보라빛 소를 만나기 위한 도약

※ 아래 글은 정보통신기술진흥센터(IITP)가 발간하는 주간기술동향 1835호(2018. 2. 28. 발행)에 기고한 원고입니다.

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차세대 동작 인식 기술 발표 봇물, 소형화∙저전력화가 특징.pdf

[ 요 약 ]

[ 본 문 ]

ž 집적회로 기술 관련 국제 컨퍼런스인 ‘International Solid-State Circuits Conference(ISSCC) 2018’에서 차세대 동작 인식 기술이 잇따라 발표되었음

Ø 손이나 몸의 움직임을 인식하여 기기 조작의 인터페이스로 사용하는 동작(gesture) 인식 기술은 2010년 출시된 마이크로소프트의 동작 입력 컨트롤러 ‘키넥트(Kinect)’를 계기로 대중적으로 알려지기 시작했음

Ø 키넥트는 MS의 게임 콘솔인 X박스와 짝을 이루며 주로 게임 분야에서 활용되었으나, 그 밖에도 직접 기기 조작이 어려운 수술실에서 이용하는 등 점차 응용처가 확산되어 왔음

Ø 최근에는 VR(가상현실)/AR(증강현실) 애플리케이션에서 활용이 적극 모색되고 있기도 하며, 스마트폰이나 헤드마운트디스플레이(HMD)에 동작 인식 기술을 탑재하려는 움직임도 시작되었음

Ø 2월 중순에 샌프란시스코에서 열린 ISSCC 2018 컨퍼런스에서는 이처럼 새로운 분야에 적용될 것을 겨냥한 차세대 동작 인식 기술들이 다수 선보였는데, 신기술들은 이전의 동작 인식 기술에 비해 소비 전력과 비용은 절감하고, 계측 성능은 대폭 강화한 것이 특징임

ž 차세대 동작 인식 기술들은 우선 적외선을 사용하지 않아 전력 및 비용을 크게 절감하고고 있는데, 우리나라의 KAIST가 선보인 손 동작 인식 IC 칩이 대표적

Ø 동작 인식 입력 컨트롤러에서 사용하는 심도 이미지 센서의 경우, 빛을 쐰 후 되돌아 올 때까지의 비행 시간으로 거리를 추정하는 ToF(Time of Flight) 방식이 일반적임

Ø 혹은 특정한 2차원 패턴(도트)광을 대상물에 쏘이고, 촬상 소자가 획득하는 패턴광의 왜곡을 바탕으로 심도를 측정하는 ‘SL(Structured Light)’ 방식을 사용하기도 함

Ø ToF나 SL 방식 모두 비교적 정밀하게 동작을 인식할 수 있지만 적외선을 이용하므로 발광 소자나 수광 소자 등의 광학 소자가 필요하기 때문에, 그 만큼 소비 전력의 증가나 비용 상승으로 이어지기도 쉬움

Ø 이런 문제를 해결하고자 올해 ISSCC에서는 적외선을 이용하지 않는 방법의 제안이 잇따랐는데, 대표적으로 KAIST는 스테레오 카메라를 이용해 전력 소모가 작은 손짓 인식 IC의 프로토타입을 제작하여 선보였음

Ø KAIST는 좌우 한 쌍의 카메라 이미지에 대해 대응점을 탐색하고 시차 정보로부터 이미지의 심도 정보를 얻는 스테레오 매칭 방식을 채택하였음

Ø 스테레오 매칭 방식은 ToF 방식 등에 비해 전력 소모가 작은 장점이 있지만, 손짓의 오인식이 발생하기 쉽다는 문제가 있었는데, KAIST는 손의 식별과 심도 추정에 인공지능 알고리즘의 하나인 CNN(Convolutional Neural Network)을 이용하여 인식의 정확도를 높였음

Ø 구체적으로는 말하면, KAIST의 방식은 20~40cm의 손 동작 인식 범위에서 추적 오차 (hand tracking error)가 평균 4.3mm 정도에 불과하고, 프로토타입 IC의 소비 전력은 한손 인식 시에 9.02 mW, 양손 인식 시에 31.2 mW로 매우 낮음

Ø KAIST 팀은 프로토타입 IC를 구현한 USB 동글을 스테레오 카메라 장착 노트북에 끼워 손짓을 인식하는 데모를 선보였는데, 가상 공간에 나타난 입방체를 손으로 잡거나 늘리는 모습을 보여주었음

ž 밀리미터파를 이용하여 저전력으로 동작을 인식하려는 기술도 나왔는데, 이런 방식의 데모는 인피니온(Infineon)과 텍사스 인스트루먼트(Texas Instruments, TI)가 선보였음

Ø 인피니온은 ISSCC에 논문을 투고·발표한 것이 아니라, ISSCC의 담당 위원으로 추천 및 승인된 기업이 자사 제품과 기술을 홍보할 수 있는 ‘인더스트리 쇼케이스(Industry Showcase)’를 통해 기술을 공개하였음

Ø 인피니온은 소비 전력 100 mW 미만의 소형(12.5mm × 9mm × 0.8mm) 동작 인식 밀리미터파 레이더(트랜시버) IC를 개발했는데, 측정 거리가 10m로 길다는 점도 특징

Ø TI는 시험 제작한 밀리미터파 레이더용 트랜시버 IC를 사용하여 동작 인식 데모를 보여주었는데, 이 IC는 이번 ISSCC에서 구두 발표된 것으로 주로 자율운전에서 차량 밖의 상황을 감지하기 위해 사용될 것이라고 함

Ø 그러나 TI는 원거리뿐만 아니라 근거리에서도 사용할 수 있음을 어필하기 위해 손가락의 움직임을 인식할 수 있다는 것을 데모 세션에서 선보였는데, 데모는 운전석 주변의 조작 패널에 적용하는 것을 가정한 것이었음

ž 이 밖에도 노르웨이의 스타트업인 ‘엘립틱 랩(Elliptic Labs)’이 인더스트리 쇼케이스에서 초음파를 이용한 동작 인식 기술을 선보였음

Ø 엘립틱 랩은 초음파의 ‘가상’ 센서로 손짓을 인식하는데, 자신들의 인식 알고리즘을 채택한 소프트웨어를 스마트폰에 탑재하면, 전용 센서를 추가하지 않고도 동작 인식을 가능하게 해주기 때문에 ‘가상’ 센서라 부르고 있음

Ø 엘립틱 랩은 이미 스마트폰에 탑재되어 있는 스피커를 초음파 송신기로, 마이크를 수신기로 이용하기 때문에 만약 스마트폰에 여러 개의 스피커가 내장되어 있다면 동작 인식의 정확도는 더욱 높아진다고 함

ž 동작 인식에 사용하는 ToF 방식의 심도 이미지 센서에서도 큰 진전이 있었는데, 마이크로소프트는 이번 ISSCC에서 100만 화소가 넘는 ToF 센서용 수광 소자를 발표하였음

Ø MS가 발표한 이미지 센서의 유효 화소 수는 1024×1024 픽셀, 화소 사이즈는 3.5μm각이며, 이 화소에 초당 30 프레임의 프레임 속도로 작동시킬 경우 소비 전력은 650 mW로 낮은 편이고, 칩 크기는 9.8mm×5.4mm로 65nm 제조 공정에서 만들어진다고 함

Ø 또한 ‘글로벌 셔터(global shutter)’를 지원하기 때문에 빠른 몸짓을 보다 정확하게 인식할 수 있게 된 것도 특징임

Ø 전자제어 셔터에는 롤링 셔터(Rolling Shutter)와 글로벌 셔터 방식이 있는데, 롤링 셔터는 포컬 플레인에 있는 두 개의 차광막을 순차적으로 열고 닫는 구조여서 이미지 센서가 한 라인씩 신호를 읽게 되므로, 뒤로 갈수록 증가된 신호량의 적체 문제가 발생

Ø 반면, 글로벌 셔터는 전체를 동시에 노광시킨 후 한번에 닫아버리는 구조여서 한 프레임의 촬영 시점이 동일하기 때문에 시차에 의한 왜곡이 없는 장점이 있고 동영상 촬영에 보다 적합한 것으로 알려져 있음

Ø 통상 ToF 센서는 손을 빠르게 휘두르는 상태와 같이 빠르게 이동하는 객체가 있는 상황에서 배경광을 노이즈로 인식하기 때문에 거리 측정의 정밀도가 떨어지는 쉬움

Ø ToF 센서용 수광 소자는 통상 두 프레임 간의 차이를 취하여 배경광을 제거하므로, 다음 프레임이 되기 전에 객체가 움직이면 이전 프레임의 객체가 잔상으로 남아 노이즈가 되어 거리 측정 정밀도가 저하되는 것인데, 글로벌 셔터 방식이면 이런 문제가 거의 없어짐

ž MS는 시연을 통해 프로토타입 센서와 레이저 광원을 조합한 ToF 센서에 의한 측정 결과 등을 보여 주었는데, 2013년에 나온 2세대 키넥트 보다 성능이 크게 향상되었음

Ø 고무적인 것은 광원을 포함해도 이 ToF 센서의 소비 전력이 950 mW로 1W를 밑돈다는 것으로, 이는 ‘모바일 기기’에도 탑재될 수 있음을 의미하기 때문

Ø 심도의 불확실성(Depth Uncertainty)은 3000 lux 미만의 밝기 환경에서 측거 범위의 0.2% 미만이었고, 측거 범위는 1024픽셀 × 1024 픽셀로 구동할 경우 0.4~4.2m였으며, FOV(시야각)은 수직과 수평 모두 120도였음

Ø 시연 결과 MS의 새로운 ToF 센서는 2세대 키넥트에 비해 성능이 크게 향상된 것으로 보이는데, 가령 화소 수는 약 4배 이상이며 소비 전력은 크게 낮아졌음

Ø 2세대 키넥트는 ToF 센서의 소비 전력이 컸기 때문에 냉각 기기가 컸고 냉각 팬도 붙어 있었으며, 따라서 키넥트 본체의 크기로는 도저히 모바일 기기에 탑재할 수 없었음

Ø 이에 비해 MS가 데모 세션에서 보여준 프로토타입의 ToF 센서 모듈은 마우스 정도의 크기였기 때문에 기술 발전 여하에 따라서는 스마트폰의 주변기기 나아가 스마트폰에 탑재될 수 있는 가능성을 보여주었음

ž 소형화-경량화-저전력화가 특징인 차세대 동작 인식 기술이 가장 먼저 활용될 분야로는 VR과 AR, 자동차 분야 등이 꼽히고 있으며, 특히 VR 시장의 촉매제가 될 것으로 기대됨

Ø 2016년에 고사양의 HMD들이 속속 선보이며 VR 시장이 본격화될 것이란 전망이 계속해서 제기되고 있으나 아직은 현실화되지 못하고 있음

Ø 여기에는 여러 이유가 있겠으나 센서를 외부에 놓고 HMD가 그 신호를 받아들여 위치와 동작을 인식하는 ‘아웃사이드-인 방식’으로 인한 번거로움도 한 요인으로 꼽힘

Ø 이에 비해 2세대 HMD는 센서 카메라를 HMD의 전면에 배치해 사용자의 위치와 움직임을 인식하는 ‘인사이드-아웃’ 방식을 채택함으로써 PC가 필요 없는 스탠드얼론 형태를 띠고 있는데, 차세대 동작 인식 기술은 더 가볍고 편리한 HMD 출현을 촉진할 것으로 보임

Ø 자동차 분야에서는 운전자의 몸짓을 감지해 전방 주시 태만, 졸음 운전, 운전 중 전화 사용 등에 대한 경고를 알림으로써 안전도를 높이거나, 운전자의 손 동작을 인식해 에어컨을 켜거나 음악을 재생하는 등의 인터페이스를 구현해 편의성을 높여줄 것으로 기대됨

※ 아래 글은 정보통신기술진흥센터(IITP)가 발간하는 주간기술동향 1818호(2017. 10. 18. 발행)에 기고한 원고입니다.

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PC 게임 개발회사 ‘밸브’, VR 생태계 과점을 노리는 VR의 숨은 강자.pdf

ž 최고의 PC용 게임 개발 기업으로 꼽히는 ‘밸브(Valve)’는 가상현실(VR) 시장에서 FAGMA보다 영향력이 크고 성장 잠재력이 높은 것으로 평가받고 있음

Ø 1996년에 설립된 밸브는 하프 라이프(Half Life)와 팀 포트리스(Team Fortress) 게임 시리즈의 개발사이자, 세계 최대 PC 게임 플랫폼인 ‘스팀(Steam)’ 서버의 운영기업으로 잘 알려져 있음

Ø 밸브는 VR 게임 개발도 개발하고 있으나, 단순한 게임 개발 기업의 위치를 넘어 PC 게임과 마찬가지로 플랫폼의 지위를 호시탐탐 노리고 있으며, VR 시장에서 FAGMA(페이스북, 애플, 구글, 마이크로소프트, 아마존)를 능가하는 잠재력을 가진 것으로 인정받고 있음

Ø 밸브는 스팀 서버 운영 실적을 바탕으로 주요 스마트 기기 제조업체들과 제휴를 통해 VR 게임 시장에 진입했는데, VR 소프트웨어와 하드웨어 보급을 위해 자사의 기술을 개방하는 등 다른 VR 기업들에게서 볼 수 없는 정책을 속속 내놓고 있음

Ø HTC와 마이크로소프트 등 VR 헤드마운트디스플레이(HMD) 업체들과 제휴를 맺고 VR 콘텐츠 제공 기업으로서도 선도적 지위를 공고히 해나가고 있음

Ø 밸브는 게임 개발자들이 가장 일하고 싶은 기업 1위에 줄곧 꼽히는 기업이지만, 막상 회사에 대한 정보는 별로 알려진 것이 없는데, 아직 비상장 기업이기 때문에 기업의 규모와 매출 실적 등을 공개할 의무가 없는 데다가 기업이 나서서 공개하지도 않기 때문

Ø 그럼에도 가장 일하고 싶어하는 회사로 꼽히는 이유는 독특한 기업 문화 때문으로 보이는데, 밸브의 조직은 위계가 없는 평면적 구조로 창업자이자 CEO인 게이브 뉴얼 외에는 모두가 대등한 입장으로 상급 관리자가 없다고 함

ž 밸브의 영향력과 잠재력은 2003년부터 시작한 스팀 서비스의 전세계 이용자 기반이 현재 1억 2,500만 명에 달한다는 점에 있음

Ø 밸브는 1996년 8월, 게임을 좋아하는 게이브 뉴얼과 또 한 명의 공동 창업자가 PC용 게임을 개발하기 위해 설립했는데, 창업 전까지 두 사람은 MS에서 일하고 있었음

Ø 둘이 개발한 첫번째 게임은 1998년 11월에 PC용으로 출시된 ‘하프 라이프(Half-Life)’인데, 외계인들이 가득한 연구소의 지하에 갇힌 주인공이 동료들과 협력하며 외계인을 물리치고 지상으로 탈출하는 슈팅 게임(FPS)으로 2001년에 플레이스테이션용으로도 출시되었음

Ø 2004년 11월 출시된 하프 라이프2와 합하면 이 게임 시리즈의 전세계 판매량은 총 1,800만개로 PC 게임 역대 3위를 기록했는데, 이후 포트리스 시리즈 등 여러 인기 게임을 내놓으며 밸브는 성공한 게임 메이커로 주목 받기 시작

Ø 밸브를 PC 게임 최고의 기업으로 끌어 올린 것은 2003년 9월에 시작한 게임 전송 플랫폼 ‘스팀(Steam)’으로, 이는 자사의 게임뿐 아니라 다른 모든 게임 개발업체들의 게임을 온라인 상에서 다운로드 및 스트리밍 방식으로 판매할 수 있게 해주는 서비스임

Ø 스팀 플랫폼은 이용자가 밸브의 웹사이트에서 다운받은 프로그램과 밸브의 서버를 연동시켜 게임 프로그램이 정품인지를 확인하고 자동으로 최신 버전을 유지하는 구조임

Ø 이를 통해 게임 개발업체들은 오프라인 매장을 통하지 않고 스팀 서버를 통해 직접 게임을 판매할 수 있게 되었고, 버전 업데이트 및 저작권 관리도 할 수 있게 되었음

Ø 또한 이용자들 역시 스팀 서비스를 통해 게임을 좋아하는 다른 이용자들과 교류할 수 있게 되었으며, 게임 개발업체와 직접 의견을 교환할 수 있는 창구를 얻게 되었음

Ø 스팀에서 제공되는 게임의 수는 현재 약 1만 6천개 이며, 이용자는 약 1억 2,500만 명으로 가정용 온라인 콘솔 게임인 ‘플레이스테이션 네트워크(PlayStation Network)’ 이용자 수 7,000만 명과 ‘X박스 라이브(Xbox Live)’ 이용자 수 5,200만 명을 합계 것보다 많음

ž PC 게임 플랫폼의 지존에 오른 밸브가 VR 시장에 진입한 것은 2015년 3월인데, VR 게임 개발 기술은 개방하되, 개발된 게임은 스팀을 통해서만 제공되게 하는 전략을 펴고 있음

Ø 밸브는 PC용 게임 유통 경험만 있었기 때문에 VR용 HMD를 개발하는 HTC를 파트너로 선택하여 시장에 진입했으며, 밸브와 HTC는 PC에서 구동되는 VR용 게임 개발 시스템 ‘스팀VR(SteamVR)’과 VR용HMD인 ‘바이브(Vive)’를 발표하였음

Ø 스팀VR을 이용해 개발한 VR 게임은 PC 게임과 마찬가지로 스팀 서버를 통해 제공되는데, 현재 제공되는 VR 게임은 약 1,700 개로 스팀은 가장 많은 VR용 게임이 유통되는 VR 게임 플랫폼 중 하나이기도 함

Ø 밸브에 따르면 누적 25만 달러 이상의 매출을 달성한 VR 게임은 올해 2월말 현재 30개인데, 페이스북, 구글, 삼성전자 등 다른 VR 업체들이 세부사항을 공개하지 않고 정확한 비교는 어렵지만, 현재까지는 밸브가 VR게임 수익화에서 앞서 나가는 것으로 추정되고 있음

Ø 스팀과 HTC의 제휴관계에서는 지명도가 앞선 HTC가 우위에 있을 것으로 생각하기 쉬우나, VR과 관련해서는 양자의 관계가 대등하거나 오히려 밸브가 우위에 있다고 볼 수 있는데, 그 근거는 2015년 4월 밸브가 발표한 ‘오픈VR(OpenVR)’ 전략에 있음

Ø 오픈VR은 말 그대로 누구나 VR 소프트웨어와 하드웨어를 개발할 수 있도록 한다는 전략으로, 밸브는 스팀VR 용 게임과 기기를 개발할 수 있는 API, VR용 HMD와 컨트롤러 제조업체들에게 제공될 최소한의 성능과 기능을 규정한 레퍼런스 디자인, 개발자용 SDK를 함께 공개하였음

Ø 밸브는 기술 사양은 개방했지만 오픈VR 전략으로 개발된 콘텐츠의 전달이나 플레이는 스팀을 통해서만 가능하도록 제한했는데, 유통되는 콘텐츠의 품질 관리를 통해 VR 플랫폼으로서 스팀을 활성화하려는 전략으로 해석됨

Ø 오픈VR 전략에 비추어 보면 HTC는 밸브에게 VR용 HMD 업체 중 하나에 불과한데, 실제 다른 하드웨어 제조업체들도 오픈VR에 관심을 보이고 있으며, 가장 먼저 움직인 곳은 LG전자임

Ø LG전자는 올해 3월 ‘2017 게임 개발자 컨퍼런스(Game Developer Conference, GDC)’ 행사에서 오픈VR로 개발한 VR용 HMD를 발표했는데, HTC 이외의 업체로는 LG전자가 향후 밸브가 제품 및 기술 생태계를 확장해 가는데 중요한 파트너가 될 것으로 보임

ž 밸브가 VR 비즈니스에서 펼치고 있는 일련의 움직임은 PC 시대 MS나 구글의 안드로이드 전략과 유사한 면이 있는데, 즉 VR 콘텐츠 생태계를 과점할 가능성도 점쳐지고 있음

Ø 밸브는 현재 오픈VR 생태계 확장을 위한 행보를 더욱 넓히고 있는데, 올해 1월에는 3차원(3D) 음향 기술을 가진 ‘임펄소닉(Impulsonic)’을 인수하고 획득한 음향 기술을 오픈VR 전략에 따라 공개함으로써 VR 콘텐츠의 기능 강화를 도모하고 있음

Ø VR 게임을 개발하고 플레이 하는 ‘운영체제(OS)’라 할 수 있는 스팀VR, 개발된 게임의 ‘유통 플랫폼’ 격인 스팀, 그리고 소프트웨어와 하드웨어의 개발자 풀을 양성하기 위한 ‘개방형 개발 전략’인 오픈VR까지, 밸브의 일련의 행보는 PC 시대 MS가 취한 전략을 떠올리게 함

Ø 지난 8월 말에 밸브는 MS와 제휴도 발표했는데, MS 진영에서는 향후 에이서, 델 등의 업체가 MS의 혼합현실 OS인 ‘윈도 MR(Windows Mixed Reality)’를 탑재한 HMD를 출시할 예정이며, 향후 윈도 MR을 탑재한 HMD들은 모두 스팀에서 게임을 즐기는데 이용할 수 있게 된다고 함

Ø 밸브로서는 지금까지 지원되는 기기가 바이브 하나뿐이었지만, 이번 MS와 제휴로 지원 기기가 단번에 증가하게 되므로 그 영향력은 매우 크다 할 수 있으며, 스팀이 하이엔드 VR 콘텐츠 전송 서비스의 표준이 될 가능성도 부쩍 높아졌음

Ø 비단 게임뿐 아니라 다른 VR 콘텐츠도 스팀을 통해 전달되는 사례가 점차 늘고 있는데, 세계 최대 가구업체인 이케아(IKEA)가 올 초에 VR 앱을 스팀 서버를 통해 출시한 바 있음

Ø 현재 밸브의 시장 지위는 스마트폰 운영체제인 안드로이드를 무료로 제조업체에 제공한 구글이 스마트폰 시장에서 콘텐츠 유통을 과점하고 있는 상황과도 유사함

ž 잘 알려지지 않은 우량 기업인 밸브가 기술력과 과감한 사업 전략을 바탕으로 VR과 AR 시장에서 태풍의 눈으로 부상할 가능성이 점차 높아지고 있음

Ø 밸브는 미국의 스타트업으로는 드물게 1996년 창업 이래 투자 펀드를 비롯해 외부 기업과 조직의 지분 참여를 전혀 허용하지 않았으며, 지난 20년간 자신들이 판매하는 게임의 매출과 스팀의 운영 수수료만으로 약 360 명 규모의 사업체로 성장해왔음

Ø 밸브는 현재 정확한 직원 수와 매출 금액을 공개하고 있지 않지만, 지난 2011년 2월 게이브 뉴얼이 포브스와 가진 인터뷰에서 직원 1인당 영업이익이 당시 구글이나 애플보다 높다고 답한 데서 재무상태가 건전하다는 것을 유추할 수 있음

Ø 올해 본격적인 시장 원년을 맞이하여 내년이 더욱 기대되는 VR과 AR 시장에서 밸브는 태풍의 눈이 될 가능성이 있으며, 시애틀에 본사가 있다는 점과 함께 PC 시대의 영광을 VR 시대까지 이어가려 한다는 점에서 향후 MS와 협업 움직임을 눈 여겨 볼 필요가 있음