1. 개요

○ 미국통계국(U.S. Census Bureau) 조사에 의하면 미국 내 수많은 운전자들이 차량 운행에 소비하는 막대한 시간을 획기적인 무선 네트워크 서비스를 통해 생산적으로 이용할 수 있는 방안을 찾기 위한 소비자 시장이 확대되어가고 있음

- 대중화된 매체로는 핸즈-프리(hands-free) 및 음성 다이얼링, 실시간 트래픽 보고서, 자동 전화번호 안내, infotainment(information+entertainment) 정보, 개인 항법장치(PND : Personal Navigation Devices) 등이 있으나, 이러한 편의장치로 인해 치명적인 사고가 종종 발생하고 있는 것도 현실임

- 이 연구에서는 운전자의 도로주행에 나쁜 영향을 주지 않는 시각적인 증강현실(AR : Augmented Reality) 기술을 이용하여 탐색 경로를 디스플레이하는 주행거리 기반 최적의 PND의 성능에 대해 설명하며, 아울러 이를 시뮬레이션을 통해 기존의 기술과 비교우위 성능을 검증

○ AR PND는 가상의 운행경로를 실제 전경과 통합하여 HUD(Head-Up-Display) 방식으로 windshield(자동차 앞쪽의 방풍 유리)에 직접 디스플레이 시킴. 기존의 연구에서는 HUD 값을 HDD(Head-Down-Display) 값과 비교하여 돌발상황이나 이벤트에 대해 보다 더 짧은 반응시간을 나타내는 안전성에 초점을 맞추어 왔음. 점차 표준 HUD 기술이 LBS(Location Based Services) 기반의 위치정보 서비스 기술과 접목되면서 AR PND는 상업적으로 빠르게 확산되고 있음

2. 실험

○ 시각적인 증강현실(AR) 기술 기반의 PND 성능을 겁증하기 위해 두 종류의 새로운 드라이빙 시뮬레이터를 설계하였으며, 이는 운전자의 전방 180°의 시야를 확보한 상태에서의 가상 운전 시뮬레이터 구조로서 [그림 1]과 같이 차량의 내부에 설치

* 출처 : Zeljko Medenica, Andrew L. Kun, Tim Paek, Oskar Palinko, “Augmented Reality vs. Street Views: A Driving Simulator Study Comparing Two Emerging Navigation Aids“, MobileHCI 2011,, 2011. 8. 30~9. 2.

[그림 1] 180°의 시야를 갖는 시뮬레이터 구조

○ 운행 중 제동 및 가속 상태를 확인할 수 있는 전방향 뷰(view) 스크린과 자동차의 전체 폭을 커버하는 캡을 시뮬레이션 모션 베이스 위에 위치시키고 시뮬레이터는 헤드 위치 내 대시보드에 설치된 카메라를 통해 대상물체를 추적할 수 있도록 설계되어 있음. LCD 스크린은 PND의 위치정보 추적에 따른 내비게이션 성능을 9cm의 표준 사이즈인 스마트폰에 디스플레이 함. 10대 후반의 대학생과 30대 후반의 장년층을 대상으로 하여 AR PND 내비게이션의 경험적 데이터를 분석

- AR PND는 투명한 운행경로를 실제 전경 위에 오버레이하여 도로의 중앙을 중심으로 좁은 표면을 따라 이동하는 주행방향을 내비게이션에 제공하여 운행경로에 대해 가상 케이블과 같은 시각효과를 만듬. 드라이빙 시뮬레이터에서 주행경로는 윈드실드 HUD 대신에 [그림 2]의 (A)와 같이 시뮬레이터 스크린위에 디스플에이 하도록 설계되어 있음

- SV PND(Street View PND)는 운전자 중심의 전방 시야에 대한 다양한 이미지를 보여주기 위해 LCD를 이용하여 원근법에 따른 운행경로를 설정하도록 설계되어 있으며, 이는 [그림 2]와 같이 넓고 투명한 도로 표면을 디스플레이 할 수 있음. 이를 상업적으로 이용 가능하도록 HDD 기반의 PND와 유사한 수평 표면을 이용

- 이러한 스트림은 다양한 참가자들로 하여금 여러 상황을 고려한 드라이빙 시뮬레이터에 의해 생성된다. SV PND는 최초의 지점에서 얻어진 GPS 이미지를 사용하여 양방향 시뮬레이션을 통해 자동차와 보행자의 움직임을 추적하는 데 초점 맞춤

- SV PND는 15m마다 새로운 이미지를 보여주면서 뷰 이미지가 Google의 위성사진 서비스 모델과 유사하도록 설계함. 이를 통해 참가자들은 Google Map을 장착한 네비게이션 시스템과 유사한 SV PND를 경험할 수 있었다.

* 출처 : Zeljko Medenica, Andrew L. Kun, Tim Paek, Oskar Palinko, “Augmented Reality vs. Street Views: A Driving Simulator Study Comparing Two Emerging Navigation Aids“, MobileHCI 2011,, 2011. 8. 30~9. 2.

[그림 2] PND를 이용한 운전자의 증강현실 디스플에이 개념

3. 결과 검토

○ 도로의 다양한 여러 가지 상황을 고려하여 설계한 AR PND의 LCD 스크린과 객실에 대한 동일한 장소(과정)에서의 체류시간(PDT : Percent Dwell Time)를 <표 1>에 나타냄. 운행 도중 PDT 값을 종속 변수로 사용하는 시각적인 다양한 효과를 부과하기 위해 반복적으로 측정분산 분석 수행

<표 1> AR PND의 스크린과 객실에 대한 PDT

* 출처 : Zeljko Medenica, Andrew L. Kun, Tim Paek, Oskar Palinko, “Augmented Reality vs. Street Views: A Driving Simulator Study Comparing Two Emerging Navigation Aids“, MobileHCI 2011,, 2011. 8. 30~9. 2.

- 도로의 경우 증강현실 정도는 96.4%, 스트리트 뷰는 86.8%, LCD 스크린의 디스플레이 정도는 89.3%로 나타났으며 이때 PDT 값은 0.0001 이하인 것으로 나타남. 이처럼 LCD 장치 및 객실 내부와 대비하여 월등히 높게 나타난 것은 AR PND를 이용한 가상의 도로상황 인식률이 매우 높다는 것을 의미

- 도로의 다양한 상황을 고려한 AR PND의 동일한 장소의 체류시간(PDT) 값은 도로와 LCD 장치는 0.0001 이하로 동일하게 나타났으나 객실 내부에서 느끼는 체류시간은 0.788로 매우 높게 나타남. 이는 객실에서 승객이 느끼는 도로의 위험상황 등이 실제 환경보다 더 크게 인식된다는 것을 의미. 이는 운전자에게는 승객이 안전성을 실감할 수 있는 최적의 전방 시야가 필요하다는 것을 시사하고 있음.

4. 맺음말

○ 이 연구에서는 두 종류의 새로운 드라이빙 시뮬레이터를 차량의 내부에 설치하여 시각적인 증강현실(AR) 기술을 이용하여 최적의 주행경로를 디스플레이하는 주행거리 기반의 PND 성능을 검증하였다. 도로의 다양한 상황에 따라 반복적으로 측정분산 분석을 수행한 결과, AR PND에 나타나는 동일한 장소의 체류시간(PDT)이 스트리트 뷰 및 LCD 스크린에 비해 월등히 높게 나타났다. 이는 AR PND의 매우 높은 가상 도로상황 인식률을 입증한 것이다.

○ AR PND의 성능을 체험해 본 다수의 참가자들은 각각의 SV와 SPND의 성능을 비교한 결과를 제시하였다. 향후에는 보다 더 운전자의 시각적 효과를 극대화할 수 있는 시스템이 필요하며, 아울러 트래픽 량이 매우 극심한 시간대나 혼잡지역에서의 안전한 최적의 주행경로를 실시간으로 탐색할 수 있는 기술개선을 요구하였다. 이는 향후 연구개발 방향이 될 것이다.