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• 연구 주제
• 연구 방법
• 연구 결과

문제 정의

• 이와 같은 Tangible Space 기술은 미래 인간 생활의 질을 향상시키기 위한 지능형 HCI 기술과 밀접한 관계를 유지하면서 유비쿼터스 컴퓨팅을 현실적으로 가시화해주는 필수적인 기술로 예상된다. TSI 연구의 핵심 기술은 사용자에게 실감을 전달하기 위한 Tangible Interface 기술, 가상 공간과 지능이 결합된 Responsive Cyberspace 기술, 실제 세계의 정보 제공 및 조작을 위한 Tangible Agent 기술 등으로 구성되므로 본 절에 서는 이와 같은 기술에 대해 살펴본다.
• TSI의 연구는 가상 공간에 실감성 (taxability) 및 사실성(reality)을 부여함으로써 우리 인간이 존재하는 실제 공간과 가상 공간이 자연스럽게 공존하고 서로 상호 보완적인 역할을 수행시킴으로써 긴밀하게 연결할 수 있도록 하는 새로운 공간, 즉 Tangible Space를 개발하고자 한다. 즉, 육체와 정신이 결합함으로써 생명의 차원을 만들어 내듯이 전자 공간과 물리 공간의 결합으로 새로운 세상인 Tangible Space를 창출하는 것이다.
• 본 TA 연구에서는 연구 대상 시나리오로서 일 종의 Tangible 안내 시스템을 구성함으로써 세부 요소 기술들을 결합하고 연구 개발 결과를 실험하고 검증하고자 한다. 연구 대상 시나리오인 Tangible 안내 시스템은 Tangible Agent인 다수 의 영상 카메라와 영상 카메라를 연결하는 센서 네트워크로 구성된다.
• 기존의 HCI는 외부 세계를 컴퓨터 내부의 세계 속으로 들여놓고 인터페이스 하는 형태를 취했으 나 Mark Weiser가 제창한 유비쿼터스 컴퓨팅 패 러다임에서는 컴퓨터가 외부 공간을 구성하는 물 체에 내장되어 (embedded) 있는 상태로 마치 기존의 물체를 다루는 것과 동일하게 상호작용하는 형태를 의미한다. 본 TSI 연구에서는 TA의 실감 센 싱 기술과 TI의 다채널 상호작용 기술과 연계된다. 그러나 TSI에서는 물리적인 물체와의 상호작 용만으로는 시간과 공간을 초월한 상호작용을 구 현하기 어려우므로 몰입형 가상 공간과 물리적인 공간을 주어진 상황에 맞추어 혼용하는 형태로 재 구성하자는 것이 차이점이다.
• 이를 위하여 인간과 가상 공간의 유기적인 연결을 가능하게 하는 실감 기능과 인식 기능이 부가된 Tangible Interface (TI) 기술 현실 서} 계의 실감 정보 획득 및 인간의 행위를 실현하는 Tangible Agent (TA) 기술, 지능적 실감 가상 공간의 생성 및 현실 세계의 현상을 효율적으로 표현할 수 있는 Responsive CyberSpace (RCS) 기술을 정의하여 개발하고 있다. 본 논문에서는 TSI 연구 과제와 관련된 연구를 살펴보고 관련 연구와의 차이점을 설명하며 TSI 연구의 요소 기술 및 연구 방향을 살펴봄으로써 유비쿼터스 컴퓨팅 기술과의 관련성을 소개하고 앞으로의 발전 방향을 조망해 보고자 한다.
• 따라서 한국과학기술연구원에서는 공간을 크게 두 가지 즉 실제 세계(real world)와 가상 공간(cyberspace) 으로 구분하여 각 공간으로부터 필요한 정보를 습득하고 제공되는 정보에 대한 실감을 느낄 뿐만 아니라 인간이 가상 공간이나 실제 공간에 적절한 행위를 수행할 수 있도록 하기 위해 그림 1과 같이 Tangible Space 라는 새로운 개념을 정 의하고 이를 구축하기 위한 핵심 기술들을 개발하 고자 Tangible Space Initiative(TSI) 라는 제목으 로 연구 과제를 수행하고 있다. 연구 과제의 이름 이 의미하듯 본 과제는 특정한 기능을 개발하는 것보다는 Tangible Space를 구성하는 이슈들을 도출하고 다양한 실험을 시도함으로써 21세기 유 비쿼터스 컴퓨팅 기술의 구체적 형태를 모색하고 자 한다.
• TA 인 영상 카메라는 Tangible 안내 시스템의 주요 지점에 설치되며 실 시간 영상 추적과 패턴 인식과 같은 영상 처리 능 력을 갖추고 있다. 이와 같은 Tangible 안내 시스 템에서 사람들에게 특정한 표시(tag)를 부착하여 Tangible agent인 영상 카메라가 인식, 추적하여 적합한 영상이나 필요한 음성 정보를 사람에게 제공하는 시스템을 개발하고자 한다. 그림 3은 연구 개발 목표를 대상화한 시나리오인 Tangible 안내 시스템을 일례로 나타낸 것이다.

제안 방법

• 급속한 반도체 기술의 발전은 획기적인 컴퓨터 및 통신 기술의 발전을 가져왔고 초고속 정보화를 가속화시켜 통신의 패러다임과 인류의 생활 패턴 을 바꾸어 놓았다. 또한 컴퓨터의 초소형 출력장치와 저장장치 및 센서나 음성인식을 기반으로 한 컴퓨터 입력 방식의 변화, 이동 통신의 발전 등을 통합한 새로운 컴퓨팅 시대를 요구하고 있다.
• 첫째로 행위 수행 기술은 자신의 위치를 스스로 알아낼 수 있는 자율 위치 결정 (localization) 기술 주위 환경의 정보를 바탕으로 행동에 대하여 적절한 판단을 내리는 지능적인 주행 (intelligent navigation) 기술 TA가 사람이나 애완동물 등과 같은 생명체의 동작처럼 자연스럽게 동작할 수 있도록 하는 생체 모방(biomimetic) 기수 다양한 형태의 센서들을 서로 연결함으로써 유기적인 동 작을 가능하도록 하는 근거리 무선 센서 네트워크 (sensor network and coordination) 기술 등으로 이루어진다. 둘째로 감지능력인 실감 센싱 기술은 이동하고 있는 사용자나 Tangible Agent의 위치를 실시간으로 추적할 수 있는 물체 추적 기술 (object tracking), 현장의 입체 영상을 실시간으로 출력할 수 있는 실시간 입체 영상 입력 기술, RCS 에서 현장에 대한 삼차원 환경 모델을 만들 수 있도록 하는 센서 기반 삼차원 복원 및 자기 위치 융 합 기술, 눈이나 카메라와 같은 광학적인 수단으 로는 볼 수 없는 물체의 내부를 투시함으로써 센 싱하는 비파괴 측정을 위한 비파괴 투시 기술, 물 체에 대한 촉감과 질감을 제공하기 위한 질감 (Tactile reality) 감지 기술 및 근거리 무선 통신망 을 구축하기 위한 무선 통신 기술 등으로 이루어 진다. 이와 같이 설명한 TA 기술의 세부 요소 기 술을 그림으로 나타내면 그림 2와 같다.
• 조작을 위해서는 근원거리 무선 통신망 기반 제어 기술과 유연하게 조작할 수 있는 지능 제어 및 기계 기술 이 요구된다. 사용자에게 현장감을 느낄 수 있도록 하는 감각과 정보를 제공하기 위하여 실시간으 로 영상을 전송할 수 있는 네트워크로 연결된 카 메라, 다중 카메라를 사용함으로써 실시간 입체 영상을 획득하거나 입력하는 장礼 촉각과 피부의 느낌을 전달할 수 있는 센서, 음성 정보를 전달하는 마이크, 주위 환경의 온도, 습도 등과 같은 환 경 정보를 제공하기 위한 센서, 대상물의 내부를 비파괴 방식으로 관찰할 수 있는 센서, 거리 정보를 추출할 수 있는 초음파 또는 Laser range finder 등 다양한 센서들과 이들 센서로부터 입력 되는 정보를 실시간으로 처리하고 전달하기 위한 기술을 필요로 한다.
• 연구 대상 시나리오를 참조하여 TA의 요소 기 술을 다시 살펴보면, 지능형 행위 네비게이터 (intelligent action navigator) 인 이동 에이전트는 다양한 센서가 장착된 일종의 로봇 에 이 전트로 사 용자를 추적하여 안내하며 위치에 따라서 적합한 정보(context)를 제공하는 기능을 수행하며 실감 센싱 (reality sensing)은 센서 에이전트로서 사용 자나 주어진 상황에 대한 정보를 감지하여 네트워 크를 통하여 RCS와 공유하도록 하는 기능을 수행 하며 이동 에이전트와 센서 에이전트가 네트워크 로 연결되어 있고 인터페이스 되어 있어서 언제 어디서나 필요한 정보를 주고 받을 수 있도록 하는 기능은 유비쿼터스 컴퓨팅과의 인터페이스 (Ubiquitous computing interface)로 구현된다. 이러한 기능을 구현하기 위하여 본 연구에서는 다중 센서 에이전트를 구현할 수 있는 네트워크로 연결 된 센서 플랫폼인 센서 네트워크 기술, 대상물 추 적 기술(human tracking)과 다중 카메라 기반 결 합 이미지 처리 기술(multiple camera coordinated image processing)을 포함한 시 각 기반 센싱 기술, 소프트웨어 에이전트 기반 tangible agent 기술 및 navigation 기술을 포함한 지능형 에이전트 기술 및 질감 센싱(texture sensing) 기술과 비가시 물 체 감지기술(invisible object sensing)의 기타 기 술을 개발하고 있다.
• 즉, 육체와 정신이 결합함으로써 생명의 차원을 만들어 내듯이 전자 공간과 물리 공간의 결합으로 새로운 세상인 Tangible Space를 창출하는 것이다. 이를 위하여 인간과 가상 공간의 유기적인 연결을 가능하게 하는 실감 기능과 인식 기능이 부가된 Tangible Interface (TI) 기술 현실 서} 계의 실감 정보 획득 및 인간의 행위를 실현하는 Tangible Agent (TA) 기술, 지능적 실감 가상 공간의 생성 및 현실 세계의 현상을 효율적으로 표현할 수 있는 Responsive CyberSpace (RCS) 기술을 정의하여 개발하고 있다. 본 논문에서는 TSI 연구 과제와 관련된 연구를 살펴보고 관련 연구와의 차이점을 설명하며 TSI 연구의 요소 기술 및 연구 방향을 살펴봄으로써 유비쿼터스 컴퓨팅 기술과의 관련성을 소개하고 앞으로의 발전 방향을 조망해 보고자 한다.

대상 데이터

• Telerobotics는 로봇 시스템을 주종(mastajslave) 의 관계로 모델링 하여 원격지에서 사용자가 주제 어장치(master)를 이용하여 대응 로봇(slave robot) 을 조정하는 기술이다. 사용자와 로봇은 일대일 관계를 이루며 원격 현장감(Telepresence)을 향상 시키기 위하여 그래픽 시뮬레이터와 햅틱 장치들 을 사용한다. 그러나 Telerobotics에서는 가상 공 간과 실세계와의 반응성(responsiveness)을 고려 하지 않았으며 단순히 사용자의 명령을 충실히 수 행하는 연구에 치중해 왔다.
• 본 TA 연구에서는 연구 대상 시나리오로서 일 종의 Tangible 안내 시스템을 구성함으로써 세부 요소 기술들을 결합하고 연구 개발 결과를 실험하고 검증하고자 한다. 연구 대상 시나리오인 Tangible 안내 시스템은 Tangible Agent인 다수 의 영상 카메라와 영상 카메라를 연결하는 센서 네트워크로 구성된다. TA 인 영상 카메라는 Tangible 안내 시스템의 주요 지점에 설치되며 실 시간 영상 추적과 패턴 인식과 같은 영상 처리 능 력을 갖추고 있다.

후속연구

• 본 연구는 지금까지 개발된 컴퓨터, 가상 현실, 인간과 컴퓨터 상호작용, 데이터베이스, 인공지능 분야의 최신 기술들과 이의 발전 방향을 토대로 새로운 형태와 기능의 Tangible Space라는 공간 에 대한 개념을 정립하고 이를 구현함으로써 다른 선진국보다 먼저 이 분야의 연구에 있어서 주도권 을 잡을 수 있을 것으로 기대된다. Tangible Space 기술은 기계, 전자, 통신, 재료, 컴퓨터 등 여러 분야의 기술이 집약된 기술로서 이의 개발을 통하여 관련 기술 분야의 발전을 유도할 수 있으며 여러 기술 분야를 결합함으로써 기술 교류와 기술 개발의 시너지 효과를 이룰 수 있을 것으로 예상된다.
• 또한, 가상 공간만을 바라보면서 작업을 수행함으 로써 현실과 괴리감이 존재했던 Telerobotics 연 구분야의 문제점을 해소하여 사용자에게 편리한 동시에 실시간으로 현장감 넘치는 새로운 실제 정보를 제공함으로써 새로운 세계를 경험할 수 있는 폭넓은 기회를 제공할 수 있을 것이다. 더불어 다양한 형태의 이동 가능한 컴퓨터 시스템으로서 TA를 정의 개발하고 센서 네트워크로 연결함으 로써 언제 어디서나 어떤 기기라도 원하는 정보를 획득할 수 있도록 하는 유비쿼터스 컴퓨팅과 유비 쿼터스 네트워킹이 결합된 구체적인 유비쿼터스 화의 구현 사례가 될 것이다.
• Tangible Space는 미래 삶의 질을 높이기 위한 새로운 형태의 상호작용 및 체험 공간으로서 작게 는 미래의 가정, 사무실에 채택될 수 있을 것이고 크게는 많은 사람들을 위한 박물관 극장, 놀이공 원 등으로 활용될 수 있을 것이다. 또한 여기서 개발되는 기술들은 컴퓨터 산업, 인터넷 산업, 영 화, 애니메이션 등의 영상 산업, 문화 예술 산업, 가전 산업 등에 큰 파급 효과를 가지게 되고 teleshopping, u- 비즈니스 (ubiquitous - business) 와 같은 미래 디지털 산업에 있어서 국가 경쟁력을 제고하는 핵심이 될 수 있으리라 사료된다.
• 또한, Tangible Space의 요소 기술인 Tangible Agent 기술은 사람이 살아가는 모든 일상 환경과 사물, 상품까지도 사람과 더불어 언제나 접속되어 있고, 언제나 상호작용하며 언제나 상황인식이 가능한 지능적인 존재로서 Tangible Agent를 정의하여 개발함으로써 유비쿼터스 컴퓨팅, 유비쿼터 스 네트워킹과 인간과 컴퓨터 상호작용의 개념을 실제 환경에 접목한 가시적인 실현 모델이 될 수 있으며 본 연구 기술의 개발은 정보통신 분야에서 국한되어 사용되던 유비쿼터스 컴퓨팅을 그 폭이 나 깊이, 효과 측면에서 훨씬 더 큰 의미를 지니는 공학 및 산업 분야로 확장하여 구체적인 형태로 가시화를 앞당기는 선도적인 역할을 할 것으로 기 대한다.
• 이와 같은 Tangible Agent 기술은 인위적으로 만들어진 가상 공간에 대한 정보만을 제공함으로 써 현실성이 떨어지고 오래 사용하는 경우 피로감 을 많이 주는 지금까지의 단점을 극복할 수 있다. 또한, 가상 공간만을 바라보면서 작업을 수행함으 로써 현실과 괴리감이 존재했던 Telerobotics 연 구분야의 문제점을 해소하여 사용자에게 편리한 동시에 실시간으로 현장감 넘치는 새로운 실제 정보를 제공함으로써 새로운 세계를 경험할 수 있는 폭넓은 기회를 제공할 수 있을 것이다. 더불어 다양한 형태의 이동 가능한 컴퓨터 시스템으로서 TA를 정의 개발하고 센서 네트워크로 연결함으 로써 언제 어디서나 어떤 기기라도 원하는 정보를 획득할 수 있도록 하는 유비쿼터스 컴퓨팅과 유비 쿼터스 네트워킹이 결합된 구체적인 유비쿼터스 화의 구현 사례가 될 것이다.
• 본 연구는 지금까지 개발된 컴퓨터, 가상 현실, 인간과 컴퓨터 상호작용, 데이터베이스, 인공지능 분야의 최신 기술들과 이의 발전 방향을 토대로 새로운 형태와 기능의 Tangible Space라는 공간 에 대한 개념을 정립하고 이를 구현함으로써 다른 선진국보다 먼저 이 분야의 연구에 있어서 주도권 을 잡을 수 있을 것으로 기대된다. Tangible Space 기술은 기계, 전자, 통신, 재료, 컴퓨터 등 여러 분야의 기술이 집약된 기술로서 이의 개발을 통하여 관련 기술 분야의 발전을 유도할 수 있으며 여러 기술 분야를 결합함으로써 기술 교류와 기술 개발의 시너지 효과를 이룰 수 있을 것으로 예상된다.
• 다시 말하면, 1990년대까지의 컴퓨터 기술은 대형 컴퓨터에서 고정형태의 개인용 컴퓨터로 발전하였고 최근에는 노트북, 개인 휴대 단말기(PDA) 등을 비롯한 여러 가지 형태의 휴대용 컴퓨터의 등장으로 가지고 다니는 컴퓨터의 시대를 지나 몸에 지니는 즉 입는 컴퓨터의 시대로 접어들게 하고 있다. 휴대성과 편의성을 함께 갖춘 휴대용 컴퓨팅 기기로 시간과 장소에 제약을 받지 않고 정보 유비쿼터스 컴퓨팅과 Tangible Space Initiative 기술 43를 처리할 수 있는 시스템을 통해 특정 업무를 처 리하거나 무선 통신망을 통해서 인터넷과 연결하여 정보를 처리할 수 있으므로 관련 기술과 제품의 발전이 유비쿼터스 컴퓨팅으로 점차 확대될 것으로 전망된다.

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