[논문]3D 콘텐츠 기반 작업 프로세스 시뮬레이션 개발

김귀정; 한정수

doi:10.5392/jkca.2011.11.7.030

3D 콘텐츠 기반 작업 프로세스 시뮬레이션 개발
3D Contents Based Work Process Simulation Development 원문보기

한국콘텐츠학회논문지 = The Journal of the Korea Contents Association, v.11 no.7, 2011년, pp.30 - 37

초록
AI-Helper

본 연구는 3D 뷰 콘텐츠 개발을 위한 3D 콘텐츠 기반 작업 프로세스 시뮬레이션을 개발하였다. 이를 위하여 3D 뷰 기술에 대한 표현기법을 기술하였고, 자동차 및 PC 조립 공정을 가상시나리오에 따라 작업자를 도와주는 기술을 3D 뷰를 통하여 보여준다. 또한 3D 정보가시화를 위하여 3D MAX를 이용한 콘텐츠 모델링하는 기능들인 좌표설정, 모델링에 재질 입히기, 랜더링, 그리고 3D object 파일을 이용한 Max Script로 Customizing하여 3D 모델링하는 과정을 개발하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this paper we implemented 3D contents based work process simulation for 3D view contents. For this the method of 3D view technique is explained. The automobiles and PC assembly processes according to the virtual scenario showed the technique which assists workers through 3D view. Also for 3D information visualization, max script of contents modeling functions using 3D MAX was developed. The functions are designed to customize coordinate, material edit on modeling, rendering, and 3D object files with max script.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

특히 e-러닝 분야에서의 실감형 3D 기술은 전무하다고 할 수 있으며, 증강현실을 지원하는 3D 분야는 지속적인 연구가 이루어지고 있으나 증강현실을 지원하는 실감형 가시화 부분에서도 컴퓨터 비전 또는 컴퓨터 그래픽의 핵심 알고리즘을 개발하기보다는 해외 오픈소스 기반의 툴킷 또는 SDK를 활용하는 응용기술 수준에 머무르고 있다[6]. 따라서 본 과제에서 개발하고 자하는 실감형 3D 지식 내비게이션 기술은 산업 현장에서 적시에 다양한 콘텐츠를 사용자에게 제시함으로서 일과 학습이 동시에 일어날 수 있으며, 다양한 콘텐츠 제작을 유도하고 차세대 학습시스템에 대한 상품화 기술을 선점하여 e-러닝 시장에서의 국제경쟁력을 향상시키고자 한다.
e-러닝과 m-러닝에서의 콘텐츠는 내용면으로는 같지만 기술적으로는 환경에 따라 다소 차이가 있다. 본연구에서는 3D 콘텐츠가 아직 m-러닝 환경에 익숙하지 못하기 때문에 e-러닝 환경에서 사용자가 작업도중 기술적 프로세스에 대한 도움이 필요한 경우 원하는 프로세스를 해결해 주는 3D 콘텐츠 작업 프로세스 시뮬레이션을 개발하였다.
따라서 본 논문에서는 산업현장에서 학습훈련이 이루어질 때 작업현장, 교육현장, 기타 시공간에서 작업자의 현재 상황이나 담당업무 맥락에 따라 개인의 숙련도나 학습 진도에 맞추어 3D 몰입형 지식 가시화를 통해 비공식학습과 공식학습 모두 실시간으로 발생할 수 있는 3D 뷰 콘텐츠 시뮬레이션을 개발하였다. 이 시뮬레이션은 자동차 분야와 PC 조립 분야를 가상 시나리오를 구성하여 조립 공정을 3D로 보여주는 학습콘텐츠이다.

제안 방법

3D View를 위한 복합패턴의 분류, 관리, 검색 추천 등의 효율적 관리를 위한 복합패턴 저장소를 구축한다. 이 저장소는 3D 콘텐츠 설계 시에 발생하는 정보를 축척하여 설계 간에 해당 정보를 공유할 수 있도록 하는데 있다.
따라서 본 논문에서는 산업현장에서 학습훈련이 이루어질 때 작업현장, 교육현장, 기타 시공간에서 작업자의 현재 상황이나 담당업무 맥락에 따라 개인의 숙련도나 학습 진도에 맞추어 3D 몰입형 지식 가시화를 통해 비공식학습과 공식학습 모두 실시간으로 발생할 수 있는 3D 뷰 콘텐츠 시뮬레이션을 개발하였다. 이 시뮬레이션은 자동차 분야와 PC 조립 분야를 가상 시나리오를 구성하여 조립 공정을 3D로 보여주는 학습콘텐츠이다.
이를 정보저장소를 활용하여 구축한 후 동적 콘텐츠 제작을 위해 3D 콘텐츠를 추가하여 사용자가 원하는 부분에 대한 동적기능을 추가적으로 개발한다. 또한 ZoomView 기능을 첨부하여 줌인/아웃이 가능하도록 하며, 객체의 동작에 대한 기술을 활용한다. 이러한 객체 콘텐츠 동작들을 제어하기 위해서는 사용자가 특정한 지점을 선택할 때 그 trigger가 가능하도록 함으로서 콘텐츠의 동작 제어가 가능하다[7].
1번부터 4번까지의 컴포넌 트들이 다 [0 1 0]으로 움직인다. 또한 clock tick함수를 써서 간격을 지정해 1씩 증가한 함수가 지정가격이 될때까지 반복되도록 하였다. [그림 4]는 move함수에서 좌표 값에 [0, -1, 0]을 입력하면 다시 제자리로 돌아가게 된다.
그 밖에 광선이 난반사될 때 주변의 다른 물체들과의 관계를 포괄적으로 고려하면서 렌더링하는 래디오서티(radiosity)방법 등을 이용하기도 한다. 래디오서티 랜더링과 레이트레이싱 방법을 사용하여 렌더링을 표현하고자 한다.
본 논문에서는 산업현장에서 학습훈련이 이루어질때 작업현장, 교육현장, 기타 시공간에서 작업자의 현재 상황이나 담당업무에 따라 숙련도나 학습 진도에 맞추어 3D View 콘텐츠 가시화를 위한 3D 콘텐츠 기반 작업 프로세스 시뮬레이션을 개발하였다. 이를 위하여 3D 뷰 콘텐츠 제작을 위한 3D Max script를 활용하여 복합 지식과 학습콘텐츠 개발을 위한 복합지식 프로세스의 필수적인 요소들을 기술하였고, 이를 통한 3D 정보 가시화 시뮬레이션을 구현하였다.
본 연구에서는 3D 가시화 기술을 시험하기 위하여 타이어 분해/조립 과정을 3D로 구현하였다. 먼저 각각의 7개의 컴포넌트들이 함수 move 오브젝트를 이용하여 각각 컴포넌트마다 “move $component [0, 1, 0]”을 입력하여 움직이게 한다.
본 연구에서는 3D 컴포넌트 조립을 위하여 자동차분야와 PC 조립 등 2가지 예제를 통하여 3D View 구성요 소에 대한 컴포넌트들의 조립 및 분해 과정을 기술하였다. 각 컴포넌트는 좌표에 따라 데이터가 정확히 계산되고, 연결 정보도 완성되었으며, PC 조립과정에서는 조립할 때 그 위치에 따른 설명을 첨부하여 사용자가 보다 쉽게 이해할 수 있도록 하였다.
본 논문에서는 산업현장에서 학습훈련이 이루어질때 작업현장, 교육현장, 기타 시공간에서 작업자의 현재 상황이나 담당업무에 따라 숙련도나 학습 진도에 맞추어 3D View 콘텐츠 가시화를 위한 3D 콘텐츠 기반 작업 프로세스 시뮬레이션을 개발하였다. 이를 위하여 3D 뷰 콘텐츠 제작을 위한 3D Max script를 활용하여 복합 지식과 학습콘텐츠 개발을 위한 복합지식 프로세스의 필수적인 요소들을 기술하였고, 이를 통한 3D 정보 가시화 시뮬레이션을 구현하였다.
또한, 복합패턴 저장소에 있는 정보객체들을 효과적으로 분류하고 관리, 검색하는 역할을 수행하는 복합패턴관리 모듈 개발이 필요하다. 이를 위해 복합패턴의 메타데이터를 정의하여 복합 패턴 저장소를 구축하고, 복합패턴의 분류, 관리, 검색, 추천 등의 효율적인 관리를 위한 복합패턴 Process Engine 개발을 포함한다.
이를 위해서는 먼저 데이터 뷰어 기능을 만들어야 하고, 메타데이터에 대한 정의를 해야 한다. 이를 정보저장소를 활용하여 구축한 후 동적 콘텐츠 제작을 위해 3D 콘텐츠를 추가하여 사용자가 원하는 부분에 대한 동적기능을 추가적으로 개발한다. 또한 ZoomView 기능을 첨부하여 줌인/아웃이 가능하도록 하며, 객체의 동작에 대한 기술을 활용한다.
[그림 8]은 앞에서와 같이 부품들이 하나씩 조립되어 가는 과정을 표현하고 있고, [그림 9]에서는 모든 부품들이 다 조립되고 마지막 남은 케이스까지 조립된다. 조립과정을 그립뿐 아니라 도움말로도 표현하기 위해 메시지박스를 이용해서 텍스트를 삽입하여 표현하였다.
타이어를 구성하기 위해 함수와 좌표를 이용해 버튼을 만들고 버튼은 눌러서 타이어가 이동한다. 타이어의 이동을 위해 각 컴포넌트마다 함수를 지정하고 좌표를 이용해 타이어의 조립과정을 표현한다. 컴퓨터의 부품을 rollout이라는 메인 함수에 정의하고 rollout first "first_ram"이라고 메인함수를 지정한다.

대상 데이터

본 연구에서 제안하는 복합패턴 저장소에 저장되는 데이터 대상은 메타데이터와 디지털 자원 모두를 포함 한다. 사용목적에 따라 사용자 역할(learner, agent, creator, infoseeker), 기능적 요소(분류, 관리, 검색, 추천), 서비스 범주(application profile, 3D Metadata)로 나눌 수 있으며, 이 세 가지 요소는 저장소의 추상적 모델을 설명하는 기본적인 구성요소이다.

후속연구

이를 위해 객체 지향적 모델을 사용하여 정보를 모델링하고, 데이터웨어하우스에서는 정보객체의 물리 및 논리정보를 메타데이터를 통해 저장하여 복합 패턴 저장소를 구축해야 한다. 또한, 복합패턴 저장소에 있는 정보객체들을 효과적으로 분류하고 관리, 검색하는 역할을 수행하는 복합패턴관리 모듈 개발이 필요하다. 이를 위해 복합패턴의 메타데이터를 정의하여 복합 패턴 저장소를 구축하고, 복합패턴의 분류, 관리, 검색, 추천 등의 효율적인 관리를 위한 복합패턴 Process Engine 개발을 포함한다.
향후 연구에서는 조립에 필요한 컴포넌트들의 연결 체인 소규모 부품들의 정보는 생략한 상태이기 때문에 이러한 정보들의 구체적인 내용도 지원 가능해야하며, 3D 컴포넌트가 늘어날 경우에 대비하여 지능검색 엔진을 개발하고 이를 활용하여 사용자에게 정확한 작업공정을 지원하는 실감형 3D 내비게이션 개발이 필요하다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	작업자는 프로세스 지식을 단편적 정보만을 흡수하는 경향이 있는 이유는?	일반적으로 작업현장에서 기술적인 문제가 발생하였을 경우 문서로 된 매뉴얼이 작업을 지원하고 있다. 또한 작업자의 교육을 작업과 분리하여 오프라인 상태에서 일괄적인 교육을 통하여 작업 프로세스를 지원하고 있기 때문에 작업자는 프로세스 지식을 단편적 정보만을 흡수하는 경향이 있다. 더욱이 현실적 문제는 기존의 방대한 데이터, 정보 및 지식과 최근 증가하고 있는 지식의 복잡성 등을 검색, 및 내비게이션을 통한 작업 프로세스를 지원하는 방식이 필요하다.
	현재 기업현장의 학습 상황은?	현재 기업현장에서는 일과 학습이 분리되어 운영되고, 비정형학습에 대한 지원이 매우 열악하여 교육 및 학습효과가 낮고 업무수행 성과로 바로 이어지지 못하고 있다. 이를 위해 일과 학습의 통합(Workflow based Learning)에 대한 관심이 증대되고 있으며 이러한 융합 화는 일과 학습, 지식을 실시간으로 개인 맞춤형으로 연결하는 온디맨드(On Demand) 및 적시(Just In Time) 학습형태를 갖는다.
	e-러닝과 지식관리를 통합하는 기술의 형태를 구분하면?	e-러닝과 지식관리를 통합하는 기술은 미국이 가장 앞서 있으며 2004년부터 상용 화가 시작되었다. 기술의 형태는 BPM (Business Process Management), ERP(Enterprise Resources Planning) 등 기간계 시스템과 연동할 수 있는 독립제 품화 기술, 업무성과분석 전문기술 등으로 구분된다. 국내의 실시간 업무 지원과 관련된 기술은 전반적으로 초기에는 기술검토 수준의 연구가 주를 이루고 있었으며, BPM, SOA(Service-Oriented Architecture)와 social network와 같은 복합지식의 상호 연계, 포함관계 등의 발전된 형태의 개념은 아직 시도된 바가 없다[2-4].

참고문헌 (9)

Ngoc Thanh Nguyen, "Computational Collective Intelligence Semantic Web Social Networks and Multiagent System," Iccci 2009, Wroclaw, Poland, 2009.
허원, "복합지식 기반의 이러닝 오픈 프레임워크 개발 연구기획최종보고서", 지식경제부, 2008(5).
J. K. Jang and H. S. Kim, "e-learning system using Learner Created Contents based on Social Network," Journal of Korea Contents Association, Vol.9, No.6, pp.17-24, 2009.

원문보기 상세보기
한국소프트웨어진흥원, "2007년 해외 디지털콘텐츠 산업시장 조사 보고서," 한국소프트웨어진흥원, 2008.
한국전자거래진흥원, "2007년 이러닝산업실태조사," 한국전자거래진흥원, 2008.
http://www.itec.re.kr/itec/sub02/sub02_01_1.do?t_id5021
이석현, "3차원 도시 시뮬레이션을 위한 Virtual City(V-City) 엔진개발기술 과제의 최종보고서", 2008(5).
Ryo, Yoshida, Takaaki Murao, Tatsuo Miyazawa," 3D web environment for knowledge management," Future Generation Computer Systems, 17, pp.73-78, 2000.

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김귀정, 김봉한, 한정수, "복합지식 기반 개인 맞춤형 지능화 추천시스템", 한국콘텐츠학회논문지, Vol.10, No.8, pp.26-31, 2010(8).

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저자의 다른 논문 :

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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