[논문]증강현실을 이용한 문화재 콘텐츠 설계 및 구현 연구

서동희

doi:10.22678/jic.2019.17.3.015

증강현실을 이용한 문화재 콘텐츠 설계 및 구현 연구
A Study of Design and Implementation of Cultural Property Contents Using Augmented Reality 원문보기

산업융합연구 = Journal of industrial convergence, v.17 no.4, 2019년, pp.15 - 20

초록
AI-Helper

증강현실은 카메라에 보인 현재 모습에, 중첩된 대상의 정보를 인지하는 방식으로 문화, 교육, 군사, 의료 등 다양한 분야에서 그 콘텐츠가 활용되고 있다. 특히 전시나 어린이 교육 콘텐츠는 이미 다양한 방식으로 제작되고 있다. 이러한 증강현실을 활용하여 문화재를 가상으로 구현하고 정보를 전달하는 콘텐츠를 개발하였다. '갈기비AR'과 '장영실의 발명품AR'을 통해 접근하기 어려운 문화재를 눈앞 가까이에서 경험 하도록 해준다. '갈기비AR'은 3D 블록 형태로 체험 콘텐츠를 제공함으로서 문화재 구조에 대해 손쉽게 알 수 있도록 한다. '장영실의 발명품AR'은 물체를 확대, 축소, 회전하며 함께 사진을 찍어 문화재를 보다 밀접하게 살펴볼 수 있도록 하였다. 바닥면을 인식하는 ARCore로 '갈기비 AR'는 증강된 화면 속에 비석을 위치하여 블록을 할 수 있게 한다. 측우기, 해시계, 물시계, 앙부일구를 손앞에 바로 보는 것과 같이 구현하여 체험자에게 사실감을 더 주고자 하였다. 문화재를 널리 알리기 위한 콘텐츠이며 문화재의 체험 콘텐츠를 통해 문화유산의 향유를 증대하고자 한다. 문화재 정보가 대중적으로 확산할 수 있도록 하는 데 제작되는 콘텐츠 기획에 도움이 되는 연구 자료이길 기대한다.

Abstract ▼ AI-Helper

Augmented reality is used in various fields such as culture, education, military, medical. This is a method of recognizing information of an augmented object on the camera. Exhibitions and educational contents for children are already produced in various ways. This research showed the developed contents deliver cultural property information using augmented reality. 'Galgibi AR' and 'Jang Young-sil's Invention AR' allow you to experience cultural assets up close. 'Galgibi AR' is the experience content in the form of 3D blocks. It makes to understand the structure of the zeolite, Galgibi. 'Jang Young-sil's Invention AR' make you to watch out four objects in detail by zooming in, zooming out and rotating. It can also take pictures with the inventions. Both contents implement what we want to deliver accurately through simple content. They increase the enjoyment of cultural heritage through experience contents. This research addressed to help the cultural property information spread to the public by using Augmented Reality.

주제어

표/그림 (7)

그림 [Fig. 1] Contents using ARCore
표 Reality Factor Classification [7]
그림 [Fig. 2] Implementation Method
그림 [Fig. 3] Mapping Processing
표 Bill Flemings's texturing factor [6]
그림 [Fig. 4] Reproduced Cultural Property
그림 [Fig. 5] Flowchart

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

사용자는 콘텐츠를 통해 전통문화 유산을 다양한 접근 방식으로 체험하게 된다. 두 개의 작품은 연구자의 지도로 개발된 것이며, 두 작품의 제작 과정을 살펴보고 그것에 적용된 요소 가운데 증강현실 콘텐츠 제작에 장점을 살리도록 도움을 주는 요소를 제안하고자 한다. 또한, 증강현실을 활용하여 홍보 체험 콘텐츠이면서 문화유산의 콘텐츠 제작을 통해 전통 문화 향유 증대를 위한 콘텐츠 제작 사례로 향후 콘텐츠 제작에 도움이 될 것이라 기대한다.
본 논문은 스마트 기기 기반의 증강현실 기술을 활용한 문화재 활용 콘텐츠의 설계 및 구현 연구이다. 4차 산업혁명 시대의 핵심 콘텐츠 산업으로 주목받고 있는 증강현실 기술을 활용하여 문화재를 알리고 체험하게 하는 두 가지 융합 콘텐츠에 적용한다.
본 연구는 문화재에 대한 정보를 잘 전달하고, 체험자로 그것을 인지하도록 하는데 첫 번째 목적이 있다. 두 가지 콘텐츠에 각각 다른 방식으로 증강현실의 단점을 보완하고 학습 콘텐츠로서 요소를 가지기 위해 제작 방식을 제안하였다.
본 연구를 통해 구현된 어플리케이션의 목적은 첫 번째, 사용자는 문화유산을 설명하고 가까이서 해당 문화재의 구조를 파악할 수 있다. 두 번째는 대부분 체험자들이 쉽게 접할 수 없는 문화유산을 현실감 있게 전달하는 것이다.
연구는 증강현실 콘텐츠가 사용자에게 보다 다양한 정보를 전달하기 위해 제작에서의 한 방법을 제안했다고 사료된다. 홍보 콘텐츠이며 문화재의 체험 콘텐츠를 통해 문화유산의 향유를 증대하고 대중적으로 확산할 수 있어 앞으로 제작과 구현에 도움이 될 것이라 기대한다.
영유아시기에 언어 능력을 높여 소통과 공감 능력을 함양하도록 하는데 콘텐츠 제작에 목적을 두었다. 연구에서는 해당 콘텐츠를 개발하여 구현하고 영유아 어린이들에게 체험하여 관심도를 살펴보았다. 3D 전래동화 콘텐츠를 통해 종이책의 한계를 극복하고, 참단 기술 기반의 영유아용 콘텐츠 개발에 방향을 제시하였다[3].
해당 연구에서는 3D콘텐츠를 영유아 어린이들에게 제공함으로서 흥미와 몰입을 높여 교육적 영향력을 높이고, 영유아시기에 나타나는 언어 습득 능력을 자연스럽게 발달 시켜주는데 중점을 두었다. 영유아시기에 언어 능력을 높여 소통과 공감 능력을 함양하도록 하는데 콘텐츠 제작에 목적을 두었다. 연구에서는 해당 콘텐츠를 개발하여 구현하고 영유아 어린이들에게 체험하여 관심도를 살펴보았다.
국보7호로 봉선 홍경사의 사적을 기록한 비석이며 홍경사는 모두 소실되었으나 현재까지 비석인 갈기비만 존재하고 있다. 콘텐츠는 잘 알려지지 않은 문화재를 알리고 봉선 홍경사와 갈기비에 대한 정보를 전달하기 위해 제작되었다. ‘봉선 홍경사 갈기비’를 알리기 위한 3D 블록 놀이 콘텐츠로 ARCore를 활용하여 제작하였다.
콘텐츠 사용이나 목적에 따라 다양한 시나리오와 이야기 전개가 가능하다. 해당 연구에서는 3D콘텐츠를 영유아 어린이들에게 제공함으로서 흥미와 몰입을 높여 교육적 영향력을 높이고, 영유아시기에 나타나는 언어 습득 능력을 자연스럽게 발달 시켜주는데 중점을 두었다. 영유아시기에 언어 능력을 높여 소통과 공감 능력을 함양하도록 하는데 콘텐츠 제작에 목적을 두었다.

제안 방법

‘갈기비AR’ 역시 ARCore로 마커를 사용하지 않고 바닥을 인식하는 기술을 적용하였으며 블록에 물리를 적용하여 무게감을 주어 중력의 영향을 받아 움직이도록 설계하였다.
‘봉선 홍경사 갈기비’를 알리기 위한 3D 블록 놀이 콘텐츠로 ARCore를 활용하여 제작하였다.
2장에서 거론한 빌 플레밍의 리얼리티를 구현하기 위한 요소 가운데 텍스처링을 조정하는 표면 재질(Surface Texture), 믿을 만함(Believability), 반사(Specularity), 노화(Aging-Dirt, Dust, and Rot), 균열, 흠, 틈(Flows, Tears and Cracks)을 서브스턴스 페인터의 기능에서 찾아보았다.
두 가지 콘텐츠에 각각 다른 방식으로 증강현실의 단점을 보완하고 학습 콘텐츠로서 요소를 가지기 위해 제작 방식을 제안하였다. 가깝게 보거나 손가락을 사용하여 3D 퍼즐형식을 하면서 문화재의 구조를 파악한다. 또한 쉽게 접할 수 없는 문화재와 사진을 찍거나 자신의 공간에 배치할 수 있는 체험 콘텐츠를 제안한다.
믿을만하다고 여겨지는 느낌의 재질감에 반사, 균열, 틈 등을 나타내고자 하였고, 해시계의 경우 빛의 구도를 느껴 실제 그림자로 시간을 표시하는 부분을 사실감을 위해 구현하였으며, 혼천의의 경우 원리를 적용하여 돌아가는 애니메이션을 보여주어 원리 학습에 도움을 주었다. 구현 환경은 3DS Max로 모델링을 진행하고 Substance Painter에서 텍스처링을 제작하여 Unity3D로 개발하였다. 증강현실 구현을 위해서는 Vuforia에서 제공하는 Image Marker SDK를 사용하였다.
구현 환경은 3Ds Max로 모델링 텍스쳐링을 진행하고 Unity3D로 개발하였다. 증강현실 구현을 위해서는 Google에서 제공하는 ARCore를 사용하였다.
박영숙과 박대우의 연구(2016)는 외국어 학습 콘텐츠용 증강현실 시스템을 구현하고 사용자들의 체험을 살펴보는 연구를 하였다. 구현된 증강현실은 버튼을 통해 자막과 언어의 변경이 가능하고 외국어를 추가하여 학습할 수 있도록 만들었다. 콘텐츠 사용이나 목적에 따라 다양한 시나리오와 이야기 전개가 가능하다.
‘ARuler’는 면을 인식하여 면의 길이를 측정하는 콘텐츠로 한 직선 뿐 아니라 3각도 직선 측정이 가능하다. 네 개의 콘텐츠는 ARCore를 활용하여 마커가 없어도 구현이 가능하며, 각 콘텐츠 목적에 맞는 내용을 설계 구현함으로서 이전의 증강현실 콘텐츠의 단점을 보완하였다.
본 연구는 문화재에 대한 정보를 잘 전달하고, 체험자로 그것을 인지하도록 하는데 첫 번째 목적이 있다. 두 가지 콘텐츠에 각각 다른 방식으로 증강현실의 단점을 보완하고 학습 콘텐츠로서 요소를 가지기 위해 제작 방식을 제안하였다. 가깝게 보거나 손가락을 사용하여 3D 퍼즐형식을 하면서 문화재의 구조를 파악한다.
국보 7호인 ‘봉선홍경사 갈기비’를 알리기 위한 3D 블록 놀이 콘텐츠 ‘갈기비 AR’과 조선 때 장영실의 업적인 앙부일구, 측우기, 물시계, 혼천의를 가까이 접해볼 수 있는 ‘장영실의 발명품 AR’ 콘텐츠이다. 두 콘텐츠 모두 증강현실 콘텐츠의 장점을 활용하기 위해 첫째는 중력과 ARCore의 장점을 활용하였고, 둘째는 사실적인 재질감과 인터랙션을 활용하여 콘텐츠를 구현해보았다.
두 콘텐츠는 간단한 인터랙션을 구현하였다. 아래 그림은 두 콘텐츠의 플로어차트로 간단하게 체험하는 것을 위해 단순한 구조로 설계하였다.
가깝게 보거나 손가락을 사용하여 3D 퍼즐형식을 하면서 문화재의 구조를 파악한다. 또한 쉽게 접할 수 없는 문화재와 사진을 찍거나 자신의 공간에 배치할 수 있는 체험 콘텐츠를 제안한다. 한계점은 문화재의 실존하는 크기를 인지하도록 하는 기능은 적용하지 못했다는 점도 있다.
색상에서부터 시작해서 높낮이와 모서리 처리, 그리고 전체 흠이나 더러움에 대한 색변화 표현을 더하였다. 맵은 Diffuse와 Roughness, Metallic 맵, 높이와 덩어리 감을 주는 Tangent Normal과 Height, Ambient Occlusion과 Curvature 맵을 활용하였다.
문화재 학습의 의의를 알 수 있도록 하였으며 문화재 ‘흑갈유병’의 구조와 쓰임새와 구조에 대해 알 수 있도록 하였다.
본 연구에서는 서브스턴스 페인터 저작도구를 통해 5가지 맵을 추출하여 3D 가상 문화재에 적용하여 사실감 증대를 보여준다.
아래의 [Figure3] 그림은 측우기에서 측우기의 암석부분에 해당하는 측우대의 맵핑 단계별 변화 모습을 보여준다. 색상에서부터 시작해서 높낮이와 모서리 처리, 그리고 전체 흠이나 더러움에 대한 색변화 표현을 더하였다. 색상에서부터 시작해서 높낮이와 모서리 처리, 그리고 전체 흠이나 더러움에 대한 색변화 표현을 더하였다.
측우기를 비롯하여 앙부일구, 물시계, 혼천의를 제작하였고 사실적인 재질감을 가장 우선으로 콘텐츠를 제작하였다. 믿을만하다고 여겨지는 느낌의 재질감에 반사, 균열, 틈 등을 나타내고자 하였고, 해시계의 경우 빛의 구도를 느껴 실제 그림자로 시간을 표시하는 부분을 사실감을 위해 구현하였으며, 혼천의의 경우 원리를 적용하여 돌아가는 애니메이션을 보여주어 원리 학습에 도움을 주었다.

이론/모형

구현 환경은 3Ds Max로 모델링 텍스쳐링을 진행하고 Unity3D로 개발하였다. 증강현실 구현을 위해서는 Google에서 제공하는 ARCore를 사용하였다.
구현 환경은 3DS Max로 모델링을 진행하고 Substance Painter에서 텍스처링을 제작하여 Unity3D로 개발하였다. 증강현실 구현을 위해서는 Vuforia에서 제공하는 Image Marker SDK를 사용하였다.

후속연구

두 개의 작품은 연구자의 지도로 개발된 것이며, 두 작품의 제작 과정을 살펴보고 그것에 적용된 요소 가운데 증강현실 콘텐츠 제작에 장점을 살리도록 도움을 주는 요소를 제안하고자 한다. 또한, 증강현실을 활용하여 홍보 체험 콘텐츠이면서 문화유산의 콘텐츠 제작을 통해 전통 문화 향유 증대를 위한 콘텐츠 제작 사례로 향후 콘텐츠 제작에 도움이 될 것이라 기대한다.
연구는 증강현실 콘텐츠가 사용자에게 보다 다양한 정보를 전달하기 위해 제작에서의 한 방법을 제안했다고 사료된다. 홍보 콘텐츠이며 문화재의 체험 콘텐츠를 통해 문화유산의 향유를 증대하고 대중적으로 확산할 수 있어 앞으로 제작과 구현에 도움이 될 것이라 기대한다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	증강현실이란?	증강현실은 카메라에 보인 현재 모습에, 중첩된 대상의 정보를 인지하는 방식으로 문화, 교육, 군사, 의료 등 다양한 분야에서 그 콘텐츠가 활용되고 있다. 특히 전시나 어린이 교육 콘텐츠는 이미 다양한 방식으로 제작되고 있다.
	장영실의 발명품 AR 콘텐츠를 통해 확인할 수 있는 장영실의 개발품은 무엇인가?	4차 산업혁명 시대의 핵심 콘텐츠 산업으로 주목받고 있는 증강현실 기술을 활용하여 문화재를 알리고 체험하게 하는 두 가지 융합 콘텐츠에 적용한다. 국보 7호인 ‘봉선홍경사 갈기비’를 알리기 위한 3D 블록 놀이 콘텐츠 ‘갈기비 AR’과 조선 때 장영실의 업적인 앙부일구, 측우기, 물시계, 혼천의를 가까이 접해볼 수 있는 ‘장영실의 발명품 AR’ 콘텐츠이다. 두 콘텐츠 모두 증강현실 콘텐츠의 장점을 활용하기 위해 첫째는 중력과 ARCore의 장점을 활용하였고, 둘째는 사실적인 재질감과 인터랙션을 활용하여 콘텐츠를 구현해보았다.
	갈기비 AR과 장영실의 발명품 AR 콘텐츠의 공통점은 무엇인가?	국보 7호인 ‘봉선홍경사 갈기비’를 알리기 위한 3D 블록 놀이 콘텐츠 ‘갈기비 AR’과 조선 때 장영실의 업적인 앙부일구, 측우기, 물시계, 혼천의를 가까이 접해볼 수 있는 ‘장영실의 발명품 AR’ 콘텐츠이다. 두 콘텐츠 모두 증강현실 콘텐츠의 장점을 활용하기 위해 첫째는 중력과 ARCore의 장점을 활용하였고, 둘째는 사실적인 재질감과 인터랙션을 활용하여 콘텐츠를 구현해보았다.

참고문헌 (12)

H. Y. Yoon. (2019). VR . AR . MR Related Technology and Policy Trends, Weekly Technology Trends. Institute of Information & Communications Technology Planning & Evaluation. 1-13. DOI : 10.1037/1061-4087.45.2.10
M. J. Kim, K. H. Lee & H. J. Kang. (2019). A Comparison Study on Creation of Texture for Visualization with Realistic Virtual Model in Augmented Reality. Korean Journal of Computational Design and Engineering, 24(2), 169-179.

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Y. S. Park & D. W. Park. (2016). 3D Graphic Nursery Contents Developed by Mobile AR Technology, Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering, 20(11), 2125-2130. DOI : 10.6109/jkiice.2016.20.11.2125

원문보기 상세보기
Hye-Weon Kim, Eun-Jin Kim & Jeong-Min Yu. (2019) Development of Virtual 3D Contents for Augmented Reality based on Culture Archetype of BanChaDo, Proceedings of the Korean Society of Computer Information Conference, 27(2), 367-370.
M. J. Seong & D. H. Lee. (2017). Design and Implementation of Cultural Property Learning Contents Using Augmented Reality. Journal of Digital Contents Society, 18(5), 831-837. DOI : 10.9728/dcs.2017.18.5.831
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H. K. Cho & S. H. Kim. (2019). A Study on the Edutainment Contents Elements in Augmented Reality(AR) Educational Contents Design. Journal of the Korean Society Design Culture, 25(1), 441-452.
Y. M. Yoo & S. H. Jo. (2018). E-textbook contents planning study applying Augmented Reality design technology. The Korea Contents Society, 7-8. DOI : 10.5392/JKCA.2018.18.06.353

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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