[논문]자동차 안전교육 VR 시뮬레이션 제작을 위한 프레임워크

셰차오; 딩슈후이; 장영직; 윤태수

doi:10.15207/jkcs.2019.10.9.037

자동차 안전교육 VR 시뮬레이션 제작을 위한 프레임워크
Framework for Car Safety Education Virtual Reality Simulation 원문보기

한국융합학회논문지 = Journal of the Korea Convergence Society, v.10 no.9, 2019년, pp.37 - 45

셰차오 (동서대학교 영상콘텐츠학부) , 딩슈후이 (동서대학교 영상콘텐츠학부) , 장영직 (동서대학교 영상콘텐츠학부) , 윤태수 (동서대학교 디지털콘텐츠학부)

초록
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최근 몇 년간 가상현실(VR, Virtual Reality) 기술의 등장은 안전교육의 새로운 모델을 제공하여 사용자로 하여금 가상 안전교육 환경에서 재난에 대한 지식습득 및 대응을 가능하게 한다. 그러나 현재 국내외의 연구개발과 관련된 관련 VR 제품은 비교적 간단하고, 특정 사고에 대한 실질적인 교육 방안이 없으며, 안전교육에서 충분히 역할을 할 수 있을 만큼 실용성적이지 않다. 본 논문에서는 재난의 유형 중 자동차 사고를 예시로, 자동차 안전교육 분야에서 적용된 VR 기술의 문제점과 단점을 고찰하고, VR 기술을 기반으로 한 자동차 안전교육의 시스템 프레임워크를 제안하고자 한다. 본 논문에서 제안한 자동차 안전교육 시스템은 이용자가 운전 안전의식을 향상시키고, 운전 시 안전지식을 습득하며, 자동차 안전교육에 매우 중요한 운전 안전기술을 습득하는 데 도움이 될 것이라 사료된다. 또한, VR 기술을 기반으로 한 안전교육의 설계와 제작방식은 VR 기술과 통합하여 관련 교재 제품을 개발하고 최종적으로 교육을 도입한다면 현대 교육 교학 이론의 적용에 중요한 참고적 의미를 갖으리라 사료된다.

Abstract ▼ AI-Helper

In recent years, the emergence of virtual reality (VR Virtual Reality) technology has provided a new model of safety education, enabling users to learn and respond to disasters in a virtual safety education environment. However, the related VR products related to domestic and foreign R & D are relatively simple, there is no practical training on specific accident, and it is not practical enough to play a sufficient role in safety education. In this paper, the problems and disadvantages of VR technology applied in the field of automobile safety education as an example of automobile accident among the types of disasters are examined, and a system framework of automotive safety education based on VR technology is proposed. The vehicle safety education system proposed in this paper will help users to improve driving safety consciousness, to acquire safety knowledge in driving, and to acquire driving safety skill which is very important for automobile safety education. In addition, the design and production methods of safety education based on VR technology are considered to have important reference implications for the application of modern teaching and teaching theory by integrating with VR technology and developing related teaching materials products and finally introducing education.

주제어

표/그림 (12)

그림 Fig. 1. Principles of system design
그림 Fig. 2. System framework workflow design
그림 Fig. 3. Design of car safety education simulation system framework
그림 Fig. 4. User landing page
그림 Fig. 5. Operation Guide prompt for main function interface
그림 Fig. 6. Quiz module interface
그림 Fig. 7. Skill training interface (a), (b)
표 Table 1. Knowledge teaching content
표 Table 2. Operational teaching content
그림 Fig. 8. Examination module interface
그림 Fig. 9. Questionnaire
표 Table 3. Questionnaire results

AI 본문요약
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문제 정의

셋째, 실제 교육과 교수 과정에서 그 역할을 충분히 수행할 수 없다. 그리하여 본 논문에서는 안전교육 분야에서 VR 기술의 적용에 있어서의 문제점을 해소할 수 있는 VR 기술 안전교육에 근거한 시스템 프레임워크를 제안하고자 한다. 본 논문은 VR 안전교육 플랫폼의 설계와 개발에 참고할만한 중요한 자료가 될 것이라 사료된다.
(4)그 틀을 다른 안전한 교육 플랫폼으로도 개발할 수 있도록 시스템 프레임워크를 보완한다. 본 논문은 VR 교육 플랫폼을 제작하는 프레임웍을 제안하는 동시에 문제점을 지적하여 향후 연구에 초석이 될 수 있는 자료라 사료된다.
본 논문은 현대 교육 교수 이론의 분석을 바탕으로 대중에게 적합한 VR 기반 차량 운전 안전 교육 시스템의 설계 방법, 설계 원리, 설계 요소 및 프레임워크를 연구하고 요약하며, 프레임워크에 따라 가상 시뮬레이션 플랫폼을 구현했다. 완료된 구체적인 작업은 다음과 같다.

가설 설정

(2)시스템에 의해 구현되는 기능은 여전히 비교적 단순하고 충분히 풍부하지 않다. (3)VR 기기 자체의 단점이 있다. 예를 들어, 사용자 시험 기간이 지난 후 어지럼증을 유발하며, 헤드 장착 표시장치의 무게도 사용자의 경험에 영향을 미칠 수 있다.

제안 방법

완료된 구체적인 작업은 다음과 같다. (1)다수의 문서를 검토하고, 국내외 VR 기술을 바탕으로 자동차 운전안전교육의 연구현황을 분석하고, 장단점을 정리했다. (2)안전교육에 적용되는 VR 기술의 시스템 설계 및 구현의 이론적 근거 및 설계 원리을 요약하여 시스템의 설계 워크플로우를 요약한다.
(3)시스템의 프레임워크모델 및 개발 프로세스를 요약하고, 시스템의 주요 기능을 구현한다. (4)시스템 프레임워크에 기초한 플랫폼을 평가했다. 반면, 본 연구에서는 다음과 같은 문제점이 있다.
자동차 운전 안전교육의 관련 이론과 설계원리에 따라 VR 기술에 기반한 자동차 운전 안전 교육 시스템을 설계한다. Fig. 2처럼, 우선 VR 기술을 기반으로 안전교육 시스템의 설계 이론적 근거를 분석한다. 이 후, 이러한 이론적 토대를 바탕으로 교류설계를 요약하여 시스템의 설계원리를 제안하고, 그 원리에 따라 시스템의 요소설계를 별도로 실시한다.
VR 기술의 이론적 근거 다섯 가지 구성주의 이론, 인지주의 이론, 몰입성 이론, 게임화 이론, 학습전달 이론을 바탕으로 시스템의 설계원리를 구성한다. 이러한 이론 기반에 근거하여 가장 중요한 다섯 가지 시스템 설계 원리를 도출한다[12].
이 이론은 VR 기술을 안전 교육에 적용하기 위한 이론적 근거를 제공한다[7]. 따라서 이시스템의 설계는 학습자를 핵심으로 하여 구성주의 이론에 바탕을 두고 있어 학습자가 독자적으로 쌍방향적이고 창의적인 학습을 수행할 수 있도록 한다. 인지주의 이론(Cognitive learning)이 교습 개념은 학생에게 특정한 상황 및 인지 처리 과정을 제공하여, 학생의 인지 구조형성을 촉진하는 과정에서 학생의 인지 개발을 촉진하는 것이다[8].
이 후, 이러한 이론적 토대를 바탕으로 교류설계를 요약하여 시스템의 설계원리를 제안하고, 그 원리에 따라 시스템의 요소설계를 별도로 실시한다. 마지막으로, 이론과 관련 설계 원리에 근거하여 시스템의 시스템 프레임워크와 플랫폼 개발 프로세스를 설계한다.
본 논문은 VR 안전교육 플랫폼의 설계와 개발에 참고할만한 중요한 자료가 될 것이라 사료된다. 본 논문의 구성은 여섯 부분으로 구분되며, 수행한 작업과 단점을 요약하고, 향후 시스템의 추가 개발 및 적용에 대해 토의하고 예측한다.
본 시스템은 무의식적인 설계와 자연적인 인간-컴퓨터 간의 상호작용 설계의 원리를 기반으로 VR의 3I 기본특징인 몰입감, 상호 작용, 상상력(Immersion, Interaction,Imagination)과 결합되어 HTC VIE 웨어러블 장치를 통해 인간과 VR 장면을 실현한다. 상호작용에서 입력과 출력으로 HTC VIVE 장치의 핸들, HMD 등을 사용한다.
시스템에 대한 사용자의 의견과 제안을 보다 잘 이해하고, 사용자로부터 시스템에 대한 피드백을 처음 전달받기 위해 설문 조사 방법을 이용하여 시스템의 이용 가능성과 이용 효과를 분석한다. 시스템의 이용 가능성과 이용을 분석하기 위해 앙케이트 조사를 이용하며, Fig.
2처럼, 우선 VR 기술을 기반으로 안전교육 시스템의 설계 이론적 근거를 분석한다. 이 후, 이러한 이론적 토대를 바탕으로 교류설계를 요약하여 시스템의 설계원리를 제안하고, 그 원리에 따라 시스템의 요소설계를 별도로 실시한다. 마지막으로, 이론과 관련 설계 원리에 근거하여 시스템의 시스템 프레임워크와 플랫폼 개발 프로세스를 설계한다.
자동차 운전 안전교육의 관련 이론과 설계원리에 따라 VR 기술에 기반한 자동차 운전 안전 교육 시스템을 설계한다. Fig.

대상 데이터

내용은 Table 1과 같이 침수사고, 빗길사고, 화재사고, 과속사고 네 가지이다. 첫 번째 항목은 침수 사고다.

성능/효과

그러나 VR 기술 장비의 업그레이드로 본 논문의 연구 분야에서는 다음 사항을 포함하되 이에 국한되지 않는 보다 관련 있는 연구를 실시할 필요가 남아 있다. (1)심층 VR 기술과 자동차 운전 안전 교육 이론, 시스템의 설계와 개발을 더 잘 지원한다. (2)생활 속의 운전 장면, 운전 사고와 결합해더 많은 기능 모듈 개발.
관련 이론적, 학술적 연구의 요약은 충분히 깊지 않으며, 이론적 연구에서는 여전히 다소 희박하다. (2)시스템에 의해 구현되는 기능은 여전히 비교적 단순하고 충분히 풍부하지 않다. (3)VR 기기 자체의 단점이 있다.
셋째, 상호 작용의 점수는 4점이기 때문에, 사용자는 시스템이 상호 작용성이더 좋다고 생각하는데, 이는 시스템이 기술 이주의 실행을 효과적으로 촉진할 수 있다는 것을 반영한다. 넷째, 몰입 형와 인터페이스에서 이 두 점수는 상대적으로 낮으며, 하나는 3점과 3.5점이다. 만족도는 더욱 향상되어야 하므로 시스템을 더욱 최적화해야 한다.
만족도는 더욱 향상되어야 하므로 시스템을 더욱 최적화해야 한다. 다섯째, 시스템 만족 일반적으로 말하면, 시스템에 대한 사용자의 전체적인 만족도가 높다. 이 제도는 자동차 운전 안전 교육의 교육 및 교육 활동에 사용될 수 있음을 알 수 있다.
따라서 VR 제품의 상호작용 설계를 위해서는 시스템의 설계는 필수적이다. 둘째, VR기술과 교육이론 통합의 측면에서는 관련 VR 교육제품의 설계와 개발이 심층적인 교육 교수론에 통합되지 않는다. 관련된 교육내용이나 교육방법의 질은 전적으로 교육 및 교사의 내용에 대한 회사의 설계 및 개발 직원의 이해와 숙달 여부에 달려 있다.
통계 결과는 첫째, 소설 제도의 점수는 4점이기 때문에 사용자는 시스템이 기능적 설계 측면에서 참신하다고 생각하여 시스템이 학습에 대한 사용자의 관심을 더 잘 자극할 수 있음을 나타낸다. 둘째, 사용의 용이성의 점수는 4.3점이라 사용자들은 사용 편의성이 좋고 사용의 어려움이 적다고 생각한다. 셋째, 상호 작용의 점수는 4점이기 때문에, 사용자는 시스템이 상호 작용성이더 좋다고 생각하는데, 이는 시스템이 기술 이주의 실행을 효과적으로 촉진할 수 있다는 것을 반영한다.
3점이라 사용자들은 사용 편의성이 좋고 사용의 어려움이 적다고 생각한다. 셋째, 상호 작용의 점수는 4점이기 때문에, 사용자는 시스템이 상호 작용성이더 좋다고 생각하는데, 이는 시스템이 기술 이주의 실행을 효과적으로 촉진할 수 있다는 것을 반영한다. 넷째, 몰입 형와 인터페이스에서 이 두 점수는 상대적으로 낮으며, 하나는 3점과 3.
둘째, 운영 모드와 장비의 한계로 실용성이 떨어진다. 셋째, 실제 교육과 교수 과정에서 그 역할을 충분히 수행할 수 없다. 그리하여 본 논문에서는 안전교육 분야에서 VR 기술의 적용에 있어서의 문제점을 해소할 수 있는 VR 기술 안전교육에 근거한 시스템 프레임워크를 제안하고자 한다.
무의식적인 설계 원리에 근거하여 안내 인터페이스를 설계하여 상호작용 설계가 사용자의 자연적 행동 특성에 더 부합되도록 하고, 사용자의 참여와 사용 참여를 강화한다[14] 미지의 영역을 탐험할 때 사람들은 항상 예측불허하고 지식이 부족한 부분에 대해 경험하기 때문에 낯선 것을 사용할 때 실수를 저지르기가 쉽다. 이 연구는 자연스러운 인간과 컴퓨터 상호작용 기술에 의해 뒷받침되는 가상장면이 강한 공간 감각, 강한 표현력, 그리고 자연적인 상호작용의 특성을 가지고 있다는 것을 증명한다[15]. 따라서 VR 시나리오의 경우 자연적인 인간과 컴퓨터 상호작용 설계 기법에 기반한다.
그러나 포괄적인 관점에서 볼 때 국내외 VR 안전교육의 시뮬레이션에는 몇 가지 단점이 있다. 첫째, 관련 VR 시스템 제품은 교육 이론과 밀접하게 연계되지 않는다. 둘째, 운영 모드와 장비의 한계로 실용성이 떨어진다.
결과는 Table 3과 같다. 통계 결과는 첫째, 소설 제도의 점수는 4점이기 때문에 사용자는 시스템이 기능적 설계 측면에서 참신하다고 생각하여 시스템이 학습에 대한 사용자의 관심을 더 잘 자극할 수 있음을 나타낸다. 둘째, 사용의 용이성의 점수는 4.

후속연구

컨텐츠를 풍부하게 하여 자동차운전 안전 교육 분야에서 시스템의 실용성을 강화한다.(3)실험 횟수를 늘리고 본 시스템의 응용실천 효과 분석의 설득력을 높일 필요가 있다. (4)그 틀을 다른 안전한 교육 플랫폼으로도 개발할 수 있도록 시스템 프레임워크를 보완한다.
요컨대, 이 시스템의 설계와 구현은 자동차 운전 안전교육의 교육 형태를 강화시키고, 관련 VR 교육 제품의 개발과 구현에 참고적인 의미를 갖는다. 그러나 VR 기술 장비의 업그레이드로 본 논문의 연구 분야에서는 다음 사항을 포함하되 이에 국한되지 않는 보다 관련 있는 연구를 실시할 필요가 남아 있다. (1)심층 VR 기술과 자동차 운전 안전 교육 이론, 시스템의 설계와 개발을 더 잘 지원한다.
그리하여 본 논문에서는 안전교육 분야에서 VR 기술의 적용에 있어서의 문제점을 해소할 수 있는 VR 기술 안전교육에 근거한 시스템 프레임워크를 제안하고자 한다. 본 논문은 VR 안전교육 플랫폼의 설계와 개발에 참고할만한 중요한 자료가 될 것이라 사료된다. 본 논문의 구성은 여섯 부분으로 구분되며, 수행한 작업과 단점을 요약하고, 향후 시스템의 추가 개발 및 적용에 대해 토의하고 예측한다.
요컨대, 사용자는 시스템의 전체적인 설계에 대한 만족도가 높고, 경험이 좋다. 이 시스템은 자동차의 운전 안전 교육 및 교육 활동에 활용될 수 있는데, 이는 추가적인 연구와 홍보를 할 가치가 있으며, VR 기술을 운전 안전 교육에 도입할 가치가 있음을 알 수 있었다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	VR 안전교육의 시뮬레이션의 단점은?	그러나 포괄적인 관점에서 볼 때 국내외 VR 안전교육의 시뮬레이션에는 몇 가지 단점이 있다. 첫째, 관련 VR 시스템 제품은 교육 이론과 밀접하게 연계되지 않는다. 둘째, 운영 모드와 장비의 한계로 실용성이 떨어진다. 셋째, 실제 교육과 교수 과정에서 그 역할을 충분히 수행할 수 없다. 그리하여 본 논문에서는 안전교육 분야에서 VR 기술의 적용에 있어서의 문제점을 해소할 수 있는 VR 기술 안전교육에 근거한 시스템 프레임워크를 제안하고자 한다.
	VR 기술의 이론적 다섯 가지 근거는?	VR 기술의 이론적 근거 다섯 가지 구성주의 이론, 인지주의 이론, 몰입성 이론, 게임화 이론, 학습전달 이론을 바탕으로 시스템의 설계원리를 구성한다. 이러한 이론 기반에 근거하여 가장 중요한 다섯 가지 시스템 설계 원리를 도출한다[12].
	교육 내용의 범주는?	교육성 설계는 본 장에서 교육내용 설계를 위한 주행 안전지식 매뉴얼에 기초하고 있다[13]. 시스템의 특정 설계 프로세스에서, 교육 내용의 종류에 따라, 교육 내용은 지식 교수 콘텐츠(Knowledge teaching content)와 운영 교수 콘텐츠(Operational teaching content)의 두 가지 범주로 나뉜다. 이 두 가지는 구별할 필요가 있다.

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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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