[테마특강] 전문가에게 듣는다

가상현실(Virtual Reality, VR)에 대한 미신 지난 3~4년 동안 매스컴을 통하여 VR(Virtual Reality:가상현실)에 관한 기사가 종종 보도되고 있다. 그러나 정작 VR이 무엇인지에 대해서는 별로 알려진 바가 없다. 확실한 것 하나는 VR이 필요 이상의 원색 화보와 함께 지면을 메꾸는 데에 지대한 공헌을 하고 있다는 것이다.

매스컴의 스포트라이트에도 불구하고 아직도 많은 사람들이 VR이 무엇인지에대해서 여러가지 의문을 가지고 있다. VR은 열역학이나 미적분학 등과 같은과학인가? 아니면 유전공학, 전자공학 등과 같은 공학인가? 이것도 저것도아니면 포스트 모더니즘과 같은 새로운 문화 조류인가? TV나 VCR, 자가용, 핸드폰 등이 과거에 그랬듯이 VR도 가까운 장래에 여유있는 사람들의 status symbol이 될 것인가? 무언지 모르지만 사이버 펑크라 불리우는 집단의 점유 물은 아닌가? 마약이나 포르노 잡지, 무기, 독가스, 부실 시공 등과 같이법으로 금지시켜야만 하는 그 무엇은 아닐까? VR은 위에서 언급한 그 모든 것일 수도 있으며, 어떤 점에서는 그 어느 것도아닐 수 있다. VR은 과학, 공학 기술의 하나로서, 그 기술이 완숙 단계에 들어섰을 때, 우리의 일상 생활은 물론 문화 생활, 사회 생활에 직접적인 영향 을 미칠 수 있으며 인간의 의식 구조, 생활 양식 심지어는 사회 질서마저도 변화시킬지도 모른다.

VR이란 무엇인가? 모든 과학기술이 그랬듯이 VR도 현실에 만족하지 않고 현실이상의 그 무엇을추구하려는 노력의 결정체이다. 특히 현실과 유사하나 현실에서는 경험할 수없고 이룰 수 없는 세상을 재현하려고 한다. 이런점에서는 고대 그리스시대 부터 발전된 시, 연극 혹은 소설, 그리고 20세기 초반의 영화와 맥락을 같이한다. 단지 가상세계를 제공하는 매체가 자연공간, 종이, 필름이 아닌 컴퓨터라는 점이 종래의 가상세계 제공 방식과 크게 다른점이다. 더욱이 컴퓨터 를 매체로 사용함으로써 전통적인 매체를 사용할 때와는 비교할 수 없을 정도로 더 높은 차원의 현실감을 제공할 수 있는 가능성이 열리고 있다.

컴퓨터를 이용한 현실감의 생성이 과연 가능한가? 가능하다면 어느 정도까지가능한가? 인간은 어차피 인간을 둘러싸고 있는 환경과 끊임없이 접촉하면서 살고 있으며, 인간의 감각기관, 즉 피부, 눈, 귀, 코, 입 등을 통해 외부로부터 들어오는 각종 감각신호들을 분석함으로써 환경에 관한 정보를 얻으며이들 정보가 통일성을 가질 때 현실감을 느낀다. 따라서, 우리가 가진 감각 기관들을 자연환경으로부터 차단하고 컴퓨터에서 생성된 환경을 대신 제공함 으로써 그 감각기관들로 하여금 인공적 환경의 내용물을 감각하게 하면 된다. 실험에 의하면, 팔의 근육에 적당히 전기적 신호를 가함으로써 팔이 굽히는 것과 같은 효과를 낼 수 있다고 한다. 그 밖에도 인간의 감각기관 가운 데가장 큰 몫을 하는 시각, 청각을 중심으로 인공적인 감각 생성의 연구가 많이 이루어지고 있으며 촉각의 생성에 관한 연구의 경우 힘이나 압력의 피드백 장치 개발이 진행되고 있다. 심지어 인간의 감각기관으로부터 뇌로 들어가는 신경 계통에 컴퓨터를 직접 연결한다는 아이디어가 소설가 뿐만아니라일부 과학자들로부터 조심스럽게 거론되고 있다.

VR과 컴퓨터 가상현실을 만들어내는데에 컴퓨터의 역할은 절대적이다. 반면에 VR은 컴퓨터기술로서도 엄청난 의미를 지닌다. 조심스럽기는 하지만, VR기술을 이용하면 어떤 의미에서는 궁극적인 컴퓨터를 만들어낼 수 있기 때문이다.

기존의 컴퓨터는 2차원적이다. 컴퓨터가 부피와 질량을 가진 3차원 물체라는 것에는 이의가 있을 수 없으나 컴퓨터사용자에게 있어선 현재까지의 컴퓨터 는 2차원적인 물체이다. 우리가 컴퓨터와 정보를 주고받기 위해서는 모니터, 키보드, 마우스 등을 이용하게 되는데 이들 입출력장치들이 모두 2차원적이 라는 것이다. 따라서 3차원적인 인간과 2차원적인 컴퓨터간에 의사소통이원 활히 수행되기 어렵다. 이를 해결하기 위한 한가지 방법은 소프트웨어적인트 릭을 사용하는 것인데, 그 예로서 매킨토시나 MS-윈도즈 등은 2차원의 편평 한 모니터화면이 마치 책상의 윗면(desktop)이라는 3차원적 착각을 유도해내려는데 목적을 두고 고안되었다.

따라서 우리가 컴퓨터파일을 생성하거나 기존의 파일을 다시 이용할 때 책상 위에 놓여있는 파일을 다루듯이 쉽게 컴퓨터파일을 처리할 수 있다. 이런 방법을 은유법이라 부른다. 문제는 많은 경우에 이러한 은유법이 자연스럽지않다는 점이다. 실제 세계에서 내 책상위에 놓인 파일을 한 장소에서 다른 장소로 옮길 때는 마우스로 끌거나(dragging) 클릭(click)하지 않고 손으로 들어 올리기도 한다. 쓰레기통을 책상 위에 올려놓지도 않거니와 책상을 항상 수평으로 놓아두지 수직으로 놓아두지는 않는다. 은유법이 잘못 사용되면사용자에게 더 큰 혼란을 주어 나중에는 컴퓨터 기피증을 불러 일으킬 수도있다. 진정한 의미에서 3차원 컴퓨터라 함은 내가 컴퓨터를 사용하고자 했을 때 컴퓨터가 제공하는 물체들-파일, 도면, 이미지 등-로 구성된 가상세계에 그것들이 마치 3차원 공간상의 물체들인 양 다루게끔 하는 기능을 보유한 것을의미한다. 가상현실감을 갖춘 컴퓨터에서 작동되는 CAD시스템을 상상해보자. 종래 CAD 소프트웨어를 사용한 경험이 있는 사람은 기존의 CAD를 사용하여 3차원물체 를 설계하는 것이 얼마나 어렵고 시간이 걸리는 일인가를 알 것이다. 디자인 공간이 2차원의 모니터 스크린이 아니라 3차원공간이 되기 위해서 현재의 기술로는 HMD(Head-Mounted Display)나 이와 유사한 스테레오 안경을 써야할것이다. 이렇게 함으로써 시각에 관한 한 외부세계와 단절하고 컴퓨터세계와 바로 커뮤니케이션이 행해질 수 있다.

3차원상에서 직선을 긋는 작업은 해당 메뉴에 손을 뻗쳐 자를 꺼내 공간상의 원하는 위치와 원하는 각도에 놓음으로써 해결된다. 다른 방법으로는 손가락 두개로써 두 끝점을 3차원상에 가리킴으로써 직선을 만들수도 있을 것이다.

또한손바닥을 적절히 움직인다면 원하는 곡면도 생성할 수 있을 것이다.

이렇듯 VR이란 현재의 컴퓨터의 큰 취약점인 2차원 한계를 뛰어넘어 3차원화 를 추구하는 기술이라 정의할 수 있다. 앞으로의 컴퓨터는 고속처리와 병렬 처리에 의한 고속, 대용량화, 인공지능, 신경회로망, 퍼지추론에 의한 지능 화, 그리고 VR에 의한 3차원화가 이루어질 것이다.

VR컴퓨터는 과연 어디에 그 효용가치가 있을까? 앞서 언급한 바와 같이 가상 현실의 특징중의 하나는 3D, 즉 3차원이다. 종래의 컴퓨터는 작업공간이 2차 원에 국한되어 있다. 따라서 워드프로세싱과 같이 2차원적인 작업에는 잘 부합된다. 가상현실 컴퓨터는 3차원작업을 처리하는데 그 진가가 발휘될 것이다. 현실세계에서 우리가 행하는 대부분의 작업이 3차원적이라는 사실로 미루어볼때 VR컴퓨터의 가능성은 무궁무진하다.

VR의 과학 VR은 과학인가? 만일 그렇다면 무엇을 연구의 대상으로 삼으며 연구의 궁극 적 목표는 무엇인가? 노벨경제학상 수상자인 미국의 허버트 사이먼 교수는 그의 저서 "인공과학"에서 외부의 자극이나 자신의 경험에 의해서 스스로 배우고 성능을 향상하는 시스템을 연구하는 학문을 인공과학이라 지칭하였고이의 대표적인 예로서 인공지능을 들었다.

인공지능은 지난 2,500년간 지속적으로 연구되어온 과제 즉, 인간의 사고, 감각, 행동 양식을 모델링하기 위한 새로운 시도로써 컴퓨터로 중무장한 학자들에 의한 계산학적 접근 시도라 볼 수 있다.

인공지능을 성취하기 위해서는 우선 "지능"이라고 하는 것이 무엇인지를 알아야 하는 것처럼 가상현실을 구현하기 위해서는 먼저 "현실"이라는 것이 무엇인지 밝혀져야 할 것이다.

현실을 구성하는 요소는 여러가지 있겠고, 또한 현실감을 결정하는 요소도 여럿이 된다. MIT의 Zeltzer교수는 가상세계의 자율성, 가상환경에서의 상호 작용정도, 그리고 감각정보의 충실도 등을 주요 요소로 손꼽고 있으나, 아직 현실감 자체에 관한 연구는 극히 초보적 수준에 머물러 있다. 다행히 VR기술 이 각광을 받게 됨에 따라 "현실"과 "실제"에 관한 해묵은 연구테마가 철학, 심리학, 물리학, 수학 등 관련 분야에서 새롭게 제기되고 있다.

지능이라는 것의 실체가 아직 묘연하듯이 현실감이라 불리우는 현상도 수식 이나 프로그램으로는 영원히 정형화될 수 없을지 모른다. 하지만 인공지능 연구의 부산물로써 전문가 시스템, 문자인식 시스템, 음성인식장치, 인공지 능세탁기 등이 개발된 것과 같이, 현실감이란 무엇인가를 과학적으로 탐구하는 과정에서 VR컴퓨터, VR전화기, VR냉장고와 같은 문명의 이기가 속속 발명 될 것은 확실하다.

Back To The Future 궁긍적인 VR을 겨냥했을 때 현재의 기술은 걸음마 단계이다. 또한 이자리에 서 VR기술에 대해 자세히 논하는 것은 지면관계상 생략하기로 한다. 중요한점은 VR을 발전시키기 위해서는 컴퓨터 기술만으로는 부족하다는 것이다. 가상세계에도 생물, 특히 인간이 존재하여야 할 것이다. 그리고 이들 생물체는 인간과 여러형태의 상호작용을 할 수 있어야 한다. 물리적 접촉, 대화, 심지 어는 정신적인 교감도 이루어지면 좋을 것이다. 더말할 나위없이 심리학, 인류학 사회학, 커뮤니케이션학 등이 필요하게 된다.

현재의 기술수준을 나열하는 것은 피하기로 하고 기술수준의 단면을 알아보기 위해 필자가 몇개월 전에 모대학 동창회지에 기고하였던 글의 일부를 약간의 수정을 가한 후 옮기기로 하자. 이글의 시점은 앞으로부터 10년후, 200 5년 7월이다.

90년대 당시 컴퓨터에서 사용하는 인터페이스는 사용자와의 상호작용이 대개 2차원으로 국한되었다. … 중략 … 이런 한계를 극복하기 위해 그 당시 많은사람들이 3차원 영상에 인간을 몰입시키기 위한 head-mounted display나 헬멧 손놀림을 입력받아 제스처를 인식하기 위한 데이터글로브, 인간의 신체 에 힘, 압력, 온도변화를 주기 위한 특수복 등, 지금은 박물관에 가야 볼 수있는 그런 우스꽝스런 장치들을 고안하는데 많은 노력을 기울였다. 이러한 제반의 노력들은 장비경쟁이라 부를 수 있다.

장비경쟁과 더불어, 1990년대의 또하나의 경쟁은 polygon 경쟁이었다. 현실 세계에서 물질의 기본단위는 소립자들이다. 그러나 가상세계에서는 polygon 이 기본단위이다. 가장 단순한 polygon은 삼각형이다. 컴퓨터는 눈에 보이는모든 물체를 삼각형으로 잘게 쪼갠후 이들 각각을 그려준다. 현실세계에서 보이는 정도의 영상을 컴퓨터로 생성하기 위해서는 1초당 8천만개의 삼각형 이 필요하다. 90년대초에 값비싼 그래픽 워크스테이션은 초당 백만개의 삼각 형을 그릴 수 있을 뿐이었다. 그리고 90년대 말에는 개인용 PC에서 백만개, 가상현실전용 워크스테이션에서 천만개 가까이 도달할 수 있었다. 2005년 현재 세계기록은 4천만개이다.

또 하나의 주요경쟁은 픽셀 경쟁이었다. 90년대 초반 영상생성장치가 만들어내는 영상은 대략 가로 600개, 세로 400개 정도의 pi.el들로 이루어졌었다.

반면인간의 시각시스템은 가로 세로 대략 10,000개 정도의 픽셀을 요구한 다. 그 당시의 영상의 질은 시각장애자의 그것을 벗어나지 못하였다. 많은연구 끝에 90년대 말에는 가로 세로 약 2,000개 픽셀 수준까지 끌어올렸고, 현재는 4,000개가 보편화 되어있다. 그밖에도 3차원 음향생성장치, 압력전달 장치, 3차원 위치 및 방향 측정장치 등이 올림픽 구호에 맞추어 더욱 빨리, 더욱 멀리, 더욱 높이를 외치며 성능면에서 하루가 멀게 기록 갱신을 하였다. 하드웨어에서의 성능은 정량적 측정이 가능하다. 정량적인 것에 관한한 인간 고유의 경쟁심을 부추긴다. 90년대의 VR발전은 하드웨어 기술의 경쟁적인 발전이었다. 그러나 소프트웨어의 성능은 정량적인 측정이 불가능하다. 그래서인지 VR소프트웨어는 큰 발전이 없었다. 모든 사람들이 소프트웨어의 중요성 을 부르짖었는데도 불구하고 말이다.

90년대 말부터는 VR을 이용한 애플리케이션이 보편화되기 시작했다. 그전까지는 삼차원 컴퓨터게임이 VR의 이름을 달고 유행하였으나, 이것들은 진정한 의미에서의 VR이라고 부르기는 어려웠다. VR애플리케이션 중 CAD와 연계시킨 워크스루는 이제 건축설계에서 빼놓을 수 없는 과정이 되었다.

1999년 12월31일 11시 59분이 지나도 세계가 멸망하지 않는 것이 확인되자 사람들은 의욕에 넘쳐 미친듯이 일하기 시작하였고, 이점은 VR분야도 예외는 아니었다. 하드웨어상에서 가장 큰 도약은 컴퓨터 홀로그래피에서 이루어졌다. 더이상 사람을 개구리처럼 보이게 하는 헤드마운티드 디스플레이를 착용 할 필요가 없게 되었다. 특수목적을 제외하고는.

소프트웨어상에서 첫번째 도약은 컴퓨터 비전이었다. TV카메라로 잡은 인간 의 영상을 분석해 신체 각 부분의 위치와 몸동작을 측정하는 기술이 개발되었고 이에 따라 데이터글로브나 위치센서 등을 신체에 부착하거나 뒤집어쓰지 않아도 되었다.

이 두가지 혁신으로 말미암아 이제부터 인간은 VR시스템을 사용하면서 동시 에 맥주나 땅콩안주를 즐길 수 있게 되었고, 연인들은 나란히 앉아 평상시와다름없이 자연스런 포즈를 취한 채로 가상세계를 즐길 수 있게 되었다. 더이상 상대방의 우주인 닮은 우스꽝스런 복장을 참고 견디지 않아도 되었다.

이점은 가상세계의 대중화에 상상이상의 기여를 한 것으로 나타났다.

소프트웨어상에서 두번째 도약은 헐리우드의 영화제작자 스티븐 스필버그에의해 이루어졌다. 그가 제작한 영화마다 전 세계적으로 히트하자 더 이상 영화만드는데 흥미를 갖지 못하고 은퇴생활을 하던 그는 마침내 가상세계를 손쉽게 제작할 수 있는 길을 터 주었다. 그 당시 가상세계를 만드는 기술은 소프트웨어 기술의 낙후로 큰 진전을 보지 못하고 있었다. 3년전 서울대 한학 생이 서울대학교 대덕연구단지 분교의 캠퍼스 전체를 정교하게 모델링한 것이 있었다. 건물 뿐아니라 모든 교수의 행동양식도 모델링하였단다. 3억 5천 만개의 polygon을 사용하였다는 소문도 있었다. 모델링 작업에 꼬박 2년이 걸렸고, 결국 졸업을 못하고 말았다. 그 학생이 2년만 기다렸으면 스필버그 의 DLP(Dream Land Production Tool)을 사용할 수 있었을 것이다. 그 학생의 중학교 다니는 동생은 DLP를 이용하여 형이 제작한 것과 똑같은 가상세계를2 주일 만에 해치울 수 있었다.

이것들 이외에도 여러가 VR 관련기술의 발전이 있었으나 지면관계상 생략하기로 한다. 1년전부터 초고속 정보통신망을 이용하여 여러사람이 동시에 가상세계를 공유하는 애플리케이션이 생겨나기 시작하였다. 몇개의 예를 들면가상박물관 가상도서관, 가상회의, 가상연애 등이 있고, 그 사례는 폭발적 으로 증가하고 있다. 또한 공유하는 가상세계도 그 복잡도를 더하고 있다.

이에따라 실제세계보다도 가상세계에서 더 많은 시간을 보내는 사람들이 증가일로에 있음은 모두가 아는 사실이다. 미국에서는 일반개인이 가상세계에 서 보내는 시간을 규제하는 법규를 제정 중에 있단다.

Back to the Present 깁슨(W. Gibson)의 공상과학 소설 "Neuromancer"에서는 주인공이 컴퓨터 네트워크를 통하여 가상세계에 잠입해 들어가 갖은 모험을 한다. 이 가상세계 를 깁슨은 사이버스페이스라 불렀으며 이 단어는 오늘날 상당히 유행하고 있다. 깁슨의 가상세계는 없어도 그만인 추상적인 세계가 아니라 그 안에 실제세계보다 더 값나가는 것이 많은 실제 이상의 세계였다. 깁슨의 사어버스페이스와 비슷한 것이 만들어지려면 최소한 20년은 기다려야 하겠지만 오늘날도 이미 이와 비슷한 것이 있다.

이미 짐작하였겠지만 인터네트가 바로 그것이다. 현재 인터네트상의 정보는 텍스트와 사진, 그리고 간단한 애니메이션 정도에 불과하지만 VR기술과 접속 된다면 인터네트라는 사이버스페이스의 현실감은 한차원 높아지게 된다.

인터네트 상의 정보의 오용과 남용이 벌써 사회문제로 대두되고 있는 상황에 서 VR기술이 접목된 인터네트 환경은 그 파장이 상당할 것으로 예측된다.

그러나 VR이 나쁜 점보다 좋은 점이 많다는 것은 확실하다. 과학자의 실험도 구로서, 교육자의 실험장으로서, 예술가의 예술형태로서, 그리고 일반 개인의 능력 증폭기로서 등등의 가능성은 무궁무진하다.

결론적으로 VR은 종합과학이며 종합예술이다. VR을 이루기 위해서선 각종 과학이론과 공학기술이 융합되어야 한다. 기술적인 문제를 해결하는 것만으로끝나는 것이 아니다. 가상세계도 세계이다. 의미있고 흥미로운 세계를 만드는 것은 인문, 사회과학자의 몫이다. 가상공간을 설계하는 데에는 건축가의 경험이 필요할 것이다. 가상세계에 긴장과 예감과 질서와 무질서를 적절히 배합해 집어넣기 위해서는 소설가와 영화제작자의 참여가 필요하다. 쾌적한 가상세계를 위해서는 사회학자의 이론이 도움이 될 것이다. 가상세계를 평화 롭게 유지하기 위해 정치가만 제외시키면 된다.