초록 ▼

□ 연구개발 목표 및 내용
◼ 최종 목표
[최종목표]
ㅇ 피지컬 모델링 툴 개발을 통해 다양한 HW Target 에지 디바이스를 지원하고, Web 기반 시뮬레이터 연동 가상 프로그래밍 환경과 Web-USB 개발을 통해서 에지 디바이스와 연결되며, 라이브 디지털 트윈 서비스로 교사와 학생 각각의 가상 프로그래밍 환경을 동시에 연결 및 양방향 제어와 정보 전달로 원격지에서 비대면 STEAM 교육을 위한 디지털 트윈 기반의 브렌디드 러닝 시스템 개발
[최종 산출물]

◼ 전체 내용
ㅇ 양방향 제어 가

□ 연구개발 목표 및 내용
◼ 최종 목표
[최종목표]
ㅇ 피지컬 모델링 툴 개발을 통해 다양한 HW Target 에지 디바이스를 지원하고, Web 기반 시뮬레이터 연동 가상 프로그래밍 환경과 Web-USB 개발을 통해서 에지 디바이스와 연결되며, 라이브 디지털 트윈 서비스로 교사와 학생 각각의 가상 프로그래밍 환경을 동시에 연결 및 양방향 제어와 정보 전달로 원격지에서 비대면 STEAM 교육을 위한 디지털 트윈 기반의 브렌디드 러닝 시스템 개발
[최종 산출물]

◼ 전체 내용
ㅇ 양방향 제어 가능 라이브 디지털 트윈 서비스
­ 실시간 양방향 제어 스트리밍 서비스 및 네트워크 구성 설계
­ 가상 프로그래밍 환경의 피지컬 시뮬레이션 통신 연동 기술개발
­ 실시간 에지 디바이스 연동 RT-COM 라이브러리 개발
­ 최적의 라이브 성능을 고려한 목적형 통신 채널 변화 기술개발
­ 실시간 양방향 서비스 연동 WebApp 데이터 연결 기능 개발
­ RT-COM 연동 가상 시뮬레이션 인스턴스 상태 및 제어 기능 개발
* RT-COM (RealTime-Communication)
ㅇ Web 기반 통합 가상 프로그래밍 환경
­ C++/C(ARM) 코드 브릿지 타입스크립트(Block타입) 추상화 정의
­ 디바이스 확장 모델링 지원 타입스크립트 디바이스 추상화 적용
­ 에지 디바이스 연동 다운로드 및 통신을 위한 WEB-USB 기능
­ 타입스크립트 모델 정의 기반 시뮬레이터 GUI 및 이벤트 처리 기능
­ 피지컬 디바이스 연동 가상(디지털 트윈) 시뮬레이터 상태 라이브 업데이트 개발
­ 웹 기반 피지컬 컴퓨팅 코드 빌드를 위한 WebApp 개발
­ 가상 프로그래밍 환경 연동 코드 전송 및 바이너리 파일 다운로드 기능 개발
­ 코딩에디터/시뮬레이터/라이브 디지털트윈 서비스 통합 WebApp
­ 가상 시뮬레이터 기반 추가/선택적 센서 연동 및 데이터 가시화 기능 개발
­ 가상 시뮬레이터 입출력 센서 연동 가시화 메뉴에 따라 데이터 표현 기술 개발
ㅇ 화상서비스 연계 피지컬 교육용 LMS
­ 교사/학생 양방향 인터랙션 가능 피지컬 컴퓨팅 교육용 화상 서비스 UX/UI 개발
­ 원격/대면 수업 학생/선생님 프로그램 코드 실시간 공유 및 피드백 기능 개발
­ 학생들의 실시간 코딩 진행률 모니터링 대시보드 기능 개발
­ 피지컬 컴퓨팅 교육 콘텐츠 생성과 학습 클래스 연계 구성 및 활용 기능 개발
­ 가상 프로그래밍 통합 및 피지컬 콘텐츠 저작 도구 연계 기능 개발
­ 교실 교육 및 서비스 연계를 위한 피지컬 컴퓨팅 교육 LMS 연계 API 개발
ㅇ 서비스 안정화 및 실증
­ 라이브 디지털 트윈 서비스와 가상 프로그래밍 환경 통합 실증
­ 피지컬 컴퓨팅 화상 서비스 및 LMS 연동 시나리오 기반 수업 서비스 통합 테스트
­ Production 서비스를 위한 시스템 구성과 테스트환경 실증
­ 대상 학교/학급 환경에서의 통합 가상 프로그래밍 환경 준비 검증
­ 화상 교육 및 LMS 교육 연계 하이브리드 환경 테스트
­ Production 서비스 상태 실시간 양방향 라이브 서비스 최적화
­ Web-USB 연계 피지컬 데이터 연동 및 제어 기능 안정화
­ 원격/대면 클래스 생성 및 하이브리드 피지컬 컴퓨팅 교육 실증
­ 비대면 피지컬 컴퓨팅 교육 실증 데이터 분석 및 결과 기반 사업화 진행 반영

□ 연구개발성과
[정성적 연구개발성과]
ㅇ 실시간 양방향 에지 디바이스 연동 및 제어를 위한 라이브 디지털 트윈 서비스 플랫폼
ㅇ AI 에지 디바이스 및 실시간 시뮬레이션 양방향 피지컬 컴퓨팅 학생 서비스
ㅇ 완벽한 온라인 피지컬 교육 환경 제어 가능한 양방향 피지컬컴퓨팅 교강사 서비스
ㅇ 비대면 온라인 피지컬 교육 완성을 위한 피지컬 컴퓨팅 교육 서비스 및 실증
[정량적 연구개발성과]
ㅇ 학급(프로젝트) 단위 동시 다중 접속 수 : 동시 다중 110명 접속 사용 완료
ㅇ 라이브 디지털 트윈 연동 시뮬레이터 업데이트 지연 시간 : 82.68ms 미만 달성
ㅇ 피지컬 컴퓨팅 콘텐츠 정의 상호 제어 정확도 : 상호 제어 97% 이상 달성
ㅇ 모델링 툴 정의 에지 디바이스 개수 : 코드위즈, 코드이노 2종 달성
ㅇ 학습자/교수자 실증 만족도 : 리커트척도 기반 100% 산정 80% 이상 확보
[사업화 성과]
ㅇ 16억원 이상의 간접 매출 성과 달성

□ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
① 실시간 양방향 스트리밍 서비스를 위한 라이브 디지털 트윈 서비스 기술
o 대면/비대면 하이브리드 상황에 대한 피지컬 컴퓨팅 교육 환경 제공
- 디바이스 제어가 되지 않아 학생들의 문제점을 해결할 수 없는 상황으로 실시하지 않은 피지컬 컴퓨팅 교육을 어떠한 상황에서도 정지 없이 교과 과정을 수행할 수 있는 디지털 환경을 제공
- 원격지 소유 피지컬 디바이스와 함께 연결되어 동작되는 센서 부품들의 확대로 다양한 비대면 피지컬 컴퓨팅 교육 콘텐츠가 생성되고, 교육될 수 있음
- 지병이나 사고로 인한 교실 이외에서 수업을 들어야 하는 학생들과 함께 교실에서 원격지에서 모두 동시에 모두 가능한 하이브리드 수업을 진행할 수 있는 환경을 제공
② 통합 가상 프로그래밍 환경 기반 하이브리드 화상 서비스 연동 LMS
o 글로벌 학생들을 위한 공동 프로젝트를 진행하는 서비스 활용
- 지역적으로 여러 곳에 흩어져 있는 학생들이 하나의 클래스에서 동일한 피지컬 에지 디바이스를 확인 및 제어하고, 새로운 아이디어로 확장되는 공동 프로젝트 환경에 활용
- 위험물에 대한 교육을 위해 안전한 곳에 있는 피지컬 에지 디바이스를 활용하여 학생들에게 직접 제어 및 상태를 확인할 수 있는 교육으로 확대될 수 있음
③ 에지 디바이스 기반 온라인 피지컬 컴퓨팅 교육용 콘텐츠 및 서비스
o 실과/정보 교과의 현장 밀착형 비대면 교육
- 학교 현장에서 비대면 교육시 수업의 간극없이 성공적으로 수업 운영
- 원거리에서도 다양한 PBL 방식의 수업 활용
- 현재 온라인수업으로는 불가능한 모둠 또는 소그룹 수업에 활용
o 교사별/학교별/교육청별 콘텐츠 제작 및 운용
- 콘텐츠 에디터와 피지컬 컴퓨팅 코딩 솔루션이 하나로 운영되는 본 서비스는 각 교사별/학교별/교육청별 콘텐츠 제작 솔루션으로 활용
- 작성된 콘텐츠는 다양한 방식으로 공유되어 양질의 콘텐츠가 생성되고 활용되는 플랫폼으로 활용
o 교육부 3대 정책중의 하나인 ‘디지털교과서’사업에 솔루션 제공
- 정보’ 과목 디지털교과서에 본 솔루션과 함께 콘텐츠를 제공하여 7년간의 매출 성과 기대
- 현재 17개 시도 교육청과 교과서를 출판하는 출판사와 솔루션 공급 협의 중

(출처 : 요약문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 요 약 문 ... 3
• 목차 ... 8
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 9
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 11
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 39
• 1) 연구수행 결과 ... 39
• 2) 목표 달성 수준 ... 63
• 4. 목표 미달 시 원인분석 ... 65
• 5. 연구개발성과의 활용 및 사업화 계획 ... 66
• 끝페이지 ... 71