2000년대 초부터 전통적인 가상 스튜디오 제작 시스템을 활용하여 수많은 교육 콘텐츠를 제작해 온 EBS는 약 20년만인 2020년 10월에 AR 영상 제작 시스템을 도입했다. 카메라의 움직임과 렌즈 정보를 트래킹하여 실시간으로 그래픽 요소와 실사를 합성한다는 기본 개념은 유사하지만, 새로 도입된 AR 영상 제작 시스템은 이전보다 개선된 몇 가지 최신 기술이 적용되었다. 좀 더 자유로운 카메라의 움직임을 가능하게 해주고 안정적으로 위치 트래킹을 할 수 있는 마커 추적 방식의 트래킹 기술이 적용되었고, 운영 소프트웨어는 컴퓨터 게임 제작에 활용되는 대표적인 그래픽 엔진 중 하나인 언리얼 엔진이 적용되어 시스템의 렌더링 부담은 줄어들면서 고품질의 실시간 그래픽 효과가 가능하게 되었다. 해당 시스템은 생방송 전용 스튜디오에서 부감 촬영을 담당하는 크레인 카메라에 설치되어 어린이 대상 생방송 프로그램에 주로 활용되고 있으며, 2D 그래픽으로 표현되던 코너 소개나 퀴즈 이벤트 등의 영상 중 일부가 3D AR 영상으로 전환되었다. 본 논문에서는 AR 영상 제작 시스템의 도입과 적용이 EBS의 콘텐츠 제작 측면에 있어서 어떤 변화를 가져왔는지와 향후 발전 방향과 가능성에 대해 알아본다.
최근 코로나 19의 확산으로 인하여 코로나 감염으로 인한 외부 방송 촬영에 제약이 생기면서, 제작환경은 실외에서 실내의 가상 환경 제작 수요가 크게 증가하고 있다. 이에 확장현실 제작 기술이 방송 제작에 적극 활용되고 있다. 확장현실은 외부의 제작 환경을 몰입형 LED월 시스템 기반으로 가상의 그래픽으로 내부 스튜디오 제작환경에서 제작 할 수 있어 방송에서는 확장현실 관련 시스템 및 그래픽 콘텐츠, 운영기술 개발이 요구되고 있다. 이에 본 논문은 확장현실 콘텐츠를 제작 할 수 있는 '몰입형 혼합현실 시스템'을 제안한다. 특히, 확장현실 환경에서 원격으로 AR과 VR 콘텐츠의 동기를 맞추어 운영할 수 있도록 개발된 '원격제어 타임라인 디렉터'를 통해 AR/VR 콘텐츠를 재생 및 입출력을 제어할 수 있다. 본 시스템을 통하여 그래픽 기반의 AR/VR 시험 그래픽 콘텐츠 및 실사 기반의 360 콘텐츠 기반 확장현실 시험 콘텐츠를 개발하였으며, 상용카메라 추적시스템과 연개하어 자연스러운 추적 및 합성 그리고 타임라인 디렉터의 사용자 인터페이스를 이용하여 확장현실 콘텐츠를 제작 및 운영 할 수 있음을 확인하였다.
본 논문에서는 AR 보드 게임을 위한 FTIR 방식의 멀티 터치 스크린 시스템을 제안한다. 기존 보드 게임은 카드의 정보나 위치등 다양한 정보를 보여주면서 사용자와의 상호작용에 있어서 버튼과 같은 단순한 형태의 입력을 요구한다. 이러한 낮은 상호작용을 보완하기 위해서 다양한 형태의 패턴 등을 입력할 수 있는 멀티 터치 스크린 시스템을 적용한 텐저블 사용자 인터페이스를 제공하여 사용자로 하여금 더 많은 상호작용과 높은 몰입감을 제공하고자 한다. 본 논문에서 제안하는 시스템은 다음과 같이 구성된다. 먼저, 텐저블 사용자 인터페이스를 위해서 Jefferson Y. Han이 제안한 시스템과 유사한 형태의 FTIR 방식의 멀티 터치 스크린을 테이블 탑 형태로 제작한다. 또한, 스크린 위의 카드를 인식하기 위해서 특정한 모양의 패턴을 적용한 적외선 반사지를 카드에 입힌 후, DI 방식을 사용하여 카드의 고유한 정보를 인식할 수 있도록 하였다. 마지막으로 사용자에게 인터페이스의 확장뿐만 아니라 시각적으로 높은 몰입감을 제공하기 위해 Bimber가 제안한 Virtual Showcase를 적용하였다. 이러한 시스템을 통해 사용자는 이전의 단조로운 형태의 게임에서 벗어나 훨씬 다양하고 높은 몰입감을 즐길 수 있게 되었다.
비활성기체는 화학적, 생물학적 반응을 하지 않는 보존적인 특성을 가지고 있어 해양에서 수온과 염분 변화, 기체 주입, 해수의 혼합과 빙하 융해수의 분포와 같은 물리적인 변화의 추적자로 활용되고 있다. Ne, Ar과 Kr을 정밀하게 분석하기 위해 사중극자 질량 분석기, 고진공 전처리 라인, 초저온 냉각 트랩과 동위원소 표준기체로 구성된 분석 시스템을 제작했다. 고진공 라인은 시료의 용존 기체를 추출하여 동위원소 표준기체와 혼합하는 시료추출부, 합금 물질을 이용하여 반응성 기체를 제거하고 초저온 냉각 트랩으로 비활성기체를 기화점에 따라 분별 증류하는 기체 준비부, 비활성기체를 원소별로 측정하는 기체 측정부로 구성하였다. 기체준비부에 결합한 초저온 냉각 트랩은 질량분석기 내 Ar와 CO2의 부분압을 현저히 낮추어 Ne 동위원소 분석의 오차를 감소시켰다. 동위원소 표준기체는 22Ne, 36Ar과 86Kr를 혼합하여 제작하였고, 혼합 표준 기체의 원소별 양은 대기를 반복 측정하여 역동위원소 희석법으로 결정했다. 대기 평형수 반복 분석의 상대 오차는 Ne, Ar과 Kr에 대해 각각 0.7%, 0.7%, 0.4%이었다. 반복 측정한 대기 평형수의 농도와 포화 농도의 차이로 확인한 분석시스템의 정확도는 Ne, Ar, Kr에 대해 각각 0.5%, 1.0%, 1.7%이었다.
당사는 각종 진공 장비를 개발/제작한 경험을 바탕으로 25년 동안 진공 산업 발전에 기여하여 왔으며 자체 기술로 HIGH VACUUM 응용시스템 설계 및 제작하고 있다. 이와 함께 3D CAD를 이용한 consulting 및 Modeling 분석을 수행하여, 자체 기술로 설계 및 제작 판매하고 있다. Vacuum System은 In-line System (ITO, SiO2, Cr Tio2, Ag, Al 등), Roll to Roll(Web) Sputtering system (ITO, SiO2, Ar, Metal 등), 유기 EL 박막 진공 증착 장치, PECVD System, Evaporator 시스템 등을 제작 공급하고 있다. 현재 Roll to Roll(Web) Sputtering System은 Dual Cathode를 사용하는 방식으로 개발중에 있으며, 평판 디스플레이용 대면적 Glass를 위한 In-line Sputtering System을 같이 개발하고 있다.
AR/VR 헤드셋의 대중화로 인하여 AR/VR 콘텐츠 산업이 많은 관심을 받고 있으나, 콘텐츠의 사용성을 저해하는 불편함이 산업의 성장에 나쁜 영향을 주고 있다. 본 연구는 이를 개선하기 위하여 AR/VR 콘텐츠의 사용성 평가를 위한 체계를 설계하고 해당 체계를 구동하기 위한 프로토타입 시스템의 구축을 시도하였다. 제안된 평가체계는 AR/VR 콘텐츠의 사용성에 연관된 다양한 항목을 개별적으로 평가한 후, 이를 종합하여 통합 사용성을 평가하는 체계이다. 이를 위하여 사용성에 관련된 항목을 안전성과 편의성 및 세부 항목에 맞추어 분류하고, 각 항목을 평가하기 위한 기준과 각 항목 및 요소의 중요도를 도출하는 방법, 그리고 이를 통합하여 최종 사용성을 평가하는 프로세스를 제안하였으며, 체계적 평가 수행을 위한 프로토타입 시스템을 구축하였다. 본 연구의 결과는 AR/VR 콘텐츠의 사용성 검증 기능 외에도 콘텐츠 제작 지침으로 작동하여 산업의 진흥에 크게 이바지할 수 있을 것으로 기대된다.
플라스틱 기판에 적용이 가능한 최대 공정온도 $270^{\circ}C$ 이하에서 ZnO-TFT 소자를 제작하였다. ZnO-TFT 소자는 bottom gate 구조로 제작되었으며, ICP-CVD로 형성된 $SiO_2$ 산화물 게이트 공정을 제외하고는 모든 박막증착 공정은 RF-magnetron sputtering process를 이용하였다. ZnO 박막은 Ar과 $O_2$ gas 유량의 비율에 따라 여러 가지 조건에서 RF-magnetron sputtering 시스템을 이용하여 상온에서 증착하였다. Ar과 $O_2$ gas의 비율에 따라 제작된 TFT 소자는 모두 enhancement 모드의 소자특성을 나타내었고, 또한 가시광선영역에 있어 80% 이상의 높은 투과율을 보였다. ZnO 증착시 순수 Ar을 사용하여 제작된 ZnO-TFT의 경우에, $1.2\;cm^2/Vs$의 field effect mobility, 8.5 V의 threshold voltage, 그리고 $5{\times}10^5$의 높은 on/off ratio, 1.86 V/decade의 swing voltage로 가장 우수한 전기적 특성을 보였다.
자성박막의 미세패턴 소자 제작을 위해 전자 사이크로트론 공명(electron cyclotron resonance; ECR) Ar 이온밀링 시스템을 제작하였다. 소자 식각에 적용한 ECR 이온밀링 시스템에서 주파수 2.45 GHz 파장 12.24 cm의 마이크로파 소스인 마그네트론은 전력 600 W에 의해 가동되어 파장의 정수배에 맞추어 만든 도파관을 통하여 전달되도록 설계하였다. 마이크로파 주파수와 공명시키기 위해 전자석으로 908 G의 자기장을 인가하였고, 알곤 개스를 cavity에 유입시켜서 방전된 이온들은 그리드 사이에 인가한 약 1000 V의 가속전압에 의한 에너지를 갖고 표면을 밀링한다. 이것을 이용하여 다층구조 GMR-SV(giant magnetoresistance-spin valve) 자성박막에 광 리소그래피, 이온밀링 및 전극제작 공정과정을 마치고 폭이 $1{\mu}m$에서 $9{\mu}m$까지의 소자들을 제작하여 광학현미경으로 소자 크기를 관찰하였다.
증강현실 기반의 콘텐츠를 제작하는 데에는 많은 시간과 비용이 필요할 뿐만 아니라 컴퓨터공학, 가상현실, 증강현실, 3차원 그래픽스, 컴퓨터 시각과 같은 여러 분야에 숙련된 기술자의 도움이 필요하다. 이 논문에서는 증강현실 콘텐츠 제작의 어려움을 3가지로 분석하였으며, 이러한 어려움을 해결하기 위한 정형화된 저작 기법을 제안하고 있다. 제안된 기법은 원래 실시간 임베디드 시스템의 모델링을 위한 도구인 Statecharts를 기반으로 하였는데, 자동화된 저작도구로의 적용을 고려하여 증강현실 콘텐츠를 위한 Statecharts의 의미론(semantics)을 제시하고 있으며 상호작용 모델링에서 가장 중요한 이벤트를 정의하고 있다.
뛰어난 기동성으로 인한 최근 쿼드로터에 대한 관심의 증대는 다양한 형태의 멀티로터 비행체의 개발 및 상용화를 이끌었으며, 레져용으로 사용자들이 쉽게 사용할 수 있는 다양한 쿼드로터 제품들이 등장하고 있다. 이 중에서 최근 Parrot사에서 제작한 AR.Drone은 사용자를 위한 내부 안정화 루프를 탑재하고 있기 때문에 초보자들도 쉽게 제어할 수 있는 장점이 있다. 이러한 AR.Drone의 시스템을 이용하면 다양한 형태의 다수 무인기 시스템을 쉽게 구축할 수 있다. 이러한 특성을 바탕으로 한국항공우주연구원에서는 다수의 AR.Drone을 이용한 실내 군집비행 연구를 진행 중에 있다. 이러한 다수의 무인비행체를 이용한 실내 군집비행을 위해서는 개개의 비행체에 대한 위치제어 및 서로간의 충돌을 방지하기 위한 알고리즘이 필요하다. 이를 위해서 본 논문에서는 다수의 실내 무인기의 원활한 기동을 위해 개발한 충돌회피 기동 제어기를 소개하고자 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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