[HMG 저널] 아이언맨처럼 운전한다? 증강현실 HUD 기술 알아보기

INNOVATE [HMG 저널] 아이언맨처럼 운전한다? 증강현실 HUD 기술 알아보기 HMG저널 2017. 7. 5. 11:55 이웃추가 본문 기타 기능 본문 폰트 크기 조정 본문 폰트 크기 작게 보기 본문 폰트 크기 크게 보기 가 공유하기 URL복사 신고하기 현대자동차그룹이 만드는 증강현실 HUD를 만나보겠습니다 지난해, 스마트폰을 들고 어딘가로 급히 달려가는 사람들이 유독 많이 보이지 않았나요? 개중 대부분은 모바일용 증강현실(AR) 게임인 <포켓몬 GO>를 하는 중이었을 것입니다. 전 세계를 열광시킨 이 게임은 증강현실을 활용해 색다른 즐거움을 선사했죠. 증강현실은 현실에 존재하는 사물에 대한 부가 정보를 가상의 이미지로 덧붙여 하나의 영상으로 보여주는 기술입니다. 그렇다면 과연 이 증강현실이라는 기술이 자동차로 들어오면 어떤 상황이 펼쳐질까요? 현대자동차그룹의 증강현실 헤드업디스플레이(HUD)가 그 질문에 답합니다.현대자동차그룹이 만드는 증강현실 HUD  현대자동차그룹은 모터쇼와 CES에서 증강현실 HUD 전시물을 선보이고 있습니다 불과 몇 년 전만 해도 최고급 세단에나 적용되던 HUD는 이제 어느 정도 대중화에 성공했습니다. 시중에 판매되는 많은 자동차들이 HUD 기능을 옵션으로 지원하고 있죠. HUD는 운전 중 내비게이션이나 클러스터를 보다가 전방 주시 태만으로 일어나는 사고를 줄이고자 개발된 기술입니다. 자동차의 전면 유리에 속도나 내비게이션 정보를 표시해 운전자의 시선 분산을 예방하는 식이죠. 현대자동차그룹은 2012년 기아자동차 K9에 처음으로 HUD를 탑재한 바 있습니다.  여기서 한 발 더 나아간 증강현실 HUD는 주행 상황에 맞게 실제 도로 위에 3차원 가상 정보를 접목해 보여주는 유저 인터페이스 기술입니다. 기존 HUD보다 제공하는 정보가 많고 다양한 그래픽 요소가 추가되죠. 현대자동차그룹은 실제 도로와 매칭이 필요한 콘텐츠를 발굴하고, 현대기아자동차만의 특화된 그래픽 사용자 인터페이스(GUI)를 통해 운전자가 빠르고 정확하게 주행상황에 대응할 수 있도록 하는 방향으로 증강현실 HUD를 개발하고 있습니다. 내비게이션 정보를 눈 앞에 구현하다  증강현실 HUD는 복잡한 IC에서 어느 길로 빠져야 하는지 자세히 알려줍니다 현재도 HUD에 내비게이션 정보가 표시되는 기능은 있습니다. 하지만 단순히 화살표와 거리로만 표시되기에 여전히 사고의 위험이 도사리고 있죠. 증강현실 HUD는 앞선 자동차의 위치나 거리가 정확하게 표시돼 운전자의 운행 상태를 이해하기 쉽습니다. 여기에 더해 위의 사진처럼 복잡한 교차로나 IC, JC 등에서도 어느 길로 빠져나가야 하는지를 실제 도로상 위치에 정확하게 표시해 사고 위험을 크게 줄일 수 있습니다. 보이지 않는 것까지 세세하게  증강현실 HUD는 부분 자율주행 상황에서 운전자 불안을 줄여줍니다 크루즈 컨트롤이나 차선이탈방지시스템이 제대로 작동하는지 불안했던 기억이 있으신가요? 부분 자율주행이 작동하는 SCC(Smart Cruise Control), HDA(Highway Driving Assist) 상황에서 대부분 운전자는 센서가 제대로 작동하는지 불안해합니다. 증강현실 HUD는 갑자기 끼어든 자동차와의 충돌 주의 경고 등을 정확히 시각화해서 보여줘 운전자의 불안을 줄입니다. 게다가 안개가 낀 날이나 어두운 밤에도 차선이나 보행자 정보를 알려줘 사고를 예방할 수 있습니다. 한계를 극복한 증강현실 HUD 증강현실 HUD는 실제 거리감을 표현하고, 초점 스트레스가 적어야 합니다 기존 HUD는 운전자로부터 전방 약 2.3m 보닛 근처에 영상을 생성합니다. 반면 증강현실 HUD는 앞 차량이나 사물에 맞는 위치로 초점을 맞춰야 하죠. 그러나 실제 거리만큼 떨어진 위치에 영상이 맺히게 하려면 유닛 사이즈가 커지고 복잡해집니다. 현대자동차그룹은 7.5m 거리의 증강현실 HUD 최적 투영 위치를 찾았습니다 증강현실 영역이 넓도록 영상 사이즈도 키워야 하지만, 동시에 영상이 맺히는 거리도 최적화 해야 하는데요. 이는 HUD 유닛 사이즈를 결정하는 요소입니다. 내부공간 활용에 한계가 있기 때문에 현대자동차그룹은 세밀한 실험을 거듭한 결과 영상과 전방 사물을 동시에 보더라도 초점의 이질감 없이 자연스럽게 볼 수 있게 7.5m 거리의 최적 투영 위치를 찾아냈습니다.현대자동차그룹 증강현실 HUD를 말하다  김동우 책임연구원(우)과 신희원 연구원(좌)에게 현대자동차그룹의 증강현실 HUD에 대해 물었습니다 현재 현대자동차그룹의 증강현실 HUD 기술력은 어느 정도인가요? 현대자동차그룹은 증강현실 HUD 개발에 2012년부터 착수했습니다. 누구보다 먼저 시작했고, 이미 세계 최고 수준이라 자부할 수 있습니다. 초기에는 유럽 메이커와 공동으로 개발을 시작했다가 현재는 그룹사와 국산화를 위해 협업을 하고 있습니다. 차량 내 공간 확보 이슈를 해결하고, 정밀 지도 등 주변 기술과의 협의를 마친 후 2021년 양산을 목표로 하고 있습니다.  증강현실 HUD는 부분 자율주행이 제대로 작동하는지 직관적으로 확인할 수 있습니다 증강현실 HUD를 이용할 때 운전자가 얻을 수 있는 최고의 장점은 무엇인가요? 가장 큰 장점은 안전하다는 것입니다. 기존 계기반이나 일반 HUD는 운전자의 시선을 어쩔 수 없이 분산시킵니다. 하지만 증강현실 HUD는 운전자의 시선 이동을 유발하지 않아 부담이 없어요. 부분 자율주행 상황에서 SCC(Smart Cruise Control), HDA(Highway Driving Assist) 등의 기능이 어떻게 작동하는지 등도 실시간으로 표현할 수 있기 때문에 운전자가 안심하고 운전에 집중할 수 있습니다.  그렇다면 가까운 미래에는 계기반이 사라지게 되는 것일까요? 증강현실 HUD와 계기반은 기본적인 기능은 같지만, 역할이 달라질 것입니다. 증강현실 HUD는 운전자가 당장 처리해야 하는 급박한 정보를 다룰 것이고, 계기반은 지금처럼 경고등 등의 정보를 표시할 겁니다.  증강현실 HUD를 양산하기 위해 6L 초반까지 유닛 부피를 줄이는 연구를 진행 중입니다 증강현실 HUD에 다량의 정보가 표시되면 오히려 운전자의 집중력을 떨어뜨릴 수 있지 않을까요? 증강현실 HUD는 보여주는 정보만큼 상이 맺히는 영역이 넓어집니다. 그래서 상시 표시되는 속도계는 하단에 시야를 방해하지 않도록 표시하고, 운전자에게 필요한 운전 정보는 그때그때 팝업으로 뜨도록 표시하는 방향으로 개발하고 있습니다. 자율주행이 발전해 운전에 대한 부담이 줄면 증강현실 HUD로 주행 상황을 실시간 모니터링하는 것뿐 아니라 좀 더 다양한 콘텐츠 표시도 가능해집니다. 넓은 영역에 정보를 표시하기 위해서는 필연적으로 HUD 모듈이 커질 것 같은데요. 이 부분이 가장 어려운 기술입니다. 현대자동차그룹은 세계 최초 양산을 위해 유닛 사이즈를 최소화하는 연구를 진행 중입니다. 최초 데모카에서는 유닛 크기가 13L였는데요. 최적화된 패키지 설계와 성능은 유지하면서 광학 확대 배율을 늘려 그 크기를 절반 수준으로 축소했습니다. 현재는 양산차에 탑재가 가능하도록 6L 초반까지 유닛 크기를 줄이는 연구를 진행하고 있습니다.  현대자동차그룹은 다양한 콘텐츠 개발을 위해 유용한 정보를 연구하고 있습니다 증강현실 HUD는 앞으로 어떻게 진화할까요? 앞으로는 전면 유리 일부 영역에서 디스플레이 되는 정보 화면의 크기가 더욱 커지면서 현실과의 일치 영역을 확대하는 방향으로 진화할 것입니다. 또한, 전면 유리 전체에 디스플레이 할 수 있는 기술을 찾고 있습니다. 더 나아가 운전자가 제스처나 음성으로 명령을 내리고, 얼굴이나 시선 방향을 감지해 이에 맞는 정보를 표시해주는 것도 가능하도록 발전시켜 나갈 생각입니다. 증강현실 HUD가 보여줄 콘텐츠 발굴은 어떻게 진행하고 있나요? ADAS 시스템, 내비게이션 등 현재 활용 가능한 콘텐츠 뿐 아니라 새롭게 적용되는 ADAS 시스템에서 운전자가 알고 싶어 하는 정보를 연구하고 있습니다. 자동차뿐만 아니라 스마트폰에서도 증강현실과 관련한 유용한 콘텐츠가 있는지 스터디 하고 있습니다.  증강현실 HUD의 가장 큰 역할은 운전자 안심할 수 있도록 피드백을 주는 것입니다 자율주행 시대에 증강현실 HUD는 어떤 역할을 하게 될까요? 부분 자율주행 상황에서 운전자에게는 피드백, 말하자면 응답성이 중요합니다. PC에서 용량이 큰 파일을 다운로드 받을 때를 생각해 보세요. 얼마나 다운로드 됐는지 퍼센테이지 단위로 보여주는 건 사용자가 궁금해하기 때문이죠. 증강현실 HUD의 가장 큰 장점은 운전자가 안심하고 운전할 수 있도록 여러 가지 시각적 피드백을 준다는 것입니다. 나아가 자율주행 기술이 무르익으면 관광지 정보, 친구 찾기 등 여러 콘텐츠로 운전자를 즐겁게 해줄 수도 있습니다. 증강현실 HUD는 운전자의 편의와 안전을 최우선으로 생각하는 현대자동차그룹의 노력입니다. 주변 위험물과 장애물을 감지하고, 차선 이탈과 끼어들기로부터 운전자를 보호하며, 각종 주행 관련 정보를 제공해 운전의 즐거움을 배가시키죠. 증강현실 HUD가 만들어 낼 미래의 운전은 훨씬 화려하고 안전할 것입니다.  글, 사진. 박정욱

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