본 논문은 신기술이 융합된 도로안전시설물에 대한 평가기준 탐색 및 평가를 위한 가상현실 시뮬레이션 환경 구축을 목적으로 하였다. 가상현실 시뮬레이션을 위해서는 높은 현실감과 정확한 행동 데이터 추출이 필요하다. 이를 위해 Unreal Engine을 활용하여 주변 환경을 외부환경과 차량환경으로 나눠 제작하였다. 외부환경은 주변 환경, 날씨, 시간대, 타 차량으로 나눠 제작하였으며 차량환경은 승용차와 화물차를 요인으로 제작하였다. 이후, 발광 도로표지병에 대한 샘플 시뮬레이션 제작 및 사전실험을 진행하여, 도로표지병이 5m 간격이 10m 간격보다 더 차선유도를 잘한다는 결과를 나타냈다. 이는 차후 새로운 기술이 접목된 새로운 도로안전시설물에 대한 평가기준에 대한 탐색을 위한 시뮬레이션 작성에서도 활용 가능하다는 것을 확인할 수 있었다. 향후, 다른 도로시설물에 대한 모델링 및 샘플 컴포넌트를 추가하여 다양한 환경에 대한 시뮬레이션이 가능하도록 할 수 있을 것이다.
본 논문은 신기술이 융합된 도로안전시설물에 대한 평가기준 탐색 및 평가를 위한 가상현실 시뮬레이션 환경 구축을 목적으로 하였다. 가상현실 시뮬레이션을 위해서는 높은 현실감과 정확한 행동 데이터 추출이 필요하다. 이를 위해 Unreal Engine을 활용하여 주변 환경을 외부환경과 차량환경으로 나눠 제작하였다. 외부환경은 주변 환경, 날씨, 시간대, 타 차량으로 나눠 제작하였으며 차량환경은 승용차와 화물차를 요인으로 제작하였다. 이후, 발광 도로표지병에 대한 샘플 시뮬레이션 제작 및 사전실험을 진행하여, 도로표지병이 5m 간격이 10m 간격보다 더 차선유도를 잘한다는 결과를 나타냈다. 이는 차후 새로운 기술이 접목된 새로운 도로안전시설물에 대한 평가기준에 대한 탐색을 위한 시뮬레이션 작성에서도 활용 가능하다는 것을 확인할 수 있었다. 향후, 다른 도로시설물에 대한 모델링 및 샘플 컴포넌트를 추가하여 다양한 환경에 대한 시뮬레이션이 가능하도록 할 수 있을 것이다.
The purpose of this study is to construct a virtual reality simulation environment for searching and evaluating evaluation criteria for road safety facilities with new technologies. Virtual reality simulation requires high realism and accurate behavior data extraction. To do this, we used the Unreal...
The purpose of this study is to construct a virtual reality simulation environment for searching and evaluating evaluation criteria for road safety facilities with new technologies. Virtual reality simulation requires high realism and accurate behavior data extraction. To do this, we used the Unreal Engine to create the environment by dividing it into an external environment and a vehicle environment. After that, a sample simulation for the luminescent road markers and preliminary experiments were conducted. As a result, luminescent road markers showed better 5m interval than 10m interval. It can be confirmed that it can be used in the simulation for searching the evaluation criteria for the new road safety facilities that incorporate the new technology in the future. In the future, it will be possible to simulate various environments by adding modeling and sample components for other road facilities.
The purpose of this study is to construct a virtual reality simulation environment for searching and evaluating evaluation criteria for road safety facilities with new technologies. Virtual reality simulation requires high realism and accurate behavior data extraction. To do this, we used the Unreal Engine to create the environment by dividing it into an external environment and a vehicle environment. After that, a sample simulation for the luminescent road markers and preliminary experiments were conducted. As a result, luminescent road markers showed better 5m interval than 10m interval. It can be confirmed that it can be used in the simulation for searching the evaluation criteria for the new road safety facilities that incorporate the new technology in the future. In the future, it will be possible to simulate various environments by adding modeling and sample components for other road facilities.
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문제 정의
따라서 본 논문에서는 현실감 높은 환경구축과 사용자 행동에 따른 주행데이터를 통해 도로안전 시설물 평가 기준 탐색과 평가를 위한 가상현실 운전 시뮬레이션을 구축하고자 한다.
도로표지병은 설치 간격에 따라 자재투입정도와 공사의 크기가 천차만별이 될 수 있다[17]. 따라서 본 샘플 시뮬레이션에서는 도로표지병의 설치 간격을 5m 간격과 10m 간격에 대하여 비교하는 평가 시뮬레이션을 제작하여 실험하였다. Fig.
본 연구는 산업의 발전에 따라 나타나는 다양한 산업기술이 융합된 도로안전시설물에 대한 평가 기준에 대한탐색과 평가를 위한 가상현실 시뮬레이션 환경을 구축하였다. 가상현실 시뮬레이션 구축은 도로환경과 차량환경으로 나눠 구축하였다.
가상현실의 최대 장점으로는 실제로 일어날 확률이 적은 환경 혹은 상황을 만들고, 실제로 겪어보거나 상호작용을 통해 다양한 정보를 얻을 수 있다는 점이다[9, 10]. 새로운 기술이 융합된 도로안전 시설물에 대한 평가를 위한 기준을 탐색하고, 그 기준을 평가 할 수 있는 가상환경 운전 시뮬레이션 구축을 그 목표로 한다.
위의 컴포넌트들과 들을 활용하여 샘플 시뮬레이션을만들어 사전실험을 진행해 보았다. 이를 통해 시뮬레이션이 데이터를 적절히 수집하는지 확인하기 위한 실험을 진행하였다. Fig.
제안 방법
본 연구는 산업의 발전에 따라 나타나는 다양한 산업기술이 융합된 도로안전시설물에 대한 평가 기준에 대한탐색과 평가를 위한 가상현실 시뮬레이션 환경을 구축하였다. 가상현실 시뮬레이션 구축은 도로환경과 차량환경으로 나눠 구축하였다. 도로환경은 주변경관과 다른 차량의 존재, 날씨, 시간대 등으로 나눠 구축하였다.
가상현실 시뮬레이션 구축은 도로환경과 차량환경으로 나눠 구축하였다. 도로환경은 주변경관과 다른 차량의 존재, 날씨, 시간대 등으로 나눠 구축하였다. 차량환경은 승용차와 화물차를 기준으로 제작하였다.
사전조사를 통해 추출한 주요 인자로 운전석 높이와 차량종류를 도출하였다. 이에 운전석 높이와 차량의 종류를 만족하도록 승용차 운전자의 눈높이는 1m, 화물차 운전자의 눈높이를 1.
샘플 시뮬레이션은 대상 품목의 특성을 고려하여 주행 환경을 설정하였다. 주행환경은 야간의 시외지역에서 운행하는 차량으로, 차량은 적고 맑은 날씨로 설정하여 진행하였다.
시외지의 외부환경을 구축하기 위해 Fig. 3과 같은 컴포넌트를 활용하여 폴리지 컴포넌트를 구축하였다.
날씨에서는안개의 유무가 결정적인 인자로 도출되었다. 안개를 가상환경 내에서 구현하였으며, 이는 Exponential Height Fog의 강도와 거리비 등을 설정하여 Fig. 6과 같이 고도에 따라 안개의 농도를 수정하도록 설정하였다.
데이터를 수집할 장비는 차량 주행용 Logitech Steering Wheel & Pedal & Shifter와 가상현실의 투사용HTC Vive가 사용되었다. 위 장비들과 연동을 위하여Unreal Engine 내부 소스코드 스크립팅 기능인 Blueprint와 C++을 사용하여 API 및 연동 시스템을 구축하였다. Fig.
위의 컴포넌트들과 들을 활용하여 샘플 시뮬레이션을만들어 사전실험을 진행해 보았다. 이를 통해 시뮬레이션이 데이터를 적절히 수집하는지 확인하기 위한 실험을 진행하였다.
이러한 데이터를 추출하기 위해 가상현실 내에서 수집가능한 데이터를 아래와 Table 3와 같이 수집할 수 있는데이터로 수정하였다. 이를 가공하여 차량환경과 연동하여, 데이터를 수집할 수 있는 컴포넌트로 구축하였다.
가상환경 내의 다른 차량은 사용자와 상호작용이 가능한 자율 주행 자동차여야 한다. 이를 위해 차량의 행동알고리즘을 적용하여 자율주행 차량을 만들었으며, Fig. 5에서처럼 차량 모델 및 주행루트를 변경하여 활용할 수있도록 컴포넌트로 구성 하였다.
이는 Table 6에서 확인할 수 있다. 이를 통해 5m 조건과 10m 조건에서 나타난 평균 차선 침범 횟수와 거리를 비교하였다. Fig.
주간과 야간에 대한 인자를 구축하기 위해 Directional light의 Visible을 수정하여 태양의 유무를 설정하였으며,가로등 컴포넌트의 Spot light의 유무와 빌딩의 Reflection Environment설정 및 Smoothing을 통해 Fig. 7과 같은 야간 도심지의 배경을 설정할 수 있다.
주변 환경을 구축을 위해 현실감 높은 텍스처들을 활용하여 주변 환경에 대한 컴포넌트를 제작하였다.
실험은 Logitech Steering Wheel & Pedal & Shifter와 가상현실의 투사용 HTC Vive가 사용되었다. 평균 약 4분 정도의 주행 시뮬레이션 후 해당 시뮬레이션에 대한 평점 및 개선사항에 대한 설문을 진행하였다. Fig.
11은 구축한 모형의 조감도이다. 현실감 있는 시뮬레이션을 구축하고자, 울산의 연암소류지 인근부터 구남교까지 약 5 km 구간 모형을 차용하여 시뮬레이션 환경을 구축하였다.
대상 데이터
데이터를 수집할 장비는 차량 주행용 Logitech Steering Wheel & Pedal & Shifter와 가상현실의 투사용HTC Vive가 사용되었다.
이를 가공 및 분석하여, Table 5와 같은 운행 행위에 대한 기본 데이터를 추출 할 수 있었다. 또한 여기서 도로표지병 간격에 따른 차선유도를 확인하기 위하여 차선 침범 횟수 및 침범 한 거리에 대한 데이터를 수집하였다. 이는 Table 6에서 확인할 수 있다.
샘플 시뮬레이션 대상은 발광 도로표지병을 선택하여 수행하였다. 발광 도로표지병으로는 성일솔레드의 매립형 솔라 도로표지병을 선정하였다. 해당 도로표지병은 태양광 발전과 센서에 의한 LED가 발광하는 시스템이 도입된 도로표지병으로, 다양한 기술이 들어간 도로안전시설로 볼 수 있다고 판단된다.
샘플 시뮬레이션 대상은 발광 도로표지병을 선택하여 수행하였다. 발광 도로표지병으로는 성일솔레드의 매립형 솔라 도로표지병을 선정하였다.
샘플 시뮬레이션은 15명을 대상으로 실험동의서 및 인구통계학 정보를 수집한 후 실험을 진행하였다. 실험은 Logitech Steering Wheel & Pedal & Shifter와 가상현실의 투사용 HTC Vive가 사용되었다.
실험은 Logitech Steering Wheel & Pedal & Shifter와 가상현실의 투사용 HTC Vive가 사용되었다.
해당 도로표지병은 태양광 발전과 센서에 의한 LED가 발광하는 시스템이 도입된 도로표지병으로, 다양한 기술이 들어간 도로안전시설로 볼 수 있다고 판단된다. 이에 따라 본 논문의 샘플 시뮬레이션 대상으로 사용하였다. Fig.
이론/모형
반면, Unreal engine은 높은 렌더링 기술과 뛰어난 텍스처 구현으로 높은 현실감을 보여주고 있다. 이에 본 논문에서는 Unreal engine을 활용하여 가상환경을 구축하였다.
성능/효과
15는 이를 나타낸다. 5 m조건에서 차선 침범은 약 15.06회, 침범거리는 약 15.93 m 이며, 10 m 조건에서 차선침범은 약 20.2회 침범거리는 약 19.32 m 임을 확인하였다.
이에 본 사전 실험에서는 도로표지병의 간격이 10m인 조건 보다 5m인 조건에서 차선유도를 잘할 것이라는 것을 확인할 수 있었으며, 차종은 관계가 없음을 확인할 수있었다. 또한 이를 통해 시뮬레이션이 적절한 데이터를수집하고 있음을 확인할 수 있었다.
본 시뮬레이션의 타당성을 실험하기 위하여 사전 실험을 진행하였다. 발광 도로표지병의 간격은 5m인 조건이 10m인 조건보다 차선유도를 잘할 수 있다는 것을 확인할 수 있었다. 이는 차후 새로운 기술이 접목된 새로운 도로안전시설물에 대한 평가기준에 대한 탐색을 위한 시뮬레이션 작성에서도 활용 가능하다는 것을 확인할 수있었다.
본 시뮬레이션은 향후 새로운 기술이 접목된 도로안전시설물에 대한 기준에 대한 평가 기준 확인 및 그 평가를 위한 가상환경을 빠르게 구축할 수 있으며, 평가를 위한 데이터 추출 또한 가능한 가상환경을 구축할 수 있다는 점을 확인하였다.
발광 도로표지병의 간격은 5m인 조건이 10m인 조건보다 차선유도를 잘할 수 있다는 것을 확인할 수 있었다. 이는 차후 새로운 기술이 접목된 새로운 도로안전시설물에 대한 평가기준에 대한 탐색을 위한 시뮬레이션 작성에서도 활용 가능하다는 것을 확인할 수있었다. 향후 가상환경 내 시뮬레이션 제작에 들어가는인적, 물적 자원을 줄여 효율성을 높일수 있으며, 가상현실 시뮬레이션에 대한 타당도에 대한 지지를 나타낸다.
이에 본 사전 실험에서는 도로표지병의 간격이 10m인 조건 보다 5m인 조건에서 차선유도를 잘할 것이라는 것을 확인할 수 있었으며, 차종은 관계가 없음을 확인할 수있었다. 또한 이를 통해 시뮬레이션이 적절한 데이터를수집하고 있음을 확인할 수 있었다.
후속연구
본 시뮬레이션에서의 한계점은 새로운 기술이 접목된 도로안전시설물이 주어질 때, 각 안전 시설물마다의 평가기준을 탐색하기 위한 조건을 찾아야 한다는 데 그 한계가 있다. 각 도로안전시설물마다의 특성에 맞는 실험을 계획하는 조건이 필요하다.
또한 각 조건에 맞는 도로안전시설물의 모델링 및 샘플 컴포넌트가 필요하다. 차후에는 다른 도로시설물에 대한 모델링 및 샘플 컴포넌트를 추가하여 다양한 환경에 대한 시뮬레이션이 가능하도록 할 수 있을 것이다.
이는 차후 새로운 기술이 접목된 새로운 도로안전시설물에 대한 평가기준에 대한 탐색을 위한 시뮬레이션 작성에서도 활용 가능하다는 것을 확인할 수있었다. 향후 가상환경 내 시뮬레이션 제작에 들어가는인적, 물적 자원을 줄여 효율성을 높일수 있으며, 가상현실 시뮬레이션에 대한 타당도에 대한 지지를 나타낸다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
가상현실란 무엇인가?
가상현실(Virtual Reality)은 컴퓨터에서 만들어진 환경 혹은 상황을 사용자에게 제공하며, 사용자와 상호작용을 통해 몰입감을 극대화하는 인터페이스라고 할 수있다[5, 6]. 가상현실의 하드웨어와 소프트웨어의 발전에따라 게임뿐만 아니라 의료, 건축, 교육, 제품설계, 소매등 다양한 분야에서 활용되고 있다[7, 8].
가상현실의 최대 장점은?
가상현실의 하드웨어와 소프트웨어의 발전에따라 게임뿐만 아니라 의료, 건축, 교육, 제품설계, 소매등 다양한 분야에서 활용되고 있다[7, 8]. 가상현실의 최대 장점으로는 실제로 일어날 확률이 적은 환경 혹은 상황을 만들고, 실제로 겪어보거나 상호작용을 통해 다양한 정보를 얻을 수 있다는 점이다[9, 10]. 새로운 기술이 융합된 도로안전 시설물에 대한 평가를 위한 기준을 탐색하고, 그 기준을 평가 할 수 있는 가상환경 운전 시뮬레이션 구축을 그 목표로 한다.
새로운 기술이 접목된 도로안전 시설물의 사례는?
최근에는 도로안전시설물과 다양한 기술을 접목하는기술과 이를 실제 도로에 적용하는 사례가 증가하고 있다[2, 3]. 예를 들어 태양광 충전지가 들어간 도로표지병, LED 시선 유도 시설, 도로상황정보 수집을 위한 IoT 도로 표지판 등을 예로 들 수 있다. 하지만 새로운 기술이 접목된 도로안전 시설물에 대한 평가기준에 대한 정립이 되어있지 않다.
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