비행 시뮬레이션에서 파워 글러브까지 가상현실 기술 선구자들

비행 시뮬레이션에서 파워 글러브까지 가상현실 기술 선구자들

세계를 바꾸는 발명가

 

새로운 것을 창조하는 사람을 발명가라고 합니다. 발명가가 만든 발명품들은 상품으로 개발되어 시장에 제공하면서 사회, 경제, 문화를 변화시킵니다. 많은 발명가와 혁신적 인물들, 그리고 무명의 기술자들이 오래전부터 지금까지 해 온이 일은 앞으로도 영원히 지속될 것입니다.

1482년 레오나르도 다빈치(Leonardo da Vinci)가 태엽으로 움직이는 자동차를 만든 것을 이어받아 1569년 네덜란드의 시몬 스테빈(Simon Stevin)이 풍력 자동차를 발명하고, 1765년 제임스 와트(James Watt)가 증기 기관을 발명한 것에 기반하여, 1769년 프랑스의 니콜라스 조셉 퀴뇨(Nicholas Joseph Cugno)가 최초의 증기 기관 자동차를 발명하는 것처럼 말입니다. 결국 자동차의 발명은 세계 자체를 바꾸어 놓았습니다. 현재의 가상현실 기술도 20세기 초부터 진행되어온 발명과 혁신의 역사에서 출발합니다. 이 발명가들의 선구적 활동을 보면서 역사를 이해하는 것은 가상현실 기술의 현재와 미래를 판단하는 데 큰 도움이 될 것입니다.

 

 

최초의 가상현실 비행사, 에드윈 앨버트 링크

최초의 가상현실은 비행 시뮬레이터였습니다. 비행사이자 발명가인 에드윈 앨버트 링크(Edwin Link)는 1929년 계기 비행 연습기를 발명합니다. 이후 연구를 거듭하여 1930년에 비행 시뮬레이터를 만들어냅니다. 비행 시물레이터는 비행기와 우주선의 조종사나 승무원들의 훈련을 위해 실제와 비슷한 비행 상황을 만들어주는 전자 기계 장치입니다. 이 장치로 모의 훈련을 해서 비용을 줄이고 훈련생들이 비행기에 완전히 익숙해지도록 하기 위해서였습니다.

에드윈 앨버트 링크는 1920년에 조종석과 컨트롤을 갖추고 비행의 움직임과 감각을 느낄 수 있는 링크 트레이너(Link Trainer)라는 장치도 만들어냈습니다. 1929년 제2차 세계대전이 일어나기 5년전인 1924년에 미국 육군 항공대는 링크 트레이너 6대를 구입하여 가상현실을 활용한 비행 시뮬레이션을 시작합니다. 6대로 시작했지만 제2차 세계대전이 가까워짐에 따라 미국 정부는 수천 대를 추가로 구입했습니다. 이때 링크 트레이너로 훈련한 항공 대원만 50만 명이 넘는다고 합니다.

전쟁 기간 동안 전자공학의 발달로 모의 장치는 점차 더 실제에 가깝게 개선되었습니다. 1950년대 초에는 효율적인 아날로그 컴퓨터를 사용하여 성능이 더욱 향상되었습니다.

현실처럼 만들어진 상황에서의 시뮬레이션 훈련이 비행기나 자동차, 전동차처럼 조종 훈련의 비용과 위험 문제를 줄이는 데 큰 도움이 되었습니다.

 

 

 

 

 

 

 

가상현실 디바이스의 원형, 에드윈 랜드와 모든 하일리그

두 차례의 세계대전 이후 비약적으로 발전하던 1950년대 할리우드 영화도 가상현실 기술의 개발에 커다란 기여를 했습니다. 1950년대 중반 에드윈 랜드(Edwin H. Land)는 3차원 이미지를 구현하는 컬러 영화를 개발합니다. 그는 편광 물질에 관한 과학 문헌을 조사하는 과정에서 폴라로이드 필름을 편광 할 수 있는 저렴한 필터를 발명하여 이후 폴라로이드(Polaroid)라고 잘 알려진 회사를 설립합니다. 

이 기술을 기반으로 개발한 것이 3차원 영상을 볼 수 있는 안경입니다.

1957년 모튼 하일 리그(Morton Heilig)가 가상현실 디바이스의 원형인 센 소라마 시뮬레이터(Sensorrama simulator)를 개발합니다. 그는 시청자를 화면으로 끌어들여 오감을 강화하는 체험 극장(Experience Theatre) 모델을 구상하여 센소라마 시뮬레이터로 구현했습니다. 1957년부터 개발된 이 장치로 1962년에 특허를 취득합니다. 3차원 이미지, 입체 음향, 냄새 등을 이용해 신경체계를 자극하는 장치로 이를 가상현실 디바이스의 원형이라 부릅니다.

1962년에 이 센소라마 시뮬레이터는 시각, 청각, 후각, 촉각을 일으키는 4개의 짧은 영상을 보여주는 수준까지 개발되었습니다.

이 장치를 통해 사용자는 브루클린 거리에서 오토바이를 타는 것과 같이 얼굴에 바람을 느끼고 좌석 진동, 3D 거리 전경, 거리의 냄새까지 느낄 수 있었다고 합니다. 하지만 크기가 거대하여 대중화되기에는 적절하지 않았습니다. 가상현실 장치의 크기 문제는 현재까지도 여전히 어려운 숙제로 남아있습니다.

 

 

그래픽 기반의 사용자 컴퓨팅, 이반 서덜랜드

1965년 유타대학교의 이반 서덜랜드(Ivan Edward Sutherland)는 자신의 논문 〈궁극의 디스플레이(The ultimate display)〉에서 가상현실을 컴퓨터 그래픽의 궁극의 형태라고 설명합니다.

그는 1966년부터 1968년까지 하버드 대학교에서 전기공학과 부교수로 재직하면서 제자인 밥 스프로울(Bob Sproull)과 함께 HMD를 개발합니다. 현재 VR 디바이스의 원형으로 알려진 이 장치는 천장에 부책 해서 사용하는 방식으로 센 소라마 시뮬레이터에 비해 크기 작아졌습니다. 그럼에도 불구하고 천장에 고정하여 매달아야 사용할 수 있을 정도로 무겁고 해상도가 낮으며, 시야의 각도가 좁고 반응 속도가 느려서 사용자들에게 가상현실에 대한 몰입감을 주기에는 부족했습니다.

다만 이 장치는 모니터에서 벗어나 사용자가 컴퓨터 공간에 들어가 여러 프로그램을 제어하고 상호작용 하는 개념을 적용했기에 의미가 있습니다. 가상현실에서의 상호 적용은 현실성을 높이는 핵심 요소입니다. 이후 서덜랜드는 실시간 하드웨어, 3D 컴퓨터 그래픽 분야에 뛰어들며 인간과 컴퓨터의 상호작용에 대한 패러다임을 새롭게 제시하기도 했습니다. 글자만 나타나던 화면에 3D 입체 그래픽을 표시하는 지금의 그래픽 기반의 사용자 컴퓨팅 랜드 덕분이라고 할 수 있습니다.

이때까지의 가상현실 기계는 사람의 몸을 고정시켜서 스크린을 보여주거나 사용자가 움직여 새로운 상황을 만들어내야 했습니다. 그런데 사용자가 더욱 자유로워지려면 가상현실 기계가 작아져야 하고, 가상현실과 상호작용 할 수 있는 요소들이 필요합니다. 이를 보완하기 위한 디바이스들이 출현하기 시작합니다.

 

 

 

 

 

 

가상현실 안경과 파워 글러브 개발자, 재론 래니어

가상현실 장갑의 원형이 되는 데이터 장갑을 발명한 토마스 짐머만(Thomas G. Zimmerman)과 함께 재론 래니어(Jaeon Zepel Lanier)는 1985년에 작업자를 위한 시각 보호 안경을 기반으로 하는 가상현실 안경과 파워 글러브(Power glove)를 개발하여 회사를 설립했습니다. 

1989년에 판매되기 시작한 파워 글러브는 닌텐도 게임을 하기 위한 디바이스이자 가상현실 장치로 큰 관심을 받았지만, 사용법이 어렵다는 평가를 받으며 판매에는 실패했습니다.

다만 손과 손가락의 움직임을 통해 가상현실의 공간과 상호작용하는 핵심적인 도구의 시작으로 의미가 있습니다.

 

가상현실 디바이스 발명의 역사

에드윈 앨버트 링크가 1930년에 비행 시뮬레이션을 만들며 첫걸음을 뗀 가상현실 기술은 점점 발전했습니다. 영화 기술을 활용해서 폴라로이드를 통한 3차원 영상 안경과 센 소라마 시뮬레이터에 이르면 개인이 체험할 수 있는 가상현실 디바이스가 등장했습니다. 뿐만 아니라 데이터 글러브를 통해 가상현실 속 개체들과 상호작용 하는 단계에 이르렀습니다. 기술은 기존에 개발된 다양한 요소들과 융합하면서 새롭게 발전하고 있습니다.

이처럼 HMD가 다양한 분야에서 활용되고, 증강현실 디바이스들이 눈빛과 목소리로 상호작용 하며 홀 로렌즈 콘텐츠를 만들고, 이것이 생활, 현장, 놀이에서 활용하는 수준에 이른 것은 수많은 선구자들의 노력과 실험으로 이루어진 것입니다.

 

 

시뮬레이터(Simuator)

미리 영상을 만들어내고 그것을 연속적으로 바꿔줌으로써, 마치 움직이는 것처럼 보이게 하는

컴퓨터 기능을 이용한 장치입니다. 군대, 항공 수송 기관, 우주 개발 기관 등에서 많이 쓰며,

더욱 정교한 성능의 시뮬레이터를 개발하기 위한 연구가 계속되고 있습니다. 

 

 

 

728x90