세월호 사건 이후, 불감증이 만연한 우리사회는 안전 교육과 재난대응 훈련에 다시 높은 관심을 가지게 되었다. 하지만 실질적으로 훈련을 하는 데는 비용도 많이 들며, 체험감을 높이는 데에는 한계가 있다. 최근 가상현실의 이점을 활용한 대안들이 콘텐츠 산업분야에서 중요시 되어 여러 콘텐츠들이 개발되고 있다. 본 논문에서는 화재 재난 대응 3D시뮬레이션 설계 시 중점적으로 적용해야 하는 부분을 살펴보고 새로운 설계안을 제안하고 설계과정을 통하여 얻을 수 있는 교육적 효과에 대해 고찰해 본다. 제안하는 시스템 설계하고 구현하기 위해서는 실제적인 3D공간제시를 위한 시스템설계, 재난 대응의 다양한 시나리오 구축, 사용자 효용성을 증대하기 위한 게임요소 적용에는 프로그램능력을 요하는 컴퓨터학과 등과 같은 IT 기반교육과 더불어 모델링 능력을 요하는 미술계 기반교육이 필요하다. 이에 본 연구에서는 제안한 시스템 설계과정을 통하여 얻을 수 있는 융합분야의 교육적 효과에 대해 고찰해 본다.
세월호 사건 이후, 불감증이 만연한 우리사회는 안전 교육과 재난대응 훈련에 다시 높은 관심을 가지게 되었다. 하지만 실질적으로 훈련을 하는 데는 비용도 많이 들며, 체험감을 높이는 데에는 한계가 있다. 최근 가상현실의 이점을 활용한 대안들이 콘텐츠 산업분야에서 중요시 되어 여러 콘텐츠들이 개발되고 있다. 본 논문에서는 화재 재난 대응 3D시뮬레이션 설계 시 중점적으로 적용해야 하는 부분을 살펴보고 새로운 설계안을 제안하고 설계과정을 통하여 얻을 수 있는 교육적 효과에 대해 고찰해 본다. 제안하는 시스템 설계하고 구현하기 위해서는 실제적인 3D공간제시를 위한 시스템설계, 재난 대응의 다양한 시나리오 구축, 사용자 효용성을 증대하기 위한 게임요소 적용에는 프로그램능력을 요하는 컴퓨터학과 등과 같은 IT 기반교육과 더불어 모델링 능력을 요하는 미술계 기반교육이 필요하다. 이에 본 연구에서는 제안한 시스템 설계과정을 통하여 얻을 수 있는 융합분야의 교육적 효과에 대해 고찰해 본다.
Our society is endemic in safety insensitivity, yet we have been concerned for safety education and disaster drill since the Sewol Ferry accident. However, the practical training costs very high, and it has its limit to increase reality. Recently, industry fields put emphasis on virtual reality (VR)...
Our society is endemic in safety insensitivity, yet we have been concerned for safety education and disaster drill since the Sewol Ferry accident. However, the practical training costs very high, and it has its limit to increase reality. Recently, industry fields put emphasis on virtual reality (VR) as alternatives, so various contents are invented by using advantages of VR. The paper explores crucial application in 3-dimensional simulation for fire drill, suggests novel design, and contemplates about educative result through designing process. In order to construct and materialize the suggested system, practical 3D spatial information model and various disaster-drill scenarios are necessary. Also, to apply game elements for augmentation in users' utility, educations based on computer science and visual art are inevitable, which requires skills in programing and modeling respectively. Thus, this study investigates educational effect of convergence field through the suggested system designing process.
Our society is endemic in safety insensitivity, yet we have been concerned for safety education and disaster drill since the Sewol Ferry accident. However, the practical training costs very high, and it has its limit to increase reality. Recently, industry fields put emphasis on virtual reality (VR) as alternatives, so various contents are invented by using advantages of VR. The paper explores crucial application in 3-dimensional simulation for fire drill, suggests novel design, and contemplates about educative result through designing process. In order to construct and materialize the suggested system, practical 3D spatial information model and various disaster-drill scenarios are necessary. Also, to apply game elements for augmentation in users' utility, educations based on computer science and visual art are inevitable, which requires skills in programing and modeling respectively. Thus, this study investigates educational effect of convergence field through the suggested system designing process.
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문제 정의
그래서 국가는 최근 정책적으로 3D시뮬레이션 제작 시스템을 이용하여, 재난 대응 가상 시뮬레이션 시스템을 개발하는 것을 지원하기 시작했다. 본 연구는 HMD(Head Mounted Display)를 이용한 1인칭 시점의 화재 재난 대응 3D시뮬레이션 설계를 제안하고 시스템 설계 과정을 통하여 해당 분야의 제작 과정에 필요한 학문적 분야를 고찰해 본다. 제안하는 화재대응 시스템 개발을 위해서는 시나리오 기획 및 3D모델링 제작과정과 프로그래밍 과정 등이 필요하므로 융합적 교육이 필요하다.
본 연구에서는 안전교육의 필요성이 급격히 증가되는 시점에서, 화재대응 훈련을 효과적으로 할 수 있는 시스템을 제안하고 시스템 설계 및 개발과정을 통해 얻을 수 있는 융합교육의 효과를 고찰하였다. 제안하는 시스템 설계 및 개발 과정의 특징은 다음과 같다.
제안하는 화재대응 시스템 개발을 위해서는 시나리오 기획 및 3D모델링 제작과정과 프로그래밍 과정 등이 필요하므로 융합적 교육이 필요하다. 이에 설계 및 구현 과정을 통해 얻을 수 있는 융합교육의 효과를 고찰해 본다.
가설 설정
1) 사용자가 시작을 하게 되면 방에서 작은 불이 발생한다.
1. 기존의 가상훈련 시스템은 매우 고가의 장비들이다. 보급의 용이성을 위해, 저가의 HMD(Head Mounted Display: 머리를 두르는 형태로, 눈에 안경처럼 쓰고 사용하는 시뮬레이션 컨트롤러)를 이용하여, 몰입형 재난 대응 훈련 컨텐츠를 제작한다.
2. 네트워크를 이용하여 2-3인이 동시에 같은 가상공간을 경험하게 한다.
제안 방법
이런 산업의 변화는 HMD가 가지는 특수성 때문이다. HMD 콘텐츠 연구논문에서는 전시 체험에 있어, 착용형 디스플레이 체험이 대형 디스플레이 체험보다도 저비용, 고 몰입감을 주며, 좁은 공간에서 활용가능하다는 점, 그리고 디바이스의 대중화로 인한 확장가능성 등의 비교 장점을 제시하였다. 멀미 감이나 머리 착용 거부감 등의 단점이 있음에도 HMD 콘텐츠에 대한 제작 연구와 실현이 지속되고 있는 것은, 이 분야가 다음세대의 콘텐츠에 교두보 역할을 하고 있다는 점 때문이다[2].
시스템을 개발하는 과정에서 웹 프로그래밍 과목에서 학습한 Java 및 JSP 언어 및 시스템분석설계 강의를 통해 학습한 프로젝트 진행방법 및 UML 작성 방법을 통합 실습, 특성화 교육을 받으며 학습한 3D Max, Illustrator, Photoshop 등 다양한 개발 툴을 사용해 프로그램 제작에 필요한 소스들을 얻었으며, Unity 엔진을 다루면서 C# 프로그래밍 능력이 향상되었다. 가상증강현실기술을 이용한 소프트웨어를 개발하는 본 연구는 공학계열의 컴퓨터학과와 예술계열의 영상 예술 디자인학과, 시각 디자인 학과와 같은 다양한 학과들의 교과과정에서 진행되는 과목의 지식이 필요하며 단지 코딩 기술이 아닌 여러 학문의 기술들이 함께 어우러진 융합기술을 통해 이루어졌다[7,8]. 따라서 가상현실기술을 이용한 본 연구는 IT융합교육의 좋은 사례로 활용할 수 있다.
본 과정에서는 시간제한, 위치검색, 탈출 시간 단축 등의 게임요소를 결합 할 수 있다. 마지막으로 구축의 단계에서는 대상 체험자들의 베타 버전 테스트와 사용자 만족도 설문이 실행되어, 본 시스템 개발의 적합성을 입증한다. 시스템 개발 흐름도는 그림 3과 같다.
기존의 가상훈련 시스템은 매우 고가의 장비들이다. 보급의 용이성을 위해, 저가의 HMD(Head Mounted Display: 머리를 두르는 형태로, 눈에 안경처럼 쓰고 사용하는 시뮬레이션 컨트롤러)를 이용하여, 몰입형 재난 대응 훈련 컨텐츠를 제작한다.
본 논문에서 제안하는 재난대응 사례로서 가상현실 기반 화재 대응 시뮬레이션 시스템을 구현하였다. 화재를 예방하기 위한 행동요령에 관하여 글로 된 메뉴얼로 교육하는 대신 실제 같은 상황에서 화재의 위험성을 체험하고 훈련할 수 있도록 한 시뮬레이션으로 보다 효과적으로 화재대응 훈련을 할 수 있는 시스템이다.
또한 대상 체험자들에 대한 특징 조사도 필요하다. 설계에서는 3D공간을 제작하고 시나리오를 작성한다. 두과정은 모두 분석단계의 자료를 바탕으로 한다.
훈련 대상이 되는 건물이나 장소를 가상공간으로 제작하는 데는 3D제작 기법이 활용된다. 쉽게 건물 설계도면을 3D 공간으로 제작할 수 있도록 하는 CAD와 3Ds Studio Max를 이용하여 제작한다.
제안하는 시스템의 기획과정과 제작과정의 산출물은 표 1과 같고 앞서 언급한 바와 같이 분석, 설계, 개발, 구축의 추진 단계를 거친다. 구체적으로 살펴보면 표 2와 같고 각 단계 마다 필요한 능력에 대한 교과목은 표에서 보는 바와 같이 예술계열학과의 교과목과 공학계열 학과의 교과목이 도출된다.
이론/모형
본 시물레이션 개발 툴로서 Unity 3D를 사용한다. Unity 3D 란 개발 회사나 게임 개발자가 멀티 플랫폼용 게임 개발을 할 수 있게 해주는 혁신적인 2D 및 3D 게임 엔진이다.
성능/효과
결론적으로 본 시스템을 설계하고 개발하는 과정을 통하여 공학계열과 예술계열 기반의 학문이 필요하므로 IT 융합 교육의 효과를 볼 수 있다. 제안한 시스템 구현을 통해 우리 나라에 만연해 있는 안전 불감증을 해소하기 위한 화재대응 훈련에 매우 효과적일 뿐 아니라 더 나아가 화재대응 훈련 이외 교과교육에 효율적으로 활용할 수 있을 것이라 사료된다.
셋째, 탈출 제한시간의 설정이나, 탈출 방해요소 삽입 등의 게임요소를 적용하여 체험자의 만족도를 높일 수 있어야 한다. 게임요소에 필요한 기술이 필요하다.
시스템을 개발하는 과정에서 웹 프로그래밍 과목에서 학습한 Java 및 JSP 언어 및 시스템분석설계 강의를 통해 학습한 프로젝트 진행방법 및 UML 작성 방법을 통합 실습, 특성화 교육을 받으며 학습한 3D Max, Illustrator, Photoshop 등 다양한 개발 툴을 사용해 프로그램 제작에 필요한 소스들을 얻었으며, Unity 엔진을 다루면서 C# 프로그래밍 능력이 향상되었다. 가상증강현실기술을 이용한 소프트웨어를 개발하는 본 연구는 공학계열의 컴퓨터학과와 예술계열의 영상 예술 디자인학과, 시각 디자인 학과와 같은 다양한 학과들의 교과과정에서 진행되는 과목의 지식이 필요하며 단지 코딩 기술이 아닌 여러 학문의 기술들이 함께 어우러진 융합기술을 통해 이루어졌다[7,8].
첫째, 제작된 가상 시뮬레이션은 대상 환경과 매우 흡사해야 하므로 정교한 모델링에 관한 능력이 필요하며 시스템 연동 제작 기법과 소화전, 비상구 설계기법을 적용하여 실제에 가까운 3D공간을 연출할 수 있어야 한다. 둘째, 상황을 일반화하지 않고, 가상의 시나리오를 수립하여 다양한 체험을 할 수 있도록 제시한다.
후속연구
6. 건축물 각 대상에 적합한 대피로, 소방 도구 배치 등을 서비스하여, 화재 대응 시스템을 제작, 건물관계자 안전교육, 합동 소방 훈련 및 현장 대응 자료로 활용 가능하다.
첫째, 제작된 가상 시뮬레이션은 대상 환경과 매우 흡사해야 하므로 정교한 모델링에 관한 능력이 필요하며 시스템 연동 제작 기법과 소화전, 비상구 설계기법을 적용하여 실제에 가까운 3D공간을 연출할 수 있어야 한다. 둘째, 상황을 일반화하지 않고, 가상의 시나리오를 수립하여 다양한 체험을 할 수 있도록 제시한다. 여러 가지 일어날 수 있는 시나리오들을 제작하여 적용할 수 있어야 한다.
가상증강현실기술을 이용한 소프트웨어를 개발하는 본 연구는 공학계열의 컴퓨터학과와 예술계열의 영상 예술 디자인학과, 시각 디자인 학과와 같은 다양한 학과들의 교과과정에서 진행되는 과목의 지식이 필요하며 단지 코딩 기술이 아닌 여러 학문의 기술들이 함께 어우러진 융합기술을 통해 이루어졌다[7,8]. 따라서 가상현실기술을 이용한 본 연구는 IT융합교육의 좋은 사례로 활용할 수 있다. 프로그램을 개발하는 과정을 통하여 학과 과목에서 따로 따로 학습한 JAVA 및 JSP언어와 학과목에 포함 되어있지 않은 프로그래밍 관련 툴을 활용할 수 있는 능력을 기를 수 있고 시각디자인학과이나 영상예술디자인 학과의 교과과정에 포함된 3D Max, Illustrator, Photoshop 이 필요하므로 프로그래밍에 대한 학습을 진행하면서 동시에 타 학과 교과과정의 학습이 필요 하므로 IT융합교육을 진행할 수 있다[9,10].
본 논문에서 제안하고 있는 시스템을 개발하기 위해서는 예술계와 공대계의 교과목이 필요하므로 가상증강연계 전공 학생들이 개발하도록 계획하고 있다. 따라서 제안하는 시스템 설계 및 개발 과정을 통해 융합교육이 효과적으로 이루어질것이라 사료된다[5,6].
먼저, 분석단계에서는 시스템을 적용할 대상에 대한 자료분석이 필요하다. 또한 대상 체험자들에 대한 특징 조사도 필요하다. 설계에서는 3D공간을 제작하고 시나리오를 작성한다.
제안한 시스템 구현을 통해 우리 나라에 만연해 있는 안전 불감증을 해소하기 위한 화재대응 훈련에 매우 효과적일 뿐 아니라 더 나아가 화재대응 훈련 이외 교과교육에 효율적으로 활용할 수 있을 것이라 사료된다. 또한 본 논문에서 제안한 시스템을 설계하고 개발하는 것은 컴퓨터학과, 멀티미디어학과, 영상예술디자인학과, 시각디자인학과 학생으로 구성되어 있는 남서울대학교 가상증강연계전공에서 교육하여 개발할 수 있는 바람직한 주제이며 융합교육의 좋은 본보기라고 사료된다.
본 논문에서 제안하고 있는 시스템을 개발하기 위해서는 예술계와 공대계의 교과목이 필요하므로 가상증강연계 전공 학생들이 개발하도록 계획하고 있다. 따라서 제안하는 시스템 설계 및 개발 과정을 통해 융합교육이 효과적으로 이루어질것이라 사료된다[5,6].
본 연구는 HMD(Head Mounted Display)를 이용한 1인칭 시점의 화재 재난 대응 3D시뮬레이션 설계를 제안하고 시스템 설계 과정을 통하여 해당 분야의 제작 과정에 필요한 학문적 분야를 고찰해 본다. 제안하는 화재대응 시스템 개발을 위해서는 시나리오 기획 및 3D모델링 제작과정과 프로그래밍 과정 등이 필요하므로 융합적 교육이 필요하다. 이에 설계 및 구현 과정을 통해 얻을 수 있는 융합교육의 효과를 고찰해 본다.
결론적으로 본 시스템을 설계하고 개발하는 과정을 통하여 공학계열과 예술계열 기반의 학문이 필요하므로 IT 융합 교육의 효과를 볼 수 있다. 제안한 시스템 구현을 통해 우리 나라에 만연해 있는 안전 불감증을 해소하기 위한 화재대응 훈련에 매우 효과적일 뿐 아니라 더 나아가 화재대응 훈련 이외 교과교육에 효율적으로 활용할 수 있을 것이라 사료된다. 또한 본 논문에서 제안한 시스템을 설계하고 개발하는 것은 컴퓨터학과, 멀티미디어학과, 영상예술디자인학과, 시각디자인학과 학생으로 구성되어 있는 남서울대학교 가상증강연계전공에서 교육하여 개발할 수 있는 바람직한 주제이며 융합교육의 좋은 본보기라고 사료된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
시스템을 개발하는 과정에서 얻을 수 있는 것들은?
따라서 가상현실기술을 이용한 본 연구는 IT융합교육의 좋은 사례로 활용할 수 있다. 프로그램을 개발하는 과정을 통하여 학과 과목에서 따로 따로 학습한 JAVA 및 JSP언어와 학과목에 포함 되어있지 않은 프로그래밍 관련 툴을 활용할 수 있는 능력을 기를 수 있고 시각디자인학과이나 영상예술디자인 학과의 교과과정에 포함된 3D Max, Illustrator, Photoshop 이 필요하므로 프로그래밍에 대한 학습을 진행하면서 동시에 타 학과 교과과정의 학습이 필요 하므로 IT융합교육을 진행할 수 있다[9,10].
HMD의 특징은?
이런 산업의 변화는 HMD가 가지는 특수성 때문이다. HMD 콘텐츠 연구논문에서는 전시 체험에 있어, 착용형 디스플레이 체험이 대형 디스플레이 체험보다도 저비용, 고 몰입감을 주며, 좁은 공간에서 활용가능하다는 점, 그리고 디바이스의 대중화로 인한 확장가능성 등의 비교 장점을 제시하였다. 멀미 감이나 머리 착용 거부감 등의 단점이 있음에도 HMD 콘텐츠에 대한 제작 연구와 실현이 지속되고 있는 것은, 이 분야가 다음세대의 콘텐츠에 교두보 역할을 하고 있다는 점 때문 이다[2].
HMD는 무엇인가?
HMD는 Head Mounted Display의 약자로서 그림 1과 같이한 사람이 머리에 착용하고 가상 시뮬레이션을 체험하는 기구 전체를 일컫는다. 최근 구글 카드보드가 나오면서 대중화가 시작되었고, 삼성이나 LG에서도 모바일과 결합하여 사용할 수 있는 HMD디바이스를 개발하여 상용화하고 있다.
참고문헌 (10)
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J. S. Han, "VR tourism content using the HMD device", Journal of Korean Contents Society, vol. 15, no. 3, pp. 40-47, 2015.
M. S. Park, "Disaster management of building and distributed simulation platform", Journal of Architectural Institute of Korea, vol. 57, no. 3, pp. 32-36, 2013.
J. Chun and B. Lee, "Dynamic manipulation of a virtual object in marker-less AT system based on both human hands", TIIS, vol. 4, no. 4, pp. 618-632, 2010.
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Ronald T. Azuma, "A survey of augmented reality", Teleoperators and Virtual Environments, 6, 1997. 8.
Feng Zhou1, Henry Been-Lirn Duh, Mark Billinghurst, "Trends in Augmented Reality Tracking, Interaction and Display : A Review of Ten Years of ISMAR", 2008.
E. M. Kim and S. B. Lim, "Client-centered mobile augmented reality system for virtual building simulation", Journal of Korea Multimedia Society, vol. 11, no. 2 pp. 228-236, 2008.
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