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ITWorld 용어풀이 | 자이로스코프

허은애 기자 | ITWorld 2015.12.10
자이로스코프는 회전시 항상 평형을 유지할 수 있는 팽이 모양의 회전체입니다. 외력이 작용하지 않으면 각 운동량의 크기와 방향이 일정하다는 운동량 보존의 원칙에 따라, 어떤 방향으로든 회전이 일어날 수 있고 가운데 원판은 늘 수평을 유지하려고 합니다.

Credit: Gyroscope.com

이러한 특성 때문에 자이로스코프는 19세기에 처음 발명된 이래 계속 항공기와 군함의 안정 장치로 사용되고, 특히 우주선 설계에서 필수 부품으로 쓰였습니다. 또, 가속도 센서나 중력 센서와 함께 사용되면서 물체가 회전 운동을 할 때의 움직임 변화를 정밀하게 측정할 수 있어 관성항법장치, 광학식 자이로센서, MEMS(초소형정밀기계시스템) 자이로센서 등으로 널리 활용되고 있습니다.

일반 사용자용 기기에서 자이로스코프 센서는 가속도계, 나침반, 기압 센서, 온도 센서, 심박동수 모니터, GPS 등과 함께 탑재돼 회전, 기울기, 방향 계산, 높이 등을 측정 가능하게 하는 센서 시스템으로 자리잡았습니다. 가장 친근한 기기는 역시 모션 인식 게임기와 스마트폰 및 주변 장치입니다. 닌텐도와 플레이스테이션 등 가정용 게임 콘솔은 일찌감치 자이로스코프 등 움직임 센서를 채택해 사용자의 움직임을 인식하고 게임 상황에 이를 반영합니다.

Credit: lightstab

오늘날에는 대부분의 스마트 디바이스가 자이로스코프 센서를 탑재하고 있지만, 애플이 2010년 아이폰 4를 발표하기 전에는 자이로스코프까지 내장한 스마트폰은 소수에 불과했습니다. 당시 애플 CEO 스티브 잡스는 자이로스코프와 가속도계를 탑재해 스마트폰의 기울기와 경사, 움직임을 나타내 모바일 게임의 한계를 넓히고 더욱 즐거운 사용자 경험을 제공할 수 있다며, 아이폰 4 발표 무대에서 직접 게임을 시연하기도 했습니다. 안드로이드 운영체제도 뒤이어 2010년 12월에 진저브레드를 발표하며 자이로스코프, 기압계 등의 다양한 센서를 지원하기 시작했죠.

아이폰6S, 아이패드 프로에서는 자이로스코프와 가속도계를 통합해 iOS 기반 장치에서의 모션 트래킹이 가능해졌습니다. 이로 인해 3D 공간에서 더 정확하게 움직임을 인식하는데, 예를 들어 스마트폰을 몸에서 멀리 떨어뜨리거나 몸에 가깝게 붙이는 동작을 감지할 수 있습니다.

최근 발표된 애플 TV에서 주목 받은 것은 다름 아닌 터치패드와 마이크, 센서가 탑재된 리모컨이었습니다. 이 리모컨은 음성 명령을 통해 시리를 구동할 수 있으며, 터치스크린과 자이로스코프를 비롯한 센서를 장착해 사용자의 모션을 인식합니다. 애플은 iOS 기반 게임을 구매해 컨트롤러로 사용할 수도 있다고 광고했습니다. 경쟁사 제품인 로쿠도 이미 유사한 기능을 탑재했습니다.

시장 조사 업체인 IHS사에 따르면, 스마트폰이라는 새로운 용도를 발견한 후 2010년 400만 달러에 못 미치던 자이로스코프 센서 칩 시장은 2014년 2억 2,000만 달러 규모로 성장했습니다. 대부분 애플 등 스마트폰 및 태블릿 제품에 대한 수요 때문으로 분석됩니다. 이제 자이로스코프를 비롯한 각종 센서는 오큘러스 리프트나 홀로렌즈 등 가상 현실 헤드셋 등에도 탑재될 예정입니다.

마이크로소프트 홀로렌즈

홀로렌즈 하드웨어 책임자인 토드 홀름달은 마이크로소프트 디바이스 블로그를 통해 “홀로렌즈의 첨단 센서는 사용자가 무엇을 하고 있는지, 그리고 어떤 환경에 있는지에 대한 정보를 포착한다. 이 작업은 가속도계, 자이로스코프, 자력계 등을 포함하는 IMU(Inertial Measurement Unit)를 통해 이뤄진다. 머리 움직임을 추적하는 카메라와 연동해 사용자의 머리가 어디에 있고 어떻게 움직이는지를 파악할 수 있는 것은 바로 이 IMU 때문”라고 설명했습니다. 이는 홀로렌즈가 주변 사물의 위치와 같은 사용자 주변 환경에 대한 정보는 물론 사용자가 바라보는 물체 정보, 손을 뻗는 방향 등 대량의 데이터를 수집한다는 것을 의미합니다.

인포모션 스포츠 테코놀로지스의 센서가 장착된 농구공

사용자의 움직임과 행동, 시야각 등과 밀접하게 연관된 센서 시스템은 이미 사물인터넷의 핵심으로 자리잡고 있습니다. 운동 경기에 사용되는 대부분의 공과 배트, 스틱이나 헬멧 등의 보조 장비에 자이로스코프를 비롯한 각종 수치 측정 센서를 탑재한 제품도 이미 현실화 돼 있습니다. 지난 해 CES에서도 인포모션 스포츠 테코놀로지스(Infomotion Sports Technologies)는 센서가 장착된 295달러짜리 농구공을 선보여 이목을 집중시켰습니다. 이 스마트 센서 농구공은 슛 각도, 속도, 드리블 등에 관한 데이터를 제공합니다.

자이로스코프를 비롯한 각종 센서는 무선을 통해 정보를 전송하고, 사용자의 행동, 위치, 움직임, 전후 맥락 등 방대한 데이터를 형성할 수 있습니다. 이 데이터로 애플리케이션을 구축하고 사물과의 상호 작용을 예상하고 만들어 낼 수 있는데요. 이와 함께 데이터를 분석해 유용한 지표로 변환하는 소프트웨어를 개발하고, 센서의 크기와 배터리 성능을 개선하는 기술 역시 뒷받침되어야 할 것으로 보입니다. editor@itworld.co.kr  

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