애플(Apple)은 2024년 초에 혁신적인 혼합현실(MR) 헤드셋인 비전 프로(Vision Pro)를 출시하며 공간 컴퓨팅 시대를 열었습니다.
애플의 차세대 비전 프로의 정확한 출시 시점은 아직 공식적으로 발표되지 않았지만, 여러 외신 및 IT 전문가들의 예측을 종합해 보면, 성능이 향상된 후속 모델(Vision Pro 2)이 출시될 가능성이 있습니다(2025년 말 - 2026년 초). 이 모델에는 새로운 M5 칩이 탑재될 것으로 예상됩니다. 더 저렴한 가격의 보급형 모델인 '비전 에어(Vision Air)'가 출시될 가능성도 제기되고 있습니다.
최근 애플은 미래형 HMD(Head-Mounted Display) 또는 스마트 글래스에 적용될 시선 및 안구 움직임 감지 기술 관련 특허를 미국 특허청(USPTO)으로부터 정식으로 획득했습니다. (2025.4.22 / “Eye detection methods and devices”). 이와 관련하여 주요 기술 내용을 살펴보았습니다. 이 특허는 단순한 시선 추적을 넘어, 사용자의 눈 움직임 패턴을 감지하여 기기 작동의 트리거로 활용하는 혁신적인 기술을 담고 있어 주목됩니다.
● 핵심 기술 - 눈의 움직임과 뇌 활동까지 감지하는 전극 센서
특허의 핵심은 HMD 기기에 탑재된 다수의 전극입니다. 이 전극들은 사용자의 눈 움직임이나 눈꺼풀의 움직임과 같은 광학적 이벤트를 감지하도록 설계되었습니다. 특히 안전도(Electrooculography, EOG) 센서 기술이 각막과 망막 사이의 전위차를 측정하고, 이를 통해 발생하는 EOG 신호를 분석하여 안구 움직임은 물론 뇌 관련 이벤트 및 신경 활동까지 모니터링할 수 있습니다.
● 더욱 편리하고 효율적인 기기 작동 방식
애플이 제시하는 활용 사례는 다음과 같습니다.
√ 전원 관리: 감지된 눈 움직임을 통해 기기의 전원 모드 전환을 트리거할 수 있습니다. 예를 들어, 사용자의 시선이 감지되지 않으면 자동으로 절전 모드로 전환하여 배터리 수명을 늘릴 수 있습니다.
√ 고해상도 센싱 활성화: 특정 눈 움직임을 감지했을 때, 기기의 고해상도 센싱 기능을 활성화하여 더욱 정밀한 사용자 인터랙션을 가능하게 합니다.
√ 온-헤드 감지 및 잠금 해제: 전극을 통해 사용자의 머리 착용 여부를 감지하여 기기를 자동으로 깨우거나 잠금을 해제할 수 있습니다.
√ 직관적인 사용자 인터페이스: 사용자의 시선 방향을 감지하여 메뉴 선택, 설정 변경, 바로 가기 실행 등 다양한 사용자 인터페이스 조작에 활용될 수 있습니다. 손을 사용하기 어려운 상황에서도 눈 움직임만으로 기기를 제어할 수 있게 됩니다.
● 전극 설계의 혁신 - 접촉 안정성과 신호 품질 향상
애플은 전극과 사용자 피부 간의 접촉 안정성과 신호 품질을 향상시키기 위한 다양한 기술적 아이디어도 제시했습니다.
√ 유전 탄성체(Dielectric Elastomer): 전극에 유전 탄성체 소재를 결합하여, 필요에 따라 전극의 형태를 변형시켜 사용자 피부와의 접촉 면적을 최적화할 수 있습니다.
√ 압력 센서 및 제어 회로: 전극에 압력 센서를 통합하고 제어 회로를 통해 가해지는 압력을 실시간으로 모니터링하고 조절하여 안정적인 신호 획득을 보장합니다.
● 특허 기술의 주요 실시예
√ 도면 3은 사용자의 얼굴과 머리 주변에 배치된 여러 전극(#304)을 통해 눈의 움직임을 감지하는 방식을 보여줍니다. 이 전극들은 스마트 글래스나 XR 헤드셋과 같은 다양한 웨어러블 기기에 통합되어 안구 움직임 관련 생체 신호를 감지하는 센서 역할을 합니다.
√ 도면 4는 전극과 사용자 피부 간의 접촉을 개선하기 위한 특정 전극 구성의 예시를 보여줍니다. 그림에서 포고 핀(Pogo Pin) 요소가 적용된 전극을 확인할 수 있습니다. 예를 들어 전극(# 404)와 사용자 스킨(# 414) 사이에 일관된 접촉을 제공하여 장치(# 400)가 장치 사용자와 관련된 전기적 자극의 측정을 안정적으로 얻을 수 있습니다.
또한, 특허에서는 저전력 소모 방식의 시선 추적 방법을 제시합니다. 웨어러블 기기와 같이 제한적인 전원을 사용하는 환경에서 전력 소비를 줄이는 것은 매우 중요한 고려 사항입니다. 기기 작동 중 발생하는 열은 사용자에게 불쾌감을 줄 수 있으므로, 전력 소비를 줄이는 것은 기기 설계의 핵심 요소 중 하나입니다.
(마무리) 시선 감지 기술의 중요성 및 업계 동향
애플의 최근 특허는 차세대 인터랙션 기술의 중요한 진전을 의미합니다. 애플 비전 프로를 비롯한 차세대 컴퓨팅 인터페이스에서는 시선 감지 기술이 핵심적인 역할을 하며, 업계 전반에서도 더욱 정밀하고 빠른 시선 추적을 통해 자연스러운 인터랙션을 지원하는 기술 개발이 활발히 이루어지고 있습니다. 시선 데이터 분석에 AI와 머신러닝 기술을 접목하여 사용자 의도 파악, 피로도 감지 등 보다 지능적인 기능을 구현하려는 시도도 진행되고 있습니다.
- Tobii: 오랫동안 시선 추적 기술 분야를 선도해 온 기업으로, 다양한 VR/AR 헤드셋 및 연구 장비에 시선 추적 솔루션을 제공하고 있습니다.
- SMI (SensoMotoric Instruments): 애플에 인수된 기업으로, 고성능 아이 트래킹 기술을 보유하고 있으며 애플 비전 프로의 시선 추적 기능에 핵심적인 역할을 했을 것으로 추정됩니다.
- EyeLink (SR Research): 주로 연구 및 실험 분야에서 높은 정밀도의 시선 추적 장비를 제공하는 기업입니다.
- Meta: 자체 VR 헤드셋인 Quest 시리즈에 시선 추적 기능을 통합하고 있으며, 소셜 VR 환경에서의 아바타 상호작용 강화 등에 활용하고 있습니다.
- Google: AR 글래스 개발과 함께 시선 추적 기술을 연구하고 있을 것으로 예상됩니다.
- Microsoft: HoloLens와 같은 MR 헤드셋에 시선 추적 기능을 통합하여 핸즈프리 조작 및 사용자 인터페이스 개선에 활용하고 있습니다.
- Sony: PlayStation VR2에 시선 추적 기능을 탑재하여 게임 플레이 경험을 향상시키고 있습니다.
- HTC: Vive 시리즈에 시선 추적 기능을 제공하여 VR 환경에서의 몰입도와 상호작용성을 높이고 있습니다.
애플은 현재보다 저렴하고 가벼운 XR 기기를 개발 중인 것으로 알려졌습니다. 이는 고가 전략을 취하고 있는 Vision Pro와는 다른 접근으로, 더 많은 소비자들이 애플의 XR 생태계에 쉽게 접근할 수 있도록 하려는 움직임으로 해석됩니다.
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