증강현실(AR)의 이해와 제조업 활용

01/20/20, 05:28 AM
Len Calderone

증강현실(AR: Augmented Reality, 이하 ‘증강현실’ 또는 ‘AR’)은 현실 세계와 가상 세계(computer-generated virtual worlds)의 결합을 말한다. 실제 이미지는 비디오에 포착되면 실제 이미지가 디지털 정보 층으로 “증강(augmented)“된다.

어떤 사람들은 증강현실과 가상 현실을 혼동한다. 가상현실(VR)은 현실 세계를 차단하는 완전히 몰입적인 경험이다. 증강현실(AR)은 CGI(Computer Generated, CGI) 영상을 카메라 캡쳐된 비디오에 중첩시켜 CGI 물체가 마치 실제 세계에서 고정된 위치를 가지고 있는 것처럼 보이게 한다. 카메라는 실제 이미지를 디스플레이로 스트리밍한다. 컴퓨터는 가상 물체를 배치할 위치에 대한 참조를 받는다. 마커(marker)를 사용하여 실제 세계의 물리적 물체와 같은 증대를 달성하는 마커 기반 참조가 있을 수 있다. 마커와 관련된 이러한 증강은 디지털로 강화된 영상에 적용되는 물체나 이미지를 강화한다. GPS, 가속도계, 방향센서, 기압센서, 바로미터 센서, 그리고 건물, 스카이라인과 같은 랜드마크도 방향을 제공할 수 있다.

컴퓨터의 비전(vision)은 비디오를 해독하고 가상 물체에 어떻게 맞는지 결정한다. AR 컴퓨터 비전은 기준점보다 상대적인 위치일 뿐이며, 보다 진보된 알고리즘이 그림자, 차단(blocking), 운동학(kinematics)을 할 수 있다. 조합은 디스플레이를 통해 사용자에게 다시 스트리밍된다. 위치 기반 참조는 GPS 위치를 트리거(trigger)로 활용하여 현재 위치와 관심 지점으로 저장된 AR 정보를 페어링한다.

또 다른 기술은 동적 증강(dynamic augmentation)으로서, 물체가 변함에 따라 그 시야에 반응한다. 예를 들면, 얼굴 이미지를 하나의 기준점으로 삼아 다양한 종류의 화장품이나 안경 착용을 해보도록 한다. 이 유형의 AR은 물체에 대한 적합한 증강 정도를 파악하기 위해 모형 스케일을 이용한 모션 추적을 활용한다.

VR이 활용되면 헤드셋을 착용한 상태에서 현실 세계에서의 상호작용을 저해하기 때문에 작업자의 움직임이 방해될 수 있다. 반면 증강현실 기기는 작업자의 움직임을 더욱 자연스럽고 매끄럽게 해준다. 제조업에서 이 기술은 다양한 변화 측정, 안전하지 않은 작업 조건 확인, 그리고 심지어 완제품을 구상하는 데 사용될 수 있다. 제조업체는 이를 사용하여 텍스트, 통계 및 작업자의 현재 작업과 관련된 정보를 오버레이하는 것과 같은 디지털 문자, 이미지 또는 콘텐츠 이상을 표시할 수 있다. 작업자는 동료들의 위치, 어떤 기계가 고장났는지, 또는 공장의 어느 구역이 제한되어 있는지 등 그들 주변에서 일어나는 모든 일들을 알 수 있다.

제조 환경에서는 항상 안전이 문제다. 올바른 AR 애플리케이션을 통해 경험이 부족한 직원들은 보충 자원을 낭비하지 않고 항상 정보를 제공받고, 훈련하며 보호받을 수 있다. 특히 크고 복잡한 기계나 위험한 장비로 작업할 때 이에 대한 기술 훈련과 교육 비용이 많이 들 수 있다.

증강현실을 통해 물류(logistics)분야 작업자들은 연결된 시스템으로 제품이나 상품이 정확히 어디에 있는지 확인할 수 있다. 그들은 AR 시스템을 이용하여 필요한 정보를 스캔할 수 있고, 이것은 주문을 전달하는데 도움이 된다. 그런 다음, 작업자가 제품을 회수하여 적절한 장소에 공급할 수 있다.

유지보수 담당자는 AR을 이용하여 어떤 장비와 하드웨어가 필요한지와 같은 잠재적인 문제를 정확하게 파악할 수 있었다. 이 시스템은 그들에게 운영 시간, 마지막 서비스 날짜, 고장 발생 가능성이 있는 장소 등을 보여줄 수 있다. AR은 정비 및 관리 활동에서 추측성 업무을 제거하고 더 빠른 대응과 더 빠른 수리를 가능하게 한다.

기존 디자인과 프로토타입 제작은 매우 오래 걸릴 수 있다. 생산과 제조의 이면에는 수많은 커뮤니케이션과 잠재적으로 많은 수정들이 이루어질 것이다. AR은 업무량을 증강 현실화시킴으로써 당사자들 간의 팀워크와 커뮤니케이션을 단순화하여 이 과정을 가속화할 수 있다. 회사 임원은 AR을 활용해 실시간으로 설계되거나 만들어지고 있는 실제 제품을 볼 수 있다. 그리고 일어날 수 있는 변수를 미리 없애는 통찰력과 방향을 제시할 수 있다. 현대의 제조업은 제품이 로켓이든 토스터든 복잡한 조립제품으로 수백, 수천 개의 부품으로 이루어져 있다. 조립 지침은 반드시 준수해야 한다.

원격 지원 솔루션이 AR로 가능하다. 제조업체의 고객은 원격 지원을 통해 거리에 관계없이 어디에서나 온라인 조언을 받을 수 있다. 복잡한 장비 유지보수나 수리에 대해서 장비 전문가만이 해결할 수 있는 상황이 있다. 오퍼레이터는 작업하고 있는 것에 대한 원격 이미지를 전송할 수 있으며, 이를 통해 전문가는 기술적 문제에 대한 세부사항을 제시하고 즉각적인 해결책을 제안할 수 있으며, 이를 실시간으로 전달할 수 있다. 그런 다음 그 오퍼레이터는 스마트 글라스(smart-glasses)를 통해 화면에 나타나는 지침을 따라 핸즈프리(hands-free) 가동을 허용한다.

AR을 통해 제조업체의 판매 담당자는 고객에게 제품, 프로토타입, 카탈로그 및 도표 이미지를 제시할 수 있다. AR은 작동자에 따라 움직이는 애니메이션 3D 요소, 텍스트, 비디오 및 이미지와 함께 작동하는 홀로그램을 복제할 수 있다.

AR은 공장 계획에 사용될 수 있다. 디지털 계획 데이터는 기존 공장의 뷰(view)에 직접 중첩될 수 있다. AR을 사용하면 디지털 데이터와 결합된 기존 공장의 시각적 프레젠테이션을 가능하게 하여 계획단계에서 신뢰도를 높여 결과적으로 시간과 비용을 절감할 수 있다. 정확성은 생산성있는 AR 공장 계획에 중요한 요건이다. 공장 재건립이나 공정 변경에 대한 성공적인 의사결정을 위해 신뢰할 수 있는 정확한 데이터 입력이 필요하다.

공장에서 AR을 사용하는 또 다른 용도는 이미지 비교다. 기본 개념은 검사 중인 부품이나 조립품의 품질 사진을 촬영한 후 증강현실 오버레이(overlay)를 통해 제조공급업체가 제공한 이미지와 비교할 수 있다는 것이다. 사양을 벗어난 항목은 오버레이(overlay)로 강조되어 기술자들이 문제를 신속하게 식별하고 차이점을 해결할 수 있다.

증강현실(AR)이라는 개념은 얼마 전부터 존재해 왔지만, 아직 초기 개발 단계이다. 하지만 매우 빠르게 성장하고 있다. 증강현실(AR) 안경은 내년까지 1억910만대 판매될 것으로 전망된다. 제조업에서 증강 현실 기술의 응용력이 확대되면서 우리는 결코 가능하다고 생각하지도, 상상하지도 못했던 몇몇 시나리오가 현실화되는 모습을 볼 수 있을 것이다.

출처 : manufacturingtomorrow
번역 : K-SmartFactory