개요
HMD(Head Mounted Display)란 머리 부분에 장착하여 사용자의 시야를 둘러싼 상태에서 영상을 재생해 몰입감을 끌어올리는 디스플레이 장치이다. 주로 VR과 AR의 출력 기기로 사용된다.
기술이 발전할수록 기기의 부피는 축소하고 형태 또한 심플해진다. 이는 HMD도 해당되는 이야기다. 예를들어, 콘택즈 렌즈만을 착용하면 AR 콘텐츠를 즐길 수 있는 모조렌즈와 같이 혁신적인 아이디어가 등장하고 있다. 아직까지는 실험단계지만, 만약 HMD보다 더 편리한 기기가 상용화 되게 된다면 HMD의 존재는 역사속으로 사라져버릴지도 모르겠다.
역사
1.
1960년대 - 최초의 HMD 프로토타입은 1960년대에 군사 및 항공 시뮬레이션 용도로 개발되었다. 이러한 초기 HMD는 크고 번거로웠다는 한계점이 있지만, 현대 HMD 기술 및 VR/AR 산업의 성장을 위한 기반을 닦았다는 점에 유의미하다.
2.
1990년대 - 최초의 상업용 HMD는 1990년대에 도입되었지만 기술의 한계와 높은 비용 때문에 널리 인기를 얻지 못했다. 그 중 하나는 1996년에 출시된 Forte VFX1로, 가상 세계에서 3D 환경을 경험하고 게임을 할 수 있게 해주는 VR HMD였다. 이 당시 혁신적인 기술에도 불구하고 비싼 가격과 제한적인 콘텐츠로 인기를 끌지 못했다. 또 다른 초기 HMD는 1995년 닌텐도에 의해 출시된 버추얼 보이였다. 버추얼 보이는 사용자들이 3D로 게임을 할 수 있게 해주는 휴대용 VR HMD였다. 하지만 버추얼 보이는 제한된 그래픽과 빨간색 단색 디스플레이로 인해 일부 사용자들에게 눈의 피로와 두통을 야기시켰다는 비판을 받았다.
3.
2010년대 - 스마트폰의 도입과 디스플레이 기술의 발전은 더 작고 비용이 적은 HMD 개발을 위한 길을 열었다. 메타와 HTC 같은 회사들은 게임과 엔터테인먼트를 위한 VR HMD를 개발하고 출시하기 시작했다.
4.
2015년 - 메타는 최초의 소비자 지향 VR 헤드셋인 오큘러스 리프트를 출시했는데, 이는 게임 커뮤니티에서 좋은 반응을 얻었고 VR에 대한 이목을 끌어냈다.
5.
2016년 - 마이크로소프트는 AR HMD 홀로렌즈를 발표했다.
6.
2020년대 - COVID-19 대유행은 4차 산업혁명을 가속화했고, 비대면 소통이 일상이 된 세상을 만들어냈다. 이어서 ‘메타버스’ 신드롬을 일으키고, HMD가 주목받을 수 밖에 없는 무대를 만들어낸 바 있다. 이후로 다양한 기업들이 메타버스 기반 VR/AR 플랫폼에 진출하기 시작하여 HMD 또한 주목받게 됐다.
안경형 HMD
VR HMD
VR HMD(Virtual Reality Head-Mounted Display)는 사용자가 컴퓨터로 생성된 가상 세계에 몰입할 수 있도록 해주는 장치이다. VR HMD의 디스플레이는 오른쪽 눈, 왼쪽 눈 렌즈 각각 다소 차이가 있는 이미지를 보여주며 3D 착시를 일으킨다. 또한, VR HMD는 회전하는 물체의 회전각을 센서를 통해 감지할 수 있게 돕는 자이로스코프 센서를 달아 제작한 형태로, X, Y, Z축까지 측정할 수 있는 6DoF(6자유도)를 지원한다. VR HMD는 사용자의 시야를 차단하여 완전히 몰입적인 경험을 제공하고, 핸드헬드 컨트롤러 또는 다른 형태의 입력을 통해 가상 환경과 상호 작용할 수 있도록 한다.
VR HMD는 게임, 엔터테인먼트, 교육과 같은 다양한 목적으로 사용되며, 직업 시뮬레이션, 디자인, 엔지니어링, 헬스케어 등 여러 가지 산업에서 데이터를 보다 몰입적인 방식으로 시각화하고 분석하는 데 사용되기도 한다. AR HMD에 비해 보다 더 널리 사용되고 있다.
다만, 대중의 기대에 미치지 못하는 디스플레이, 낮은 프레임 레이트, 좁은 시야각, 무게, 현저히 적은 콘텐츠 등으로 인해 대중화에 어려움을 겪고 있다. 특히 VR HMD를 착용하고 장시간 콘텐츠를 즐기게 되면 VR 멀미가 발생하는 이슈가 치명적인 문제점으로 거론되고 있다. VR HMD가 계속 발전하고 널리 사용됨에 따라, 제조업체는 그 영향을 줄이기 위한 기술을 개발하고 구현함으로써 VR 멀미 문제를 해결하는 것이 중요하다. 아직까지는 확실한 극복 방안이 있는 것이 아니기 때문에, 생산자쪽에서 사용자에게 VR HMD 사용시 가이드라인을 제공하는 것도 또 하나의 방법일 것이다. 예를 들어 사용자가 VR 콘텐츠를 즐기는 중간에 휴식을 취하도록 알림 메시지를 띄운다거나, 권장하는 VR HMD 착용 시간을 제시하고, 사용 시간에 리미트를 걸어놓을 수 있도록 조치를 취하는 방안이 있다.
AR HMD
AR HMD(Augmented Reality Head-Mounted Display)는 구글 AR 글래스와 같은 AR 웨어러블 기기를 의미한다. 이는 사용자가 물리적 세계에 중첩된 디지털 정보를 실시간으로 볼 수 있도록 지원하는 기기다. 구체적으로, AR HMD는 이미지와 데이터를 사용자의 눈앞에 직접 투사하고 제스처, 음성 명령 또는 터치 패드와 같은 다양한 입력을 통해 상호 작용할 수 있다. 특히 AR 기술이 컴퓨팅으로 만들어진 세계와 물리적 세계의 조화를 목표로 한 만큼, 실시간으로 현실의 좌표를 보다 정확히 트래킹하여 가상의 오브젝트를 자연스럽게 렌더링하는 것이 중요하다.
현재 AR HMD는 개발 단계에 있고 상업적으로 사용할 수 있는 제품이 적지만, 미래에 우리가 기술과 상호 작용하는 방식에 혁명을 일으킬 잠재력 있는 장치로서 여겨지는 만큼 많은 사람들이 주목하고 있는 기기이다.
상용화
최초 상용화는 HMD의 기준을 실현했던 기술의 차이(VR vs AR)나 구현력 등에 따라 이견이 존재한다. 높은 가격문제로 인해 HMD 판매량은 2016년 전세계 5백만대 정도로 저조했다.
메타의 오큘러스 퀘스트2 등 저렴한 가격의 HMD 개발로 대중화가 가속화되고 있으며, 이에 따란 다양한 콘텐츠 시장 역시 활성화되면서, 메타버스의 VR과 미러월드의 킬러 하드웨어로 급부상하고 있다.* (그 외에도 마이크로소프트, 애플 등 주요 빅테크 기업들이 진출했고, HMD 제품을 제공하는 스타트업도 급증했다.)
더해서, 최근 5G 네트워크의 발전은 원격 협업, 고품질 스트리밍에 대한 새로운 기회를 제공하기 때문에 HMD의 성장을 가속화할 것으로 예상된다. 그러나, HMD는 높은 비용, 제한된 배터리 수명, 장시간 사용시 피로도를 높이는 문제, VR 멀미와 같은 과제에 직면해 있다. 그럼에도 불구하고, HMD는 그 잠재력을 인정받아 계속해서 성장할 것으로 예상된다.
1.
여현진. (2022). HMD보급으로 알아본 메타버스의 근미래. 한국컴퓨터정보학회 학술발표논문집 , 30(2), 701-702.