최근 모바일 디바이스의 카메라, 프로세서와 같은 하드웨어 성능이 급격하게 증가함에 따라 사용자는 자유롭게 이동하면서 증강현실(Augmented reality)을 체험할 수 있게 되었다. 증강현실 기술은 현실 세계에 컴퓨터가 생성한 가상의 물체를 증강함으로써 더 다양하고 많은 정보를 사용자에게 제공해 줄 수 있는 기술이다. 증강현실 구현 방법으로는 크게 위치 정보 기반, 마커(Marker) 기반, QR 코드 기반 그리고 3차원 물체 인식 기반이 있다 [1]-[4]. 위치 정보 기반 증강현실은 가상의 정보를 증강하기 위해 사용자의 위치 정보가 필요하다. 일반적으로 현시대의 모바일 디바이스는 사용자의 위치 정보를 GPS(Global positioning system) 모듈을 통해 얻게 되는데, GPS의 특성상 수신 받은 위치 정보의 오차가 존재하며, 특히 GPS 신호는 실내에서 수신받기 어렵다는 단점이 있다. 이에 따라 실내용 증강현실 콘텐츠 구현 방법으로는 마커 기반이 위치 정보 기반 다음으로 많이 채택되고 있다[5].

마커는 QR 코드와 다르게 미리 정의된 특정 컬러 이미지가 사용될 수 있고 증강현실 시스템이 가상물체를 어느 위치에 증강할지 결정하는 데 이용된다[6]-[8]. 마커 기반 증강현실 콘텐츠는 스마트폰과 같은 모바일 디바이스의 카메라가 마커를 촬영, 촬영한 마커의 이미지를 분석하여 이와 매칭되는 가상 콘텐츠를 마커 위에 증강하는 순으로 동작한다. 이런 마커 기반 증강현실 구현 방법을 활용하여 교육, 게임 등과 같은 증강현실 콘텐츠에 대한 연구가 있다. 이혜선과 이종원은 큐브와 보드의 평평한 면에 특정 이미지가 부착된 마커를 제작하여 증강현실 수학 교육용 게임을 개발하였다[9]. 또한, 권순각과 조수현은 여행 정보에 대한 데이터베이스를 구축하고 이를 제작한 여러 개의 마커와 매칭 시켜 증강현실을 이용한 여행 정보 시스템을 구현하였다[10]. 이처럼 마커 기반 증강현실 콘텐츠 구현 사례를 살펴보면 가상물체를 지속적으로 표현하기 위해 카메라가 마커를 항시 촬영하고 있어야 한다.

이러한 조건이 보드게임과 같은 콘텐츠를 마커 기반 방식으로 구현할 때 몇 가지 발생할 수 있는 문제점들이 있다. 예를 들어 사용자가 보드게임 진행을 위해 직접 마커를 이동시켜야 하는 경우가 발생한다. 이때 사용자의 신체가 마커 일부분을 가리게 되면 카메라를 통해 촬영된 마커의 일정 부분이 가려지게 되고, 증강현실 시스템이 마커를 인식하지 못하여 증강된 가상의 물체가 사라지거나 잘못된 위치에 증강될 가능성이 있다[11]-[13]. 이에 따라 본 연구에서는 마커 이동 장치를 제작하여 사용자의 마커 이동 개입을 제거한 마커 기반 증강현실 보드게임 시스템을 제안한다. 본 연구의 제2장에서는 제안하는 마커 기반 증강현실 보드게임 시스템의 구성을 마커 이동 장치와 증강현실 보드 게임으로 분리하여 기술하였고 마지막으로 제3장에서는 본 연구의 결론을 기술한다.

<그림 1>은 제안하는 마커 기반 증강현실 보드게임 시스템의 구조를 보여준다. 제안하는 시스템은 마커 이동 장치를 포함한 하드웨어 시스템과 증강현실 보드게임이 설치된 스마트 디바이스로 이루어져 있다. 하드웨어 시스템과 스마트 디바이스는 무선 통신을 통해 데이터를 송수신한다. 하드웨어 시스템은 상판, 마커 이동 장치, 측판, 하판으로 구성된다. 마커 이동 장치는 하판 위에 그리고 측판 안에 위치하며 측판은 상판을 지지하고 마커 이동 장치의 하우징으로 사용된다. <그림 2>는 상판의 구성을 보여준다. 상판 위에는 총 3개의 마커가 위치하며 모두 컬러 프린트된 특정 이미지를 가지고 있다. 마커 1은 상판의 가운데에 부착되어 있으며 마커 2와 3이 부드럽게 이동될 수 있도록 마찰계수가 매우 작은 테플론 재질을 사용하였다. 마커 2와 3의 이미지는 정사각형 모양으로 잘린 가벼운 스티로폼 판 윗면에 부착되어 있고 아랫면 가운데에는 사각형의 네오디뮴 자석이 부착되어 있다.

본 연구에서는 사용자의 손 개입 때문에 마커가 가려지는 현상을 제거하기 위해 마커 이동 장치를 사용한 증강현실 보드게임 시스템을 제안하였다. 증강현실 보드게임의 진행 상황에 따라 마커를 이동시키기 위하여 전자석과 XY 플로터를 사용하여 마커 이동 장치를 구현하였다. 사용자가 증강현실 보드게임을 자유롭게 움직이면서 경험할 수 있도록 무선 통신을 사용하여 마커 이동 장치와 증강현실 보드게임 앱을 연동하였다. 이를 위해 사물인터넷 플랫폼인 IoTMakers를 활용하였으며 통신과 마커 이동 장치 제어를 분산시키기 위해 두 개의 마이크로컨트롤러를 사용하였다. 제안하는 시스템은 하나 이상의 마커를 사용하기 때문에 멀티 마커 인식이 필요하였고 이를 증강현실 플랫폼인 Vuforia를 이용하여 이를 구현하였다. 구현한 마커 이동 장치를 소형화, 다양화 그리고 최적화하면 향후 다채로운 증강현실 보드게임을 즐길 수 있을 것으로 기대된다.