가상현실 게임에 응용되는 과학기술

 

가상현실 게임에 응용되는 과학기술

 

 

 

가상현실

 

2154, 지구는 에너지 고갈 문제를 해결하기 위해 지구로부터 멀리 떨어진 행성에서 대체 자원을 채굴하기 시작한다. 하지만 독성을 지닌 대기로 인해 자원 획득에 어려움을 겪게 된 인류는 행성의 토착민의 외형에 인간의 의식을 주입, 원격 조정이 가능한 새로운 생명체, , 토착부족의 유전자와 아바타 주인이 될 인간의 유전자 일부를 섞어서 만든, 아바타(Avatar)를 탄생시킨다. 영화에서 주인공은 현실세계(Real World)에서는 하반신이 마비된 장애인이지만, 가상세계(Virtual World)에서는 전설적인 전사가 되어 행성을 지켜내고, 인간의 육신에서 토착부족으로 다시 태어나게 된다. , 현실세계를 버리고 가상세계이지만 실제로 존재하는 또 다른 세계로 가게 된다.

 

이것은 2010 1월에 국내 관객 1,000만 명을 돌파하며 전세계 역대 흥행 1위를 기록한 영화 아바타에 대해 간단하게 기술한 것이다. 3D 홀로그램 기술을 사용하여 행성을 입체적으로 볼 수 있게 하고, 모션 캡쳐에서 한 단계 더 나아간 이모션 캡쳐 기술을 사용하여 극사실적인 컴퓨터그래픽을 가능하게 하여 관객들을 더 한층 몰입하게 하였다.

 

이모션 캡쳐(Emotion Capture) 기술은 배우들의 몸동작뿐만 아니라 감정까지 되살리는 극사실적인 컴퓨터그래픽을 가능하게 하여 실사와 애니메이션의 경계를 모호하게 만들었다. 이 기술은 기본적으로 모션 캡쳐(Motion Capture) 기술에 기반한 것으로 얼굴 주요 근육 부위에 마커(Marker)를 표시하고 얼굴 바로 앞에 마커인식 카메라(적외선 카메라)를 달아 배우가 연기하는 감정 표현까지 잡아내는 기술이다. 주인공의 아바타는 정교한 3D 컴퓨터그래픽 기술로 만들어낸 판도라행성의 가상세계에서 게임에서의 주인공 캐릭터와 같은 역할을 하며 가상현실 게임을 수행하는 것으로 생각할 수 있다. 또한, 인간과 아바타를 연결시키는, , 현실세계와 가상세계를 연결시키는 방법으로는 라그나로크, 테일즈위버 등의 게임에서도 사용되고 있는 텔레포트(Teleport) 기법을 활용하였다.

 

이때 만들어진 가상세계는 사용자의 오감(시각, 청각, 후각/미각, 감성 및 촉각)을 자극하며 실제 세계와 유사한 공간적, 시간적 체험을 하게 함으로써 현실과 상상의 경계를 자유롭게 넘나들게 한다. 또한, 사용자는 가상현실에 단순히 몰입할 뿐만 아니라 실제의 장치를 조작하거나 명령을 내리는 등 가상현실 속에 구현된 것들과 상호작용이 가능하다.

 

<그림1. 가상현실 낙하산 훈련시뮬레이션(출처 : wikipedia.org)>     

 

이러한 상호작용을 통해 사용자의 경험을 창출한다는 점에서 가상현실은 일방적으로 구현된 시뮬레이션(Simulation)과 구분된다.

 

가상현실의 개념은 최근 들어 정립된 것이지만 가상현실 시스템의 근간을 이루는 기술은 그보다 더 이전부터 존재하는 것들이었다. 컴퓨터 과학, 컴퓨터 그래픽스, 통신, 계측과 제어, 예술, 인지과학, HCI, 로보틱스 등이 그에 해당된다. 가상현실은 과학 연구, 보안, 훈련, 의료, 예술, 오락 등 폭넓은 분야에서 응용되고 있다. 가상현실 시스템의 예로 탱크, 비행기 등의 조종훈련, 가구의 배치 설계, 수술 실습 시뮬레이션 등과 가상현실 게임 등을 들 수 있다.   

 

가상현실 게임

 

가상현실 기술을 적용하여 몰입감이 강화된 게임으로 삼차원 디스플레이를 통하여 사실감 있는 여러 감각정보를 제공하고, 사실적인 다양한 삼차원 상호작용을 제공하며 가상세계를 시뮬레이션하는 요소와 공유된 가상환경을 제공하고 그 안에서 서로 상호작용할 수 있도록 하는 것을 가상현실 게임이라고 할 수 있다.

 

1990년대 초반 네트워크로 공유되는 게임세계에 여러 사용자가 참여하여 자신의 로봇을 조정하여 전투를 벌이는 게임으로 10여 년간 세계적으로 운영되고 있는 ‘BattleTech’ 1992년에 발표된 FPS의 효시가 되는 ‘Wolfenstein 3D’ 등이 초창기의 가상현실 게임이라고 할 수 있다. 이 후에 다양한 입출력 장치의 개발과 3D 컴퓨터그래픽 기술의 발전, 네트워크 기술의 발전 등에 힘입어 초창기와는 비교되지 않는 수준으로 발전하게 된다. 사용자가 HMD와 데이터 글로브(Glove), 헤드셋(Headset) 등의 입출력장치를 장착하고 가상현실을 체험하는 단계에까지 도달한 것이다.

 

2003년에 린든 랩에 의해 개발된 세컨드 라이프는 인터넷 기반의 가상현실 게임으로, 게임 내 가상세계에서 다양한 창작활동이 이루어지며, 자신이 만든 것을 소유하여 판매하는 등의 경제활동도 자유롭게 할 수 있는 게임으로 사용자에 의해 다양한 형태로 발전하고 있는 게임이다.

 

아래 그림은 최근에 연구되고 있는 감성 햅틱 분야로, ‘세컨드 라이프에서 iFeel_IM! 시스템을 통해 두 사용자가 가상세계에서 문자로 대화하면서 느끼는 감정을 몸에 장착된 감성 햅틱(Affective Haptics) 장치를 통해 현실세계에서도 느끼게 되는 구조를 나타내고 있다.

 

<그림2. iFeel_IM! 시스템 구조(출처 : Dzmitry Tsetserukou / wikipedia.org)>

 

 

가상현실 치료

 

환자를 컴퓨터가 만들어낸 가상현실 상황에 규칙적으로 노출시켜 그에 익숙해지도록 해 병을 치료하는 ‘가상현실 치료’가 점점 확대되고 있다. 가상현실 치료는 환자가 두려워하는 상황을 가상 현실로 설정해 이뤄진다. 고소공포증 환자는 높은 투명 엘리베이터 안에 있도록 하고, 멀미가 심한 사람은 움직임이 심한 자동차에 몇 분간 있게 한다. 의사는 환자가 치료를 받는 동안 환자의 몸에 연결된 센서를 통해 1000분의 1초 단위로 기록되는 환자의 맥박과 호흡을 볼 수 있다. 이 수치를 본 후 환자의 정도를 파악, 환자의 상태에 맞춰 가상현실을 다르게 설정한다. 1998 6월 사이언스 데일리 기사에 따르면, 미국 에머리 대학의 로쓰바움(Rothbaum)교수가 20명의 고소공포증 환자를 대상으로 주 1 35~45분씩 7주간 가상현실 치료를 실시한 결과, 모든 환자들이 75층 높이의 건물 옥상까지 올라갈 수 있었다고 한다.

 

 

뇌파를 이용한 가상현실 게임

 

2007 10, AFP통신은 일본 게이오대학 장애인 회복센터의 우시바 주니치(Ushiba Junichi)교수 연구팀이 뇌파를 통해 가상현실게임 `세컨드 라이프\’의 캐릭터를 움직이도록 하는 데 성공했다고 보도했다. 연구팀은 뇌파 탐지용 전극을 부착한 헤드기어를 실험자의 머리에 씌우고, ‘세컨드 라이프를 실행하고 있는 PC와 연결했다. 실험자가 마음 속으로 캐릭터에게 이동명령을 내리자 이 때 발생한 뇌파가 PC로 전송돼 실제로 캐릭터 이동이 이루어졌다고 연구팀은 설명했다

 

왼쪽 또는 오른쪽으로 캐릭터의 방향을 전환시키는 것도 가능하다. 이전에도 뇌파를 이용한 컴퓨터 조작 실험은 이루어져 왔지만 PC 모니터의 커서를 움직이는 수준이었으며 게임 캐릭터의 이동에 성공한 것은 이번이 처음이다.

 

 

오디션 잉글리시

 

한빛소프트에서 서비스하고 T3 엔터테인먼트에서 개발한 \’오디션 잉글리시‘ 가 있다. 오디션 잉글리시는 자신의 아바타를 만들어 특정 상황의 대화를 보고 따라 외우거나, 원어민 혹은 게임 이용자와 영어 대결도 펼칠 수 있다. 단순히 기존의 영어 교육을 온라인으로 옮겨 놓은 것이 아니라, 기존 영어 교육의 여러 단점을 극복했다. 기존의 딱딱한 영어 교육에서 직접 체험을 통해 재미있는 교육 환경을 구현했고, 특히 기존 교육에 비해 가격은 매우 저렴하면서 그 효과도 잘 나타날 수 있도록 잘 구성하였다. \’오디션 잉글리시\’는 체험형 영어 학습을 할 수 있는 각종 기능성 게임 대회에 2회 째 참가 중이며, 전국 20여개 학교에서 \’오디션 잉글리시\’를 통해 여름방학 체험학습이 이뤄지고 있다.

 

 

<그림3. ‘오디션 잉글리시’ (출처 : ae.hanbiton.com)>

 

 

고려대 버추얼 KU’

 

파이낸셜뉴스 2009 5 9일자에 따르면, 고려대학교는 2008년도부터 세계 최초의 3D 가상현실 게임인 세컨드 라이프에서 강의를 진행하는 실험을 진행하였다. 게임 내에 캠퍼스 모습을 본 딴 가상캠퍼스 ‘버추얼 KU’를 구축하고 학생들이 아바타를 만들어 그곳에서 원격 강의를 듣는 것이다. 세컨드라이프 내 캠퍼스 강의실에선 교수가 칠판 한가운데를 조작하면 벽면에서는 회화 동영상이 구동된다. 학생들 앞의 컴퓨터 모니터에도 같은 파워포인트 파일이 열린다. 학생들은 학교에 가지 않고도 어디서든 컴퓨터로 영어 수업을 들을 수 있게 되는 것이다. 고려대는 향후 가상공간 교수학습법을 연구하기 위한 교두보로 세컨드 라이프를 이용할 방침이다. 교육용으로 제작된 가상공간 서비스가 아직 없는 만큼 아예 3D 게임 안에서 원격 교육을 하겠다는 것이다.

 

 

햄스터 볼을 이용한 가상현실 게임

 

아직 가상공간을 실제로 걷거나 뛰어다니면서 움직임을 시뮬레이션하는 진정한 가상현실 플랫폼은 상용화되지 않고 있다. 이런 아이디어를 최초로 구현한 곳이 바로 Virtusphere 라는 회사. 바로 햄스터 볼을 이용하여 사람이 들어갈 수 있는 크기의 커다란 공을 만들어서 여기에 들어간 뒤에 뛰거나, 걷는 상황을 그대로 HMD(Head Mount Display) 비추어 주는 방식이다. [그림5, 출처: wikipedia.org]에서 보듯이 구의 크기는 3미터 정도로, 마음대로 굴러가게 되어 있으며, 무선으로 전송되는 HMD는 가상환경을 제공한다.  현재 이미 국방 시뮬레이션 소프트웨어가 개발되어 다양한 전투 시뮬레이션들이 수행되고 있는데, 머지 않은 시점에 FPS게임을 개발하여 보급할 계획을 세우고 있다.

 

 

 

<그림4. Virtusphere (출처 : wikipedia.org)>

 

 

위에서 살펴본 가상현실 게임들 외에도 2011년도에 출시 또는 출시예정인 게임들을 살펴보자.

 

2008년에 출시된 코나미의 가상 연애게임 ‘러브플러스’는 증강현실 속 가상의 여자친구와 실제로 데이트를 즐길 수 있는 게임으로, 닌텐도 3DS에서 즐길 수 있는 게임으로 2011년 가을 \’뉴러브플러스\’로 출시 예정이다.

 

<그림5. SNG 아이엔젤(출처 : thisisgame.com)>

 

2011년 4월에 소프트맥스는 프로젝트 \’아이엔젤(i-Angel)‘을 개발하고 있다고 발표하였다. 「프로젝트 아이엔젤(i-Angel)」은 증강현실과 위치기반서비스(LBS)를 기반으로 바코드 및 안면인식 등 새로운 트렌드가 되고 있는 기술들을 육성이나 소셜네트워킹 등 전통적인 게임성과 결합한 차세대 소셜네트워크게임(SNG)으로 스마트폰과 웹 어플리케이션의 유무선 연동 콘텐츠이다.

가상현실 기술을 응용한 다양한 영화, 애니메이션, 게임 등에서 가상세계와 현실세계의 벽은 점차 허물어져 가고 있다.  지금 우리는 어느 세계에 살고 있는가?

 

/ 이대웅 상명대학교 디지털미디어학부 교수 rhee219@smu.ac.kr