[논문]3D프린팅을 활용한 스토리 기반 성장형 콘텐츠 개발

이영천

doi:10.17703/jcct.2018.4.1.27

3D프린팅을 활용한 스토리 기반 성장형 콘텐츠 개발
Development of story-based growth type content using 3D printing 원문보기

Journal of the convergence on culture technology : JCCT = 문화기술의 융합, v.4 no.1, 2018년, pp.27 - 32

초록
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최근 AR 기반 스토리텔링을 위한 체험학습 콘텐츠가 많이 개발되고 있는 추세이다. 본 논문에서는 3D프린터를 활용하여 체험학습의 흥미와 재미를 더할 수 있는 스토리기반의 성장형 콘텐츠를 개발하고자 한다. 3D프린터를 활용하여 출력한 캐릭터는 개인 기념품으로 소장함으로써 그 가치를 상승시킬 수 있고, 성장형 콘텐츠를 통해 지역문화와 역사 그리고 관광 생태 체험을 함으로써 이해와 재미를 증진시킬 수 있어 교육 효과를 향상시킬 수 있다. 본 연구의 목적은 체험학습 할 지역의 문화와 생태에 대해 오브젝트 스마트 디바이스에서 가상으로 생성시켜 성장과정을 거친 후 3D 프린터를 활용하여 결과물을 개인 기념품으로 출력함으로써 교육 효과를 높일 수 있는 체험 학습용 콘텐츠 애플리케이션을 개발하는 것이다. 개발된 체험 학습용 콘텐츠 어플리케이션은 학생 및 관광객을 대상으로 관광 정보 제공 및 학습용 콘텐츠로 활용 할 수 있으며, 3D프린팅 기술을 통해 다양한 콘텐츠 개발을 하기 위한 새로운 원동력이 될 수 있다.

Abstract ▼ AI-Helper

Recently, diverse bio-growth and object production experience learning contents have been developed for AR-based storytelling. In this paper, we will develop a storytelling-based growth type content using 3D printer which can add interest in and motivation of experiential learning. It is possible to increase the value of the characters produced by 3D printer as they can be used as personal collections. The bio-growth type content enables the learners and users to experience the local culture, history, and tourism ecology, which can enhance the educational effect by promoting their understanding in a fun way. The purpose of this study is to develop an application for experiential learning contents which creates a virtual environment in an object smart device where you can experience the culture and ecology of a learning community, and then produce the output using the 3D printer to keep as a personal souvenir. The developed contents application for experiential learning can be utilized not only for students but also for tourists. It is expected to serve as a source for further development of various contents through 3D printing technology.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 논문에서는 증강된 현실과 애플리케이션을 접목하여 지역문화와 연관된 캐릭터 및 객체를 가상 생성하여 성장시켜 3D 프린터로 제작하고자 한다.
또한 참여 학생 및 일반 관광객을 대상으로 지역 생태문화, 역사자료, 관광정보 등에 대해 충분한 이해와 재미를 증진시킬 수 있도록 지역문화와 연관된 캐릭터의 성장과정을 체험완료 후에는 사용자에게 직접 자신의 캐릭터를 3차원 데이터로 저장하고 3D 프린터로 출력한 기념품을 제공하여 희소성 있는 결과물을 개인 기념품으로 소장함으로써 교육 효과를 높이고 체험 학습용 콘텐츠 애플리케이션 개발 및 지역 문화산업 육성과 관광 활성화에 도움이 되고자 한다.
본 논문에서는 3D프린터를 활용하여 흥미와 학습효과가 병행되도록 스토리기반을 둔 성장형 콘텐츠를 개발하고자 한다. 이를 통해 기존의 2D콘텐츠로써 떨어지던 흥미성과 식상한 콘텐츠로부터 벗어나 높은 교육효과를 나타낼 수 있을 것이다.
본 논문에서는 흥미와 학습효과를 병행한 성장형 콘텐츠를 3D프린터와 AR 및 스토리텔링 기법에 의해 관람객의 흥미 및 교육효과를 극대화할 수 있도록 기술을 구축하였다. 단순히 보는 전시에서 벗어나 체험하고 즐기는 실감 체험형으로 변화를 시도하였으며, 메타 데이터 분석을 통한 지역문화 요소 추출 알고리즘을 활용 파생 서비스 모델을 접목이 가능하도록 하였다.
캐릭터로는 어느 특정지역 습지 망둑어과의 짱둥어에 대해 흥미로운 특징들을 참여 학생과 체험 관광객에게 관심을 유발 가능할 수 있도록 하였다. 캐릭터인 짱둥어는 하구와 연안지역 갯펄의 구멍에서 서식하며, 이러한 짱둥어 캐릭터를 성장시켜 편집 툴을 이용하여 자기만의 색상과 동작으로 꾸밈으로써 학습효과를 극대화 하고자 한다.

제안 방법

본 논문에서는 흥미와 학습효과를 병행한 성장형 콘텐츠를 3D프린터를 활용하여 개발하였다. 개발된 시스템은 Natural Feature Point를 인식 및 추적하는 영상기반 증강현실(Augmented Reality)기술을 기반으로 개발되었다.
본 논문에서는 흥미와 학습효과를 병행한 성장형 콘텐츠를 3D프린터와 AR 및 스토리텔링 기법에 의해 관람객의 흥미 및 교육효과를 극대화할 수 있도록 기술을 구축하였다. 단순히 보는 전시에서 벗어나 체험하고 즐기는 실감 체험형으로 변화를 시도하였으며, 메타 데이터 분석을 통한 지역문화 요소 추출 알고리즘을 활용 파생 서비스 모델을 접목이 가능하도록 하였다.
먼저 스토리 기반의 시나리오를 작성하고 성장형 캐릭터를 선정하여 3D 객체를 모델링한다. 사용자는 성장 콘텐츠를 실행하고 최종 성장/제작 완료시 3D프린팅에 전송되어 3D프린터를 통해 출력 가능하여 기념품으로 활용이 가능하다.
본 논문에서는 생물의 성장과 객체 제작형 관광기념품 콘텐츠 시스템의 추적 포인트 추출 및 실시간 추적 기술이 사용된다. 추적기술로는 마커리스 None image 기반 3D 객체 마커추출 및 실시간 3D 오브젝트 트래킹과 환경변화 및 카메라 왜곡, 시점 변화에 강건한 영상 특징점 추출 알고리즘을 적용하였으며, 3D 오브젝트 강건한 인식 및 검출을 위한 패치와 3차원 오브젝트 추적을 위한 3D 모델링 최적화 및 3D 프린팅 기술을 개발하였다 [7].
본 논문에서는 체험 학습 콘텐츠의 생물 성장용 알과 객체 제작용 점토 등을 위해 그림 3과 같이 3D 마커를 선택한다.
본 논문에서는 흥미와 학습효과를 병행한 성장형 콘텐츠를 3D프린터를 활용하여 개발하였다. 개발된 시스템은 Natural Feature Point를 인식 및 추적하는 영상기반 증강현실(Augmented Reality)기술을 기반으로 개발되었다.
본 연구에 앞서 선행 연구를 살펴보면 3D프린터를 활용하여 3D 애니메이션 캐릭터 개발 파이프라인을 제안했으며[1], 디지털 인터랙티브 컨텐츠를 위한 가상 캐릭터 개발 프로세스를 연구했다[2]. 또한 게임 콘텐츠에서 3D팩이라는 새로운 콘텐츠 서비스를 제작하여 자신만의 캐릭터를 3D프린터로 프린팅하여 자신만의 피규어를 얻을 수 있는 시스템으로 진행될 수 있었다[3].
흥미와 학습효과가 병행되도록 스토리텔링과 게임에 기반을 둔 에듀테인먼트형 콘텐츠를 개발하기 위해 어느 특정 지역 습지센터의 주요 서식 생물을 표본으로 하였다. 스토리텔링은 지역문화와 연계한 학습요소 분석 및 대상이 되는 생물 그리고 객체 캐릭터화와 미니어처 모델을 하였다. 이를 위해 한국동식물도감과 어류 도감 서적 등을 기초로 형태/ 분포/ 현황/ 관련 이미지를 포함하여 흥미와 교육 효과를 기대할 수 있는 에듀테인먼트 시나리오를 구성하였다.
우선 3D 프린팅을 위해 3D 모델링을 하고, 가상의 성장형 3D 모델링 및 움직임 설정, 리얼타임 3D 엔진 프로그래밍을 적용한다. 스토리기반의 시나리오를 조작하고 가상의 3D 객체 모델링은 사용자가 제어하고 그 결과 값을 콘텐츠에 반영한다.
스토리텔링은 지역문화와 연계한 학습요소 분석 및 대상이 되는 생물 그리고 객체 캐릭터화와 미니어처 모델을 하였다. 이를 위해 한국동식물도감과 어류 도감 서적 등을 기초로 형태/ 분포/ 현황/ 관련 이미지를 포함하여 흥미와 교육 효과를 기대할 수 있는 에듀테인먼트 시나리오를 구성하였다.
체력 시스템은 일정 시간마다 주기적으로 체력을 감소시키며, 이를 방지하기 위해 먹이를 섭취하여 체력을 회복할 수 있게 되어 있으며, 각 먹이 마다 체력 회복량 및 요구 상황이 다르게 설계하였다. 그림 8은 성장을 마친 캐릭터를 보여 주고 있다.
본 논문에서는 생물의 성장과 객체 제작형 관광기념품 콘텐츠 시스템의 추적 포인트 추출 및 실시간 추적 기술이 사용된다. 추적기술로는 마커리스 None image 기반 3D 객체 마커추출 및 실시간 3D 오브젝트 트래킹과 환경변화 및 카메라 왜곡, 시점 변화에 강건한 영상 특징점 추출 알고리즘을 적용하였으며, 3D 오브젝트 강건한 인식 및 검출을 위한 패치와 3차원 오브젝트 추적을 위한 3D 모델링 최적화 및 3D 프린팅 기술을 개발하였다 [7].
3D 프린팅을 위한 3D 모델링(기념품의 수려함, 미적 가치, 소장가치, 트래킹, 프린팅에 최적화)하여 가상 생물과 객체 3D 모델링 및 움직임 설정 그리고 리얼타임 3D 엔진프로그래밍 적용하게 된다. 터치를 이용한 인터랙션 인터페이스 기술을 사용하며, 사용자의 입력 값에 따라 함수를 호출하여 콘텐츠와 상호 작용하고, 시스템시나리오를 조작한다. 가상 생물의 성장과 객체 제작은 사용자가 제어하고 그 결과 값을 콘텐츠에 반영한다.

대상 데이터

흥미와 학습효과가 병행되도록 스토리텔링과 게임에 기반을 둔 에듀테인먼트형 콘텐츠를 개발하기 위해 어느 특정 지역 습지센터의 주요 서식 생물을 표본으로 하였다. 스토리텔링은 지역문화와 연계한 학습요소 분석 및 대상이 되는 생물 그리고 객체 캐릭터화와 미니어처 모델을 하였다.

성능/효과

또한, 현장 체험과 더불어 간접 체험 학습(퀴즈/모험)을 통해 교육 요소를 고려하여 구성되었고, 캐릭터가 최종 성장하여 제작이 완료될 때 편집 툴을 이용한 다양한 색상과 동작, 문양을 선택하여 나만의 캐릭터와 미니어처로 완성시켜 학습 및 홍보 효과를 높일 수 있다.

후속연구

나아가 관광정보나 교육 자료로 관광용, 학습용 콘텐츠로 활용이 가능할 것으로 보이고 3D프린터를 활용한 다양한 콘텐츠 개발에 새로운 동력이 될 수 있으며, 또한 내·외국인들에게 가상 체험을 제공하여 지역 정보를 널리 알릴 수 있어 관광객 유치를 통한 주변상권의 활성화와 시장 매출을 증대할 수 있을 것으로 기대된다.
본 논문에서는 3D프린터를 활용하여 흥미와 학습효과가 병행되도록 스토리기반을 둔 성장형 콘텐츠를 개발하고자 한다. 이를 통해 기존의 2D콘텐츠로써 떨어지던 흥미성과 식상한 콘텐츠로부터 벗어나 높은 교육효과를 나타낼 수 있을 것이다. 또한 3D프린터를 활용해 기존 방식의 한계를 넘어 유아교육 콘텐츠 개발 등 다양한 활용방안을 기대할 수 있다[4].

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	증강현실 기술의 현실 공간 인식 방법에는 무엇이 있는가?	증강현실 기술의 현실 공간 인식 방법은 마커 검출, 마커 정합, 트래킹, 3D 오브젝트 랜더링 등으로 다양하게 존재한다. 이 인식 방법들은 대표적으로 마커 검출기술, 마커리스 트래킹 기법 등으로 나눠지게 된다.
	마커 검출 기술이란 무엇인가?	마커 검출 기술은 QR 코드(Quick Response code)등 규칙적인 패턴을 가진 마커를 기반으로 인식하여 증강현실을 구현하는 기법이다. 특정 패턴으로 이루어진 대상을 사용하기에 인식률이 상당히 뛰어난 편이지만 패턴이 아닌 대상에는 사용이 불가능 하다는 단점이 있다.
	마커리스 트래킹 기법의 특징은 무엇인가?	대상 인식은 이미지 형태, 오브젝트형태 등으로 인식하여 증강현실을 구현하게 된다. 인식 대상의 범위에 제한이 없어 문화유산 인식에 적절한 기술이며 콘텐츠 도달 시 이벤트 발생을 위해 사용하게 되며 콘텐츠 위치 도달 시 증강현실 화면으로 전환이 되어 실제 전시물을 카메라로 인식하여 콘텐츠를 진행한다 [5].

참고문헌 (7)

K.H. Kim and J.J. Lee, "3D Animation Character Development Pipeline using 3D Printing" International JOURNAL OF CONTENTS, vol.13, no. 8, pp.52-59, 2013..
N.H. Kim and S.Y. Im, "Process of Developing Digital Interactive Contents through Virtual Character" Journal of Integrated Design Research, vol.7, no. 1, pp.19-26, 2008.
W.G. Jee, J.I. Kim, "Using 3D Printing Game Entertainment Systems and Content Development" KODDCO 2014 Conference, pp.455-458, 2014
H.K. Lee, "Application of 3D Printing for development of infant parish" Children Media 2015 Conference, pp.39-53, 2015.
Sang-Beom Lee, Yo-Sung Ho, "Intermediate View Synthesis Method using Kinect Depth Camera", Smart Media Journal Vol.1, No.3 pp 29-35, 2012
Kwak Younsin, "A study on the 3D simulation system improvement through comparing visual images between the real garment and the 3D garment simulation of women's Jacket", The Journal of the Convergence on Culture Technology Vol.2, No.3, pp 15-22, 2016. 8.

원문보기 상세보기
Sehwan Park, Jongkyu Park, "Industrial Trends of 3D Printing Technology", The International Journal of Advanced Culture Technology Vol.1 No.1 pp.19-22, 2013. January

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저자의 다른 논문 :

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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