실제처럼 경험하는 것은 또 다른 준비가 필요하다. 물론 메타버스는 기존의 컴퓨팅 환경 만으로도 구축하고 경험하는 3D 세계를 일컫기도 한다. 하지만, 물리적 경계를 약화시켜 몰입감을 높이는 기술의 발전은 이용자가 디지털 세상 안에서 실제처럼 보고, 만지고, 느끼는 우리 감각까지 확장하게 됐다. 때문에 오늘날 메타버스는 온전히 가상으로 구축된 세계뿐 아니라 지금 우리가 살고 있는 물리적 세계를 결합한 디지털 세계를 가리지 않는 것이다.

다만, 이러한 디지털 속성을 가진 메타버스의 세계를 무작정 준비 없이 경험할 수는 없다. 각각의 메타버스의 유형에 따라 다양한 하드웨어가 요구되기 때문이다. 단순히 손안에 있는 모바일 장치만 있어도 되는 세계가 있는 반면, 어떤 세계는 헤드셋을 요구하기도 한다. 여기에 점점 다양화되고 분화되는 메타버스에 맞춰 감각을 보완하는 하드웨어의 등장은 메타버스 세계에 대한 몰입도를 더욱 높이고 있다.

메타버스를 위한 기본 컴퓨팅 도구
메타버스는 기본적으로 디지털이라는 속성으로 이뤄진 세계다. 때문에 디지털로 구성된 갖가지 데이터를 우리가 이해하기 쉽게 보고 들으며 그 세계를 탐험할 수 있는 하드웨어를 필요로 한다. 즉, 메타버스의 세계를 경험하기 위해선 각 메타버스와 상호 작용할 수 있는 컴퓨팅 인터페이스를 갖춰야 한다는 뜻이다.

3D TV도 공간감을 느낄 수 있지만, 자유도는 떨어져 메타버스에선 쓰기 어렵다

물론 이러한 컴퓨팅 인터페이스 도구는 메타버스의 유형에 따라 달라진다. 메타버스가 어떤 컴퓨팅 인터페이스 환경에서 활용 가능하도록 설계되었느냐에 따라 그 도구가 결정되는 것이므로 메타버스 만을 위한 아주 새로운 컴퓨팅 인터페이스를 요구하는 것은 아니라는 것이다. 이를 테면 우리 주위에서 수많은 이용자가 세계관을 공유하는 온라인 게임이나 3D 소셜 미디어 서비스는 이전에 없던 새로운 컴퓨팅 하드웨어가 아니라 이미 많이 보급된 노트북이나 모니터와 데스크톱 PC로 이뤄진 컴퓨팅 장치만 갖고도 메타버스를 경험할 수 있다.

하지만 기존 컴퓨팅 환경을 위해 설계된 메타버스는 한계가 뚜렷하다. 이는 노트북이나 PC의 컴퓨팅 파워의 문제가 아니라 디스플레이 장치가 갖고 있는 한계 탓이다. 메타버스 세계는 기본적으로 3D로 구현된 공간의 개념이 매우 강하지만 평면 디스플레이로 볼 때 그 공간감을 충분히 느낄 수 없어서다. 3D로 만들어진 디지털 세계를 탐험할지라도 공간의 깊이를 표현하고 이를 경험할 수 없는 평면 디스플레이는 모든 세상을 2D로 변환하기 때문에 메타버스를 온전히 경험하는 데 한계가 있다.

3D 세상을 보기 위한 시도
3D로 구현된 메타버스를 우리의 현실처럼 이질감 없이 경험하려면 결국 공간을 볼 수 있는 기술과 기본 하드웨어는 필연적이다. 물론 모든 요소를 정교하게 그려내는 메타버스일수록 매우 강력한 처리 능력 및 3D 모델링과 렌더링 파워를 가진 고성능 컴퓨터를 요구하기도 한다. 하지만, 메타버스가 꼭 실제 사진 같은 세상을 의미하는 게 아니라 수많은 이들의 공유되는 3D 세계관의 다양한 요소를 얼마나 결합하고 이를 경험하게 만드느냐에 달린 문제이므로 그 세계를 직접 들어갈 수 있는 디스플레이 하드웨어를 찾을 수밖에 없다.

메타버스가 3D로 구축해 놓은 깊이를 가진 공간과 사물을 경험하려면 우리가 일상에서 접하는 것처럼 3D로 표현할 수 있는 디스플레이 장치가 있어야 한다. 하지만, 디지털 개체의 입체감을 볼 수 있는 모니터 형태의 단일 입체 디스플레이는 구현이 쉽지 않을 뿐 아니라, 보는 각도에 따른 입체감이 달라지고 품질이 충분하지 않는 등 균일성도 떨어진다. 따라서 물리적인 방법으로 메타버스의 공간과 사물을 접하는 것보다 좀더 효율적인 기술을 가진 하드웨어를 이용하는 것은 불가피했다.

3D 공간을 볼 수 있는 상업용 HMD도 메타버스에 맞는 하드웨어는 아니다.

비용을 절감하면서 3D 그래픽을 입체감 있게 보는 가장 값싼 방법은 우리의 뇌를 속이는 것이다. 시간차를 두고 양쪽 눈을 통해 전해지는 신호가 우리의 뇌에서 조합될 때 마치 깊이를 가진 것처럼 느끼는 3D 디스플레이 기술을 활용하는 것이다. 그 대표적인 하드웨어가 3D TV와 3D 모니터다. 실시간으로 재생되는 좌우 이미지를 빠르게 깜빡이는 전자식 안경이나 좌우 영상을 걸러내도록 필터 처리된 안경을 통해서 보면 화면 안의 영상이나 사물이 마치 공중에 떠 있는 듯한 착시를 일으킨다.

하지만, 3D TV나 3D 모니터는 메타버스에 이용되지 않고 있다. 한 때 콘텐츠 산업의 영향으로 잠시 붐을 일으킨 데다 컴퓨팅을 위한 하드웨어로써 발전도 사실상 멈춘 탓에 컴퓨팅 기반의 세계관인 메타버스의 세계관에 어울리는 하드웨어는 아니었다.

HMD에서 XR 헤드셋에 이르다
메타버스 안에 들어가거나 실제 공간 위에 메타버스의 요소를 가져올 때 공간이나 사물의 일체감을 높이려면 우리가 눈으로 보는 대로 볼 수 있어야 해서다. 머리나 시야의 움직임에 맞춰 공간이 그려지거나 사물이 옮겨지는 것이 아니라 이용자의 어떤 변화에도 공간의 모습이 변화되지 않으면 사실상 메타버스에 동화되는 것은 불가능하다. 앞서 3D TV나 3D 모니터가 실제 공간 위에 3D 이미지를 표시할 수는 있지만, 일체감은 떨어지는 것은 이러한 이유다.

3D로 만들어진 공간의 입체감과 이용자의 반응에 변화하는 메타버스를 경험하기 위한 두 가지 조건을 충족하는 방법은 나의 움직임에 맞춰 변화되는 공간을 실시간으로 그려낼 수 있는 디스플레이 장치다. 그러려면 3D 공간을 표현할 수 있는 디스플레이가 나의 움직임에 반응하도록 설계되어야 한다. 한 공간에 고정된 것이 아니라 물리적으로도 나와 함께 움직일 수 있어야 한다.

혼합 현실 헤드셋인 홀로렌즈 2는 실제 공간에 3D 개체를 띄우고 다룰 수 있는 센서와 카메라를 담고 있다.

그래서 머리에 쓰는 헤드 마운트 디스플레이(Head Mount Display, 이하 HMD)는 앞선 조건을 일부 충족하는 하드웨어다. 즉, 한 장소에 고정되어 있지 않고, 손쉽게 디스플레이를 확장할 수 있으며, 3D로 표시하는 기능까지는 갖췄다. 다만, 상업용으로 개발된 HMD는 기존 3D 콘텐츠를 손쉽게 구현하는 것에 초점을 맞춰 설계된 것이어서 메타버스에서 활용하긴 어려웠다.

하지만, HMD는 메타버스 하드웨어의 중요한 기반을 제공했다. 실제 움직임을 메타버스 공간과 일치하도록 하려면 기존 디스플레이만 있는 HMD에 더 많은 요소를 추가해야만 했고 실제로 그 변화가 HMD에 하나씩 담겨지며 헤드셋이 된 것이다. 이용자의 움직임을 추적할 수 있는 내외부 센서 및 카메라, 그 밖의 이미지 처리 장치를 더하고 메타버스와 상호 작용에 쓰일 컨트롤러나 손 같은 입력 도구를 인식하도록 보완한 것이다.

이러한 기술적 보완을 거쳐 가상 현실(VR)과 증강 현실(AR), 혼합 현실(MR) 같은 다양한 메타버스용 헤드셋이 출현한다. 이러한 장치 자체를 메타버스로 볼 수는 없다. 다만 기존 또는 신규 메타버스 공간과 사물을 가상 또는 실제 현실에서 거닐거나 다루면서 그 세계에 대한 몰임도를 높이는 데 매우 장치의 역할이 높아지면서 처음부터 이를 지원하는 메타버스도 점점 증가하고 있다.

외부 카메라를 이용해 공간을 추적하는 VR 헤드셋인 오큘러스 퀘스트2

결과적으로 물리 세계에 존재하는 사람에게 디지털 세계의 그 감각을 전달하고 상호 작용하는 하드웨어는 메타버스를 위한 인터페이스로써 XR(확장 현실, Extended Reality) 헤드셋은 가장 중요한 하드웨어 중 하나인 셈이다. 때문에 메타버스는 단순히 세계관의 구축 만으로 완성되는 것이 아니라 그 세계의 상호작용이 가능한 하드웨어 인터페이스를 선택하는 일부터 시작된다고 볼 수 있다.

가상 현실 메타버스를 어떻게 거닐 것인가?
메타버스가 3D 공간으로 이뤄진 세계인 만큼 우리는 당연히 그 세계를 실제처럼 돌아다닐 수 있다. 메타버스 개념이 적용된 PC나 모바일용 MMORPG의 이곳 저곳을 돌아다니는 것을 떠올려보면 이해가 쉬울 것이다. 하지만 가상 현실이나 증강 현실 같은 XR 헤드셋을 이용하도록 설계된 메타버스는 이 부분에 약점이 있다. 특히 가상 현실 기반 메타버스에선 이동의 문제를 해결할 수 있는 하드웨어가 필요하다.

XR 헤드셋 기반 메타버스는 실제 공간과 가상 공간의 동작이 일치하도록 설계된다. 현실에서 한발을 내딛으면 그 거리만큼 가상 공간도 움직이는 것이다. 그런데 무한한 공간의 깊이를 갖고 있는 멀티버스를 돌아다니려면 현실에서 그만한 거리를 실제로 움직여야만 하는데, 헤드셋을 쓰고 그런 공간을 움직이는 것은 사실상 불가능한 일이다. 물론 증강 현실을 이용하는 메타버스라면 현실 위에 그 세계를 중첩하는 만큼 실제 공간을 돌아다니는 것으로 상대적으로 덜 민감한 문제일 수도 있다. 하지만 그보다 쉽게 구현되는 가상 현실 메타버스는 가상 공간을 이동할 수 있는 해결책을 현실에서 찾아야 한다.

트레드밀을 설치하면 좁은 공간에서도 가상의 메타버스를 실제처럼 돌아다닐 수 있다.

이처럼 현실적 문제로 가상 현실 메타버스를 이동하는 한계를 해결하기 위해서 나름의 대책은 있다. 일정 범위 안에서 이동은 자유롭게 하면서 먼 공간으로 이동할 땐 그곳까지 직접 걸어가지 않고 이동할 지점을 찍어 텔레포트하거나, 컨트롤러의 조이스틱을 이용해 그곳까지 걸어가는 척 하는 것이다. 이러한 가상 현실 메타버스를 둘러보는 데 도움은 되지만, 그만큼 몰입도를 떨어뜨리기 때문에 좁은 공간에서도 이동할 수 있는 여러 대안 하드웨어가 등장하고 있다.

대표적인 장치는 트레드밀이다. 트레드밀은 런닝 머신처럼 일정한 공간에 설치하는 장치지만, 360도로 이동할 수 있는 것이 특징이다. 비록 좁은 공간에 설치하는 발판이라 해도 걷거나 뛸 때 밖으로 튕겨 나가지 않을 뿐만 아니라, 앉거나 높이 뛰는 동작까지 모두 반응하도록 설계됐다. 가상 현실 메타버스의 공간 이동에 대한 몰입도를 높이는 가장 완성도 높은 솔루션이지만, 내구성 높은 기구 설계에 따른 비용이 적지 않게 든다.

트레드밀을 대신하는 이동 솔루션은 다양한 센서를 활용한 제품들이다. 가장 최근 등장한 바퀴 달린 VR 신발도 그 중 하나다. 이 신발을 신은 뒤 의자에 앉아 빨리 걷듯 바닥에 발을 구르면 공간을 직접 움직이지 않아도 제자리에서 다른 공간까지 움직일 수 있다. 천천히 걷거나 빨리 뛰거나 점프 등 행동을 메타버스에 구현할 수 있다. 의자의 높이에 따라 시야가 내려가는 것이 조금 불편할 수 있지만, 넓은 공간이 필요 없고 어디에나 이동할 수 있다는 장점이 있다.

의자에 앉아 발을 구르면 공간을 이동하는 장치도 개발되었다.

의자 형태의 이동 수단도 있다. VR 신발을 신을 필요 없이 의자에 앉은 채 발을 구르면 메타버스를 이동하는 VR 의자도 등장했다. 이 의자는 의자 발판에 있는 센서 및 카메라로 발이 움직이는 것을 감지해 속도를 반영하는 것으로 걷거나 뛰는 효과를 낼 수 있다. 높낮이 조절은 아쉽지만, 훨씬 자연스럽게 메타버스를 이동할 수 있는 하드웨어다.

그 밖에도 제자리에서 뛰면 그 기울기를 감지해 메타버스 공간을 이동하는 간단한 센서 장치도 있다. 이 장치는 발목에 부착하는 것이어서 설치 부담이 거의 없는 데다 몸을 구속하는 별다른 장치가 없는 만큼 움직임이 자유롭다. 다만, 헤드셋을 쓴 상태에서 제자리에서 뛰는 감각을 유지하는 것이 쉬운 일은 아니므로 공간을 인지할 수 있는 패드를 바닥에 깔아야 한다.

이 밖에도 직접 걷거나 뛰어서 이동하지 않더라도 새가 되는 시뮬레이터나 비행기를 조종하는 시뮬레이터 등 메타버스를 이동할 수 있는 다양한 하드웨어가 존재하는데, 메타버스는 그 세계의 감각을 동기화할 수 있는 방법에 따라 경험이 달라질 수 있기 때문에 이러한 수단은 앞으로 더 늘어날 것이다.

무엇을 어떻게 느낄 것인가?
공간을 이동하는 것만큼이나 메타버스의 다양한 반응을 현실에서 느끼는 것도 중요한 부분이다. 메타버스에서 일어난 각종 현상을 눈으로 보는 것은 더 이상 어려운 일이 아니지만, 그것이 주는 효과를 눈으로만 보는 것은 충분하지 않다. 메타버스에서 벌어진 현상을 눈 이외에 사람의 감각에 전달하는 것도 메타버스의 상호작용을 현실로 확장하는 주요한 요소 중 하나다. 다만, 사람의 감각 기관에 직접 신호를 보낼 수는 없으므로 그 효과를 낼 수 있는 하드웨어들이 필요하다.

XR 장갑은 메타버스의 반응을 상호작용하기 위한 매우 중요한 장치다.

수많은 감각 인터페이스 가운데 XR 장갑은 매우 중요한 요소 중 하나다. XR 장갑은 가상 현실, 또는 증강 현실에 나타나는 디지털 사물의 반응을 손을 통해 직접 전달하기 위한 장치다. 물론 장갑을 손에 끼지 않아도 메타버스와 XR 헤드셋이 손을 인식해 사물을 제어할 수는 있다. 하지만, XR 장갑은 사물의 크기와 형태, 움직임에 따라 장갑을 제어함으로써 이용자가 그 반응을 경험하도록 설계되어 있다. 예를 들어 사람의 심장을 메타버스에서 쥐었을 때 일정한 가격으로 뛰는 박동을 손에 전달하므로 더 생생한 경험을 할 수 있다.

XR 장갑 외에도 햅틱 슈츠도 메타버스의 감각을 경험하는 수단이다. 햅틱 슈츠는 온 몸에 걸치는 의복 형태로 제작되지만, 의복 안에 강도를 세밀하게 조정하는 진동 모터를 각 부위별로 배치해 메타버스에서 일어나는 충격을 몸에 전달한다. 메타버스 안에서 누군가와 부딪치는 것 같은 어떤 행위로 인한 몸의 변화가 발생했을 때 햅틱 슈츠를 통해 전달한다.

메타버스의 상황에 맞는 향기를 만들어내는 장치도 개발되고 있다.

이처럼 대부분 메타버스에서 일어난 물리적 변화 위주로 우리의 감각을 활용하는 하드웨어로 보이지만, 독특한 장치들도 개발 중이다. 특히 냄새와 관련한 하드웨어도 개발되고 있는데, 메타버스의 특정 지역 또는 사람이나 사물로부터 날 수 있는 향기를 비슷하게 내려고 시도 중이다. 이를 테면 메타버스에서 총을 쐈을 때 나는 화약 냄새를 나도록 만들 수 있는데, 상황에 따라 향기를 조합해 내는 장치도 머지 않아 쓰게 될 듯하다.

하드웨어는 메타버스를 보완한다
메타버스는 디지털 공간 기반의 생태계라는 점에서 얼마나 그 생태계를 충실하게 구축하고 유지할 것인지 개념 설계가 매우 중요하다. 메타버스가 수많은 이용자들이 함께 살아갈 수 있는 공간으로써 자생적인 환경을 갖추는 일이 그 무엇보다 중요하다는 뜻이다. 하지만, 그 생태계의 완성도는 현실에서 얼마나 기술적으로 보완하느냐에 달렸다. 디지털 세계의 영향이 현실에 반영될 수 있도록 꾸준히 보완하는 기술을 통해 상호 작용을 강화함으로써 메타버스에 더욱 몰입할 수 있도록 만들 수 있어서다.

때문에 메타버스를 위한 하드웨어는 앞으로 다양한 형태로 더 늘어날 수밖에 없다. 메타버스를 위한 XR 헤드셋 뿐만 아니라, 실제 세계와 같은 효과가 반영될 수록 이를 현실에서 체감할 수 있도록 도와주는 주변 장치들의 필요성이 더욱 커질 것이기 때문이다. 비록 메타버스라는 가상의 공간 속 생태계를 경험하는 것이라도 그 경험의 주인공이 감각을 가진 우리이기에 그 감각을 채울 보완재가 필요하다는 인식을 멈출 수 없으니 말이다

덧붙임 #

1. 이 글은 KISA 리포트 2021.02에 기고한 것으로 편집본은 KISA 리포트 자료실에서 다운로드할 수 있습니다. 이 글은 편집본과 일부 내용이 다를 수 있습니다.

2. 이 글은 2021년 3월 5일에 이 사이트에 공개되었습니다.

chitsol Written by:

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