IVAS

1. 개요2. 개발 현황 및 특징3. 체계 구성4. 기능5. 기타

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Integrated Visual Augmentation System / 통합 시각 증강 시스템

1. 개요

영상에 나온 IVAS는 2단계 구성이다.

미 육군의 차세대 보병장구 프로젝트이자 증강현실(AR) HMD 체계.

개발사는 마이크로소프트로 원래는 마이크로소프트 홀로렌즈 2에 기반하는 제품이며, 초기형은 그냥 홀로렌즈 2에 추가적인 센서가 달려있는 간단한 구조였으나 프로토타입 테스트 이후 본격적인 개조가 이루어져서 현재 위의 사진과 같은 구조로 정착되었다.

2. 개발 현황 및 특징

홀로랜즈 등장 후 이스라엘군이나 러시아군, 영국군, 우크라이나군 등 여러 국가에서 AR 고글 도입 관련 연구가 활발하게 진행되었다. 대부분 탱크 승무원이나 항공기 정비 등 기술 분야에 시범적으로 운영해봤는데 미국은 이를 미래보병체계의 인터페이스 장치로써 보병에 도입하여 전투력을 끌어올리려했고 이것이 IVAS 프로젝트다.

IVAS는 총 4단계를 거쳐서 진행되는데 #

1단계 - 일반 홀로렌즈 2에 상용 적외선 영상센서 등을 부착한 뒤 지도·나침반 등의 기능을 테스트했다. 이 프로토타입은 내장 배터리를 사용하고 와이파이 연결이 필요한 상태의 그냥 일반 홀로렌즈를 약간 개조한 제품이었다.
2단계 - 위의 프로토타입 홀로렌즈를 개조해 전술 라디오에 호환되게 만들고 GPS 등을 추가한 버전.
3단계 - 본 문서 상단의 사진에 나온 모델로 외형을 더 견고한 형태로 바꾸고[1] 열상센서와 야시센서를 통합한 버전.
4단계 - 실제 보병에게 전달될 최종형태. 3단계에서 지적받은 점을 개선하고 동시에 추가적인 성능개선으로 시야각등이 개선된다.

위는 3단계 구성 IVAS의 사진이다.

이렇게 만들어진 헤드셋은 총합 4만 시간 이상의 야전 테스트를 거치면서 병사 개개인의 데이터를 수집하였고 2021년 4분기부터 실제 병사들에게 장비가 제공될 예정이었으나 1년간 미뤄졌다. 2021년에는 2억 3500만 달러의 예산삭감이 있었는데, 대량 양산 체계까지 빠른 속도로 진행되는 프로젝트다 보니 미 국회에서 이를 진행하는 과정이 너무 급진적이라 충분한 야전 테스트를 대량 양산 전까지 충분히 할 수 없다는 판단 하에 더 많은 테스트를 통해 적절한 양산 결정을 내릴 수 있어야 한다고 지적했기 때문이다.# 이에 대해서 미 육군은 예산삭감이 영향을 주겠지만 아직까진 2021년 배치 목표에 지장이 갈 정도는 아니라면서 IVAS가 매우 중요한 만큼 현재 스케줄에 맞춰서 배치하겠다는 입장을 밝혔다.#

2021년 3월 31일에 마이크로소프트와 미 육군이 IVAS 공급을 위한 본계약을 채결했다. 계약 금액은 219억 달러이며 2021년 7~9월 첫 배치를 목표로 생산된다. 2021년 6월 기준으로 미군에 공급되는 IVAS의 단가는 29,205달러 이며 이는 군용 HMD치고는 저렴한 편에 속하는 편이다.[2] 2021년 10월, 더 성숙한 기술을 적용하기 위해 예정되어있던 훈련이 내년으로 밀렸고 그에 따라 배치 또한 2022년 9월로 지연되었다. # IVAS는 개발 과정에서 시야가 40°x 30°에서 80°x 40°로 늘었는데 이 정도면 어떤 AR 헤드기어보다 넓은 수준의 시야다. 그런데 시야 왜곡 문제를 해결하지 못해 70°로 줄이는 개선과정으로 인해 배치가 1년 지연된 것이다.

2022년 9월 IVAS의 첫 배치분인 5,000 세트의 IVAS가 미군에 인도될 계획이었으나# 배치가 다시 지연되어 2023년에 5,000기의 IVAS 1.0 과 5,000기의 IVAS 1.1이 보급될 예정이다. IVAS 1.0은 훈련시설에 보급될 것이며 IVAS 1.1은 제82공수사단같은 일부 전투 병력에게 지급될 예정이다. 2025년에는 기존 두 모델을 발전시킨 IVAS 1.2가 보급될 예정이다.#

IVAS는 단순한 야간투시경 이상의 장비가 될 것이며 차량 안에서 차량 외부 카메라와의 연동을 통해 외부 환경을 사각지대 없이 인지하고 부대원 간 시야를 공유할 수 있게 할 것이다. 이는 F-35 조종사가 누리는 시야와 동일한 혜택으로 전투에 압도적인 강점을 부여한다. 미군 역시 레이저 표적 지시기를 사용하여 생기는 위치 노출의 문제점을 인지하고 있으며 레이저를 사용하지 않는 직접 조준 기술을 개발하기 위해 노력하고 있다. 지금까지 미군이 싸운 대상이 야간투시경을 대규모로 운용하지 않는 국가를 상대로 한 것이기에 부각되지 않은 문제점이지만 한국군이 이 문제를 심각하게 생각해 야간투시경을 총에 직접 설치하도록 요구한다는 점을 고려하면 해결해야 할 필요가 있는 문제다. 그래서 미군은 IVAS와 FWS-I를 개발해 야간에 레이저 표적 지시기를 사용하지 않고도 적을 조준할 수 있도록 할 계획이다.

현재 미군 보병이 사용하는 PVS-14 같은 광증폭식 야시경은 수십 년간 기술 발전을 지속하였기에 대단히 훌륭한 야간 시력을 제공하지만 아날로그 진공관을 사용하기 때문에 다양한 디지털 장비와의 통합이 거의 불가능하다는 단점이 있었다. 그래서 미군은 IVAS를 시작으로 야간투시장비를 디지털 방식으로 대대적으로 교체하려는 것이다. IVAS에 장착된 마이크로볼로미터(열상 카메라)는 빛이 전혀 없는 공간에서도 시력을 제공하며, 유리창을 투시할 수 없다는 단점은 저광 디지털 카메라 센서로 보완해 온전한 야간 시야를 얻을 수 있다.

아직 소형 디지털 카메라가 광증폭관을 넘어선 수준의 성능을 보여주지는 않기 때문에 디지털 방식의 야시경은 그 동안 효용성이 없는 기술로 여겨졌다. 실제로 IVAS 1.0의 저광 센서는 ENVG-B에 비해 낮은 감지 능력을 가지고 있다. 하지만 IVAS 1.1 부터는 더욱 개선된 디지털 카메라가 탑재될 것이며 그 성능은 ENVG-B에 사용된 최신형 광증폭관을 제외한 기존의 야간투시경을 능가하는 수준이다.

IVAS 1.2 버전은 앞서 발명된 IVAS와 다른 형상을 가지게 될 것으로 예상된다. 2022년 보급된 모델들은 스키 고글용 스트랩으로 헬멧에 고정하고 전력 케이블이 가슴팍으로 연결되는 구조라 전투 상황에는 다소 부적합하다. 하지만 IVAS 1.2부터는 배틀필드 2042 컨셉아트에 나온 것 처럼 기존 야시경 슈라우드에 IVAS를 장착할 수 있게 될 것이며 헬멧 뒤쪽으로 전력선의 위치가 이동하고 더 가벼워 질 예정이다. 현재 보급 예정인 IVAS는 총 중량이 1.5kg 이며 그중 헬멧에 장착되는 부분이 1.1kg 가량 되는데, 1.2 버전에서는 총 무게를 1.3kg 이하로 줄여 ENVG-B와 비슷한 무게로 줄일 계획이다. 실제로 2023년 하반기에 이러한 변경점을 모두 적용한 IVAS 1.2가 보급되었다.

아무래도 고글 형태의 장비다 보니 습기와 성에 문제에서 자유로울 수 없었으나 이 또한 IVAS 1.0 버전에서 해결되었다.

# 6건 중 4건의 테스트를 충족시키는데 실패했다는 보고서가 나왔다. 디스플레이의 불빛이 먼 거리에서 잘 보이고 시야 제한과 무게로 인한 문제점이 지적됐다. 하지만 미 육군에서는 개량과 보급을 계속한다고 말했으며 마이크로소프트는 5000개의 IVAS를 보급할 예정이라고 한다.


IVAS 1.2 체계 사진	IVAS 1.2 를 테스트중인 제10산악사단

2023년 하반기에 IVAS 1.2 프로토타입이 20대 가량 미 육군에 보급되었다. 상술한대로 개선된 저광 센서를 장착하였고 외형이 개량되었다. 가슴팍으로 연결된 데이터 케이블은 후두부로 연결하여 걸리적거리지 않도록 하였고 컴퓨터 역시 무게추 역할을 할 수 있도록 헬멧 뒷부분으로 이동하여 전투에 보다 적합한 형상이 되었다. 전면 디스플레이 고글은 기존의 둥근 스키고글 형태에서 납작한 바이저 형태로 바뀌어 총기 조준이 더욱 용이하게 바뀌었으나 형상 변경 때문에 시야각이 약간 줄어들었다고 하며, 무엇보다 스트랩으로 임시 고정하던 형태에서 야시경 마운트를 사용해 편리하고 견고하게 장착할수 있고 필요에 따라서 야시경 처럼 위로 접어서 사용을 중단할 수 있도록 개선된 것이 큰 차이점이다.

2024년 기준 위와 같은 문제를 다 해결한 홀로렌즈가 테스트를 진행중이며 테스트가 잘 끝날경우 미군은 121,000개의 세트를 도입하게 된다. 담당자는 잘 진행되고 있다고 보고했으나 일련의 문제를 해결하는 과정중 헤드셋 세트 가격이 8만달러로 상승해 가격 절감이 필요하다는 의견을 남겼으며 #[3] MS또한 이러한 우려 때문에 단가절감을 최대한 노력중이라고 밝혔다.

3. 체계 구성

분대에 배치되는 IVAS는 다음과 같이 구성된다#

개인 지급품

IVAS 본품(러기드 HMD,케이블,신체 부착 컴퓨터[4])
컨포멀 웨어러블 배터리(개인당 3개)
전술 무전기(개인당 1세트)

부대 지급품

배터리 충전기(소대당 1개씩 지급)
전술 클라우드 패키지(중대당 1개 구성)

프로그램 구성품

분대 몰입 가상 훈련 체계&도구
병력 퍼포먼스 통계툴
적응형 부대 아키텍처

4. 기능

기본적으로 AR 기기로써 다양한 정보를 띄워줄 수 있다.

시제품에 달린 기능을 토대로 표시 가능한 정보의 종류를 열거하자면 일단 지도, 나침반, 전장정보(예를 들어 분대별 데이터 표시 등) 등등을 시연할 수 있다.
내장된 카메라와 통신장치 등을 통해서 실시간으로 전장정보를 공유하는 것 또한 가능하다.
번역기 기능이 내장되어 있어서 외국어를 번역해줄 수 있다.#

다양한 보직에서 전부 사용이 가능하다.
보병뿐만 아니라 전방위 카메라와 조합해서 차량 승무원에 대한 테스트도 진행중에 있으며 미 육군은 또한 블랙호크와 치누크 조종사들의 HMD또한 IVAS로 전환하는 테스트를 진행중이다. 차량과 연계되는 IVAS는 기체에 달린 센서를 활용할수 있게 세팅되며 무인기와의 연계 또한 이루어질 예정이다 #

훈련기능
각종 가상표적 등을 시현해줄 수 있으며 매우 많은 종류의 훈련환경을 구성해줄 수 있다.

야시/열상 기능

기기에 FLIR(적외선 카메라)와 같은 야시센서와 열상센서 등이 통합되어 있어서 별도의 야시장비 없이도 야간시야가 확보된다. 내장된 야시장비는 300m 거리를 식별할 수 있는 시야각 80°의 센서이다.# 원래는 이보다 더 긴 식별거리를 지닌 센서가 요구되었으나 열상 통합형 무기 조준경인 FWS-I와의 연계가 가능하다는 점 때문에 요구조건이 완화되는 대신에 더 넓은 시야각을 갖춘 센서가 채용되었다.
센서로 포착한 적의 위치를 강조하여 표시하는 기능도 있는데, 이는 미군의 열상 통합형 야간투시경인 ENVG-B와 비슷하다.

무기 조준경과의 연동
미군의 열상 통합형 무기 조준경인 FWS-I에 연동되어서 HMD에 FWS-I에서 보이는 상을 띄워줄 수 있다.#
본래 FWS-I는 상기한 ENVG-B 열상 통합형 야간투시경과 연동하여 사용하도록 만들어졌던 열상 통합형 조준경으로, 조준경 자체를 이용한 직접적인 정조준을 위한 용도로도 쓰일 수 있지만 동시에 조준경에서 보이는 상을 야간투시경의 화면에 띄우는 식으로도 쓸 수 있는 것이 특징이었다. 여기서 ENVG-B를 IVAS로 대신한 것이다.

코로나 19 대응체계
기기에 열상장비가 통합되어 있다는 점을 이용해서 방역환경에 쓰이고 있다.#, #

Lattice 플랫폼 - #
안두릴 인더스트리즈의 C4I 체계로 센서퓨전에 특화된 체계. IVAS를 통한 빠른 전장환경 정보를 제공하기 위해 2024년에 통합이 결정되었다.

5. 기타

2019년 계약 직후. MS내부에서 약 50명 가량의 직원들이 전쟁을 통해 이익을 얻는회사에 다니고 싶지 않다며 항의서를 제출하는 사건이 있었으며 사티아 나델라 명의로 "우리는 우리가 누리는 자유를 지키기 위해 정부기관에 기술을 제공하는것을 멈추지 않을것"이라고 해명하는 해프닝이 일어났다 #

[1] 2단계 버전은 비를 맞으면 작동하지 않는 문제가 있었다.[2] 일반적으로 HMD가 가장 많이 쓰이는 전투기용 HMD는 단가가 10만달러부터 시작하며 F-35용 HMD는 40만 달러 에 달한다.[3] 헤드셋 자체의 하드웨어 단가는 4만2천달러 수준이나 IVAS는 하드웨어 단독 체계가 아닌 이에 연동되는 소프트웨어가 포함되며 이 소프트웨어 비용과 사후지원 비용등이 포함되어 8만달러가 된다.[4] 헤드셋의 경우에는 그냥 HMD라고 부르며 신체부착 컴퓨터는 퍽(Puck)이라는 별칭으로 부른다.