VR 헤드셋, 선글라스만큼 얇아진다

커다란 헤드셋 형태인 VR(가상현실) 장치의 크기를 6분의 1 이하로 줄인 새로운 장치가 국내에서 개발됐다. 거추장스럽고 불편한 착용감에 대한 문제가 해결될 것으로 기대된다.

서울대 전기∙정보공학부 이병호 교수팀은 “기존 VR 장치의 크기를 대폭 줄일 수 있는 새로운 VR 디스플레이 기술을 개발했다”고 26일 밝혔다. 이번 연구 결과는 가상현실 분야의 세계적인 학술회의인 IEEE VR에서 29일 발표될 예정이며, 국제 학술지인 ‘IEEE TVCG’에 25일 공개됐다.

◇VR 장치 내부 공간 부피 대폭 줄여

기존 VR 디스플레이의 부피가 큰 이유는 내부에 존재하는 공간 때문이다. 이 공간의 두께를 줄이려면 VR 렌즈의 초점거리를 줄여야 하지만 눈과 렌즈 사이에 확보되어야 할 최소 거리를 위해서는 너무 짧은 초점거리의 렌즈는 사용할 수 없는 한계가 있었다.

연구진은 VR 기기 내부에 필요한 공간의 부피를 대폭 줄였다. 연구진의 VR 장치는 기존 렌즈 외에 ‘2차원 렌즈 배열’을 추가로 삽입한 구조다. 2차원 렌즈 배열이란 작은 렌즈들이 병렬로 배열된 광학소자다. 이 구조에서는 눈과 렌즈 사이의 최소거리는 그대로 확보하면서 렌즈의 실질적인 초점거리를 줄일 수 있기 때문에 필요한 공간을 기존 대비 절반 이하로 줄였다.

기존 VR과 서울대가 개발한 VR 비교./서울대

연구진은 빛이 공간 안에서 앞뒤로 왕복 진행하도록 광경로를 접는(Folding) 기법을 적용했다. 이를 통해 짧은 물리적 거리만으로 충분한 광경로를 확보한 것과 같은 효과를 얻을 수 있어 필요한 공간을 추가로 3분의 1 더 줄였다. 이에 따라 부피는 총 6분의 1 이하로 줄어든다. 결과적으로 연구팀은 이론상 3.3mm 두께의 공간만으로도 VR 장치를 만들 수 있었다.

◇얇은 두께뿐 아니라 넓은 시야각

연구진이 개발한 VR은 얇은 두께뿐만 아니라 가로 102도, 세로 102도의 넓은 시야각, 8.8mm 너비의 눈동자 중심 위치 영역, 20mm의 눈-렌즈 간 최소 거리를 가지는 등 뛰어난 안경형 VR 디스플레이 성능을 갖췄다. 이 안경형 장치는 내부 공간, LCD 패널 및 프레넬 렌즈 등 필요한 소자의 두께를 모두 포함하여 그 두께가 8.8mm에 불과하다.

이병호 교수는 “이는 VR 기기의 새로운 장을 열 혁신기술”이라며 “국제특허를 출원했으며 제품 생산에 나서는 기업이 있다면 1~2년 안에 상용화가 가능한 수준이다”라고 말했다.