· 2020. 6. 30. · ict 신기술 12 영지식 증명 연구 동향 [오현옥/한양대학교]...

1953호2020.07.01.

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1953호

기획시리즈 24차 산업혁명 시대의 개인맞춤 시장과 제조 밸류체인의 변화

[김영훈/포스코 경영연구원]

Ⅰ. 4차 산업혁명이란

Ⅱ. 개인맞춤 시장과 제조 밸류체인 변화

Ⅲ. 어떻게 대응할 것인가?

ICT 신기술 12영지식 증명 연구 동향

[오현옥/한양대학교]

Ⅰ. 서론

Ⅱ. 영지식 증명 구조

Ⅲ. 영지식 증명 기법 분류

Ⅳ. 영지식 증명 국제 표준화 동향

Ⅴ. 결론

ICT R&D 동향 25증강현실 NED를 위한 홀로그램 광학소자

[김남/충북대학교]

VR 콘텐츠 분석 기반 딥러닝 VR 멀미 정량적 예측 기술

[노용만/한국과학기술원]

주간기술동향 2020. 7. 1.

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I. 4차 산업혁명이란

4차 산업혁명 시대가 도래하고 있다. 과거 산업혁명은 1차는 증기, 2차는 전력, 3차는 정보통신 등 새로운 동력원이 발명되면서 촉발되었다. 하지만 4차 산업혁명은 새로운 동력원의 발명에서 시작되지 않는다. 대신 동력원을 사용하는 주체가 사람에서 산업생태계

* 본 내용은 김영훈 수석연구원(☎ 02-3457-8060, [email protected])에게 문의하시기 바랍니다.** 본 내용은 필자의 주관적인 의견이며 IITP의 공식적인 입장이 아님을 밝힙니다.

4차 산업혁명 시대를 맞이하여 개인맞춤 시장이 부상하고 있으며 생산 방식에도 근본적인 변화가 시작되고 있다. 개인맞춤 시장은 20% 이상의 가격 프리미엄을 지불할 의사가 있는 롱테일(Longtail) 고객의 확대와 디지털 트윈과 같은 제조혁신 기술이 확산되면서 성장 중이다. 시장의 변화로 생산 방식의 변화도 예상된다. B2C(Business to Customer) 분야에서는 컨베이어 벨트 중심의 생산은 줄어들고 맞춤제작에 적합한 셀 생산 방식(Cell Production)이 확산될 것이다. 이에 따라 모듈러 무빙(Modular Moving) 팩토리와 같은 새로운 개념의 생산 방식의 연구가 진행되고 있다. B2B(Business to Business), 특히 소재 분야에서도 B2C 고객의 다양하지만 소량 주문에 대응하고 있다. 다중소재(Multi Material) 및 디지털 고로(Digital Furnace) 전략이 대표적인 예이다. 개인맞춤 시장 및 생산 방식의 변화는 2025년부터 확산될 것으로 전망된다. FaaS(Factory as a Service) 등 기술개발 및 개념설계 등을 통해 시장을 선점하기 전략이 필요하다. 기술개발 전략은 제조 데이터를 중심으로 스타트업과 협력하는 오픈 생태계 모델이 중요하다.

chapter 1

4차 산업혁명 시대의 개인맞춤 시장과 제조 밸류체인의 변화

•••김영훈 ‖ 포스코 경영연구원 수석연구원

기획시리즈

기획시리즈-융합

정보통신기획평가원 3

를 구성하는 사물로 이동했고, 모든 사물들이 네트워크로 연결되고 소통함으로써 동력원의 생산성을 항상 극대화한다는 점에서 차별적이다.

4차 산업혁명의 핵심기술은 ‘디지털 트윈(Digital Twin)’이다. 디지털 트윈은 물리적

세계(Physical World)와 동일한 디지털 쌍둥이(Digital World)를 생성하는 기술이다.

디지털 트윈에 의해 센서에서 수집된 1개의 데이터가 다양한 환경변수와 결합해 n개의

솔루션을 만들고 센서가 부착된 물리적 자산에 실시간 피드백함으로써 자산의 생산성을

극대화한다. GE는 디지털 트윈 기술을 항공 및 발전 분야, 에너지 설비에 적용함으로써

연료 효율과 설비 가동시간을 1% 증가시켰고 연간 5~8조 원의 비용을 절감하였다. 디지

털 트윈 기술은 기업의 수익뿐만 아니라 도시의 가치를 향상시키는 데에도 적용된다. 싱가

포르는 디지털 트윈과 오픈 플랫폼 모델을 접목하여 교통·주택·환경 등 도시의 고질적인

사회문제를 저비용으로 해결하고 있다[6].

본 고에서는 4차 산업혁명의 핵심변화로 개인맞춤(Personalized Product) 시장의 부

상에 주목한다. 개인맞춤 시장이란 개별고객의 주문에 맞춰 One Batch 생산이 가능한

시장이다. 디지털 트윈 기술이 제조업에 적용되면서 고객 주문이 최적으로 예측되고 설비

의 생산성이 항상 극대화된다. 이로 인해 高원가 및 高가격 구조로 생산자 및 소비자로부

<자료> 김영훈, “전통 제조업 부활의 Key, 스마트 유연생산”, 포스코 경영연구원, 이슈리포트, 2016.

[그림 1] 4차 산업혁명과 개인맞춤 생산시대

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터 소외되었던 개인맞춤 시장이 2025년부터 확대될 전망이다([그림 1] 참조).

본 고에서는 4차 산업혁명 시대를 맞이하여 개인맞춤 시장의 부상을 고찰하고 제조 밸류체인은 어떻게 변하는지를 살펴볼 것이다. 밸류체인의 변화는 시장구조 및 생산 방식의 변화에 초점을 맞출 것이며 산업구조의 근본적 변화에 맞춰 우리는 어떻게 대응해야 하는지를 논의할 것이다.

II. 개인맞춤 시장과 제조 밸류체인 변화

1. 시장구조의 변화

4차 산업혁명 시대에는 파레토(Pareto) 법칙보다는 롱테일(Longtail) 법칙이 중요해진다. 파레토 법칙이란 상위 20%의 판매가 전체 매출의 80%를 차지한다는 마케팅 이론이다. 하지만 4차 산업혁명 시대에서는 하위 80%의 고객층이 중요해진다. 소량이지만 다양한 제품에 대한 수요가 합산될 때 거대한 수요를 형성하는 롱테일 법칙이 부상한다. 경제구조가 수요 곡선의 머리 부분에 위치한 주류상품 및 소수의 히트상품 중심에서 꼬리부분에 분포된 거대한 틈새시장으로 이동하고 있다.

예를 들면, 아마존의 도서매출 중에서 베스트셀러가 차지하는 비중은 1/3이 되지 않는

다. 대신 매출의 2/3는 대중적인 인지도가 없는 책들로 구성되어 있다. 세계 최대 IT업체

인 Google은 글로벌 패션업체인 H&M과 스마트폰 상에서 소비자의 라이프 스타일을

분석하여 개인 맞춤형 드레스를 제작하는 ‘Coded Couture’ 서비스를 개시하였다. 독일

의 제조혁신을 이끄는 Adidas도 ‘Speed Factory’를 통해서 맞춤 서비스를 강화하고 있

다. ‘Speed Factory’에서는 로봇, 3D 프린팅 등 첨단 시스템을 통해 소비자가 원하는

단 하나의 신발을 제작한다. 비록 2019년 독일과 미국의 테스트베드 공장을 폐쇄하였지

만 Adidas는 실증사업을 통해 확보된 제조혁신 기술을 중국과 베트남의 양산공장에 적용

할 것으로 예상된다. 2020년 세계 최대 가전박람 전시회인 CES에서 화장품 기업 로레알

은 개인이 직접 피부에 맞는 화장품을 제조할 수 있는 ‘페르소’라는 개인맞춤 화장품 기기

를 선보였다. 소비자가 아침에 스마트폰 앱을 통해 얼굴을 스캔하면 AI가 피부상태, 대기

질, 공해, 트렌드 등을 분석하여 최적화된 스킨로션을 제조하는 컨셉이다. 삼성전자는



Bespoke 냉장고 브랜드를 통해 맞춤가전 생산을 본격화하였다. Bespoke 냉장고는 가족

수, 식습관, 라이프스타일, 주방 형태에 따른 나만의 제품 조합이 가능하고 색상, 재질

등 나만의 디자인을 선택할 수 있다. 미국의 로컬 모터스는 고객의 주문대로 차량을 디자

인하고 3D 프린팅 기술을 통해 개인 맞춤형 전기자동차를 제작하는 사업모델을 추진 중

이다. 제약업계에서는 인간 고유의 유전체 정보를 빅데이터 기법으로 해석하여 개인별로

맞춤형 건강관리 및 치료를 제공하고 있다.

이러한 시장의 변화가 가능한 이유는 롱테일 고객들이 끊임없이 새로운 스타일을 요구하고 개인화 제품에 평균 20% 이상의 가격 프리미엄을 지불할 의사가 있기 때문이다[1]. 최근 전세계적으로 도시화가 빠르게 진행되고 개성을 중시하는 도시민들이 많아지면서 개인화 제품을 선호하는 롱테일 고객층은 더욱 증가할 것이다.

롱테일 고객의 증가로 생산자들도 생산 모드의 잦은 변경에 따라 발생되는 원가 상승 부담을 극복할 수 있다. 여기에 디지털 트윈, 3D 프린팅, 스마트 센서 등 맞춤생산을 위한 HW 가격이 하락하고 있기 때문에 롱테일 시장 및 이에 대응하는 제조 시스템 공급산업은 계속 확대될 것이다.

2. 생산 방식의 변화

생산시스템은 고객유형에 따라서 B2C(Business to Customer)와 B2B(Business to Business)로 구분된다. 시장에서 개인맞춤 주문이 증가하면서 B2C와 B2B 분야의 생산 방식도 순차적인 변화가 예상된다.

B2C 분야에서는 컨베이어 벨트 방식의 생산이 줄어들고 셀 생산(Cell Production) 방식이 점차 확대될 것이다. 셀 생산이란 대량분업 생산에서 필수적이었던 컨베이어 벨트 없이 생산 공정의 처음부터 끝까지 숙련 작업자가 책임을 지고 조립하는 자기 완결형 생산 방식이다. 4차 산업혁명 시대에 숙련공들은 협동로봇(Collaborate Robot) 또는 무인 운반차(Autonomous Ground Vehicle: AGV) 등의 도움을 받기 때문에 노동 생산성이 향상된다. 미래의 셀 생산 방식은 기계와 인간의 효율적인 협업체계를 근간으로 하며 이로 인해 노동의 가치는 상승하고 노동 생산성은 극대화된다.

이러한 변화는 컨베이어 생산이 보편화된 자동차 산업에서도 도입되고 있다([그림 2]

참조). BMW는 2013년 미국의 스파턴버그(Spartanburg) 공장 조립라인에 미스 샬롯

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(Miss Charlotte)이라는 협업로봇을 투입했다. 초기 로봇은 차량 문에 방음 장치를 설치

하는 역할만 수행했지만 차축 트랜스미션 어셈블리 라인까지 점차 응용범위가 확대되고

있다. 혼다자동차는 세계 최초로 자동차 셀 생산 방식인 ARC(Assembly Revolution

Cell)를 태국 공장에 도입하였다. 컨베이어처럼 움직이는 유닛에 자동차 한 대를 위한

부품을 적재하고 4명의 작업자가 한 팀이 되어 탑승하면 차체와 함께 이동하면서 조립하

는 방식이다. 한 라인에서 다수 모델 생산이 가능하기 때문에 생산성이 기존 컨베이어

밸트 방식보다 10% 이상 개선된다. 다임러 그룹은 ARENA 2036 프로젝트를 통해 컨베이

어 생산 방식을 완전히 대체하는 적응형 자동차 생산 방식을 연구하고 있다. 독일 자동차

산업 150주년이 되는 2036년까지 임무를 완수하는 초대형 프로젝트로, 보쉬, 프라운호퍼

연구소, 독일우주항공센터 등 다양한 사업자가 참여하여 새로운 개념의 부품소재 및 생산

방식 개발을 추진하고 있다[6].

개인맞춤 생산 방식의 대표적인 예는 레고블록을 쌓듯이 생산라인을 조합하는 모듈러

무빙 팩토리(Modular and Moving Factory)이다([그림 3] 참조). 독일 인공지능연구소

(DFKI)를 중심으로 2010년 이후부터 연구되고 있는 개념으로 고객주문에 따라 실시간으

로 설비를 대체(Hot Swap)하고 실시간으로 업무를 변경(Plug and Produce)할 수 있는

새로운 개념의 마이크로 팩토리이다. 유럽 화학업계에서는 F3(Fast, Flexible and Future)

Factory 및 ENPRO(Energy Efficiency and Process Intensification) 프로젝트를 통

해 고가제품(연간 생산 0.1~1천 톤 규모, 10~20단계 멀티공정, 평균 판매가격이 kg당

U$100천 이상)에 한정하여 모듈러 무빙 팩토리의 컨셉을 실증하고 있다. 제약업계에서는

<자료> 이상현, “4차 산업혁명이 유발한 新 Biz 양상”, 포스코 경영연구원, 이슈리포트, 2017.

[그림 2] 혼다의 자동차 셀 생산 방식



개인맞춤 의료시장의 확대에 맞춰 실제 사업화 사례도 등장하고 있다. GE 헬스케어의

Flex Factory-KUBio 사업이 대표적이다. 중소 제약업체를 대상으로 상공정(세포 배양)

에서 하공정(단백질 정제)까지 맞춤 디자인하고 생산라인을 컨테이너 사이즈로 제작하여

이동 및 설치까지 제공하는 것이 핵심 사업모델이다[4].

모듈러 무빙 팩토리가 확산될 경우 고부가가치 틈새시장 개척을 목표로 하는 혁신 제조

벤처들의 수혜가 예상된다. 특히, [그림 4]와 같이 디지털 트윈 기술이 접목된다면 맞춤공

정 디자인, 신제품 시장 출시, 에너지 소비 측면에서 25~50% 상당의 비용 절감이 예상된

다[2],[4]. 설비를 직접 구매하지 않고 필요할 때마다 단기임대도 가능하기 때문에 자금여

력이 부족한 바이오테크 회사들은 초기 고정비 부담이 줄어 시장 진입이 용이해진다.

<자료> 김영훈, “디지털트윈 어떻게 전개될 것인가?”, 포스코 경영연구원, 이슈리포트, 2018.

[그림 4] 모듈러 무빙 팩토리 도입에 따른 효과

<자료> 김영훈, “디지털트윈 어떻게 전개될 것인가?”, 포스코 경영연구원, 이슈리포트, 2018.

[그림 3] 독일 DFKI의 모듈러 무빙 팩토리 및 GE의 KUBio 사업

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개인맞춤 시장의 확대는 B2C 업체를 고객으로 두고 있는 B2B 산업에도 영향을 미칠

것이다. B2C의 생산 방식이 셀 방식으로 전환된다는 것은 B2B 입장에서는 다품종 소량

주문이 증가하고 원가 상승 압력이 가중된다는 의미이다. 이러한 변화에 대응하기 위해서

플라스틱, 철강, 알루미늄 등 B2B 소재기업들은 다중소재(Multi Material), 디지털 고로

(Digital Furnace) 등 다양한 원가절감 및 가치창출 전략을 검토해야 한다.

다중소재 전략이란 자동차 등 소재 사용업체가 철강과 같은 특정소재에 전적으로 의존

하는 것이 아니라 철강, 알루미늄, 플라스틱 등 다양한 소재를 조합하여 최적의 기술적,

경제적인 성능을 제품에 구현하는 것이다. 이러한 환경에서 철강업체는 철강재 판매 외에

철강과 이종소재 간 결합 및 시너지를 위한 최적의 솔루션을 제공하고 있다. 예를 들면,

자동차의 구조재 및 외판재는 AHSS(Advanced High Strength Steel) 철강이 주로 쓰였

지만 최근에는 연비규제 대응 및 자동차 경량화를 위해 6,000 계열의 알루미늄 채용도

증가되고 있다. 이에 철강 및 알루미늄 생산업체들은 자신의 소재가 시장을 주도하기 위한

기술개발 전략 외에 경쟁소재와의 상호 결합을 용이하게 하는 접합 및 체결 기술 등을

개발하여 자동차 고객사의 니즈를 충족시키고 있다[7].

다품종 소량 주문에 대비하기 위해 AI 기반의 새로운 최적생산 모델도 연구 중에 있다.

[그림 5]와 같이 철강 분야에서는 최종 코일에 고객이 주문한 제품 정보 이외에 납기 등

유통과 관련된 정보, 코일 가공에 필요한 솔루션 정보 등을 정보로 집약하여 고객에게

제공하는 모델을 시도하고 있다. 뿐만 아니라 디지털 트윈 기술을 활용하여 블랙박스

(Blackbox) 영역이었던 상공정 고로(Furnace)의 상태변화를 실시간으로 분석하고 생산

<자료> 김영훈, "디지털트윈 어떻게 전개될 것인가?”, 포스코 경영연구원, 이슈리포트, 2018.

[그림 5] 철강산업의 다중소재 솔루션 및 디지털 고로 전략



성을 극대화하는 스마트 고로 연구 또한 진행 중이다. 포스코는 포항 제2 용광로에 AI를

접목하였고 아르셀로미탈은 체코 Ostrava 제3 용광로에 디지털 트윈 투자를 통해 용광로

내부의 쇳물온도 및 연소상태를 IoT 센서로 수집하고 AI 분석 등을 통해 최적의 제선

(Iron Making) 솔루션을 개발하고 있다[4].

III. 어떻게 대응할 것인가?

과거 산업혁명의 전개 과정을 분석했을 때 4차 산업혁명에 따른 개인맞춤 시장은 2025

년부터 가속화될 것으로 예상된다. 역사적으로 산업혁명을 촉발시킨 동력원이 발명되고

생산구조 및 일하는 방식이 근본적으로 변화하기까지는 약 20년이 소요되었다. 개인맞춤

생산을 가능하게 하는 대표기술인 디지털 트윈이 2010년경에 부상했음을 감안한다면 개

인맞춤 시대는 2030년에 본격화될 것이며 시장은 2025년부터 확대될 것이다. 남아있는

기간 동안 우리는 어떤 준비를 해야 할까?

<자료> 김은, "스마트 제조혁신 전략”, 한국 ICT 융합 네트워크, 중소기업기술정보진흥원 용역과제, 2019.

[그림 6] ETRI의 개인맞춤 스마트팩토리 사업 개요

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첫째, 맞춤생산을 위한 스마트팩토리와 서비스 플랫폼은 아직 시장 주도자가 없기 때문

에 개념설계 및 기술 개발에 집중할 필요가 있다. [그림 6]과 같이 한국전자통신연구원

(ETRI), 한국생산기술연구원(KITECH) 등 국내 대표적 연구기관에서 수행 중인 개방형

개인화 제조 서비스 연구(Factory As A Service: FaaS)를 실증 및 사업화 단계로 확대해

야 하며 이를 위한 다양한 기술을 개발해야 한다. ETRI에 따르면 개인맞춤 생산 방식이

확산되기 위해서는 3개의 계층별로 다른 기술이 요구된다. 우선 고객이 자신이 원하는

제품을 정확하게 요구하기 위해 개방성을 제공하는 FaaS 클라우드 계층이 있어야 하며

여기에는 개인맞춤 팩토리 및 팩토리들을 인터넷으로 연결하고, 고객주문, 온디멘드 엔지

니어링, 부품조달, 완제품 유통에 이르는 제조 프로세스 기술이 필요하다. 그리고 다양한

고객주문에 맞춰 생산되는 이종제품들을 최적의 방식으로 혼류생산을 하도록 하는 FaaS

제조운영 계층이 있어야 한다. 여기에는 다양한 개인맞춤 제품에 대한 생산, 공정 및 품질

현황을 실시간으로 분석 및 예측하고, 최적으로 대응 및 운영을 지원하는 기술이 필요하

다. 마지막으로 혁신형 제조설비 및 정보통신 기술을 기반으로 개인맞춤제품을 고도의

생산성으로 제작하는 FaaS 실행제어 계층이 필요하다. 여기에서는 사물인터넷(IoT)을 기

반으로 3D 프린터, 로봇 등 개인화 제조에 필요한 스마트 장비와 공장 내 이종설비를

유기적으로 연결하고, 지능화된 제어를 실시간으로 지원하는 기술이 필요하다[5].

둘째, 개인맞춤이라는 생산 방식의 근본적인 변화에 대응하기 위해서는 혁신적인 스타

트업과의 협력체계가 필요하다. 기존 대기업 내부의 혁신만으로는 원가절감에 집중한 혁

신만이 반복되며 생산 방식의 근본적 변화는 기대하기 어려운 실정이다. 생산과 관련된

데이터를 혁신적인 스타트업과 공유하고 완전히 새로운 관점에서 데이터를 분석하고 해석

해야 하며 이를 통해 생산성을 최대로 끌어올려야 한다. 이미 많은 대기업들이 스타트업과

의 협력을 추진하고 있는데 2017년 삼성전자가 국내 AI 벤처를 처음으로 인수한 사례가

대표적이다. 현대기아차 그룹은 2018년부터 전세계 5곳에 벤처투자 거점을 구축하고 신

성장동력 발굴의 허브로 운영하고 있다. 발굴된 스타트업과는 개인맞춤 생산과 관련된

실증사업을 구상하고 공동으로 운영해야 한다. 이러한 협력을 통해 Quick Win 성과를

확보하고 변화관리를 유도하며 사실상의 표준(De Facto Standard)을 선점하는 전략을

추진해야 한다.

셋째, 개인맞춤 시대에는 데이터 기반의 비즈니스 모델을 구축해야 확실한 경쟁우위를



차지할 수 있다. 과거 제조 데이터는 단지 생산 공정의 결과로 생산성 분석에 제한적으로

만 활용(Data as Process Enabler)되었다. 하지만 최근 데이터는 제품 개선을 위한 핵심

자산(Data as Product Enabler)으로 인식되고 있으며 향후에는 데이터가 상품 자체

(Data as Product)로 인식되어 유통되고 재생산되게 될 것이다[4]. 개인맞춤 제품을 위해

개별 소비자의 다방면의 데이터가 하나의 상품이 되어 유통되고 이러한 데이터가 전문

가공업체에 의해 분석되면서 새로운 제품으로 재개발되어 다시 소비자에게 추천되는 시장

이 형성될 것이다. 개인맞춤 시대의 핵심자산인 데이터를 확보하고 적합한 비즈니스 모델

을 설계하는 것이 중요하며 데이터 분석 및 가공을 위한 외부 전문가, 혁신적인 벤처들과

협업하기 위한 데이터 유통 및 기술개발 오픈 플랫폼 모델을 준비할 필요가 있다.

[ 참고문헌 ]

[1] Nigel Wixcey, “Made-to-order: The rise of mass personalization,” Deloitte, The Deloitte Consumer Review, 2015.

[2] Thomas Weber, “Modular Plants: Flexible chemical production by modularization and standardization-status quo and future trends,” DECHEMA, Issue Report, 2016.

[3] 김영훈, “전통 제조업 부활의 Key, 스마트 유연생산”, 포스코 경영연구원, 이슈리포트, 2016.[4] 김영훈, “디지털트윈 어떻게 전개될 것인가?”, 포스코 경영연구원, 이슈리포트, 2018.[5] 김은, “스마트 제조혁신 전략”, 한국 ICT융합 네트워크, 중소기업기술정보진흥원 용역과제, 2019.[6] 이상현, “4차 산업혁명이 유발한 新 Biz 양상”, 포스코 경영연구원, 이슈리포트, 2017.[7] 박수항, “다중소재 전략의 시대가 온다”, 포스코 경영연구원, 이슈리포트, 2018.

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I. 서론

블록체인은 특정 내용을 블록체인에 넣고 이를 공개함으로써 일단 공표된 내용에 대해서 더 이상 수정이 불가능한 불변성을 제공하여 신용이 필요한 용도에 적용할 수 있는 기술이다. 이러한 블록체인은 공개 보드(Public Bulletin Board)를 구현하는 현실적인 기술이라 할 수 있다. 블록체인에 올라간 데이터는 공개 과정을 통해서 가용성 및 투명성을 획득하기 때문에 프라이버시 노출의 문제가 항상 존재하게 된다. 또한, 데이터의 유효성을 검증하기 위해서 블록체인에 있는 많은 데이터에 대한 비교를 수행해야 하기 때문에 성능 및 크기의 문제가 생긴다.

블록체인을 이루고 있는 두 가지 핵심 기술로 합의 알고리즘과 영지식 증명(zero knowledge Succinct Non-interactive ARguements of Knowledge: zk-SNARK)이 있다. 합의 알고리즘은 블록체인에 불변성을 제공하는 핵심 기술이다. 영지식 증명은 프라이버시 문제를 해결하는 암호학적 방법으로 비단 블록체인뿐만 아니라 프라이버시가 문제되는 곳에서 데이터를 활용할 수 있게 하는 방법이다.

블록체인에서 영지식 증명이 사용되는 방식은 다음과 같다. 먼저 데이터의 약정(commit)

* 본 내용은 오현옥 교수(☎ 02-2220-2395, [email protected])에게 문의하시기 바랍니다.** 본 내용은 필자의 주관적인 의견이며 IITP의 공식적인 입장이 아님을 밝힙니다.

chapter 2

영지식 증명 연구 동향

•••오현옥 ‖ 한양대학교 교수

ICT 신기술

ICT 신기술


값을 블록체인에 올린다. 데이터의 약정이라 함은 데이터를 해시한 값이라고 생각하면

된다. 약정값의 계산은 일반적으로 랜덤값을 더한 입력값을 사용하여 계산하기 때문에

약정값으로부터 원래 입력값을 구하는 것은 매우 어려우며 따라서 블록체인에 올라가 있

는 데이터로부터 개인 정보가 노출되지 않는다. 따라서 영지식 증명을 활용하는 경우 온체

인 블록체인은 데이터의 약정값을 올리는 장소로 사용된다. 실제 데이터는 오프체인 저장

소에 저장되어 있으며, 데이터의 활용을 위해서 영지식 증명이 사용된다. 원래 데이터와

약정값 사이의 관계식 및 데이터에 대한 특정식을 포함하는 함수를 작성하고, 이 함수에

대해서 증명을 만들어서 제 3자에게 제공하게 되면 제 3자는 증명과 입출력 결과를 검증

하고, 또 입력 중에 하나인 약정값이 블록체인에 있다는 것을 확인함으로써 옳은 데이터에

대한 증명임을 확인할 수 있는 방식이다. 즉, 블록체인에 프라이버시를 제공한다는 것은

온체인 블록체인에 약정된 값이 올라가고 영지식을 사용하여 오프체인에서 데이터를 활용

하는 방식으로 진행되게 된다. 따라서 공개된 온체인 블록체인에서는 데이터가 감추어지

기 때문에 프라이버시 문제가 해결되게 된다. 뿐만 아니라 영지식 기법들은 빠른 검증을

제공하기 때문에 블록체인의 성능향상, 크기 최소화 등에도 다양하게 활용되고 있다.

[그림 1]과 같이 프라이버시 보호가 필수적인 블록체인 응용인 신원 증명, 온라인 금융

거래, 전자투표 등의 응용을 개발하는 경우 영지식 증명의 사용은 필수적이며, 따라서 암

호학에 대한 전문가가 아니더라도 블록체인 응용을 개발하는 개발자라면 현재 영지식 증

명의 발전 상태가 어느 정도인지, 자신의 응용을 위해서는 다양한 영지식 기법 중에서

어떤 것을 사용하는 것이 맞는지, 그리고 현존하는 영지식 도구 중에서 어떤 것을 적용해

야 할지 아니면 직접 개발하는 것이 좋은지, 어느 부분부터 학습하는 것이 좋은지에 대한

<자료> 한양대학교 자체 작성

[그림 1] 프라이버시 보호가 필수적인 블록체인 응용들

주간기술동향 2020. 7. 1.

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지식이 필수적이다.

본 고에서는 영지식 증명에 대한 국제적인 연구 현황과 방향, 사용할 수 있는 도구,

그리고 국제 표준화 진행 상태에 대해서 정리하고자 한다.

II. 영지식 증명 구조

영지식 증명은 사전 정의된 연산에 대해 비 입력값은 공개하지 않으면서도 입출력값

의 관계에 해당하는 비 입력값을 알고 있음을 증명하는 암호 기술이다. 영지식 증명의

경우 임의의 정의된 연산을 만족하지 않는 입출력값 및 비 입력값의 경우에는 증명자가

어떠한 노력을 하더라도 검증을 통과하는 증명값을 만들 수 없다.

[그림 2]와 같이 증명자는 주어진 함수에 대해서 입력값과 비 입력값을 가지고, 출력

을 계산한다. 영지식 증명 알고리즘을 통해서 증명자는 해당 함수 및 입력값과 출력값의

관계를 증명하는 증명값을 만든다. 여기서 증명값은 특정한 수식을 만족하도록 하는 숫자

값이다. 검증자는 증명값을 가지고 함수, 입력, 출력의 관계가 맞는지 영지식 증명 확인

알고리즘을 통해서 확인한다. 이 과정에서 증명값에는 비 입력에 대한 정보가 전혀 담겨

있지 않기 때문에 이를 영지식 증명이라 부른다. 즉, 비 입력값은 증명자가 증명값을

만들 때만 필요하며, 증명값을 가지고 검증 시에는 비 입력값은 필요 없고 유출되지도

않는다. 증명의 크기 및 확인 알고리즘의 수행 시간이 함수를 직접 수행했을 때 걸리는 시간


[그림 2] 영지식 증명 과정

ICT 신기술


대비 현격하게 작은 경우(로그 정도의 증명 크기 및

확인 시간) 이를 간결(Succinct)이라 부른다.

[그림 3]과 같이 영지식 증명은 주어진 함수에

해당하는 회로와 주어진 회로에 대해서 입출력의

정당성을 증명하고자 하는 증명자(Prover)와 검

증하는 검증자(Verifier)로 이루어져 있다. 증명자

와 검증자는 보통 서로 공유하는 키를 가지는데

이 키를 CRS(Common Reference String)라 부른다. 이 CRS는 또 크게 RRS(Random

Reference String)와 SRS(Structured Reference String)로 나뉘게 된다. RRS는 랜덤

한 값을 기준으로 만드는 키이며 보통 해시함

수의 출력을 사용한다. SRS는 구조적인 성질을

가지고 있는 키이며, 키들 간에 대수적인 성질

이 있다. 기본적인 증명의 과정은 증명자와 검

증자 사이의 상호간의 통신 형태로 이루어진다.

이러한 상호 통신 형태의 증명 방법을 상호 증

명(Interactive Proof)이라 한다. [그림 4]와

같이 이 상호 증명 방식은 검증자가 랜덤한 질의값을 보내고 해당 질의값에 대해서 알맞은

답을 증명자가 보내는 과정으로 이루어진다. 즉, 질의한 값에 대해서 계속 맞는 답을 증명

자가 보낸다면 증명자는 확실히 답을 아는 것이라고 검증자가 믿을 수 있게 된다.

블록체인과 같은 실제 응용에 있어서는 증명자와 검증자가 상호 작용을 할 수 없기 때문

에 랜덤값을 검증자가 보내는 대신 해시함수를 사용하게 된다. 즉 증명자가 값을 검증자에

게 보내면 검증자가 랜덤값을 보내야 하는데 이 과정을 해시로 대체하는 것이다. 여기서

사용하는 해시함수는 SHA(Secure Hash Algorithm) 등의 해시 출력값으로부터 입력값

을 추측할 수 없는 암호학적 해시함수가 사용된다. 증명자의 입장에서는 해시의 출력값을

원하는 값으로 통제할 수 없기 때문에 해시의 출력값이 마치 자신에게는 랜덤값과 같이

보이게 된다. 이러한 방법을 피앗-샤미르(FS) 휴리스틱이라고 부르며, 많은 증명 방식들

의 경우 FS 휴리스틱을 활용하여 비상호적 증명 방식을 구현하고 있다.

영지식에서는 임의의 코드에 대해서 주어진 입력을 넣으면 해당 출력이 나오는 것을


[그림 3] 영지식 증명 키 생성


[그림 4] 영지식 증명 방법

주간기술동향 2020. 7. 1.

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보장한다. 임의의 코드(또는 함수)를 f라 하고, 입력/출력을 x라 하자. 입출력이 f에 맞는

경우에 x는 언어 L(f)에 속한다라고 이야기한다. 또한, 함수 f를 수행할 때, 비 입력이

필요할 수 있는데, 영지식 증명에서는 이를 비 입력(Witness)이라고 한다. w를 비 입력

이라고 하면, (x;w)가 L(f)에 속한다는 것을 w를 보여주지 않고 증명하는 것이 영지식

증명이다.

영지식 증명의 전체적인 과정은 크게 두 부분으로 나눌 수 있다. 먼저 주어진 함수에

대해서 산술 회로식으로 만드는 프론트엔드와 산술 회로식에 대해서 증명을 생성하는 백

엔드이다. 프론트엔드에서는 주어진 코드를 먼저 산술식으로 변환한다. 여기서 산술식이

라 함은 덧셈과 곱셈으로 식을 변환하는 것이다. 마치 하드웨어 설계의 경우 하드웨어

기술 언어(Hardware Description Language)로 기술된 코드가 하드웨어 합성기를 통

해서 논리 게이트로 변환되는 것처럼 상위수준 언어(High Level Language)로 주어진

임의의 식을 덧셈, 곱셈 두개의 게이트들로 만들어지는 산술 회로식으로 만든다.

백엔드의 과정은 회로 특화 영지식 증명법(Circuit Specific zk Proof)과 유니버셜

영지식 증명법(Universal zk Proof)에 따라서 다른 접근 방식을 가진다. 회로 특화 영지

식 증명법에서는 회로가 주어지면 주어진 회로에 맞는 키(SRS)를 만든다[5]. 유니버셜 영

지식 증명법에서는 회로에 상관없이 키(SRS 또는 RRS)를 미리 생성한다(Sonic, Plonk,

DARK, Stark). 회로 특화 영지식 증명법에서는 일반적으로 QAP(Quadratic Arithmetic

Program)라고 부르는 회로 표현 방식을 통해서 증명을 생성하고, 유니버셜 영지식 증명

법은 다항식 약정(Polynomial Commitment) 기법을 통해서 증명을 만들게 된다.

* R1CS 생성까지가 프론트엔드가 하는 일이며, 이 표현으로부터 증명을 생성하는 과정이 백엔드가 하는 일이다.<자료> 한양대학교 자체 작성

[그림 5] 피노키오 툴체인 흐름도

ICT 신기술


III. 영지식 증명 기법 분류

1. 회로 특화 영지식 증명

앞장에서 설명한 영지식 증명의 백엔드 분류에 있어서 회로 특화 영지식 증명 방식은 많은 발전을 이루어 왔다. Pinocchio에서 처음으로 n개의 곱셈 게이트를 가지는 QAP 형태로 주어진 회로에 대해서 증명자는 n에 비례하는 시간에 증명을 생성할 수 있고, 검증자는 회로 크기에 상관없이 상수 시간 안에 검증이 가능해졌다[10]. Groth16은 이를 더 개선한 것으로 현재까지 가장 작은 크기의 증명을 생성하는 영지식 기법이다[5]. 이 기법에서는 증명의 크기가 3개의 (그룹) 원소이다. QAP 표현식은 각각의 회로식을 한 개의 곱셈을 가지는 형태로 나타낸다. 이러한 곱셈 게이트가 여러 개 있기 때문에 여러 곱셈식을 하나의 꼴로 나타내기 위해서 다항식을 사용한다. 즉, 이 다항식은 각 식의 위치에 해당하는 값을 반환하는 함수이다. 그리고 이러한 다항식에 대해서 증명자는 덧셈 및 상수배만이 가능한 선형 연산만하며, 따라서 증명자가 증명을 만드는 과정은 주어진 기본 다항식들을 선형 연산하여 증명을 만들게 된다. 검증의 경우에는 이렇게 선형 연산된 두 개의 다항식을 곱했을 때 결과 다항식이 나오는 것을 확인하는 것이다. 이렇게 선형 연산만이 되고, 단 한번의 곱셈 검증이 가능하도록 페어링 그룹을 사용한다. 페어링 그룹에서는 지수에 대한 덧셈과 상수배만이 가능하며, 지수에 대한 곱셈 검증을 한 번만 할 수 있다. Groth16은 시뮬레이션 추출(Simulation Extratability)을 제공하지 않기 때문에 시뮬레이션 추출을 제공하는 다양한 방식에 대한 연구가 진행되었으며[4],[8], 가장 최근에 KLO19에서는 Groth16과 동일한 증명 크기로 시뮬레이션 추출이 가능한 기법이 개발되었다[8]. 참고로 시뮬레이션 추출은 주어진 증명들로부터 새로운 증명을 만들 수 없는 것이 보장된다.

2. 유니버셜 영지식 증명

회로 특화 영지식 증명의 경우 주어진 회로에 대해서 각각 다른 SRS를 생성해야 하고,

생성과정에서 비 정보를 사용하는데 이 비 정보가 유출되면 증명을 조작하는 것이

가능하기 때문에 SRS 생성과정이 믿을 수 있어야 한다는 단점이 존재한다. 따라서 이를

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해결하고자 하는 연구가 활발하게 진행되고 있다.

유니버셜 영지식 증명 기법은 회로에 상관없이 CRS를 만들어 두고, 회로가 주어진 경우

이에 대한 증명을 다항식 약정에 의해서 증명하는 방식으로 Sonic[9], Plonk[6], DARK

[3], Bulletproofs[1], Stark[2] 등이 있다.

유니버셜 영지식 증명은 다시 크게 두 가지 분야로 나눌 수 있다. 신뢰 주체가 필요한

SRS 기반 기법과 신뢰 주체가 필요 없는 RRS 기반 기법이다. [표 1]에서 KGZ10은 신뢰

주체가 필요한 SRS 기반인 반면[7], Bulletproofs와 DARK은 신뢰 주체 없이 증명값을

생성할 수 있는 RRS 기반 기법이다[1],[3]. 증명의 크기와 검증 시간이 상수가 걸리는

아주 효율적인 방법은 현재까지 SRS 방법으로만 가능하다.

SRS 기반 기법은 CRS로 SRS를 사용하며 페어링 그룹을 사용하며 SRS를 계속적으로

갱신할 수 있는 기법으로 다항식 약정은 KGZ10 기법을 사용하고 페어링 연산을 사용하

여 다항식 약정을 확인한다. 이 기법의 경우에 증명의 크기가 상수이고 검증 시간도 상수

시간이 걸리기 때문에 SRS 기반 기법의 경우 검증이 빠르며 증명의 크기도 상대적으로

매우 작다. KGZ10 기법의 다항식 약정에 대한 기법은 오래전에 개발되었으나 일반적인

회로를 다항식으로 매핑하는 기법들(Sonic, Marlin, Plonk)은 2019년도에 매우 활발하

게 개발되었다. 이 중에서 Plonk가 가장 작은 다항식을 필요로 하기 때문에 가장 증명

크기가 작은 기법이다. 따라서 현재 많은 블록체인 회사에서 Plonk 기법 기반 영지식

증명 도구를 개발하고 있다.

[표 1] 다항식 약정 알고리즘 비교 분석표

RRS 기반의 기법은 SRS와는 다르게 키 생성을 위한 신뢰기관을 필요로 하지 않는다.

RRS의 기법은 다시 크게 두 가지로 나뉘게 되는데 양자 저항성을 가지지 않는 대수 기반

기법과 양자 저항성을 가지는 해시 기반 기법이다.

먼저 대수 기반 기법으로 벡터 내적 연산을 지원하는 Bulletproofs[1]가 2016년도에

Scheme 신뢰 주체 필요성 증명 시간 검증 시간 증명 크기

KGZ10 [7] Yes EXP O(1)Paring

Bulletproofs [1] No EXP EXP log

DARK [3] No EXP logEXP log


ICT 신기술


개발되어 많은 블록체인 회사에서 차용하였다. 하지만 Bulletproofs의 경우에는 검증 시

간이 원래 회로 계산보다 더 오래 걸리기 때문에 검증 시간에 대한 성능 오버헤드가 매우

크며 따라서 현재는 앞에서 언급한 바와 같이 많은 회사에서 Bulletproofs를 Plonk로

전환중이다. 2019년도에는 RRS로 RSA나 class 그룹과 같은 그룹의 크기를 모르는 그룹

(Unknown Order Group)을 활용하여 다항식 약정을 수행하는 DARK[3]가 발표되었다.

DARK에서는 다항식 약정을 위해서 다항식의 변수에 매우 큰값을 할당하여 계산함으로

써 다른 차수의 계수가 분리되도록 하고, 계산된 큰 값을 작은 약정값으로 만들기 위해서

크기를 모르는 그룹으로 매핑한다. 다항식 약정 후 다항식 계수의 범위가 변수에 할당한

큰 값보다 작다는 것, 다항식의 차수가 특정 값 이하라는 것, 다항식 변수에 새로 할당한

값에 대한 다항식 계산 값이 처음 다항식 약정값과 일치한다는 것을 증명값으로 만들게

된다. 이 과정에서 다항식 차수의 로그개수 만큼의 새로운 다항식 약정값을 만들게 되며,

증명의 크기가 KGZ10이나 Bulletproofs에 비해서 10배 이상 증가하게 된다.

양자 저항성을 가진 기법으로 FRI(Fast Reed-Solomon Interactive Oracle Proofs)

에 기반한 Stark 기법이 있다[2]. 기존의 다항식 약정 기법의 경우에는 다항식 변수 x에

증명자가 알 수 없게 값을 할당하는 SRS 방식과 변수 x에 매우 큰 값을 할당하는 DARK

방식이 있었는데, FRI에서는 [그림 6]과 같이 다항식 변수 x에 알려진 여러 개의 값을

할당하여 다항식 값을 구하고, 그 값을 머클 해시 트리로 만들어서 루트에 해당하는 값을

검증자에게 전달하는 방식을 취한다. 검증자의 경우 다항식 변수 x에 앞에서 열거한 여러

개 중의 값 하나를 선택해서 다시 증명자에게 보내면 증명자는 다항식 값과 해시 트리의

보수 경로(copath)를 보냄으로써 검증자가 해당 다항식 값이 옳은 것을 확인할 수 있게


[그림 6] FRI 프로토콜

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하는 방법이다. 이러한 과정을 여러 번 하게 되면 높은 확률로 증명자가 맞는 다항식을

약정했다는 것을 보장할 수 있는 방식이다. FRI에서는 다항식 약정을 위해서 해시 함수만

을 사용하며 해시 함수는 현재까지 양자 저항성을 가지고 있기 때문에 FRI에 기반한 다항

식 약정 기법은 양자 저항성을 가지게 된다. FRI에서 약정한 함수가 저차수 다항식임을

증명하기 위해서 빠른 푸리에 변환(Fast Fourier Transform: FFT)과 유사하게 다항식을

쪼개는 방식을 사용한다. DARK와 유사하게 다항식을 두 개, 항의 수를 반으로 줄여가는

방식을 사용하며, 마지막 값은 상수가 나오는 것을 확인하는 방식이다. 최근에는 이를 좀

더 발전시켜서 DEEP-FRI(Domain Extending for Eliminating Pretenders FRI)가

나왔다. DEEP-FRI의 경우, 다항식 검사에 중간 함수를 도입하여 에러를 줄였으며 따라서

증명의 길이를 더 줄일 수 있는 기법이다.

3. 다항식 생성 기법

Groth16은 QAP(Quadratic Arithmetic Program) 방식을 채택한다[5]. QAP 방식

을 사용하는 경우, 회로 관계식은 회로의 내용과 증명에 쓰이는 값이 회로 관계식에 한꺼

번에 녹아있는 형태로 설계되기 때문에, 관계식의 크기가 가장 작다. 반면 Sonic과 Plonk

는 회로와 내용 증명에 쓰이는 값을 분리하여 증명하기 때문에 증명 크기가 Groth16에

비해 증가한다. 회로의 크기가 증가하는 것을 막기 위해 Plonk는 회로의 값들 간의 관계

<자료> Gabizon, Ariel, Zachary J. Williamson, and Oana Ciobotaru. PLONK: Permutations over Lagrange-bases for Oecumenical Noninteractive arguments of Knowledge. Cryptology ePrint Archive, Report 2019/953, 2019.

[그림 7] Plonk의 회로 표현식과 와이어 값 표현식

ICT 신기술


를 순열 형태의 다항식으로 표현하였다. [그림 7]은 Plonk에서 회로를 표현하는 식을 나

타내고 있다. Plonk의 핵심 아이디어는 게이트 간의 입출력이 서로 연결되어 있다는 것을

효율적으로 나타내는 방법이다. 이 아이디어는 근본적으로 Stark[2]에서 사용한 산술화

기법을 차용하였으며, 이 산술화 기법을 여러 형태로 Plonk에 발전 적용시키고 있다.

4. 영지식 증명 선택 방법

지금까지 다양한 영지식 증명이 존재함을 살펴보았다. 정리하면 영지식 증명에 있어서

증명시간, 검증시간, 증명 크기 등이 중요한 경우에는 Groth16 또는 KLO19을 사용하는

것을 추천한다. 키 생성을 회로에 상관없이 독립적으로 미리 생성하고 싶은 경우에는

Plonk를 사용하여 회로로부터 다항식을 생성하고, KGZ10의 다항식 약정 방식을 사용하

면 된다. 키 생성을 하고 싶지 않은 경우(즉, RRS 키를 사용하고자 하는 경우)에는 Plonk

로 다항식을 생성하고, 다항식 약정은 DARK를 사용하면 된다. 마지막으로 양자 저항성을

갖기를 원하는 경우에서는 Plonk로 회로를 생성하고, 다항식 약정은 FRI 기법(Stark 기

법)을 사용하면 된다.

5. 영지식 증명 도구

아직까지 많은 영지식 증명 도구들은 회로 특화 기법에 대한 증명에 대해서만 도구들이

존재한다. 2019년 이후로 많은 새로운 기법들이 개발되었고, 이를 지원하는 도구들은 현

재 많은 학계, 산업계에서 개발 중에 있다. 활발하게 사용되는 백엔드 도구로는 libsnark

가 있으며, libsnark는 Groth16을 비롯한 다양한 영지식 기법을 지원하고 있다. 또한,

javascript 기반의 snarkjs도 Groth16, KLO19 등의 영지식 기법을 지원하고 있다.

libSTARK와 libiop는 Stark와 IOP 기반의 zk-SNARK를 지원하는 도구이다.

프론트 엔드 도구로는 java 기반으로 산술 회로를 직접 기술하고 함수처럼 불러서 쓸

수 있는 jsnark, circom이 있고, 이더리움에서 사용할 수 있는 Zokrates가 있다. 상위수

준의 언어를 사용할 수 있는 xjsnark도 있지만 아직 안정화되어 있지 않은 상황이며 상용

화 수준의 도구는 개발이 시급한 상황이다.

주간기술동향 2020. 7. 1.

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IV. 영지식 증명 국제 표준화 동향

영지식 증명에 관련된 국제 표준화가 2018년도부터 zkproof.org에서 진행중이다.

zkproof.org에는 영지식 관련 세계적인 학자와 기업들이 총망라해서 영지식 증명에 관련

된 표준화를 진행중이다. 매년 4월에 zkproof workshop을 개최하고 있으며, 표준화는

security, applications, implementation 세부분으로 나뉘어서 진행중이다. 1회 워크숍에

서는 표준화를 진행할 분야, 용어 등을 정의하였으며 2회부터 표준화 제안서를 받고 있다.

제안서 제출 후 표준화 커뮤니티의 리뷰를 엄격하게 거친 후 채택된 제안서에 대해서만

발표 기회를 가지며 채택된 제안서는 표준화 문서에 반영될 예정이다. 국내에서도 3회

표준화부터 참여하고 있으며 국내 제안서가 채택되었다.

V. 결론

영지식 증명은 블록체인의 다양한 활용을 위해서 필수적으로 도입되어야 하는 기술이

[그림 8] 영지식 표준화(zkproof.org) 지원 기업들

ICT 신기술


다. 현재 영지식 증명은 하루가 다르게 매우 빠르게 발전하는 분야이며, 더 빠른 증명

생성, 더 빠른 검증, 더 작은 증명 크기를 가지는 영지식 기법의 개발뿐만 아니라, 응용

특화된 기법, 영지식 기법을 응용에 적용하기 위한 기반 소프트웨어 도구 개발 등 많은

부분이 아직 미개발 상태로 남아있는 분야이다. 비단 블록체인뿐만 영지식 증명 자체로도

프라이버시 보장 데이터 응용에 활용할 수 있고, 또한 한번 계산한 결과에 대해서 다시

계산하지 않게 함으로써 성능향상에도 적용할 수 있다. 이러한 장점에도 불구하고, 영지식

증명 기법 자체는 해당 분야 전문가가 아니면 아직은 활용하기 어려운 면이 있다. 하지만

영지식 표준화가 진행되고 있고 다양한 기업에서 편리하게 사용할 수 있는 도구를 개발

중이므로 수년 내에 다양한 곳에서 영지식 증명을 활용한 소프트웨어들이 만개할 것으로

기대한다. 본 고를 통해서 영지식 기법의 현황과 발전 추세 등에 대한 이해에 도움이 되었

기를 바란다.

[ 참고문헌 ]

[1] Bunz, Benedikt, et al., “Bulletproofs: Short proofs for confidential transactions and more,” 2018 IEEE Symposium on Security and Privacy(SP). IEEE, 2018.

[2] Ben-Sasson, E., Bentov, I., Horesh, Y., & Riabzev, M. “Scalable, transparent, and post- quantum secure computational integrity,” IACR Cryptology ePrint Archive 46, 2018.

[3] Bunz, Benedikt, Ben Fisch, and Alan Szepieniec. “Transparent snarks from dark compilers,” Cryptology ePrint Archive, Report 2019/1229, 2019.

[4] Jens Groth and Mary Maller, Snarky signatures: Minimal signatures ofknowledge from Simulation-Extractable SNARKs. CRYPTO 2017 - 37th Annual International Cryptology Conference, Santa Barbara, CA, USA, August 20-24, 2017, Proceedings, Part II, 2017, pages581-8211;612.

[5] Groth, Jens, “On the size of pairing-based non-interactive arguments,” Annual international conference on the theory and applications of cryptographic techniques, Springer, Berlin, Heidelberg, 2016.

[6] Gabizon, Ariel, Zachary J. Williamson, and Oana Ciobotaru. PLONK: Permutations over Lagrange-bases for Oecumenical Noninteractive arguments of Knowledge. Cryptology ePrint Archive, Report 2019/953, 2019.

[7] Kate, Aniket, Gregory M. Zaverucha, and Ian Goldberg, “Constant-size commitments to polynomials and their applications,” International Conference on the Theory and Application of Cryptology and Information Security, Springer, Berlin, Heidelberg, 2010.

[8] Kim, Jihye, Jiwon Lee, and Hyunok Oh, Qap-based simulation-extractable snark with a

주간기술동향 2020. 7. 1.

24 www.iitp.kr

single verification. Cryptology ePrint Archive, Report 2019/586, 2019.[9] Maller, Mary, et al., “Sonic: Zero-knowledge SNARKs from linear-size universal and

updatable structured reference strings,” Proceedings of the 2019 ACM SIGSAC Conference on Computer and Communications Security, 2019.

[10] Parno, B., Howell, J., Gentry, C., & Raykova, M., “Pinocchio: Nearly practical verifiable computation,” In 2013 IEEE Symposium on Security and Privacy, 2013, pp.238-252.

ICT R&D 동향


*

I. 결과물 개요

II. 기술의 개념 및 내용

1. 기술의 개념

일반적인 미러 형태의 광학소자는 빛이 들어온 방향에 따라 동일한 각도로 출력되며,

* 본 내용은 김남 교수(☎ 043-261-2480)에게 문의하시기 바랍니다.** 본 내용은 필자의 주관적인 의견이며 IITP의 공식적인 입장이 아님을 밝힙니다.** 정보통신기획평가원은 현재 개발 진행 및 완료 예정인 ICT R&D 성과 결과물을 과제 종료 이전에 공개하는 “ICT

R&D 사업화를 위한 기술예고”를 2014년부터 실시하고 있는 바, 본 칼럼에서는 이를 통해 공개한 결과물의 기술이전, 사업화 등 기술 활용도 제고를 위해 매주 1~2건의 관련 기술을 소개함

개발목표시기 2020. 12. 기술성숙도(TRL)개발 전 개발 후

TRL 3 TRL 6

결과물 형태 HW-System 검증방법 자체검증

Keywords 홀로그램 광학소자, 증강현실, 홀로그램 렌즈

외부기술요소 100% 개발기술 권리성 HW-IP

chapter 3-1

증강현실 NED를 위한 홀로그램 광학소자

•••김남 ‖ 충북대학교 교수

ICT R&D 동향

주간기술동향 2020. 7. 1.

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증강현실을 위한 착용형 디바이스, 특히 안경 형태의 경우 이러한 일반적인 미러를

이용할 경우 광 경로나 부피 등의 제약을 받으며 좁은 시야각과 eyebox(고정된 출력

범위로 이 위치에 눈이 있을 경우에만 영상을 봄)로 인해 항상 눈이 안경 형태의 디바

이스의 Eyebox 영역 내에 있어야 하므로 착용이 불편함

해당 eyebox를 벗어날 경우 안경의 위치를 계속 바꾸어 눈을 해당 eyebox에 위치시

키기 위한 작업이 필요하며, 이로 인해 눈의 피로감과 두통 등 불편함을 호소하는 경우

가 일반적임

본 기술은 이러한 좁은 시야각과 eyebox의 문제점을 해결할 수 있으며, 일반적인 미러

형태의 광학소자의 문제점인 광 경로와 부피를 줄일 수 있는 홀로그램 광학소자 제작

기술임

구체적으로 홀로그램 기록 기술을 이용하여 기록할 때의 입사각과 출력각의 방향을

제어하는 기술을 포함하며, 일반적인 미러와 같은 특성, 미러의 특성이지만 입사각과

출력각이 서로 다른 소자, 그리고 입사되는 영상이 특정 거리에서 초점을 맺거나 반대

[그림 1] 기술개념도

ICT R&D 동향


의 경우가 가능한 소자를 제작하는 기술을 제안 및 구현하였음

측면, 상단 또는 하단에서 입사하는 빔 또는 마이크로 디스플레이의 영상은 홀로그램

광학소자에 의해 특수한 각도로 빔을 회절시키거나 평행광 형태로 만들거나 초점 영상

을 생성하거나 또는 시야각(FOV)을 향상시키는 역할을 하며, 이로 인해 눈의 위치에

따라 자유로우며 다양한 영역에서 특수한 방향으로 영상을 전달할 수 있기 때문에 사

용자가 편안하게 영상을 감상할 수 있음

2. 기술의 상세내용 및 사업화 제약사항

기술의 상세내용

- 본 기술의 명칭은 “증강현실 NED를 위한 홀로그램 광학소자”로서, 증강현실 디바이

스에서 영상을 출력 또는 커플링하는 소자를 홀로그램 기술을 이용하여 기록하여,

미러, 렌즈 및 고효율 풀 컬러 특성을 갖는 소자를 제작하기 위한 제반 기술을 포함하

며 노하우 위주의 기술이전이 가능

기술이전 범위

- 미러 및 렌즈 특성 홀로그램 광학소자 제작 기술 노하우

- 고효율 풀 컬러 홀로그램 광학소자 제작 기술 노하우

※ 홀로그램 기록 시스템

※ 자동화된 홀로그램 특성 평가 시스템

사업화 제약사항

- 보유하고 있는 렌즈의 최소 초점거리보다 작은 설계치를 원할 경우 특수한 렌즈를 따로 제작해야 하므로 렌즈 제작비용이 추가됨

- 대칭형 렌즈 홀로그램 광학소자의 경우 회절 영상의 왜곡이 거의 없으나 비대칭 렌즈 홀로그램 광학소자의 경우 디스플레이에서 제공하는 영상의 왜곡을 영상처리를 통해 제어해야 함

- 더 높은 효율의 홀로그램 광학소자 제작이 가능하나 현재 기록 소자로 사용되고 있는 포토폴리머는 독일 Covestro사가 독점하고 있어 특수한 커스터마이징이 필요할 경우 기업에서 컨택을 통해 기록 매질을 확보해야 함

주간기술동향 2020. 7. 1.

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III. 국내외 기술 동향 및 경쟁력

1. 국내 기술 동향

국내의 경우 서울대와 포스텍에서 메타물질을 이용하여 홀로그램 이미지를 생성하거나

렌즈 특성을 갖는 소자를 개발하였으며, 이를 통해 기존에 문제점으로 지적되어 온

가상 및 증강현실 기기의 부피와 무게를 줄일 수 있었음

- 서울대의 경우 기존 25도에 불과한 FOV를 100도 이상으로 향상시킨 약 2cm 지름

의 메타렌즈를 개발하였으며, 포스텍의 경우 실리콘을 이용하여 빛이 회전하는 방향

과 편광을 조절하여, 두 개의 홀로그램 이미지가 동시에 나타나는 메타표면을 개발

하였음

- 광운대의 경우 메타렌즈 응용기술을 이용하여 반파장판과 렌즈를 결합함으로써 광학

장치에 필수적인 요소인 편광과 포커싱 기능을 동시에 컨트롤할 수 있는 가능성을

선보임

- 증강현실 렌즈 개발 업체인 레티널은 핀 미러와 렌즈를 결합하여 어레이 형태로 개발

하였으며, 각각의 핀 미러는 12~15도 시야각을 제공하므로 넓은 시야각을 제공

- 이러한 높은 기술을 확보하였음에도 불구하고 하드웨어인 마이크로 디스플레이, 배

터리 기술 등이 해외와 비교해 경쟁력이 떨어지기 때문에 완제품이 아닌 소자쪽에만

치중되어 있음

2. 해외 기술 동향

구글, 마이크로소프트, 소니 등은 회절 광학소자, 홀로그램 광학소자, 빔 스플리터를

이용하여 증강현실 디바이스의 업계 선두 자리를 확보하며 다양한 제품군을 생산하고

있으며, 엡슨의 경우 모베리오 시리즈를 통해 개인용, 사무용 및 특수 업무용에 적용할

수 있는 제품군을 출시하였음

- 그러나 고질적인 eyebox 문제와 좁은 FOV의 문제를 갖고 있어 상용제품 대비 판매

량은 낮은 실정임

ICT R&D 동향


- 현재 애플, 페이스북 등 대기업과 코핀 등의 디스플레이 업계가 협업을 통해 차세대

증강현실 디바이스 개발에 노력중임

3. 표준화 동향

모바일 증강현실 표준화의 일환으로 추적 및 정합기술, 상호 작용 및 사용자 인터페이스 기술, 지능형 검색기술에 대한 표준화가 이루어지고 있음 - 웹 기술 표준화를 위한 국제표준화 단체인 W3C는 증강현실 브라우징과 같은 인터넷

정보자원 브라우징을 위한 증강현실 기술 표준 개발을 목표로 활동- 이동통신 응용 기술 표준화 단체인 OMA에서는 LG전자와 엔소프트가 2008년부터

제안한 모바일 증강현실 관련 표준화를 통해 관련 WI를 신규 채택하였으며, 2011년 3월부터 현재까지 ETRI, LG전자, Telecom Italia, ZTE, Qualcomm 등이 참여하여 표준화를 진행하고 있으며 모바일 단말을 위한 기술 표준 개발을 목표로 활동하고 있음

- ISO/IEC JTC1에서도 SC24에 증강현실 표준화 WG를 개설하였으며, X3D, H- Anim, VRML과 같은 가상현실과 3D 가상객체 표준을 다루는 WG6를 중심으로 표준화를 논의를 진행해오다 2011년 9월 증강현실을 다루는 WG9를 신설하여 Mixed and Augmented Reality(MAR) concepts and reference model에 대한 표준화 활동을 진행하고 있음

4. 기술적 경쟁력

경쟁기술 본 기술의 우수성 및 차별성

Holo lens - 좌안과 우안에 각각 9장씩 18장의 DOE가 요구되는 제품과 달리 본 기술은 좌안과 우안에 각각 1장의 HOE를 사용하여 풀 컬러 및 영상의 출력이 가능

Sony Smarteyeglass

- waveguide 방식의 광경로 전달방식으로 인해 입력 디스플레이의 해상도가 419×138 픽셀을 갖는 LC(Liquid Crystal) 및 Backlight(단색 green 파장)로 낮은 해상도와 단색 컬러 제공이 가능한 특징과 달리 본 기술은 풀 컬러와 마이크로 디스플레이의 해상도와 상관 없이 다양한 출력 포맷을 가질 수 있음

Epson Moverio Series

- beam splitter와 concave 렌즈를 이용하여 부피가 크며 좁은 eyebox의 한계로 인해 착용이 불편함

- 본 기술은 eyebox의 위치를 자유롭게 조정하는 것이 가능하며 단일 소자로 얇은 두께의 렌즈 특성을 갖기 때문에 부피와 무게에서 장점을 가짐

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IV. 국내외 시장 동향 및 전망

1. 국내 시장 동향 및 전망

삼성전자는 오큘러스 VR과의 협력을 통해 2014년 9월 IFA2014에서 공개한 HMD 디바이스 라인업으로 기어 VR 서비스를 출시함- KT는 2020년까지 가상 및 증강현실 분야에서 연매출 1,000억 원 달성을 선언하였으

며, 인공지능과 빅데이터를 융합시켜 국내 실감형 미디어 시장을 키운다는 계획을 발표- 5G와 함께 즐길 수 있는 VR/AR 콘텐츠 확보를 위해 국내 이통사와 제조사 등이

활발한 활동을 벌이고 있으며, SK텔레콤의 경우 국내 게임업체 넥슨과 5G VR게임 개발을 위한 온라인 게임 3종의 IP 사용 계약을 체결

- 국내 기업의 경우 AR/VR용 디스플레이와 트레킹 기술에 강점이 있으나 독자적인 한국형 AR 디바이스 제품 개발 및 상용화가 시급한 실정임

2. 해외 시장 동향 및 전망

KISTEP 보고서에 따르면 AR 전자상거래 및 광고 분야의 시장이 2022년 101조 원 규모로 성장하며, AR 하드웨어, 커머스, 영화TV, 광고마케팅, 테마파크, 게임 등 다양한 분야에 걸쳐 AR 시장이 확장되어 VR 대비 약 6배 높은 시장으로 성장할 것으로 예상하고 있음- 스마트폰 등의 기기를 이용한 모바일 AR이 가장 큰 시장을 형성할 것으로 기대되고

있는 가운데, 스마트 글래스로 불리는 AR-NED, VR HMD, 모바일 VR 등 순으로 성장할 것으로 예측되고 있음

3. 제품화 및 활용 분야

활용 분야(제품/서비스) 제품 및 활용 분야 세부내용

엔터테인먼트 게임/키즈/5G 서비스 등

의료 증강 및 가상현실을 이용하여 환자의 차트 등을 보며 수술

물류 물류번호를 실시간 확인하며 분류하는 작업이 가능

건축 도면 활용 또는 인테리어 디자인에 적용 가능

ICT R&D 동향


V. 기대효과

1. 기술도입으로 인한 경제적 효과

단일 소자로 고효율의 풀 컬러 미러 및 렌즈 특성을 갖는 홀로그램 광학소자는 제조

공정이 까다롭고 단가가 높은 DOE를 대체하여 제작 단가를 낮출 수 있음

전자상거래, HW, 광고, 앱, 게임 및 엔터프라이즈 분야에서 모바일 디바이스의 핵심

소자로 활용이 가능

2. 기술사업화로 인한 파급효과

국내에서 LCoS 외에 기술 개발이 저조한 micro display 산업 부흥에 일조할 수 있을

것으로 기대

모바일 착용형 증강현실 디바이스로 인한 배터리 사업 활성화가 기대

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*

I. 결과물 개요

II. 기술의 개념 및 내용

1. 기술의 개념

VR 콘텐츠 비디오의 시·공간적 특징 분석을 통해 VR 콘텐츠가 유발하는 VR 멀미를

정량적으로 예측할 수 있는 새로운 딥러닝 멀미 평가 기술

* 본 내용은 노용만 교수(☎ 042-350-3494)에게 문의하시기 바랍니다.** 본 내용은 필자의 주관적인 의견이며 IITP의 공식적인 입장이 아님을 밝힙니다.** 정보통신기획평가원은 현재 개발 진행 및 완료 예정인 ICT R&D 성과 결과물을 과제 종료 이전에 공개하는 “ICT

R&D 사업화를 위한 기술예고”를 2014년부터 실시하고 있는 바, 본 칼럼에서는 이를 통해 공개한 결과물의 기술이전, 사업화 등 기술 활용도 제고를 위해 매주 1~2건의 관련 기술을 소개함

개발목표시기 2019. 12. 기술성숙도(TRL)개발 전 개발 후

TRL 2 TRL 4

결과물 형태 SW-System 검증방법 3자 검증(논문, 특허)

Keywords Virtual Reality, Deep Learning, Contents Analysis, Sickness Assessment

외부기술요소 Open Source 사용 권리성 SW

chapter 3-2

VR 콘텐츠 분석 기반 딥러닝 VR 멀미 정량적 예측 기술

•••노용만 ‖ 한국과학기술원 교수

ICT R&D 동향

ICT R&D 동향


2. 특징 및 장점

본 기술은 사람이 멀미를 느낄 때의 visual-vestibular conflict 현상과 관련 깊은

VR 콘텐츠의 움직임을 딥러닝에 의해 시·공간적으로 분석하고 VR 멀미를 정량적으로

예측하므로 신뢰성이 높은 기술임

기존에 사람이 직접적으로 콘텐츠의 멀미 정도를 평가했던 시스템에서 벗어나 자체적

으로 콘텐츠 분석을 통해 VR 멀미 정도를 평가하므로 사람의 개입이 필요 없는 자동화

가능한 기술이며, VR 콘텐츠 영상의 재생과 동시에 VR 멀미를 정량화할 수 있어 실시

간 처리가 가능한 효율적인 기술임

또한, 영상의 구간마다 VR 멀미의 정량적 예측이 가능하므로 VR 콘텐츠를 만드는

제작자나 이용하는 소비자에게 멀미가 유발되는 세부 장면 및 시청 안전 가이드 제공

이 가능한 활용성 높은 기술임

3. 기술의 상세내용 및 사업화 제약사항

기술의 상세내용

- 본 기술의 명칭은 “VR 콘텐츠 분석 기반 딥러닝 VR 멀미 정량적 예측 기술”로서,

VR 멀미를 정량적으로 예측할 수 있는 딥러닝 소프트웨어 기술 및 소프트웨어를

운용할 수 있는 제반 기술을 포함하며 전체 기술 및 개별적인 기술 이전도 가능함

[그림 1] 기술개념도

주간기술동향 2020. 7. 1.

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기술이전 범위

- VR 콘텐츠 분석 기반 딥러닝 VR 멀미 정량적 예측 기술

※ VR 콘텐츠 분석 기반 딥러닝 VR 멀미 정량적 예측 기술 소스 코드(Ubuntu,

TensorFlow)

※ VR 콘텐츠 분석 기반 딥러닝 VR 멀미 정량적 예측 기술 개발 환경 및 사용

안내서

※ VR 콘텐츠 분석 기반 딥러닝 VR 멀미 정량적 예측 기술 요구사항 정의서

및 시험 결과서

사업화 제약사항

- 본 기술 이전물을 이용하여 서비스를 제공하기 위해서는 딥러닝 모델 개선을 위한

추가적인 학습 데이터 수집 및 딥러닝 모델 학습 시간이 필요함

- 이전 기술에서 제공하는 VR 콘텐츠 분석 기반 딥러닝 VR 멀미 정량적 예측 기술은

국내외 특허 출원 및 논문 게재를 통해 기능 및 성능 검증을 완료한 상태이므로 추가

적인 기술개발 없이도 상용화가 가능함

- 이전 기술과 업체가 제공하고자 하는 새로운 VR 콘텐츠에 대한 멀미 유발 정도 제공

서비스 플랫폼을 구축하는 경우에는 서비스 제공을 위한 요소기술 통합, 서버 구축,

시뮬레이션, 서비스 검증 등이 필요함

III. 국내외 기술 동향 및 경쟁력

1. 국내 기술 동향

한국과학기술원 노용만교수 연구팀은 딥러닝 기반 VR 콘텐츠 분석을 통한 VR 멀미

정량적 예측 기술을 2017년부터 최근까지 저명한 국제 저널 및 학회에 게재 발표해오

고 있음

- 노용만교수 연구팀에서는 VR 멀미를 유발하는 visual-vestibular conflict 현상과

관련 깊은 VR 콘텐츠의 움직임을 시·공간적으로 분석하고 이를 기반으로 실제 시청

ICT R&D 동향


자가 느끼는 주관적 VR 멀미 정도를 평가하는 딥러닝 VR 멀미 예측 모델을 개발하

였으며, 현재 세계 최고 수준의 기술을 보유하고 있는 것으로 평가받고 있음

※ “Measurement of exceptional motion in VR video contents for VR

sickness assessment using deep convolutional autoencoder” ACM

Virtual Reality Software and Technology Symposium(VRST) 2018

[Acceptance rate: 21%]

※ “VRSA Net: VR sickness assessment considering exceptional motion

for 360° VR video” IEEE Transactions on Image Processing(TIP) 2019

[Impact factor: 5.071]

학계에서는 주로 주관적/객관적 VR 멀미 평가 실험을 통해 다수의 피험자로부터 획득

된 생체신호 데이터와 주관적 멀미 점수 데이터 간 상관성을 분석하는 연구에 집중하

고 있어 극히 제한적인 환경에서만 적용될 수 있으며, 상용기술로의 활용이 어려움

2. 해외 기술 동향

미국에서는 Oculus에서 Oculus store를 통해 제공되는 VR 콘텐츠들에 대해 편안함

정도를 4단계(편안함, 보통, 움직임 많음, 분류되지 않음)로 분류하여 사용자들에게 안

내하는 서비스를 제공하고 있음

- Stanford는 2018년 깊이 정보와 움직임 정보를 이용하여 고전적인 기계학습 방식

으로 VR 멀미 정도를 평가하는 연구를 IEEE Transactions on Visualization and

Computer Graphics 저널에 발표함

3. 표준화 동향

IEEE Standard Association(SA) 3079 Working Group에서 표준화를 진행 중

- PAR title: HMD based VR sickness reducing technology

주간기술동향 2020. 7. 1.

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4. 관련 보유특허

5. 기술적 경쟁력

IV. 국내외 시장 동향 및 전망

1. 국내 시장 동향 및 전망

최근 VR 멀미 문제에 대한 사회적 관심이 증대되고 있고, 이에 따라 국내외 VR 시청 안전에 대한 표준이 제안되고 있는 시점에서 VR 콘텐츠 분석 기반 딥러닝 VR 멀미 정량적 예측 기술은 시장 파급효과 및 기술 선점 효과가 매우 높을 것으로 기대

국제 VR 산업에 삼성과 엘지 등 다양한 국내 기업의 진출이 점점 활성화되고 있으며, 동시에 국내 통신사들은 세계 최초 5G 서비스를 시작함으로써 VR 서비스 제공에 매우 유리한 환경이 조성되었고, 이에 힘입어 국내 VR 시장이 2020년에는 약 5조 7,000억 원에 이를 것으로 예상됨

No. 국가 출원번호(출원일) 상태 명칭

1 대한민국 10-2017-0107073 출원 VR 피로도 유발인자의 딥러닝 분석을 사용하는 VR 콘텐츠 체감 품질 정량적 평가 장치 및 방법

2 대한민국 10-2017-0169844(2017.12.12) 출원 움직임 불일치의 딥러닝 분석을 이용한

VR 콘텐츠 멀미 평가 장치 및 그 방법

3 대한민국 10-2018-0160739(2018.12.13) 출원 신경 불일치 모델 기반의 딥러닝 분석을 통한

VR 콘텐츠 체감품질 예측 장치 및 방법

4 미국 15882693(2018.01.29.) 출원

APPARATUS FOR SICKNESS ASSESSMENT OF VR CONTENTS USING DEEP LEARNING BASED ANALYSIS OF VISUALVESTIBULAR MISMATCH

AND THE METHOD THEREOF

경쟁기술 본 기술의 우수성 및 차별성

Oculus Rift – 개발자 대상 주관적 평가

- 생체 신호 측정이나 주관적 평가와 같은 번거로움 없이 VR 콘텐츠 분석 기반 멀미 자동 예측 가능

- 사용자가 직접 촬영한 VR 콘텐츠의 멀미 유발 정도 측정에도 활용 용이

Stanford EE – 고전적 기계학습 기반 멀미 예측 - 딥러닝 기반 VR 콘텐츠 분석을 통한 정확한 멀미 예측 결과 제공

ICT R&D 동향


2. 해외 시장 동향 및 전망

본격적인 VR 시장 확산에 따라 Oculus, HTC, Sony 등은 매년 새로운 신제품과 게임, 영화 등과 결합된 다양한 VR 콘텐츠 서비스들을 사용자들에게 제공하고 있어 앞으로 높은 신뢰도의 “딥러닝 VR 멀미 정량적 예측” 기술은 VR 재생 기기/VR 콘텐츠 제작/ VR 콘텐츠 플랫폼 분야에 적용되어 글로벌 경쟁력 확보 및 응용 서비스 창출이 기대됨

세계 VR 시장 규모는 2020년 약 78조 원의 폭발적인 성장이 전망되며, 교육/엔터테인먼트/훈련/체험 등 다양한 분야와의 결합을 통한 새로운 제품 및 시청 안전 서비스 개발로 VR 재생기기, 콘텐츠 개발 및 플랫폼 시장의 동반 성장을 가져올 수 있음

3. 제품화 및 활용 분야

V. 기대효과

1. 기술도입으로 인한 경제적 효과

2020년 기준 VR 관련 시장 규모는 국내와 국외 각각 5조 7,000억 원과 78조 원 규모로 예측되며, VR 시장의 성장률을 고려했을 때 이후 VR 콘텐츠 시장에서 기하급수적인 시장 확산이 예상됨

활용분야(제품/서비스) 제품 및 활용 분야 세부내용

가상현실 (VR) 콘텐츠 제작 분야VR 콘텐츠 분석 기반 멀미 평가 및 예측 기술을 활용하여 업체에서 제작한 VR 콘텐츠의 멀미 유발 정도를 사전에 평가 및 수정할 수 있는 VR 콘텐츠 제작 가이드라인 툴로서 활용 가능

가상현실 (VR) 콘텐츠 장비 분야VR 콘텐츠 분석 기반 멀미 평가 기술을 활용하여 재생하는 VR 콘텐츠의 멀미 유발 정도를 예측하여 시청자에게 알람을 주거나 멀미를 완화하는 기능이 탑재된 사용자의 시청 안전을 고려한 VR 콘텐츠 재생 장비 제작에 활용 가능

가상현실 (VR) 콘텐츠 플랫폼 분야 VR 콘텐츠 분석 기반 멀미 평가 기술을 활용하여 서비스 이용자들에게 사전에 각각 콘텐츠의 예상 멀미 정도를 미리 제공하여 양질의 VR 콘텐츠 플랫폼 서비스 제공 가능

방송 시청 안전성 분야VR 콘텐츠 분석 기반 멀미 평가 및 예측 기술을 활용하여 시청자에게 안전한 VR 방송 시청을 제공할 수 있는 VR 시청 환경을 구축하고 시험 평가할 수 있는 VR 방송 시청 안전 가이드라인 툴로서 활용 가능

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2. 기술사업화로 인한 파급효과

방송 프로그램 및 영화 관람 등급이 시청자에게 제공되어 시청자가 자신의 취향 및

상태에 따라 안전하고 편안하게 방송이나 영화 콘텐츠를 시청할 수 있는 것처럼 시청

자가 사전에 해당 콘텐츠가 야기할 수 있는 멀미 수준에 대해 제공받음으로써 적절한

VR 콘텐츠를 선택하여 안전한 VR 시청 경험을 누릴 수 있음

3D/VR과 같은 증감형 콘텐츠의 시청 안전사고에 취약한 시청자들이 쉽고 편리하게

시청하고자 하는 콘텐츠의 멀미 정도를 파악하여 자신에게 안전한 콘텐츠를 선택적으

로 시청함으로써 보다 안전하고 건강한 방송 시청을 할 수 있는 사회적, 경제적 효과가

기대됨

구분 2018년 2019년 2020년

세계 시장 규모(억 원) 240,000 433,000 780,000

한국 시장 규모(억 원) 27,999 40,028 57,271

사업책임자: 문형돈(기술정책단장)

과제책임자: 이성용(융합정책팀장)

참여연구원: 이재환, 이효은, 권요안, 김용균, 박주혁, 김우진, 전영미(위촉)

통권 1953호(2020-25)

발 행 년 월 일 : 2020년 7월 1일발 행 소 : 편집인겸 발행인 : 석제범등 록 번 호 : 대전 다-01003등 록 년 월 일 : 1985년 11월 4일인 쇄 인 : ㈜승일미디어그룹

(34054) 대전광역시 유성구 유성대로 1548(화암동 58-4번지)

전화 : (042) 612-8296, 8210 팩스 : (042) 612-8209

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· 2020. 6. 30. · ict 신기술 12 영지식 증명 연구 동향 [오현옥/한양대학교]...

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