제조 현장과 증강현실(Augmented Reality)

DELMIA의 전략 비즈니스 개발 책임자인 Wendy Mlynarek가 제조 분야에서 증강현실의 다양한 응용 분야와 기본적인 것 몇 가지를 설명한다.

(https://www.3ds.com/products/delmia)

증강현실(AR)의 기초

제조 운영 정확성 향상을 위한 증강현실(AR) 정의

증강현실이라는 용어를 들어보았을 것이다.

엔터테인먼트 관점에서 증강현실의 의미를 이해하고는 있지만, 제조 운영 환경에서 증강현실의 역할은 무엇인가?

공상 과학 영화에서 종종 익숙하지 않은 용어로 접해온 증강현실은 이제 일상생활과 가까워졌고 점차 산업 세계로도 진화하고 있다.

증강현실(AR) 기술은 가상의 요소를 실제 환경 내에서 3D(실시간)로 통합하는 것으로 가상세계와 현실세계를 디지털 방식으로 결합하여 완벽한 통합을 제공하는 원리이다.

증강현실(AR)과 가상현실(VR)의 차이점

먼저 기존의 모든 다른 기술들 즉 혼합현실(MR)과 가상현실(VR) 또는 증강현실(AR) 간의 차이점을 이해하는 것이 중요하다. 아래에 간단히 설명을 한다.

증강현실(AR)

이미 이 개념을 다루었지만 가상현실(VR)이라는 용어와의 차이점을 강조할 때 이 개념을 염두에 두어야 한다.

가상 정보를 이미지에 중첩하는 것에 그치지 않고 실제 환경에 합성 정보를 통합한다(어떤 요소가 특정 정보를 숨길 수 있음 등을 고려한다).

가상현실(VR)

반대로, 가상현실(VR)은 전적으로 컴퓨터에 의해 생성되고 보조되는 현실에 사용자를 몰입시킨다.

일반적으로 VR 고글, 가상현실 헤드셋, 또는 비디오 스크린이 구비된 벽으로 둘러싸인 공간에서 하드웨어 장치를 이용하여 사용자의 전체 시야를 채운다.

가상현실은 100% 합성/디지털 환경에서의 몰입 체험을 제공한다.

증강가상현실(AVR:Augmented Virtual Reality or AV:Augmented Virtuality)

이 새로운 용어의 배경은 가상 데이터를 특징짓는 또 다른 방법이다. 여기서 디지털 데이터는 실제 환경에서 표시되는 것이 아니라 그 반대이다.

실제 환경에서 1개 이상의 정보를 빼내어 디지털 환경에 배치한다. 예를 들어, 가상현실 헬멧을 장착한 유져가 디지털 세계에 나타난 자신의 손을 보면서 상호작용하는 세계를 말한다.

혼합현실(Mixed Reality)

혼합현실(MR)은 디지털과 물리적 객체(예: 혼합현실 헤드셋)가 공존하여 새로운 환경을 생성하는 현실세계와 가상세계 간의 융합이다.

혼합현실은 디지털 콘텐츠와 물리적 공간의 매우 구체적인 상호작용에 의해 차별화된 기술이지만 모든 형태의 증강현실,

즉 현실세계와 가상세계의 융합 정도를 포괄하는 차원으로 나아갈 수 있다.

요약하면, 증강현실은 디지털 콘텐츠를 현실 세계로 직접 들여오고, 가상현실은 디지털 환경에서 물리적 정보를 표시하며, 혼합현실은 증강현실과 유사하다.

증강현실의 작동

증강현실은 실제 환경에 가상 정보(텍스트, 애니메이션, 이미지, 3D 모델 등)를 추가한다.

이렇게 하기 위해서 증강현실은 다양한 방법으로 유져의 환경에 정보를 입력하여 활용한다.

· 이러한 요소를 화면이나 태블릿에서 보는 비디오 스트림에 넣음. 태블릿은 가상 정보가 내장된 세계로 들어가는 창이 된다.

· 유져 시야의 렌즈에 표시(홀로렌즈 예)

· 프로젝터를 사용하여 객체에 직접 정보를 표시

그러나 이 정보는 적재적소에 들어 있어야 하며 이 정보가 있는 위치를 알아야 한다.

이를 위해 다음과 같은 데이터 위치를 확인하기 위해 하나 이상의 센서를 사용한다.

· 컬러카메라

· 깊이센서

· 관성 단위

· GPS

· 기타

증강현실 솔루션은 복구 수단, 캡처 수단으로 분류된다. 그리고 로컬화하기 위해 캡처한다.

솔루션의 첫 카테고리는 지구 환경에서 자신의 위치 파악을 목표로 한다.

예를 들어 휴대폰 센서(GPS, 관성 네비게이션 시스템, 카메라 등)를 사용하면 야외(포켓몬고, 구글 지도 또는 라이브뷰)에서 자신의 위치를 파악할 수 있다.

지구에 안정적으로 유지되는 정보를 표시한다. 

같은 방식으로 다른 솔루션을 사용하여 실내에서 자신의 위치를 파악하고 우리의 환경에 고정되고 안정적인 요소들을 배치할 수 있다.

산업계에 증강현실 도입 가이드

제조업에서 증강현실 활용의 장점

앞으로 산업계에서 증강현실은 현장에 디지털 데이터를 가져와 실제 작업 환경과 상호 작용하는 오퍼레이터의 능력을 높이고 일하는 방식에 새로운 변화를 가져올 것이다.

증강현실은 오퍼레이터에게 다양한 형태로 단계별로 일하는 방식을 안내한다.

· 디지털로 상황별 지침서

· 이미지/비디오

· 3D 렌더링

과거에 시간이 많이 들었던 수동 프로세스를 대체하여 작업 수행을 훨씬 더 빠르고 간단하게 만든다.

증강현실(AR)은 디지털 트윈 환경에서 원격 시각화, 정보 전송, 현장 데이터 피드백 등 제조 운영에 여러 이점을 가져다준다.

1. 주요 문제에 대한 대응

2. 상당한 ROI 잠재력

3. 효율성 향상

4. 품질 향상

5. 제조 이력 추적성 향상

증강현실(AR) 같은 신기술을 활용하면 오퍼레이터의 업무를 지원하여 회사의 성과를 높이며 오퍼레이터의 교육에도 활용할 수 있다.

증강현실 솔루션을 도입하면 적시에 필요한 현장에 적합한 정보를 제공하여 다음과 같은 이점을 달성할 수 있다.

· 오퍼레이터의 스킬 향상

· 오류와 위험 감소

· 처음부터 제대로 일함

· AR 컨텐츠 제작과 자동화 효율성 극대화

· AR을 사용하는 소프트웨어 및 장비를 직관적이고 쉽게 사용할 수 있도록 하는 데 기여

· 오퍼레이터 안내 및 지원

· 운영실적 이해도 향상

· 현장 데이터를 수집 디지털 트윈에 공급하면서 현실 세계로 가져올 수 있는 정보 획득

· 가상 트윈에 사용할 상당한 양의 데이터 수집

증강현실로 수집된 데이터는 정보의 디지털 혁신을 촉진하고 산업 프로세스를 최적화하며 제조 이력 추적성을 향상시키는 데 사용된다.

산업계에서 증강현실을 사용하기에 적합한 하드웨어

다양한 하드웨어 디바이스에서 AR어플리케이션을 사용할 수 있다.

· 스마트폰이나 태블릿 같은 멀티미디어 시스템

· 산업용 카메라가 장착된 고정형 또는 모바일 AR 워크스테이션

· 프로젝션 시스템

· 증강현실 헤드셋 / 증강현실 안경 (리얼웨어 및 홀로렌즈)

이러한 연결된 도구와 증강현실은 회사의 규모와 상관없이 디지털 작업 지시서를 쉽게 표시하고 시각화할 수 있게 해준다.

제조업의 증강현실 | 성공적인 활용을 위한 제언 

성공적인 사례를 만들기 위해서는 먼저 비용이 많이 드는 품질 문제(부적합),

장시간 또는 계획에 없는 다운타임, 공장 안전 문제 또는 고객 불만이 높은 업무와 작업에 노력과 연구를 집중해야 한다.

시작하기 전에 자사의 제조 운영에 대한 다음과 같은 적절한 질문을 해 보자. 

· 사내 어떤 팀들을 프로젝트에 관여시킬 것인지?

· 제조 운영에 있어서 문제 발생의 가장 큰 원인은 무엇인가?

· 어떤 문제들이 높은 비용을 발생시키고 있나?

· 생산 중단 시간이 길어지는 공정의 작업은 무엇인가?

· 안전 문제를 일으키는 원인은?

이 질문들에 대한 답이 나오면 공장에 가장 적합한 적용 사례를 결정하고 프로젝트를 시작하면서 해결책에 적합한 공급업체를 찾으면 된다.

산업계에서 증강현실 활용의 미래

오늘날 많은 디지털 기술이 제조 현장에 빠르게 도입되고 있다.

마찬가지로 AR 기술도 도입과 함께 앞으로 계속 개선 진화될 것이다. 따라서 미래의 새로운 버전은 다음과 같은 다양한 축을 기반으로 발전할 것으로 보인다. 

· 특정 유형의 장비(헬멧/스마트 안경)의 발전과 성능의 진화. 오늘날 산업 환경에 적응할 뿐 아니라 진화하고 있으며 더욱 다양화 

· 음성 인식 또는 제스츄어 제어와 같은 멀티 모달리티 도입.

· 새로운 디바이스와 센서의 곱셈으로 알고리즘(예를 들어 트래킹) 측면에서 가능성의 영역을 증가시키고 알고리즘의 성능을 최적화

· 클라우드 기반 도구 향상과 5G 기술 활용 도래로 AR 알고리즘의 클라우드 기반 실행과 호환되는 네트워크 통신 가능

· 배터리 소모량 감소로 인해 시스템 가동 시간이 길어짐

· 보다 콤팩트하고 군살 없는 개발

참조 | https://www.manufacturingtomorrow.com/article/2023/09/what-is-augmented-reality-in-the-manufacturing-industry/21394​