무궁무진한 hmd 세상
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차례
1. HMD 란 ? 2. HMD 기술 동향
3. 국내외 시장 동향
4. 특허 분석
5. HMD 의 미래
6. HMD 의 대한 나의 의견
1 . HMD 란 ?
HMD(Head mounted display) 는 보안경이나 헬멧 형태로
눈앞의 지근 거리에 초점이 형성된 가상스크린을 보는 안경형모니터 장치로서 예전에는 군사용 시뮬레이션이나 가상현실실현을 위해 개발 되었으며 , 양쪽 눈의 근접한 위치에 설치된1 인치 이하의 LCD, OLED 등 마이크로 디스플레이에서 발생되는 이미지를 광학시스템을 통해 확대하여 대형 가상화면을 형성한다 . IT 산업의 비약적인 발전에 힘입어 휴대용동영상 및 정보검색의 시대가 대두됨에 따라 휴대폰이나 PMP작은 화면으로는 만족하지 못하는 소비자의 수요에 적합한개인 휴대용 모니터 장치로써 향후 크게 형성될 웨어러블 컴퓨터 산업의 핵심제품이다 .
2. HMD 의 기술 동향
(1) HMD 의 기술진화 - 안경형 모니터로
HMD 가 시장에 먹히게 하려면 독립적인 휴대인터넷 동영상재생장치로 상용화해야 하는데 현존하는 HMD 제품 중 최초로 컨트롤러에 WIN CE 가 내장된 PMP 시스템을 적용하고 Wibro 드라이버를 장착하여 휴대인터넷이 가능하도록 함은 물론 WMV, DivX, Xvid, MP4, H.264 등 대부분의 영상을재생하도록 디코딩 시스템을 내장하여 사용자가 HD 급의 고화질의 영상을 언제 어디서나 다운받아 시청할 수 있도록해야 한다 . 진정한 의미의 휴대용 대화면 모니터 기능을 구현하도록 해야 한다는 것이다
(2) 핵심기술
기술적으로 HMD 의 핵심기술은 Controller board 와 초소형 MEMS PKG Assy, Microdisplay Panel, MicroOptics, 인체공학적인 기구물 등으로 크게 구성되어 있다 .HMD 핵심기술 중 패널에서 보여지는 영상을 옵틱스 (Optics) 를통해서 20 에서 40, 60, 80 이상의 대형화면을 볼 수 있기 때문옵티스의 개발이 무엇보다 중요하다 . 또한 HMD 의 가격변화를 줄 수 있다 . 옵티스를 사용하여 확대된 가상화면을 구현하기 위한 광학계 구성은 동공 크기 , 가상 이미지를 보기 위한광학계와 눈까지의 거리 (eye relief), 확대 배율 , 화각 (FOV)등을 고려 하여 옵티스를 설계하여야 한다 . 또한 확대된 가상 이미지를 보기위한 디스플레이 모듈의 부피 , 무게 , 휴대성을고려하여 설계하여야 한다 .
(3) 기술의 응용 및 확장 가능성
HMD 모니터 제품은 산업 전반에 걸쳐 응용이 가능하다 .예를 들면 고속버스의 경우 현재는 운전석 옆 상단에 부착된LCD 모니터를 통하여 모든 승객이 본인의 의지와는 상관없이동일한 영상을 시청하여야 하나 고급버스에 각 좌석에 안경형 모니터 시스템을 구축하고 간단히 서버와 접속하면 승객 개개인이원하는 영상을 시청하거나 정보검색을 즐길수 있다 . 이는 비행기나선박 등 많은 사람들이 오랫동안 함께 있어야 하는 공간에서 유효한 도구로 이용할 수 있다 . 또한 HMD, 안경형 모니터 장치가향후 유용하게 응용될 수 있는 분야는 온 오프라인 게임 분야이다 .국내 게임산업은 오프라인 게임이 대부분인 미국 , 일본과는 달리 온라인 게임이 대세 이며 세계 온라인 게임산업을 주도하고있다 .온라인 게임은 인터넷에 접속해야 하기 때문에 현재로서는 외부에서 즐기기는 힘든 상황이다 . 게임에 대하여도 안경형 모니터 장치는 고정되어 있는 TV 또는 모니터와는 달리 머리 즉 , 시선과 함꼐 움직이게되므르 보다 몰입하여 실감나는 게임을 즐길 수 있게 된다 .
일반소비자
● 동영상 강의 / 어학 학습● 영화감상 ● 게임 디스플레이 장치●TV, DVD 모니터 대용
미래산업
● Virtual & augment Reallity● 휴대 인터넷●Wearable PC 모니터● 모든 산업분야 정보 보조 장치
의료용
● 진단 / 수술장면 확대 보조기구● 의료용 VR 시뮬레이션● 가상현실을 이용한 심리 치료● 시력 보정 기구● 집중력 향상 치료기구
운용수단
● 비행기 Business class 이상● 고속철도 ( 관리가 가능한 특실 )● 고속버스 (Premium car 개발 )● 고급 승용차 (Option 시행 )
산업용
● 건설 / 제조 ( 작업 중 도면 확인 )● 모델하우스 홍보용 장치● 증권 /금융 산업정보시스템● 엔터테인먼트 및 향후산업
상업적 수단
● 고급사우나 / 찜질방●PC방의 고급유저 공간● 스크린 없는 DVD방● 미용실등 대기시간이 많은 장소
군사용
● 시뮬레이션 장치●Night Vision Goggle● 비행기 운전시 조준 / 정보 도구 ● 원격제어무기 모니터
교육용
●VR 체험기기 연구용●Wearable PC 연구 개발● 연구용 디스플레이 장치● 기타 교육 / 연구목적의 보조기기
안경형모니터
3. 국내외 시장 동향
(1) 해외 동향HMD 구현을 위한 새로운 개념의 디스플레이 방식에 대한 연구는미국과 일본을 중심으로 한때 활발히 진행되었다 . 특히 미국경우세계 최초로 새로운 개념의 HMD 를 개발하여 상품화하고 휴대용전화기와 접속한 초소형 핸드폰의 디스플레이부에 이용하여신모델을 선보이고 있고 기술을 응용하여 이동통신 제품과휴대용 디스플레이 등 다각도로 응용하기 위한 연구를 진행해 왔다 . Kopin, Sanyo, Seiko-epson 등의 일본의 대기업을 중심으로 AMLCD, FLCD 를 이용한 마이크 로 디스플레이 방식을 연구 ,일부는 아직 개발 중이고 일부는 상품화되고 있다 .그러나 시장이예상보다 늦게 열려지는 바람에 많은 회사가 사라졌고 현재까지는 아직 남아 있는 디스플레이 방식이 경합 중이다 .최근 해외의 제품은 Emagin Corp 사의 ‘ Z800, I-O Display system 사의 ‘ I-theater’, Myvu, Vuzix 사의 ‘ Vuzix 및 기타 중국산 저가 제품 등이 있다 .
(2) 국내 동향
국내에서는 아직까지 낮은 인지도와 고가격으로 인하여 군수용 및특수용도를 제외하고는 대중화가 되지 않고 있다 . 국산화된 HMD를 개발하면 기존의 수입제품들에 비하여 낮은가격에 HMD 를 생산공급할 수 있게 되므로 수입 대체효과가 크며 , HMD뿐만 아니라 다른 Near Eye Display 수요도 증가 할 것으로 보인다 . 유리재료에대한 광학설계를 이용한 일반적인 안경형 모니터 장치의 광학시스템은 대화면 구현과 광학적 수차 보정을 위하여 렌즈를 3 매 이상 사용하여야 한다 . 그러나 , 이러한 구성은 HMD 장치의 부피를 간편하게 착용할 수 없도록 키우거나 무게가 증가될 수 밖에 없다 .HMD 장치를 휴대용으로 큰 불편없이 사용하기 위해서는 부피가 적어야하며 , 일반적으로 전체 무게가 100g 이하가 될수 있도록 광학시스템의 설계가 이루어져야 하며 , 1매의 유리렌즈를 비구며 플라스틱 코팅으로 대체함으로써 2매의 렌즈를 이용하여 HMD 전체무게가 100g 이하가 되도록 한다
현재 세계 최고 수준이라 평가받고 있는 HMD 장치의 광학시스템미국의 Emagin Corp 에서 보유하고 있는 자유곡면 프리즘 렌즈로써 2m 전방 55 인치 정도의 가상화면을 구현한다 .그러나 프리즘 렌즈가 안경 형태로 착용하기 불편할 만큼 큰 부피를가지고 있고 광학적 분해능력이 떨어짐을 감안하면 , 앞으로의 연구가 성공적으로 이루어질 경우 가상화면의 크기는 약간 작아지지만 광분해능이 월등하고 부피를 최소화할 수 있어 뛰어난 휴대성을제공하기 때문에 새로운 개념의 HMD 광학시스템이 부각되어야 할것이다 . 전자부품연구원의 새로운 개념의 광학 설계를 세계 최고 수준으로 평가할 수 있다 . 여타 현재 출시된 HMD 는 화면이 매우 적어 사용자에 만족감을 주기에는 부족한 수준으로 평가된다 .
4. 특허 분석 KOPIN 사의 특허가 가장 많으며 KOPIN 사는 마이크로디스플레이의 선두주자라 할 수 있으며 현재 일반 HMD 패널 소자를 온라인으로 판매하고 있다 .대표적인 KOPIN 사의 특허 ① Title: Optical System For Display② Number(Date):US5666175 (1997-09-09)③ 주요 내용 : LCD 를 이용하여 패널을 만들기 위해서는 기본적인 5 가지 요소가 필요하다 . 우선 광원 (Light Source), LC 물질 , 2 개의 편광 (Polarizing) 필터와 필터 플레이트 (Plate) 가 그것이다 . 구동방식으로 Active Matrix 방식을 채택하는 가장 큰 이유는 각 픽셀 간의 cross-talk 을 줄일 수 있기 때문이다 . 이 특허에서 가장 초점이 되는 AMLCD 의 기능은 빛의 효율을 높이는 기술
5. HMD 의 미래 헤드마운트 디스플레이 (HMD) 라고 하는 용어가 등장한 후 상당히많은 세월이 흘렀다 . 그러나 현재 상용화된 제품들도 일반 소비자가 볼 기회가 많지 않고 제품 가격 문제와 무게 , 편리성 등 해결해야만하는 문제들이 남아 있어 좀 더 범용적인 상품으로 발전 하려면 아직많은 연구가 있어야 할것이다 .사회가 복잡해지고 관련 산업이 급속히 발전하면서 디스플레이 개념이 많이 바뀌었다 . 지금까지 디스플레이 장치는 단순 정보를 보여주는 TV, 모니터에서 크게는 가정용 Projection, 홍보용 대형전광판에 이르기까지 공동시청에 많은 의미가 있었다 . 하지만 점차 공동시청의 구성원이 공동시청 구역에 있는 시간보다 각각 흩어져 외부에 있는 시간이 많아지면서 개인용 디스플레이라는 개념이 점점 확대 되고 있다 .
현재 통신과 방송의 융합으로 지상파 , 위성 , 케이블 등 수많은 방송채널이 존재하게 됐다 . 수신 환경이 좋은 가정에서는 채널수를 기억도 못할 만큼 수 많은 정보들이 우리 주위를 둘러싸고 있다 .산업이 발전할수록 가족이라는 구성원은 가정보다 외부에 이동하며보내는 시간이 많아 지게 됐다 . 이러한 세태를 반영하듯 이동 수신용으로 Wibro, DMB방송 등이 많은 이들의 지대한 관심을 받고 있다 . 이것은 가정용 전화기가 개인용 휴대전화로 전환됐던 몇 년 전의 상황과 비슷한 유형이라고 할 수 있다 . HMD 는 형태에 따라 다르지만 보다 저렴하고 , 가볍고 , 편리하면서 고해상도의 화면을 크게 보여주는 것이 최종 목표라고 할 수 있다 .
마지막으로 일반적으로 즐길 수 있는 HMD 로서 개인용 디스플레이장치가 되기 위한 기본 충족 조건을 나열하면 다음과 같다 .
● 화면사이즈는 60 ~ 80 인치가 적절하다 .● 디스플레이는 SVGA 급 (800x600) 이상의 화질 이어야 한다 .● 헤드셋의 무게는 대략 200그램 이하 여야 한다 .● 휴대성을 고려해 Li-ion, Li-polymer 등의 충전지로 구동 돼야함
● 크기는 휴대폰 이하의 크기로 몸에 착용 가능해야한다
6. HMD 의 대한 나의 의견
앞에서 HMD 의 대해 알아본바와 같이 HMD 는 우리 실생활에교욱적 , 의료적 , 산업적 , 군사용 등 많은 미래산업에 우리나라의 IT 강국으로 이끌어 나갈수 있는 충분한 가치가 있는 것으로보입니다 .아직 가격부담이나 부피등 문제들이 많이 있습니다 . 이런문제들이 있지만 국외 기업들보다 나아 가기 위해서는 기술개발기술 개발의 필요한 국가적 지원이 필요할거 같다는 생각이 들었습니다 .무궁무진한 HMD 세상이 생활화 될수 있는 그날 까지 손꼽아 기다려봅니다