분해일지 2편 : 매직 리프 원 분해기 (1부)

분해일지 2편 : 매직 리프 원 분해기 (1부)
(Disa.ssembly Log 2 : Magic Leap 1)

원본 게시글 : https://blog.naver.com/vr_insight/223559948198

안녕하세요. VR 인사이트의 쭘쭘입니다.


2010년대 후반. AR 기술, 현대에서는 "공간 컴퓨팅"으로 정의된 분야에 대해서 본격적으로 시장이 활성화되기 시작했습니다.
당시 변화의 시작점이자 시장의 자극제인 "홀로 렌즈"의 큰 충격은, 금세 다른 IT 대기업들의 방향성에도 영향을 미치기 시작했고,


구글 또한, "구글 글라스"로서 AR 시장에 진출하긴 했지만, "홀로 렌즈"와 같은 고성능 AR 고글에 대한 라인업은 비워져 있는 상태였고,
이를 전략적으로 대응하기 위해, 2010년에 설립한 스타트 업인 "매직리프" 사에 수천억 원 규모의 투자를 진행하게 됩니다.


이렇게 2018년에 처음 출시한, 홀로 렌즈의 대향마. "매직 리프 원"은, 홀로 렌즈 1세대 보다 일부 뛰어난 UX와 사용성 등을 보여주었지만,
2295불이라는 비싼 가격, 마케팅의 실패, 활용성의 제한 등으로 인하여 결국 B2C 시장에서 철수,
현재는 2세대 제품이 홀로 렌즈와 같은 길로서, B2B에서 세일즈를 진행하고 있습니다.


매직리프와 매직리프 원의 경우, 그 기술의 깊이와 사연, 구성품, OS의 설계 등에 있어서,
제가 특히 애착할 정도로 시대를 감안하면 잘 다듬어진 제품인 만큼, 본 분해기에서는 순수하게 하드웨어 분해와 구조만 다루고,
조만간 기회가 된다면, "논문 리뷰" 로서 제품의 모든 면에서 상세히 다뤄보는 글을 한 번 더 써 보도록 하겠습니다.


개인적으로 연구용, 오락용으로 매직리프 2대가 있지만,
우연찮게도 타이밍 좋게 1기가 충전 고장이 발생하는 바람에 기분 좋게 분해하며,
AR 글라스. 그중에서도 도파관 방식 (WaveGuide)과 외장 컴퓨팅 유닛의 구조를 이해해 보는 시간을 가져보겠습니다.


이번 편 1편에서는, 매직리프 AR 글라스의 분해를,
2편에서는 분해한 제품들을 바탕으로 분해 프레임을, 제작해 보겠습니다.

* 작동이 되지 않는 A+급 외관의 제품입니다.


카탈로그 스펙
[매직리프 원]
- 출시연도 : 2018년
- 프로세서 : 엔비디아 테그라 X2
- 디스플레이 : 안당 1280*960 Photonic Lightfield Chip
- 주사율 : 122 hz
- ROM : 128GB
- RAM : 8GB
- OS : Lumin OS
- 최대 밝기 : N/A
- FOV : HOR 40 / VER 30 / DIA 50도
- PPD : 32 포인트 (추정치)
- IPD : 고정 IPD, 65mm 권장
- 배터리 : 3.83V, 9600mah, 36.77Wh (약 3시간 연속 사용)
- 무게 : 316g (컴퓨팅 유닛 제외)
- 기타 : 인사이드 아웃 6dof 추적 / Waveguide 광학계

[가격]
- 출시 당시 기준 : 2295$


컴퓨팅 유닛

분해 전, 고글 유닛과 컴퓨팅 유닛

매직리프 원은, 착용감과 무게를 분산하기 위해, 제품의 구성을 고글 유닛과 컴퓨팅 유닛. 두 가지 파트로 나누어져 있습니다.


이에 따라, 고글 본체에서 존재하는 연산은 최소화시키고,
대부분의 연산과, 배터리, 페어링 등을 총괄하는 컴퓨팅은, 유선으로 연결된 컴퓨팅 유닛에 집중하는 형태를 띱니다.


컴퓨팅 유닛은 "ㄷ"자 모양으로 이루어져 있어, 사용자의 바지 주머니 등에 끼워 넣을 수 있도록 설계되어 있으며,
먼저 이러한 컴퓨팅 유닛부터 분해해 보도록 하겠습니다.

하우징 커버 분리

하우징 고정이 아랫판 실리콘 쿠션 아래에 존재하는 줄 알고, 실리콘 쿠션을 다 떼어냈었었는데,
그게 아니라, 위 판 하우징은 그냥 양면테이프로 붙어있었습니다.


열풍기로 뜨끈뜨끈하게 댑혀내고, 피크로 조심스럽게 둘러 넣어 떼어낼 경우, 위 판 하우징이 분리됩니다.


바로 볼 수 있는 부분은, 전도 테이프로 보호되는 고글 -컴퓨팅 유닛 케이블 연결단자와,
U 형태의 LED 인디케이터 모듈, 조작용 홈버튼 등이 존재합니다.

데이터 입출력 케이블

여기서부터는 나사 결합을 풀기 위해, 드라이버가 필요합니다.
별 모양 T5 규격 비트를 사용하여 대부분의 나사를 풀 수 있으며, 극히 일부 나사에 한해, T2 드라이버를 사용하였습니다.


고글 - 컴퓨팅 유닛 연결 케이블의 결합 부는, 약 16개의 데이터 입출력 및 전력 케이블이 어지럽게 얽혀있으며,
단자 부분은 레진으로 덮어져 완전히 보호해 주고 있습니다.


케이블 피복 내부로 케이블 보호를 위해 유리섬유가 사용된 것을 확인하였습니다.

실드 (커버)를 벗겨낸 PCB

윗면을 보호하고 있는 플라스틱 커버와, 데이터 입출력 커넥터, 홈버튼, LED 인디케이터 모듈을 들어내면 메인 PCB가 노출됩니다.


노출된, C 타입 입출력 단자, 볼륨 버튼, 3.5mm 단자 등을 전부 탈거해낼 수 있었으며,
정 중앙에는 배터리와 연결되는 플러스와, 그라운드 플랫 케이블이 차곡차곡 포개어져 있습니다.

케이블 커넥터

케이블 보드와 커넥터에 고정되어 있는 나사를 벗겨낼 경우, 케이블을 분리할 수 있습니다.
앞서 말씀드린 대로, 십여 개의 케이블과, 유리섬유로 보호되는 내장재 등을 볼 수 있었습니다.

분리된 메인 PCB와 하우징

PCB에 연결되어 있는 모든 핀들과 커넥트를 제거하고, 나사까지 제거해 내면,
PCB가 통째로 분해 가능합니다.


후면부에는 경량화 노트북에 탑재되는 쿨러와 방열판이 부착되어 있습니다.
어찌 보면, 초소형 PC와 유사한 개념이기에, 경량 노트북에서 보던 것과 유사한 솔루션이었으며,
AP의 계보가 닌텐도 스위치와 친척 관계인 만큼, 쿨링 솔루션의 외관적 모양도 꽤 닮아있다 판단합니다.

하우징 - 메인 PCB 분해

쿨링 솔루션을 분해하여 하우징 - PCB - 방열판 - 쿨러 순으로 분해하였습니다.
접촉은 서멀 패드로 이루어져 있습니다.


보니까, 내부에서 뒤틀림이 있었는지, 방열판과 PCB을 고정하는 나사 몇 개에서 크랙이 발생하여, 제 자리에서 이탈,
이 과정에서 회로의 파손이 있었는지 고장 난 것으로 추정됩니다.

Nvidia Tegra A2 GPU

정 중앙에는, 매직리프 1의 핵심 연산부품인 GPU가 부착되어 있습니다.
그 외 실드는 시간 관계상 벗겨내지는 않았지만, 확인한 바로는, 삼성 메모리 모듈, 스토리지 등이 알루미늄 실드로 보호됩니다.

메인 하우징과 배터리팩

메인 PCB가 탑재되어 있는 메인 하우징 아래로는, 디귿자 모양으로 하우징이 하나 더 존재합니다.


이 하우징에는, 물리적으로 거대한 부피를 차지해야 하는 배터리팩이 장착되어 있는 하우징이며,
내부에는 배터리 하나만 잘 고정되어 있는 정도입니다.


배터리팩도 역시 나사로 고정이 되어있는 게 아니라, 테이핑 고정되어 있길래,
굳이 고열로 테이프를 녹이고 피크로 틈을 쑤시다가, 요즘 한참 대두되고 있는 배터리 발화도 영 찜찜하고,
고생해서 열어도 배터리 말고는 아무것도 없는 공간이라, 굳이 개봉하지는 않고, 주민센터 배터리 회수함에 반납, 폐기하였습니다.

모든 레이어 요약

컴퓨팅 모듈에 있어, 동그란 형태의 하드웨어 폼팩터 내에서, 부품 간 충분한 공간과 안정적인 레이아웃,
정갈한 모듈과 케이블 배치 등으로 정말 깔끔하게 조립되었다고 생각되는 제품입니다.


깔끔하다는 게, 꼭 정비성이 좋다는 건 아니므로,
특유의 모양, 형태를 바탕으로 한 설계를 위해, 분해 시 무조건 파괴(파손) 되는 테이프나 케이블이 존재는 하므로,
개인 분해 시, 첫 시도에서 온전히 완전히 정비한다는 것은 불가능한 난이도라고 생각됩니다.


컴퓨팅 유닛

매직리프 원 고글 모듈

사실, 이 글을 읽고 계시는 여러분도, 그리고 저도, 더 관심 있고, 이번 분해의 핵심이라 할 수 있는 주인공은,
컴퓨팅 모듈이 아니라, AR 고글의 본체. 즉 고글 모듈이라고 생각합니다.


이제부터 잘 기다리고 있었던 고글 모듈을 분해해 볼 차례입니다.

부착된 쿠션과 가이드 탈착

제일 먼저, 분해에 방해되는 요소들인, 쿠션들과 가이드를 다 분해합니다.
쿠션과 가이드를 분해하지 않는다면 나사를 다 가려서 분해가 불가능합니다.


쿠션들과, 가이드, 코받침 등은 다른 매직리프에서 교환품으로 쓸 수 있으므로 폐기하지 않고 모아둡니다.

스트랩에 부착되어 있는 스크류 홀들

쿠션을 떼어낼 경우, 사방에 나사구멍들이 한가득 존재합니다...
일일이 하나씩, 모두 다 돌려 돌려 분해해냅니다.

스트랩 내부 설계 예시 (왼쪽)

스트랩에는 뒤통수로부터 이어지는 케이블이 관통하여 매립되어 있으며,
힌지, 그리고 스피커 모듈이 메인으로 탑재되어 있습니다.


헤드셋 내부의 PCB, 부품, 케이블의 경우 나사 사용의 빈도가 급격히 줄어듭니다.
대부분의 부품들이 나사결착 대신, 양면테이프 부착으로 이루어져 있습니다.


좌 / 우는 각각 캡의 색깔이 파란색과 빨간색으로 나누어져 있어, 부품 조립 과정에서 혼동될 수 없도록 돕습니다.

스트랩의 고정용 와이어

매직리프의 착용 시 밀착은, 와이어 자동 리트랙터가 있어서, 머리 사이즈와 무관하게, 우선 끼고 대충 머리에 자리를 잡게 되면
사진 속 와이어가 자동으로 스트랩을 당겨, 사용자의 머리에 딱 맞도록 스트랩을 잡아줍니다.


개인적으로는 수동 방식의 조작이 더욱 편하다고 생각하는 만큼
아직 다 쓰지도 않았는데, 계속 꽉 압박해서 착용에 불편함을 줬던 그다지 좋은 기억이 없는 스트랩 방식이었습니다.
나사 하나만 빼 주면 힘없이 분해되게 됩니다.

매직리프 원 힌지

힌지 디자인에 대해서 크게 했는데, 생각보다 크게 볼 게 없었습니다.


좀 대단한, 기술력이 들어간 2-3축 힌지가 아닐까 기대했었는데,
스프링과 단순 1축 경첩식 힌지를 이용하고, 바깥쪽에 고무캡을 넣어 오염물을 막아내는 수준의 심플한 방식의 힌지였습니다.


단순한 구조여도, 자주 쓰는 제품도 아니고, 본체 무게가 특출나게 무겁지도 않아
그냥저냥 내구성에 있어 잘 버텨주지 않나 싶습니다...

EM 센서

매직리프 원의 오른쪽 안경다리 부근에 툭 튀어나온 EM (Electromagnetic Sensor)이 부착되어 있습니다.
라이다, IR 카메라와 함께, 매직리프 원의 추적을 책임지는 핵심 장치이자,
전자기장을 통해, 위치 및 환경 추적과, 사물 및 객체 움직임을 보조하는 역할을 가집니다.


(제가 써본 장비 중에선) 유일하게 매직리프 사의 제품에만 탑재되는 고사양 센서이기도 합니다.


초소형 주사위만 한 사이즈의 정육면체 모양이며, 모든 면에 구리 코일이 감겨져 있습니다.

다리가 제거된 매직리프 원

매직리프 헤드셋 다리 부분의 부품들은 전반적으로 테이핑 / 접착식으로 고정된 부품들이 대부분이었습니다.
다리를 아예 분리하고, 기판과 케이블 등만 분해하였습니다.

매직리프 광학부 하우징 / 엑스리얼 에어 2 프로와 투과율 비교

이제, 매직리프 원의 마지막 하우징을 벗겨낼 차례입니다.
실리콘 팁들을 떼어 내어, 숨겨져 있는 모든 나사구멍까지 분해해 줍니다.


내부의 경우, 도색이 되어 있지 않은 플라스틱 기본 하우징 색상이 그대로 노출되어 있으며,
전면 하우징에는, 단자 접촉식 방식으로 메인 PCB와 연결되는 마이크 회로가 부착되어 있습니다.


앞쪽 보호 커버에는 선팅 처리되어 있으며, 엑스리얼 에어 2 프로 제품과
(5cm 거리 기준) 5500k 색온도 / 29,000lx (한낮의 직사 태양광 수준) 면광원에서 비교 시,
유사한 수준 ~ 약간 더 약한 코팅처리가 되어있습니다.

매직리프 원, 웨이브가이드 (도파관) 광학계

마침내, 매직리프 원의 핵심이자, 그 자체라고 볼 수 있는, 광학계를 볼 수 있었습니다.


매직리프 원은 웨이브가이드 (도파관) 방식 광학계를 사용하고 있으며, 이는
디스플레이에서 출력된 빛을, 회절격자나 프리즘 등을 통해 웨이브가이드 내부에서 반복되게 반사시키고,
이 빛이 눈앞에서 다시 회절격자나 프리즘을 한 번 더 겨쳐 출력하여 투영하는 방식으로,

도파관 방식의 구조 예시 (출처 : DigiLens)

(버드배스와 비교해서) 상대적으로 FOV 확보나 광 효율, 곡률 왜곡 등에 대한 부분에 유리한 면이 있지만,
정밀 공정으로 인한 단가와, 내구성 그리고 높은 전력 소모로 인하여,
일부 하이엔드 / 고글형 글라스에 제한적으로 사용되는 추세입니다.


매직리프 원의 경우, 당대 하이엔드급 헤드셋에, 배터리도 아예 외장으로 빼버린만큼,
전력 사용에 상대적으로 자유로웠던 만큼, Waveguide 방식의 광학계를 채택한 제품이고,


당시 기준으로 봤을 때 광학계의 성능은 AR 고글 중, 홀로 렌즈 2와 함께 최상위권을.
현재 기준으로도, 수년간의 발전을 겪은 버드배스 광학계 양산품이 매직리프 원과 동급 수준을 FOV를 확보했을 정도로
상당히 뛰어나고 정밀한 광학계임을 알 수 있습니다.

위에서부터, 전면 추적용 카메라 / 촬영용 카메라 / 측면 추적용 카메라

광학계와 함게, 메인 부품에서는, 6dof 및 공간인식을 위한 각종 센서들이 듬뿍듬뿍 붙어있습니다.
앞서 말씀드린 EM 센서와 함께, 하드웨어적인 예산 면에서 리미트를 풀고 만든 제품인 만큼,
6년 뒤에 출시한 비전 프로와 비교해도 될 정도로, 달 수 있을만한 모든 센서들을 품고 있습니다.


좌 우에 각각 2개씩 정면 추적용 카메라와, 촬영용 카메라가 있으며,
우측면에만, 영상 녹화용 카메라가 하나 달려있습니다.


다만, 밸런스를 맞추기 위해서인지, 좌측면에는 모양만 낸 더미 카메라가 하나 더 달려있어서,
비대칭 센서 배치지만, 대칭형 외관을 가지고 있습니다.

매직리프 원 정 중앙의 라이더 시스템

정 중앙에는, 3D 공간 인식과 뎁스 구분의 핵심인 LiDAR (라이다) 센서가 탑재되어 있습니다.


왼쪽이 VCSEL, 즉 IR 레이저 프로젝터.
오른쪽이 수광부 Depth 센서로 이루어진 구성입니다.

매직리프 웨이브가이드 광학계 투영부

사용자에게 직접적인 영상이 출력되는 웨이드 가이드 투영부입니다.


투영부는 빛을 출력하기 위한 박막으로 인하여, 특유의 홀로그램 패턴을 가지게 되어,
완전히 투명한 일반 유리 / 아크릴과 비교하여 아주 약간의 위화감을 가지긴 합니다.


투영부 하단에, 큰 사각형 모양의 패널에는, 아이 트래킹 센서(카메라)가 부착되어 있어,
눈(눈동자)의 위치를 추적할 수 있도록 하며,


투영부 주위에 얇은 회로로 연결되는 4개의 적외선 LED가 부착되어 있어,
아이 트래킹 센서가 작동하기 위한 IR 조도를 제공해 줍니다.

웨이브가이드 광학계의 도파관 구조

프레임 사이사이로, 레이어가 나누어져 있는 웨이브가이드 모습을 볼 수 있습니다.
각각 다른 레이어로 이루어져 있고, 각각은 다른 파장의 빛을 전달하게 됩니다.


이러한 광학구조는 정밀 부품인 만큼, 완전 접착되어 있어, 파괴하지 않는 한 분해가 불가능하게 설계되어 있습니다.


유리 등, 파손 시 부상의 위험이 있는 부품도 있고, 분해의 목표 중 하나가 전시용 액자를 만드는 데에도 있는 만큼,
굳이 파괴해가며 분해하지는 않았습니다.

매직리프 원의 핵심 부품

분해 종료.


분해시간 : 1시간 20분
분해난이도 : 보통
부상가능성 : 있음


초소형 노트북. 혹은 휴대용 콘솔과 비슷한 컴퓨팅 유닛,
완전히 새로운 구조의 독특한 형태의 AR 글라스 본체.


하나의 디바이스지만, 서로 완전히 다른 두 개의 디바이스를 분해하는 기분이었습니다.


컴퓨팅 유닛의 경우, 다소 단순한 형태를 띠고 있고, 기존 기성품 파츠를 사용한 게 많이 눈에 띄었지만,
글라스 본체의 경우, 놀라올 정도로 정밀하고 섬세하며, 각종 부품들이 알차게 들어찬 것을 알 수 있었습니다.


특히 18년에 출시한 것이 의외일 정도로, 최신 HMD에서도 보기 드문 온갖 센서들로 도배를 해 두어서,
시기를 고려하자면, 300만 원대 가격도 사실, 손해 보면서 판매한 게 아닌가 싶을 정도로, 시대를 앞서간 스펙이었습니다.


웨이브 가이드의 구조에 대해서, 이미지나 영상으로 본 적은 있지만,
실물을 본 적은 이번이 처음이었기에, 직접 만져본 웨이브가이드 실물로 인하여,
해당 광학계의 물리적 구조에 대한 이해에 있어서 큰 도움이 되었던 것 같습니다.


이후 장식용 액자가 완성된다면 2편으로서 찾아뵙겠습니다.
감사합니다.