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[움직임을 읽어내는 모션센서]



[모션센서란 무엇일까?]



[이미지 출처] :visualhunt


모션센서란 무엇일까요. 동작인식센서라고도 불리는 모션센서는 물체의 움직임과 위치를 인식하여 입력하는 센서입니다. 조금 자세히 설명하면, 방향을 감지하는 센서와 움직임을 감지하는 센서 그리고 그 속도를 측정하는 센서로 이루어져 있습니다. 이러한 센서들로 지구 중력을 감지하기도 하고 나침반처럼 동서남북에 대한 정보를 얻어내기도 합니다.



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심지어는 우리가 운동할 때 사용하는 걸은 거리나 걸음 수 혹은 칼로리 계산도 이러한 센서를 거쳐서 이루어지고 있습니다. GPS라고 알고 있는 위치기반 서비스도 동작인식센서를 거치고 있으며, 지금 최고의 게임이라 자부되는 Pokemon GO 역시 이 센서를 활용하고 있습니다.


[원리 파헤치기!]


모션센서에 해당하는 여러 가지 내부 센서들을 파헤쳐 보겠습니다.


먼저 자동문과 같은 곳에서 흔히 사용되는 적외선 센서는, 빛의 스펙트럼에서 적색 부분의 바깥쪽에 해당하는 0.7μm~1mm 정도의 파장을 갖는 전자기파인 적외선을 이용하는 센서입니다.


적외선 센서는 일정 주파수의 빛을 받아들이는 수광부를 항상 갖고 있지만, 빛을 보내는 발광부는 있는 것과 없는 것이 나눠져 있습니다.


발광부와 수신부를 모두 갖춘 적외선 센서는 발광부에서 발생된 적외선이 물체에 부딪혀 반사되고 수광부에서는 이 반사된 빛의 변화량을 감지해 물체의 움직임을 알아내거나 반사된 빛의 세기를 측정해 물체까지의 거리를 알 수 있습니다. 발광부만 장착되어 있는 경우에는 수광부가 장착된 다른 기기를 이용해 제어합니다.



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가속도 센서는 물리학의 여러 원리를 이용하여 만들어져 있습니다. 가속도는 1번 적분하면 속도이고, 2번 적분하면 위치가 계산되므로 두 방향의 가속도 센서를 이용하면 평면상에서 움직이는 물체에 장착해 자기 위치를 알아낼 수 있습니다. 가속도 진동 충격 등의 역동적인 힘을 감지하는 가속도 센서는 물체의 운동 상태를 지속적으로 감지할 수 있으므로 각종 수송수단 및 로봇 등의 제어 시스템에 있어서 필요한 부분입니다.


가속도 센서인 자이로스코프는 X, Y, Z축 고리를 가지고 있으며, 가운데 자이로의 움직임으로 움직임을 감지하는 센서입니다. 자이로스코프의 자이로가 회전하는 축에 힘을 가하면 본래의 회전축을 유지하려는 성질 때문에 힘과 직각인 방향으로 돌아가게 됩니다.


예를 들어 X축 고리를 한쪽으로 기울이면 Y축 고리가 회전을 하고, Y축 고리를 회전시키면 X축 고리가 기울어지는 세차운동을 하게 됩니다. 자이로스코프는 자이로가 회전을 하는 동안에는 넘어지지 않고 지지대가 기울어지더라도 항상 처음에 설정한 회전축의 방향을 일정하게 유지하는 성질이 있어 정밀한 기계의 평형을 유지하는 곳에서도 사용됩니다.


이외에도 온도변화를 저항 값으로 변경하여 측정하는 온도 센서, 압력의 크기나 이동에 의해 측정되는 압력 센서, 근거리 측정을 위한 PSD 센서, 압전과 왜전을 이용한 초음파 센서 등 여러 가지를 이용하여 모션센서를 구성하게 됩니다.






[우리 주변의 모션센서들]


모션센서는 우리 주변 많은 곳에서 활용되고 있습니다. 아파트나 주변 매장에 들어가는 자동문에도 자동문 상단에 달린 적외선 센서에 의해 특정 높이 이상의 물체 혹은 사람이 지나가면 적외선이 반사되는 값에 따라 문이 열리고 닫히는 것을 결정합니다.


이와 비슷하게 흔히 현관문에 부착된 자동으로 불이 켜지는 센서도 있습니다.





다른 방면인 게임 부분을 확인해봐도 많습니다. 2006년 후반부터 등장한 닌텐도 wii가 대표적입니다. 이 게임은 3차원 가속도 센서를 이용하여 우리가 기기를 가지고 움직이는 형태를 즉, 리모컨이 움직이는 방향을 인식하여 게임에 적용시키는 것입니다. 


리모컨이 움직이는 대로 게임 내부 캐릭터도 같이 움직이게 됩니다. 가속도 센서는 예부터 자동차 에어백에서도 사용되었습니다. 모션센서를 이용한 게임은 위에서 본 바와 같이 Pokemon Go에도 적용되고 있습니다.





게임 부분과 비슷한 센서를 활용한 곳은 바로 로봇 팔입니다. 이것은 여러 분야에서 활용되고 있습니다. 사람의 몸이 직접 닿으면 위험할 수 있는 연구실에서 로봇이 사람의 움직임을 똑같이 따라하는 방식이 있는가 하면, 의료 목적으로 기기가 더 정밀하게 치료 부위를 파악하고 치료하는 부분까지도 발전하고 있습니다.


많이 사용하는 스마트 폰에서도 모션센서는 들어가 있습니다. 간단한 예시로는 핸드폰 상단부에 위치한 모션센서를 이용하여 버튼조작이나 특별한 터치기능을 사용하지 않고 음악 재생 곡을 바꾸거나 전화를 받을 수 있는 기능이 있으며, 내부에 위치한 GPS 기능 또한 모션센서를 이용한 것입니다.





[미리 보는 모션센서의 미래]


모션센서는 현재에도 다양한 분야에서 활용되고 있습니다. 더 이상 나아갈 방향이 없는 것이 아닌가 하는 생각을 가지신 분도 있는데요. 과연 이게 끝일까요.



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모션센서를 이용한 미래에서는 간단한 손동작으로 모든 음량을 조절하거나 채널을 바꿀 수 있습니다. 손동작이 아닌 검지를 살며시 움직이는 것으로도 정밀한 모션을 감지할 수 있습니다. 또한 현재 상용화 준비 단계인 삼성 스마트 폰에서 홍채인식으로 잠금을 해제하는 것 또한 모션센서의 한 분야입니다.


SF영화에서나 나올법한 공중에 띄운 화면을 만지고 클릭해 다른 창을 불러오는 것 또한 모션센서가 없으면 불가능합니다. 또 점점 상용화의 길로 가고 있는 가상현실 게임 역시 모션센서를 이용한 방안이 많이 나오고 있습니다.


많이 움직여야 할 수 있는 일들이, 미래에는 모션센서의 도입으로 적은 움직임만으로도 손쉽게 많은 일을 할 수 있을 것 같습니다. 그런 날이 빨리 오길 기대합니다.






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  • 라라 2017.04.17 13:00 신고
    오오 이렇게 잘 정리된 글로 보니 더 감회가 새롭네요~! 앞으로 발전해 나갈 부분은 많겠지만.. 정말 언제 이런 기술들이 이렇게나 생활에 녹아들었는지.. 신기해요~!
  • 희라 2017.04.17 13:01 신고
    홍채도 모션 인식의 하나였네요.. 한 번고 샹각해보지 못했던 건데.. 앞으로는 더더 발전해서 정말 가벼운 동작 만으로도 많은 것들을 해나갈 수 있겠죠?