가상현실(VR)을 이용한 교육은 고가의 장비나 넓은 공간이 필요하지 않기 때문에 최근 많은 관심을 받고 있으며 효과적으로 교육에 활용할 수 있다. 한편 기초의학과목(기능해부학)은 보건관련 전공에서 매우 중요하지만 학생들은 이해하는데 많은 어려움을 겪고 있다. 이 연구의 목적은 가상현실을 기초의 학수업에 적용하고 학생들의 만족도를 조사하는 것이다. 학생들은 해부학 가상현실 프로그램(3D Organon®)을 직접 경험하고 이해도, 집중도 및 흥미도의 부분에 있어서 만족도를 다른 학습 자료와 함께 설문하였다. 전반적으로 가상현실을 사용한 학습이 교과서, 모델 및 3D 응용 프로그램과 같은 다른 학습 자료보다 더 높은 만도도의 결과를 나타냈다. 그러므로 본 연구는 해부학 수업 등 의학계열 과목에 가상현실의 활용할 것을 제안한다.
가상 인물은 컴퓨터에 의해 합성된 가상적인 연기자로 최근 많은 영상물에 사용되어 대중에게 큰 호응을 얻고 있고 점차 그 활용 범위가 확대될 전망이다. 가상인물의 동작은 가상 인물의 사실성을 좌우하기 때문에 자연스러운 동작을 보다 적은 노력으로 빠르게 만들기 위해 다양한 방법들이 연구되었다. 가상 인물의 동작의 기본이 되는 자세를 제어하기 위해 다관절체와 인체변형 기법들이 제안되었다. 키프레임 보간법은 소수의 자세로 동작을 생성하고 역운동학을 이용하여 편리하게 동작을 제어할 수 있지만 사용자의 많은 노력과 시간을 요구한다. 대안으로 제시된 동력학 기반 동작 생성은 자연스러운 동작을 자동으로 생성할 수 있는 반면 사용자의 제어가 어렵다. 최근에 각광 받고 있는 연기 기반 방법은 실제 연기자의 동작을 가상 인물에 대입하여 빠르고 자연스러운 동작 생성을 가능하게 한다. 생성된 동작은 동작 혼합이나 전이의 방법으로 재 사용된다. 가상 인물 스스로가 충돌을 검사하여 충돌을 피할 수 있는 경로를 계획하여 동작을 생성하게 하는 연구, 더 나아가서 가상 인물이 주변 상황을 파악하고 능동적으로 대처할 수 있게 하는 연구를 통해 가상 인물은 보다 실제 인간에 가까운 모습으로 발전하고 있다.
다수의 사용자가 자원을 공유하는 클라우드 센터에서는 자원 사용량 예측이 힘들기 때문에 지속적으로 가상머신의 자원 부족과 특정 물리 서버에 가상머신들이 집중되는 것을 방지하고자 클라우드 센터를 구성하는 다수의 물리 서버 사이에서 가상머신을 이주시키는 마이그레이션 작업을 수행한다. 가상머신 마이그레이션은 가상머신에게 할당된 자원의 규모에 따라 물리 서버에 가상머신을 균등하게 배치시킬 수 있지만 가상머신의 특정 자원에 따른 자원 집중 현상은 방지할 수 없다. 본 논문에서는 가상머신 마이그레이션 작업 시 자원 집중 현상을 방지하기 위한 기반 정보를 생성하는 가상머신 유형분류 기법을 제안한다. 본 논문에서 제안하는 가상머신 유형분류 기법은 물리 서버에서 실행 중인 가상머신의 자원 사용 정보를 기반으로 CPU, 메모리 유형으로 분류하여 가상머신 마이그레이션을 수행할 때 사용할 수 있는 기반 정보를 제공한다. 또한 본 논문에서 제안한 기법은 실험을 통해 무시할 수 있는 수준의 오버헤드를 발생시키는 것을 확인하였다.
프로그램된 정보를 사용하는 자율 가상 캐릭터는 항상 반복된 패턴 행동을 하기 때문에 사용자가 흥미를 잃는 경우가 많고 현실성도 떨어진다. 본 논문에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해, 자율 가상캐릭터가 자율적으로 인지한 정보를 저장하고 저장한 정보를 활용하여 상황에 맞는 행동을 수행할 수 있는 메모리 체계를 제안한다. 본 논문은 자율 가상 캐릭터가 시각 주목으로 인지한 정보를 저장하고 관리하는 메모리 체계의 모델을 제시한다. 메모리 용량을 효율적으로 사용할 수 있도록 게임 환경에 적합한 빠른 시각 주목 알고리즘을 연구하여 중요하고 눈에 띄는 정보만 저장한다. 자율 가상 캐릭터의 인지 메모리를 크게 시각 기억와 공간 관계 기억 구조로 구성한다. 시각 기억은 쿼드그래프로 구현된 저장 구조에 인지한 정보를 저장한다. 공간 관계 기억은 공간 관계 그래프 이론을 기반으로 객체들간의 방향과 거리 정보를 저장한다. 본 논문의 제안 방법을 가상 환경에서 실험한 결과, 자율 가상 캐릭터는 시각 주목 기능으로 3차원 가상 환경의 동적 객체까지 감지하여 자율적으로 정보를 주목하여 저장하고 있음을 확인했다. 자율 가상캐릭터는 메모리 정보를 활용하여 목표 객체를 빠르게 탐색하며 길찾기에 필요한 경로 계획을 수립한다. 성능면에서는 주목맵만들기 위한 특징맵으로 가장 주목할 수 있는 특징들로 구성하여 처리속도가 1.6배 이상 향상됨을 확인했다.
가상화 기술은 클라우드 컴퓨팅의 핵심 기술로서 서버 및 스토리지, 하드웨어 등을 분리된 시스템이 아닌 하나의 자원 영역으로 간주하여 자원을 필요에 따라 할당할 수 있다. 클라우드 컴퓨팅 환경에서는 가상화 기술을 통해 자원을 통합하여 활용을 극대화하고, 운영비용 절감 및 공간절약의 효과를 얻을 수 있다. 그러나 가상화 가술을 제공하는 가상화 소프트웨어의 경우, 소프트웨어 자체에서 발생할 수 있는 보안 취약점이 존재하게 되고, 이를 이용한 보안 위협 요소는 가상화 환경 기반의 클라우드 컴퓨팅 서비스의 신뢰도를 저하시킬 수 있다. 본 논문에서는 가상머신(VM : Virtual Machine)이 갖는 취약점 분석을 통하여 가상화 환경에서 발생 가능한 보안 위협을 정의하고, 분석 결과를 기반으로 클라우드 컴퓨팅의 가상화 환경에서 고려해야할 보안 문제 및 대응 방안을 기술한다.
클라우드 환경에서는 가상머신의 고성능 연산을 지원하기 위해 Graphic Processing Unit(GPU)를 사용한다. 가상머신들은 공평성을 위해 독립적인 가상머신 스케줄러를 사용하기 때문에 컴퓨팅 자원의 초과 사용으로 인한 성능 저하가 발생해도 동일한 작업을 수행하는 가상머신들의 성능은 균등하게 측정된다. 하지만 GPU 연산의 경우 다중 작업을 수행할 때 하드웨어 기반 스케줄러를 사용하며 가상머신의 입출력 작업을 위한 하이퍼바이저의 First In First Out(FIFO) 기반 스케줄링 기법으로 인해 가상머신 사이의 공평성을 보장할 수 없다. 본 논문에서는 GPU 메모리를 초과 사용하는 환경에서 가상머신들의 성능을 측정하고 성능 불균형으로 인한 문제를 분석한다.
최근 급속히 발전하고 있는 콘텐츠 제작 기술을 활용하여 가상현실 콘텐츠를 제작하고 학습 도구로 활용하는 사례가 증가하고 있다. 학습 자료로써 사진이나 동영상과 같은 정적인 콘텐츠의 의존에서 벗어나, 상호작용적인 가상현실 콘텐츠를 학습에 활용하는 연구의 중요도가 높아지고 있다. 학습자가 기상 현상과 같이 입체적이고도 동적으로 변화하는 소재를 가상현실에서 능동적으로 체험한다면, 학습효과가 높아질 것으로 예상한다. 최신 실시간 컴퓨터 그래픽스 기술과 그래픽스 하드웨어는 기상 현상을 사실적으로 재현할 수 있는 수준으로 이미 발전해 있다. 이러한 최신 기술이 컴퓨터를 활용한 기상학 교육에서 활용할 수 있다. 본 연구에서는 실시간 볼륨 구름 시뮬레이션을 구현하여 상용 게임 엔진에 탑재하고, 이를 기반으로 기상학 학습용 가상현실 콘텐츠를 제작하는 방법에 대해서 논한다.
가상화 기술은 소프트웨어적으로 독립된 가상환경을 제공함으로써 관리 수단 통합, 자원 활용 극대화, 안정된 서비스 제공 및 비용 절감 등 많은 이점을 부여하며 다양하게 활용되고 있다. 가상화를 적극적으로 활용하고 있는 분야로는 서버 가상화, 실시간 시스템, 시스템 모니터링, 클라우드 컴퓨팅 등을 대표적으로 꼽을 수 있으며, 시스템 보안 분야에서도 가상화의 이점을 적용하여 한층 높아진 보안 서비스를 제공하고 있다. 이러한 동향에 따라 본 논문에서는 먼저 가상화 기술에 대해 전반적으로 살펴보고, 이를 기반으로 시스템 보안 분야에서 가상화 기술이 어떻게 활용되고 있는지 알아본다.
최근 인터넷상에서 웹 출판이 가능한 삼차원 가상공간을 효율적으로 구축하기 위한 다양한 VRML(Virtual Reality Modeling Language) 저작도구들이 개발되고 있다. 기존의 오프라인 방식의 VRML 저작도구들은 실세계에 존재하는 다양한 형태의 객체들을 라이브러리로 제공하지만 수많은 객체들을 모두 제공하는 것에는 한계가 있으며, 여러 사람이 공동 작업을 통해 하나의 가사공간을 구축할 수 없는 문제점이 있다. 본 논문에서는 온라인 상에서 객체를 저작하고 공동 작업을 통해 가상공간을 구축할 수 있는 가상공간 저작 서버를 제안하고 구현한다. 가상공간 저작 서버에 접속하는 모든 클라이언트들은 자신이 저작한 삼차원 객체들을 다른 클라이언트들과 공유해서 사용할 수 있다. 공동 작업이 가능한 가상공간 저작 서버는 여러 곳에 흩어져 저장되어 있는 가상 객체들의 재사용을 가능하게 하며 가상공간 구축에 대한 공동 작업을 통해 작업의 효율을 극대화 할 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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