모두가 탐내는 AR 콘택트 렌즈!

지난 2018년 12월경, 국내에서는 알함브라 궁전의 추억이라는 드라마가 방영되었다. 드라마는 현실의 등장인물이 가상 현실속의 캐릭터들과 게임을 즐기며 겪게되는 흥미롭고 꿈같은 이야기들을 다루고 있다. 그야말로 흥미진진하게 이 드라마를 시청했던 것으로 기억한다.

첫회 중간즈음에 스페인 바르셀로나의 어느 한적한 마을 광장에서, 주인공인 현빈은 중세의 대검으로 무장한 전사로부터 공격을 당하는 장면이 나온다. 현빈은 현실과 게임을 구분하지 못하고, 멍하니 적을 쳐다보고 있다가, 적의 칼에 맞아 피를 뚝뚝 흘리지만 이상하리 만큼 남의 일을 보듯 그 모든 상황을 무덤덤하게 받아들인다. 그리고, 곧 나사르 왕국의 전사에게 죽임을 당했다는 메세지에 이어, 자동으로 게임에서 로그아웃되었다는 상황 종료 UI가 안구게 맺힌다.

그랬다! 현빈의 눈앞에 펼쳐졌던 모든 것들은 현실이 아니라, 게임 속의 가상 현실이었다. 그제서야 시청자들은 이게 환타지 드라마가 아니라, 게임속 상황설정의 스토리가 겹쳐져 있음을 알게 된다. 드라마는 친절하게도 이런 가상 현실을 실감나게 체험하기 위해 현빈이 착용하고 있는 콘택트 렌즈를 보여준다. 

 

이 장면에서, 현빈은 한국의 게임 운영 실무자와 실시간으로 연락을 주고 받으며, 실감의 정도와 게임으로서의 상품성을 검증하며, 렌즈를 유심히 바라본다. 

모두들 그런 생각들을 했을 것이다. 저거 현실적으로구현되기만 하면, VR, HMD 다 망하겠네? 그런데 과연, 이런 렌즈가 있다면, 세상은 어떻게 변화할까? 가능하기는 한 걸까?

그래서, 찾아 봤다! 

그나마 가장 자연스럽고, 그럴싸해 보이는 시각장치로는 인텔이 개발한 AR 안경 바운트(Vaunt)라는 것이다.  일반적인 안경 같은 편안한 모습으로 안경다리에 부착된 레이저가 렌즈에 빛을 반사시켜 가상 이미지를 만들어내는 방식이다. 휴대폰에 블루투스로 연결해 쉽게 사용할 수 있어서 정말 기대되는 작품(?)이었다. 그러나, 아쉽게도 인텔은 이 제품의 개발을 중도 포기한 것으로 알려져 있다.

                   인텔이 개발한 AR 안경 바운트(Vaunt)

삼성, 소니, 애플 등도 이에 지대한 관심을 보이고 있는데, 아직 개발까지 진행된 상황은 아닌 듯 하지만, 특허가 출원된 것은 분명히 확인할 수 있다. 

삼성전자가 제시한 스마트 렌즈는 작은 디스플레이를 비롯해 카메라와 안테나, 눈의 움직임을 감지하는 센서가 장착돼 있다. 눈 깜박임은 각종 명령을 입력하거나 사진을 찍고 이미지를 처리하는 데 필요하다. 센서는 눈의 깜박임을 감지해 사용자의 명령을 스마트폰에 전달하고, 처리된 결과는 즉시 렌즈로 다시 전송되는 구조이다.

                                    삼성전자의 스마트 렌즈 개념도 ( 미국 특허청 )

애플의 스마트 렌즈는 아이폰의 콘텐츠를 사용자의 눈앞에 디스플레이 해준다. 이 렌즈는 눈의 움직임을 추적해 사용자의 눈에 투영된 이미지에 디지털 이미지를 병합해 새로운 세계를 제시한다. 동공 팽창이나 눈깜빡임 등의 움직임을 추적해 사용자가 화면의 일부 콘텐츠와 상호 작용할 수 있는 기능을 제공한다. 작은 움직임도 예민하게 감지하기 위해 렌즈에 빛을 투과하는 초소형 적외선 방출기를 탑재하고 있다는 것이 특징적이다.

                                      애플의 스마트 렌즈 개념도 ( 미국 특허청 )

소니 또한 눈의 깜빡임을 통해 이미지를 찍고, 촬영한 이미지를 볼 수 있는 콘택트렌즈형 임베디드 스마트 기기의 특허를 보유하고 있다.

소니의 스마트 렌즈 개념도 ( 미국 특허청 )

실제로 이런 아이디어가 연구된 지는 꽤 오래되었다. 지금은 아마존의 부사장인 컴퓨터공학자 바박 파비츠가 2009년 미국 워싱턴주립대에 있을 때, 콘택트렌즈에 발광다이오드(LED) 디스플레이와 미니 회로를 탑재한 연구를 발표한 바 있다. 

파비츠연구팀이 개발한 LED가 탑재된 스마트 렌즈 (워싱턴 주립대)

최근에는 국내 연구진이 센서와 LED를 탑재한 스마트 렌즈를 개발했다. 울산과학기술원(UNIST)과 성균관대 공동 연구팀은 콘택트렌즈에 장착된 센서로 눈물 속 포도당을 감지해 LED를 작동시키는 무선 스마트 렌즈를 개발했다. 이 렌즈에는 고감도 센서와 그 정보를 보여주는 LED 디스플레이, 무선 안테나가 탑재돼 있다. 이는 2014년 구글이 개발했다가 포기한 스마트 렌즈와 같은 기능의 렌즈이다. 

       국내 연구진이 개발한 의료용 스마트 렌즈 (UNIST)

이러한 연구들은 콘텍트렌즈형 AR 기기의 가능성을 앞당길 아이디어가 될 것으로 보인다. 물론 아직까지 해결해야 할 과제가 더 많다. 미국 IEEE에서 전기전자통신을 연구하는 마이크 주드는 “콘택트렌즈형 AR 기기는 시야의 일부를 어둡게 하고, 각막에 전자장치가 달라붙는 이물감으로 눈을 피로하게 만들 것”이라며 “수분을 함유하고 있는 안구 환경, 무선 주파수와 배터리 등의 난제가 남았다”고 설명했다.

이상은 동아사이언스의 기사 내용을 인용하여 정리한 내용이다. 

[출처: http://dongascience.donga.com/news.php?idx=25771]

자, 그럼 2020년 현재 이 AR콘택트렌즈의 기술은 어디까지 진화되었을까? 

지난 1월, 미국 캘리포니아 기반의 스타트업 '모조 비전(Mojo Vision)'이 사람의 눈에 장착하는 콘텍트 렌즈 형태의 증강현실 디스플레이를 공개했다. 모조 비전이 이번에 공개한 제품은 시제품으로 오랜 연구 끝에 탄생한 것이라고 밝혔다. 

AR 렌즈는 1인치당 14K 픽셀의 마이크로 디스플레이를 탑재해 7만 픽셀 해상도의 이미지를 재생할 수 있다. 이렇게 작고 선명한 디스플레이에 각종 건강 관련 데이터와 날씨 정보를 보여줄 수 있다. 특히 사람의 동공 속에 있는 광수용체(Photoreceptor) 바로 앞에 디스플레이가 위치하게 되므로 극히 낮은 전력으로도 선명한 이미지를 보여줄 수 있다. 

렌즈의 테두리 영역에는 ARM의 프로세서와 이미지 센서를 탑재하며 아이 트래킹 센서, 통신용 칩, 안테나 등을 담을 예정이며, 생체 IoT 기술 기반의 컴퓨팅 플랫폼으로 발전할 계획이다. 또한 배터리는 얇은 필름 형태로 렌즈에 내장될 예정이며, 하루 정도 사용한 후 충전 케이스에 담아 다시 충전하는 방식을 채택할 예정이다. 그러나 최종적으로는 사용자가 목걸이처럼 착용하는 작은 배터리로부터 무선으로 전기를 충전해 오랫동안 사용할 수 있도록 할 방침이다. 

이 렌즈는 가상 텔레 프롬프터, 내비게이션 명령을 보는데에 활용할 수 있다. 그리고, 스마트폰을 통해 누군가로 부터 알림이 오면, 시야에 그 알림을 보내고 있는 인물을 떠올리게 할 수 있다. 렌즈는 마이크로 LED 디스플레이를 사용자의 눈의 망막에 투사한다. 

아직, 상용화되지는 않았지만, FDA는 획기적인 렌즈로 평가하고 있는 것으로 알려져 있다. 망막염 색소나 근육 퇴화 같은 다른 시각적 질병을 가진 사람들이 가장 많은 혜택을 받을 것으로도 알려져 있다. Mojo Vision은 이 프로젝트로 1억 달러 이상을 모금했다. 애플, 구글 그리고 다른 거대 기업들이 모두 이 스타트업에 눈독을 들이고 있는 건 부인할 수 없는 사실이다. 

콘텍트 렌즈가 의료 분야의 제품이기 때문에 여러 시험과 인증을 거쳐야 하고 미국 식약처(FDA) 승인도 받아야 한다. 뿐만아니라, 최종 상용화까지는 기술적으로 해결해야 할 과제가 많이 남아 있다.