증강현실 전용 프로세서 내장 케이 글래스 개발

유회준 교수 연구팀이 개발한 고성능·초저전력 머리 장착형 디스플레이 케이 글래스

아주경제 이한선 기자 = 한국과학기술원(KAIST)은 유회준 전기및전자공학과 교수 연구팀이 세계 최초로 증강현실 전용 프로세서가 내장된 고성능·초저전력 머리 장착형 디스플레이(HMD) 케이 글래스(K-Glass)를 개발했다고 20일 밝혔다.

연구팀의 전용 프로세서 개발로 기존 상용칩을 활용한 구글 글래스 보다 속도는 30배 이상 빠르고 사용시간은 3배 이상 길어 이용이 편리해지면서 증강현실시대를 앞당길 것으로 기대된다.

증강현실이란, 현실 세계와 이를 적절히 변형한 가상 미디어 콘텐츠가 결합한 것이다.

동화책에 그려진 공룡 그림을 쳐다보면 3차원 공룡이 책 위로 솟아올라 보이며 방향을 바꾸면 공룡의 다른 쪽이 보이게 하는 기술이다.

삼성, 마이크로소프트 등에서는 관련 특허를 출원하고 있고 구글에서는 2012년 5월 증강현실을 위한 프로젝트 글래스를 개발했다.

자연스러운 증강현실을 구현하기에는 만족할만한 수준이 아니고 구글의 기술은 바코드와 같은 표식을 인식해 해당 물체에 가상 컨텐츠를 첨가하는 방식의 방식으로 표식을 설치하기 힘든 야외에서는 구현할 수 없는 단점이 있다.

2시간 정도만 사용할 수 있을 정도로 전력 소비량이 많아 휴대폰과 같은 모바일 기기처럼 일상생활에서 항상 착용하지 못하는 실정이었다.

연구팀이 개발한 케이-글래스의 증강현실 전용 프로세서는 인간 뇌의 시각 집중 모델에 영감을 받아 제작돼 저전력·고성능을 동시에 달성했다.

시각 집중 모델은 보고 있는 화면에서 의미 있고 중요한 부분을 배경과 같이 인식에 무의미한 영역들로부터 분리한다.

이에 따라 불필요한 연산을 제거할 수 있어 복잡한 증강현실 알고리즘의 연산 속도를 높일 수 있는 것이 장점이다.

전력소모를 줄이기 위해 뉴런의 신경망을 모방한 네트워크 구조를 적용했다.

프로세서 내부에서는 데이터가 활발하게 돌아다니는데 데이터 쏠림현상에 의해 전송에 병목이 발생할 수가 있는 가운데 연구팀은 뉴런의 신경망 구조를 활용해 프로세서 내 데이터를 전송 및 네트워크 병목현상을 극복했다.

개발된 증강현실 전용 프로세서는 65nm 공정에서 제작돼 32㎟ 면적에 1.22TOPS(1초당 1012회 연산속도) 성능이고 30fps(초당프레임)/720p(픽셀) 비디오 환경의 실시간 동작에서 1.57TOPS/W(와트)의 에너지 효율을 나타내 장시간 동작할 수 있다.

유회준 교수는 “스마트 폰의 뒤를 잇는 차세대 모바일 디바이스로써 HMD에 대한 관심이 급증하고 있다”며 “투과형 HMD는 증강현실을 구현함에 따라 교육 엔터테인먼트 등의 분야에 큰 변화를 가져올 것”이라고 밝혔다.

유 교수는 “K-Glass는 구글의 프로젝트 글래스 등 기존 HMD의 낮은 컴퓨팅 성능을 획기적으로 향상시키는 것은 물론 초저전력 소비를 달성하는데 성공, 미래 모바일 IT분야에서 혁신적인 변화를 주도할 것”이라고 말했다.

유회준 교수 지도하에 김경훈 박사과정 학생이 주도해 개발한 K-Glass는 이달 미국 샌프란시스코에서 개최된 세계적 반도체 학술대회 국제고체회로설계학회(ISSCC)에서 발표돼 주목을 받았다.