[논문]가상현실 및 증강현실 기술을 기반 한 교육·훈련 체계 개발 방향 설정에 관한 연구

박명환; 이상수; 전기석; 설현주

doi:10.9766/kimst.2019.22.4.545

가상현실 및 증강현실 기술을 기반 한 교육·훈련 체계 개발 방향 설정에 관한 연구
A Study on the Development Direction of Education and Training System based on AR/VR Technology 원문보기

韓國軍事科學技術學會誌 = Journal of the KIMST, v.22 no.4, 2019년, pp.545 - 554

박명환 (공군사관학교 전산정보과학과) , 이상수 (공군 항공우주전투발전단) , 전기석 (충남대학교 국가안보융합학부) , 설현주 (충남대학교 국가안보융합학부)

Abstract ▼ AI-Helper

The purpose of this study is to develop a method of applying AR(Augmented Reality)/VR(Virtual Reality) to educational and training systems from a comprehensive perspective, rather than applying AR/VR technology to specific education and training systems. We suggested whether to apply AR or VR technology to education and training system, the level of application of technology when constructing using AR/VR technology, and the criteria of priority among many education and training systems. To do this, we presented the framework of application of AR/VR technology, the evaluation criteria for selecting priority of education and training system applying AR/VR, and the systematic procedure for utilization of developed method. This study is significant in that it has developed a method to determine the direction of systematic AR/VR technology application for all education and training systems operated by the military or organization. This is expected to contribute to the overall efficiency of the organization in terms of economical utilization of the limited budget as well as the various benefits of utilizing basic AR/VR technology.

주제어

표/그림 (13)

표 Table 1. Results of needs analysis of stakeholder
표 Table 2. Definition of effectiveness & efficiency factors
표 Table 3. Classification of required technology
표 Table 4. Characteristics of AV/VR technology
표 Table 5. Definition of technical & educational characteristics
표 Table 6. Meaning and examples of AR/VR technology cube
그림 Fig. 1. AR/VR technology cube
표 Table 7. Development direction of education & training system
그림 Fig. 2. Evaluation criteria & results
그림 Fig. 3. Structure of evaluation criteria
표 Table 8. Definition of high level criteria
표 Table 9. Definition of low level criteria
그림 Fig. 4. Application procedure of developed method

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

보다 구체적으로 AR/VR 기술을 활용할 대상 식별과 AR/VR 적용 수준 및 적용할 교육 및 훈련 체계의 우선순위 선정을 위한 기준을 제시함으로써, 보다 체계적인 AR/VR 기술 적용 방향을 결정하는 방법을 개발하는 데 목적이 있다. 또한 개발한 방법을 현실에서 활용할 수 있도록 개발한 방법의 적용 절차를 제시함으로써 개발한 방법이 실질적으로 AR/VR을 활용한 공군의 교육 및 훈련 체계 구축 시기여할 수 있도록 하고자 한다.
본 연구는 단편적인 특정 교육 및 훈련 체계에 대하여 AR/VR 기술을 활용하는 현재의 차원을 벗어나서 군이나 조직에서 운영하는 교육 및 훈련 체계 전체를 대상으로 한다. 보다 구체적으로 AR/VR 기술을 활용할 대상 식별과 AR/VR 적용 수준 및 적용할 교육 및 훈련 체계의 우선순위 선정을 위한 기준을 제시함으로써, 보다 체계적인 AR/VR 기술 적용 방향을 결정하는 방법을 개발하는 데 목적이 있다. 또한 개발한 방법을 현실에서 활용할 수 있도록 개발한 방법의 적용 절차를 제시함으로써 개발한 방법이 실질적으로 AR/VR을 활용한 공군의 교육 및 훈련 체계 구축 시기여할 수 있도록 하고자 한다.
본 연구는 특정 교육 및 훈련 체계에 대하여 AR/VR 기술을 적용하기에 앞서 어떤 교육 및 훈련 체계를 대상으로 AR/VR 기술을 적용할 것이며, AR/VR 기술을 이용하여 구축할 때 기술의 적용 수준과 더불어 다수의 교육 및 훈련 체계 중 어떠한 대상을 우선적으로 할 것인지 등 종합적인 교육 및 훈련 체계에 대한 AR/VR 적용 방법을 개발하는데 근본적인 목적이 있다. 이를 위하여 먼저 AR/VR 기술 적용 방안 프레임워크를 제시하였고, 이와 더불어 AR/VR을 적용한 교육 및 훈련 체계의 우선순위를 선정하기 위한 평가기준을 제시하였다.
체계와 관련된 이해당사자의 필요성의 식별, 즉 해당 시스템의 요구(Requirements)를 파악하는 것은 해당 체계의 목표를 설정함에 있어 이정표(Milestone)의 역할을 하기 때문에 중요하다. 본 연구도 이와 마찬가지로, AR/VR 기술을 활용하여 교육 및 훈련의 효과를 개선하고자 할 때, 왜 AR/VR 기술을 활용하고자하며, 이를 통해 얻고자 하는 것이 무엇인지를 파악하는 것을 먼저 수행하였다.
본 연구에서는 이러한 기술 및 교육 특성을 종합하여 반영하고 분류할 수 있는 모형을 개발하였는데, 이는 Fig. 1과 같다. X축은 상호작용의 정도, Y축은 이동성의 정도, Z축은 정보공유의 정도에 따라 크게 8 개의 유형으로 분류되며, 본 연구에서는 이를 AR-VR기술 큐브(Cube)로 명명하였다.
앞선 단계에서 공군의 교육 및 훈련 체계를 AR과 VR 중 어떤 기술을 기반으로 구축할 것인가에 대한 기준과 방향을 제시하였다. 다음 단계는 큰 틀에서 도출한 방향을 보다 세분화할 필요가 있다.

제안 방법

AR/VR 기반 교육 및 훈련체계 식별을 위하여 공군교육사령부내 교관을 대상으로 FGI(Focus Group Interview)를 실시하였다. 체계적인 인터뷰를 위하여, 해당 교육 및 훈련 기관이 AR/VR 체계를 도입하고자 하는 필요성, 이를 통하여 달성하고자 하는 효과, AR/VR 체계 도입 시 제한사항과 고려사항이라는 큰 방향을 설정하고 수행하였다.
1과 같다. X축은 상호작용의 정도, Y축은 이동성의 정도, Z축은 정보공유의 정도에 따라 크게 8 개의 유형으로 분류되며, 본 연구에서는 이를 AR-VR기술 큐브(Cube)로 명명하였다.
이러한 기본적인 평가 기준 준거에 대한 분석 결과, 공군의 수많은 교육 및 훈련 체계에 대한 우선순위 결정이라는 본 연구의 성격 상, 특정한 개별 교육 및 훈련 체계에 대한 세부적인 특성을 고려하는 기준은 앞서 언급한 일반적인 무기체계 획득 대상 결정 후 대안 선정과 마찬가지로 보편적인 기준이 될 수 없기 때문에 이를 제외하였다. 따라서 상위 수준 평가 기준으로 효과성(Effectiveness), 효율성(Efficiency), 파급성(Impact)의 세 가지를 도출하였다. 이러한 각각의 상위 수준별로 도출한 하위 수준을 살펴보면, 효과성의 하위 평가 기준은 사용성(Utilization), 충실성(Adequacy), 현실성(Reality), 완전성(Completeness)의 4가지, 효율성의 하위 평가 기준은 안전성(Safetiness), 활용성(Usability), 가용성(Availability), 편의성(Convenience)의 4가지, 영향성의 하위 평가 기준은 파급성(Influence), 시급성(Timeliness)의 2가지로, 총 10가지의 하위 평가 기준이 도출되었다.
앞선 과정에서 우선 교육의 효과 및 효율 요소에 따른 기준 정립을 통하여 효과성 중심인 경우는 VR 기술 기반, 효율성 중심인 경우 AR 기술 기반, 효과성과 효율성을 동시에 고려할 경우에는 상황에 따라 AR 혹은 VR 기술 기반으로 교육 및 훈련체계를 구축해야 함을 제시하였다. 또한 기술 및 교육 특성 요소에 따른 기준을 도출함으로써, 기술 및 교육 특성으로 상호작용이 필요한 정도, 이동성이 필요한 정도, 정보공유가 필요한 정도에 따라 8개의 영역으로 구분하여 교육 및 훈련체계를 분류하였다. 이러한 기준들을 토대로 교육 및 훈련 체계의 전체적인 개발 방향을 살펴보면 Table 7과 같다.
또한 보다 다양한 이해당사자의 필요성을 식별하기 위하여 ‘교육사 AR/VR 교육훈련체계 개발소요 사업설명서[6]’를 앞선 인터뷰와 마찬가지 접근 방법을 토대로 심도 있게 분석하였다.
이를 위하여 먼저 AR/VR 기술 적용 방안 프레임워크를 제시하였고, 이와 더불어 AR/VR을 적용한 교육 및 훈련 체계의 우선순위를 선정하기 위한 평가기준을 제시하였다. 또한 본 연구를 통해 개발한 방법을 AR/VR 기술을 활용하여 공군의 교육 및 교육 체계를 구축하고자 할 때 실질적으로 사용할 수 있도록 개발한 방법에 대한 체계적인 적용 절차를 3단계로 구분하여 제시하였다.
본 장에서는 2장과 3장에서 제시한 AR/VR 기술 적용 방안 프레임워크와 교육·훈련 체계 우선순위 도출 기준을 어떻게 실질적으로 활용할 것인가에 대한 체계적인 절차를 제시하였다.
둘째, 기술 및 교육 특성인 상호작용 수준, 이동성 수준, 정보 공유 수준에 따라 AR-VR 기술 큐브의 (1)~(8)개 영역으로 분류한다. 셋째, 위와 같이 조직 내에서 운영하고 있는 모든 교육 및 훈련이 (1)~(8) 영역으로 구분되면, 각 영역별로 도출한 교육 및 훈련 체계에 대하여 평가기준을 활용하여 분석함으로써, AR/VR 기술을 적용하여 구축할 교육 및 훈련 체계의 우선순위를 도출한다. 이를 도식하면 Fig.
본 연구는 특정 교육 및 훈련 체계에 대하여 AR/VR 기술을 적용하기에 앞서 어떤 교육 및 훈련 체계를 대상으로 AR/VR 기술을 적용할 것이며, AR/VR 기술을 이용하여 구축할 때 기술의 적용 수준과 더불어 다수의 교육 및 훈련 체계 중 어떠한 대상을 우선적으로 할 것인지 등 종합적인 교육 및 훈련 체계에 대한 AR/VR 적용 방법을 개발하는데 근본적인 목적이 있다. 이를 위하여 먼저 AR/VR 기술 적용 방안 프레임워크를 제시하였고, 이와 더불어 AR/VR을 적용한 교육 및 훈련 체계의 우선순위를 선정하기 위한 평가기준을 제시하였다. 또한 본 연구를 통해 개발한 방법을 AR/VR 기술을 활용하여 공군의 교육 및 교육 체계를 구축하고자 할 때 실질적으로 사용할 수 있도록 개발한 방법에 대한 체계적인 적용 절차를 3단계로 구분하여 제시하였다.
첫째, 관심 있는 교육·훈련 체계에 대하여 교육 효과를 기준으로 구현 기술을 분류한다.
AR/VR 기반 교육 및 훈련체계 식별을 위하여 공군교육사령부내 교관을 대상으로 FGI(Focus Group Interview)를 실시하였다. 체계적인 인터뷰를 위하여, 해당 교육 및 훈련 기관이 AR/VR 체계를 도입하고자 하는 필요성, 이를 통하여 달성하고자 하는 효과, AR/VR 체계 도입 시 제한사항과 고려사항이라는 큰 방향을 설정하고 수행하였다. 또한 보다 다양한 이해당사자의 필요성을 식별하기 위하여 ‘교육사 AR/VR 교육훈련체계 개발소요 사업설명서^[6]’를 앞선 인터뷰와 마찬가지 접근 방법을 토대로 심도 있게 분석하였다.

대상 데이터

통상적으로 체계 설계에 있어서, 해당 체계를 운영하고 참여하는 대상이 이해당사자가 된다. 마찬가지로 AR/VR 기술의 필요성과 이를 통해 얻고자하는 것에 대한 이해는 해당 교육 및 훈련체계를 운영하고 참여하는 주체가 가장 잘 알고 있기 때문에 본 연구에서는 공군 교육사령부에서 교육을 수행하고 있는 교관을 이해당사자로 선정하였다. 특히, 공군 교육사령부에 근무하는 교관들은 해당 교육에 피교육자 즉 참여자로의 경험이 있어, 참여자이면서도 운영 주체이기 때문에 이해당사자로서 매우 적합한 대상이라 할 수 있다.
본 연구는 단편적인 특정 교육 및 훈련 체계에 대하여 AR/VR 기술을 활용하는 현재의 차원을 벗어나서 군이나 조직에서 운영하는 교육 및 훈련 체계 전체를 대상으로 한다. 보다 구체적으로 AR/VR 기술을 활용할 대상 식별과 AR/VR 적용 수준 및 적용할 교육 및 훈련 체계의 우선순위 선정을 위한 기준을 제시함으로써, 보다 체계적인 AR/VR 기술 적용 방향을 결정하는 방법을 개발하는 데 목적이 있다.

성능/효과

앞선 과정에서 우선 교육의 효과 및 효율 요소에 따른 기준 정립을 통하여 효과성 중심인 경우는 VR 기술 기반, 효율성 중심인 경우 AR 기술 기반, 효과성과 효율성을 동시에 고려할 경우에는 상황에 따라 AR 혹은 VR 기술 기반으로 교육 및 훈련체계를 구축해야 함을 제시하였다. 또한 기술 및 교육 특성 요소에 따른 기준을 도출함으로써, 기술 및 교육 특성으로 상호작용이 필요한 정도, 이동성이 필요한 정도, 정보공유가 필요한 정도에 따라 8개의 영역으로 구분하여 교육 및 훈련체계를 분류하였다.
따라서 상위 수준 평가 기준으로 효과성(Effectiveness), 효율성(Efficiency), 파급성(Impact)의 세 가지를 도출하였다. 이러한 각각의 상위 수준별로 도출한 하위 수준을 살펴보면, 효과성의 하위 평가 기준은 사용성(Utilization), 충실성(Adequacy), 현실성(Reality), 완전성(Completeness)의 4가지, 효율성의 하위 평가 기준은 안전성(Safetiness), 활용성(Usability), 가용성(Availability), 편의성(Convenience)의 4가지, 영향성의 하위 평가 기준은 파급성(Influence), 시급성(Timeliness)의 2가지로, 총 10가지의 하위 평가 기준이 도출되었다.
공군 교육사령부 재직 교관 인터뷰와 AR/VR 교육훈련체계 개발소요 사업설명서를 토대로 이해당사자의 필요성을 분석한 결과는 Table 1과 같다. 이해당사자들의 교육 및 훈련 체계에 대한 AR/VR의 필요성을 정리하면 크게 교육의 효과성과 효율성으로 나타났다. 교육의 효과성은 교육과 훈련을 위한 실습 및 장소 부족, 기능의 제한, 현실감 부족, 다양한 비정상 상황 대처 등에 있어서 한계 때문이며, 효율성은 교육 및 훈련 시, 안전 예방, 사용 제약 극복, 장비 파손 및 노후화 해결 그리고 대기 및 이동시간 단축으로 인한 것이었다.

후속연구

최근 4차 산업혁명의 주요 기술로 언급되고 있는 증강현실(AR : Augmented Reality) 및 가상현실(VR : Virtual Reality) 기술을 적용한 교육 및 훈련 체계는 병력이 야전에서 기동하지 않고도 실제 전장과 장비 그리고 실제 환경과 유사한 환경에서 훈련을 할 수 있고 시간과 공간의 제약을 받지 않는 장점이 있다^[1]. 또한 AR/VR 기반의 훈련 체계는 전장 환경과 유사한 실전적 훈련 효과뿐 아니라 사고 예방 및 예산 절감에도 큰 기여를 할 것으로 평가되고 있다.
본 연구에서 개발한 교육 및 훈련 체계에 대한 AR/VR 적용 방법은 공군 뿐 아니라 육군 및 해군, 더나아가 다수의 교육 및 훈련 체계를 운영 및 운용하고 있는 조직에서 어떤 교육 및 훈련 체계를 우선적으로 개발할 것인지, AR 혹은 VR 기술 즉 어떤 기술로 개발해야할지, 개발해야한다면 적용해야할 기술 수준은 어떤지 등에 대한 의사결정을 함에 있어서 매우 유용하게 활용될 것으로 기대된다. 또한 한정된 예산의 경제적 활용이라는 측면에서 볼 때 조직의 전체적인 관점에서의 효율성에도 크게 기여할 것으로 예상된다.
본 연구에서 개발한 교육 및 훈련 체계에 대한 AR/VR 적용 방법은 공군 뿐 아니라 육군 및 해군, 더나아가 다수의 교육 및 훈련 체계를 운영 및 운용하고 있는 조직에서 어떤 교육 및 훈련 체계를 우선적으로 개발할 것인지, AR 혹은 VR 기술 즉 어떤 기술로 개발해야할지, 개발해야한다면 적용해야할 기술 수준은 어떤지 등에 대한 의사결정을 함에 있어서 매우 유용하게 활용될 것으로 기대된다. 또한 한정된 예산의 경제적 활용이라는 측면에서 볼 때 조직의 전체적인 관점에서의 효율성에도 크게 기여할 것으로 예상된다.
향후에는 공군 내 존재하는 모든 교육 및 훈련을 대상으로 본 연구에서 제시한 방법과 절차를 활용하여 연구 결과에 대한 실질적인 유용성 검증과 더불어 추가적인 보완사항을 도출하는 연구를 수행할 필요가 있다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	AR 기술과 VR 기술의 개념은 무엇인가?	VR 기술은 컴퓨터나 소프트웨어 기술을 활용하여 인간의 감각기관에 영향을 주는 제 요소를 생성하여 실제 환경을 구현하는 것으로[7], 교육 및 훈련체계 자체를가상으로 생성하는데 활용 되는 기술이다. 이와 반면에AR 기술은 물리적 실제 환경 위에 컴퓨터나 소프트웨어가 생성한 가상의 추가적인 정보나 기능을 제공하는 것으로[8], 현실의 교육 및 훈련 체계에 보조 정보를 제공을 위해 활용 되는 기술이다. 따라서 교육 및 훈련체계에 어떤 기술을 적용할 것인가는 AR/VR을 활용하여 교육 및 훈련 체계의 효과성과 효율성은 물론, AR과 VR의 이러한 활용 특성을 동시에 고려해야 한다.
	첨단기술을 활용한 전투훈련 체계의 장점은 무엇인가?	군은 당면한 이러한 여러 문제를 해결하기 위하여 다양한 첨단기술을 활용한 전투훈련 체계 개발 및 각종 교육 및 훈련 체계를 구축하려는 시도를 꾸준히 해 오고 있다. 최근 4차 산업혁명의 주요 기술로 언급되고 있는 증강현실(AR : Augmented Reality) 및 가상현실(VR : Virtual Reality) 기술을 적용한 교육 및 훈련체계는 병력이 야전에서 기동하지 않고도 실제 전장과 장비 그리고 실제 환경과 유사한 환경에서 훈련을 할 수 있고 시간과 공간의 제약을 받지 않는 장점이 있다[1]. 또한 AR/VR 기반의 훈련 체계는 전장 환경과유사한 실전적 훈련 효과뿐 아니라 사고 예방 및 예산 절감에도 큰 기여를 할 것으로 평가되고 있다.
	AR/VR의 기술 특성은 무엇인가?	일반 특성은 각 기술의 기본적인 특성에 해당되는 사항이고 여기에서 주목해야할 것이 기술 특성에 해당된다. 기술 특성 중 상호작용(Interaction)은 교육 및훈련 시 현실 혹은 가상 객체 간의 영향을 주고받는 상황을 제공 할 수 있는가에 대한 내용이며, 이동성(Mobility)은 교육 훈련 시 참여자가 움직여야 하는 상황이 반영될 수 있는 정도이며, 정보공유(Information Share)는 교육 및 훈련 시 참여자간 함께 인식해야할정보를 제공해 줄 수 있는가를 의미한다. 이러한 특성은 기술적 관점에서 뿐만 아니라, 교육 특성 관점에서도 중요하다.

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].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증