• 한국초등과학교육학회지:초등과학교육
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• 제43권3호
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• pp.415-432
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• 2024

이 연구에서는 가상현실과 증강현실(Virtual and Augmented Reality: VR/AR) 콘텐츠 활용 과학 수업을 위한 교사 교육 모델과 원리를 개발 및 적용하고, 적용 과정에 참여한 초등 예비 교사의 교사 교육 모델에 대한 의견과 VR/AR 콘텐츠 활용에 대한 인식 변화를 분석하였다. 이를 위하여 첫째, 기존의 테크놀로지 교수학적 내용지식(Technological Pedagogical Content Knowledge: TPACK) 함양 교사 교육 모델 및 VR/AR 콘텐츠 활용과 관련된 선행연구를 탐색하여 VR/AR-TPACK 함양을 위한 교사 교육 모델과 각 단계의 주요 원리를 도출하였다. 개발된 교사 교육 모델은 '탐색/경험'-'맵핑'-'협력적 설계'-'실행'-'성찰 및 개선' 총 5단계로 구성되었다. 둘째, 개발된 모델의 단계와 원리의 적절성을 탐색하기 위해 25명의 초등 예비 교사가 수강하는 교육대학교 정규 강좌에 적용하였다. 수업 전후 VR/AR 활용에 대한 인식 조사 설문 결과, 예비 교사들이 작성한 그룹별 수업지도안, 교사 교육 모델에 대한 예비교사들의 의견 및 피드백 내용, 교수자/연구자가 작성한 연구 일지를 연구 자료로 수집하였다. 초등 예비 교사들이 작성한 교사 교육 모델에 대한 의견과 연구 참여 전후 인식 조사 설문 내용은 개방 코딩과 범주화 과정을 통해 분석되었다. 연구 결과, 초등 예비 교사들은 교사 교육 모델의 각 단계에서 이루어진 활동과 경험에 대해 대부분 긍정적인 의견을 제시하였다. VR/AR 콘텐츠 활용에 관한 인식은 세 가지 측면에서 변화를 보였다. 첫째, VR/AR 콘텐츠에 대한 막연한 긍정적 인식이 구체적인 교육적 어포던스에 기반한 긍정적 인식으로 변화하였다. 둘째, VR/AR 콘텐츠를 활용할 때 겪을 만한 문제 상황을 경험함으로써 이에 대한 대비가 필요함을 인식하였다. 셋째, VR/AR 콘텐츠를 교사가 활용할 수 있는 유용한 교수 자원으로 인식하게 되었다. 이러한 연구 결과에 기반하여 VR/ARTPACK 교사 교육 모델에 대한 시사점과 연구의 한계를 논의하였다.

• 디지털융복합연구
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• 제15권8호
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• pp.391-400
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• 2017

본 논문의 목적은 영상자극이 신체 안정성에 미치는 영향을 개념 모델(Conceptual Model)로 제시하고, 시청자에게 제공되는 영상의 종류(2D, VR)에 따라 신체 안정성(손 안정성)에 미치는 영항을 실험을 통해 알아보는 것이다. 최근에 VR과 같은 입체 영상이 스마트폰이나 운동기구 등과의 결합이 활발해지고 있고, 영상자극이 제거된 후 일시적으로 신체 균형 및 손 안정성에 영향을 미침에 따라 안전사고나 인적오류의 가능성도 높아지고 있다. 개념모델은 기존 연구결과들을 바탕으로 제시되었고, 실험결과를 기반으로 뇌에서 일어나는 인간정보처리과정 및 인지적 자원모델과 결합되어 설명되었다. 20명의 피실험자는 2D, VR 자극에 노출 된 후 영상피로가 Cybersickness 질문지를 통해, 손 안정성은 Hand Steadiness Tester를 이용해 측정되었다. 실험결과 2D보다 VR 영상이 높은 영상피로, 낮은 손 안정성을 유발하였다. 본 연구는 아직 시도되지 않은 영상 종류 및 영상피로 수준에 따른 손 안정성을 개념모델과 실험을 통해 밝혔다는데 의의가 있다.

• 한국건설관리학회논문집
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• 제18권2호
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• pp.21-29
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• 2017

최근 증강현실(AR)에 대한 대중적인 관심의 증가와 함께, 건설장비에 AR 기술을 도입하여 효율성을 높이려는 다수의 연구가 진행되고 있다. AR 기술을 도입하기 위해선 실세계와 카메라의 가상세계를 오차없이 연결할 수 있는 정교한 외부 표정이 필수적이다. 하지만 건설 현장에서는 한정된 비용과 시간의 문제와 현재 상용화되어있는 야외용 트래킹 시스템(경사계, GPS시스템 등의 오차로 인해, 정교한 외부 표정을 도입하는 것이 사실상 불가능하다. 본 연구에서는 굴삭기에 적용되는 AR 시스템인 AR 네비게이터를 위하여 정교하지 않은 외부 표정을 이용하더라도 이미지 프로세싱 기법을 통해 가상 이미지를 매끄럽게(Seamless) 중첩시키는 방법을 제안한다. 본 연구를 기반으로, 건설장비에 특화된 AR 네비게이터의 개발을 완료할 수 있을 것이라 생각이 된다. 또한 개발된 AR 네비게이터를 건설현장에 보급함으로써, 건설현장의 작업 효율성과 크게 향상시킬 것이라 기대하고, 추후 굴삭기 뿐 아니라 다른 건설장비에 적용될 수 있는 AR 기반 시스템이 갖춰질 것이라 생각한다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제21권3호
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• pp.636-642
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• 2017

본 논문은 동심원 확장 및 추적 기법을 이용하여 손동작을 인식하는 알고리즘을 제안한다. 제안하는 알고리즘은 웹 카메라로부터 영상을 입력받아 전처리 과정을 통해 손 영상에 대한 ROI를 추출한 뒤 동심원을 사용하여 펴진 손가락의 개수뿐만 아니라 손가락의 끝점, 손가락의 기저의 위치정보, 손가락 사이의 각도를 추출하여 HCI분야에서 활용할 수 있는 다양한 입력 방법을 제공한다. 또한 이 알고리즘은 이미지 전체의 화소를 참조하는 래스터 스캔방식과 비교하여 동심원을 구성하는 화소만을 참조함으로서 계산복잡도를 줄일 수 있다. 제안하는 알고리즘은 9가지의 손동작을 평균 90.7%의 인식률과 평균 78ms의 수행속도를 보여줌을 확인했고, 가상현실, 증강현실 및 혼합현실 그리고 HCI 분야 전반의 입력수단으로의 적용가능성을 확인하였다.

• 한국정보처리학회:학술대회논문집
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• 한국정보처리학회 2018년도 추계학술발표대회
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• pp.686-689
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• 2018

3D 손 포즈 추정(Hand Pose Estimation, HPE)은 스마트 인간 컴퓨터 인터페이스를 위해서 중요한 기술이다. 이 연구에서는 딥러닝 방법을 기반으로 하여 단일 RGB-Depth 카메라로 촬영한 양손의 3D 손 자세를 실시간으로 인식하는 손 포즈 추정 시스템을 제시한다. 손 포즈 추정 시스템은 4단계로 구성된다. 첫째, Skin Detection 및 Depth cutting 알고리즘을 사용하여 양손을 RGB와 깊이 영상에서 감지하고 추출한다. 둘째, Convolutional Neural Network(CNN) Classifier는 오른손과 왼손을 구별하는데 사용된다. CNN Classifier 는 3개의 convolution layer와 2개의 Fully-Connected Layer로 구성되어 있으며, 추출된 깊이 영상을 입력으로 사용한다. 셋째, 학습된 CNN regressor는 추출된 왼쪽 및 오른쪽 손의 깊이 영상에서 손 관절을 추정하기 위해 다수의 Convolutional Layers, Pooling Layers, Fully Connected Layers로 구성된다. CNN classifier와 regressor는 22,000개 깊이 영상 데이터셋으로 학습된다. 마지막으로, 각 손의 3D 손 자세는 추정된 손 관절 정보로부터 재구성된다. 테스트 결과, CNN classifier는 오른쪽 손과 왼쪽 손을 96.9%의 정확도로 구별할 수 있으며, CNN regressor는 형균 8.48mm의 오차 범위로 3D 손 관절 정보를 추정할 수 있다. 본 연구에서 제안하는 손 포즈 추정 시스템은 가상 현실(virtual reality, VR), 증강 현실(Augmented Reality, AR) 및 융합 현실 (Mixed Reality, MR) 응용 프로그램을 포함한 다양한 응용 분야에서 사용할 수 있다.

• 한국정보처리학회:학술대회논문집
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• 한국정보처리학회 2019년도 추계학술발표대회
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• pp.1137-1140
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• 2019

가상현실(Virtual Reality, VR), 증강현실(Augmented Reality, AR), 혼합현실(Mixed Reality, MR) 분야에 유용한 인간 컴퓨터 인터페이스 기술은 필수적이다. 특히 휴먼 손동작 인식 기술은 직관적인 상호작용을 가능하게 하여, 다양한 분야에서 편리한 컨트롤러로 사용할 수 있다. 본 연구에서는 뎁스 영상 기반의 1 인칭 시점 손동작 인식을 위하여 손동작 데이터베이스 생성 시스템을 구축하여, 손동작 인식기 학습에 필요한 1 인칭(Egocentric View Point) 데이터베이스를 촬영하여 제작한다. 그리고 모바일 Head Mounted Device(HMD) VR 을 위한 뎁스 영상 기반 1 인칭 시점 손동작 인식(Hand Pose Recognition, HPR) 딥러닝 Deep Residual Network 를 구현한다. 최종적으로, 안드로이드 모바일 디바이스에 학습된 Residual Network Regressor 를 이식하고 모바일 VR 에 실시간 손동작 인식 시스템을 구동하여, 모바일 VR 상 실시간 3D 손동작 인식을 가상 물체와의 상호작용을 통하여 확인 한다.

• 한국시뮬레이션학회논문지
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• 제31권2호
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• pp.21-32
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• 2022

해군은 대한민국의 해양안보를 책임지기 위해서 항공모함 확보를 추진하고 있다. 항모가 주어진 임무를 완수하기 위해서는 운용요원들이 항모를 완벽하게 운용할 수 있어야 하며, 이를 위한 항모 운용요원들의 완벽한 항모 운용술은 끊임없는 훈련에서 비롯된다. 이에 본고에서는 함정에서도 항상 최고의 훈련을 시행할 수 있도록 함정 탑재형 훈련체계(OBTS)를 제안한다. 항모를 위한 OBTS는 함정에 최적으로 적용되고 운용요원들에게 최고의 교육훈련 환경을 제공하는 것이 가능하도록 합성훈련환경(STE) 기반의 철저한 시뮬레이터 형태로 구축되어야 한다. 그리고 항모의 다양한 훈련소요와 시행 조건을 만족시킬 수 있도록, 내장 훈련체계(ETS), VR 훈련체계, AR 정비체계, MR 훈련체계, MR Metaverse 훈련체계, 실감 시뮬레이터(Realistic Simulator) 훈련체계로 구성하는 방안을 제안한다.

• 한국엔터테인먼트산업학회논문지
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• 제13권3호
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• pp.1-12
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• 2019

4차 산업혁명으로 가상현실과 증강현실, 복합현실 등의 기술을 활용한 '체험형 게임'이 화제가 되고 있고 관광산업에서 관광객들의 방문을 유도할 목적으로 다양한 체험형 게임 콘텐츠를 활용하여 홍보하고 있다. 관광의 트렌드가 단순 여행의 개념에서 개인의 삶의 질을 높이고자 하는 힐링의 개념, 즉 소비자들은 단순히 보는 것에 만족하지 않고 직접 경험하고 체험하는 형태의 관광을 선호하고 있는 추세로 빠르게 변화하고 그 트렌드에 맞춰 관광의 형태도 많은 변화가 생기고 있다. 이에 관광에 게임에서의 재미와 경험을 활용한 국내, 외 사례들을 사례연구의 방법을 활용하여 살펴보았다. 국내 사례를 보면 스마트폰을 활용한 방법으로 서비스하였지만 단순 정보 제공이나 미션 퀘스트방식, 지속적으로 서비스가 되지 않는 문제점이 있고 스토리도 한정되어 있는 문제점이 있다. 이에 대해 국외 사례를 통해 해결방법을 찾아보고자 하였다. 다양한 체험 콘텐츠를 개발 및 적용하고 지속적인 서비스를 위한 적극적인 투자와 다양한 스토리를 활용하고, 가상현실과 같은 신기술을 활용하면 국내 관광산업 활성화 및 만족도의 향상을 가져올 수 있고 다양한 콘텐츠 개발에 큰 도움이 될 것이라 기대한다.

• 한국건설관리학회논문집
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• 제10권6호
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• pp.3-12
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• 2009

건설 프로젝트의 관리 측면에서 공사현장의 현황을 신속하고 정확하게 파악하는 것은 효율적인 자원의 배분을 위해 매우 중요한 작업이다. 또한 정밀 시공을 위한 시공 품질의 관리를 위해 도면과 실제 시공현장을 비교해야 할 경우가 있는데 증강현실 기술은 이러한 상황에서 간편하고 직관적인 정보를 제공해줄 수 있다는 장점이 있다. 기존의 건설현장 또는 야외에서의 증강현실의 구현은 카메라의 위치와 방향의 추적을 위해 추가적인 센서나 마커 등의 부착을 필요로 하는 방법들이 주류를 이루었다. 본 연구는 공사 중이거나 시공 완료된 건물의 현황 파악에 응용할 수 있는 증강현실 기법의 개발을 목적으로 하였다. 특히 카메라 이외의 추가적인 장비의 사총을 배제하여 장비의 구성을 간소화 하고 마커의 부착이 불필요하여 접근이 불가능한 지역에 위치한 건물에 사용할 수 있는 증강현실기법을 구현하였다. 이를 위해 사진측량 및 비디오측량 분야에서 카메라의 위치와 방향을 추정하는데 사용되는 외부표정 과정을 통해 카메라의 투영 중심의 좌표와 향하고 있는 방향을 추정한 후 건물 외곽선을 표현하는 가상의 도면을 영상에 투영하였다. 그 결과 수 픽셀 정도의 정확도로 건물 영상과 가상 도면의 정합이 이루어진 것을 확인할 수 있었다. 이 기술은 증강현실의 구현에 있어서 장비의 구성을 간소화하는 효과가 있기 때문에 건설현장에서 공사현황 파악 및 품질관리 목적의 증강현실 기술의 보급을 보다 용이하게 할 것으로 예상된다. 또한 접근이 불가능한 지역에 대해서도 증강현실의 적용을 통해 효과적인 구조물 현황의 파악이 가능할 것이다. 나아가 이 기술과 4차원 CAD가 결합되면 스케줄에 따른 공정의 진행상황을 간편하게 비교할 수 있어서 공정관리 및 모니터링 작업을 효과적으로 지원할 수 있을 것으로 기대된다.

• 말소리와 음성과학
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• 제14권4호
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• pp.57-66
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• 2022

본 연구는 '디지털 치료제'의 정의를 확인하기 위해 이와 관련된 연구들을 통해 확인해보고, 디지털 치료제의 개발 동향을 국내 수준에서 조사해 보았다. 그리고 2015년 이후 연구 자료를 대상으로 디지털 치료제가 의사소통장애 분야에서 언어장애와 말장애 대상자들 중 어떤 장애 분야에 적용된 연구가 진행되어 왔는지 그리고 어떠한 기술이 적용된 연구가 이루어 왔는가 역시 분석해 보았다. 그 결과 디지털 치료제는 소프트웨어라는 점, 예방·관리·치료하기 위해 환자에게 적용되는 소프트웨어적인 치료제이며 근거 기반 치료를 제공하는 소프트웨어로 정의할 수 있다. 디지털 치료제와 관련해서 엄청난 투자를 진행하고 있고 이와 더불어 관련된 연구도 지속적으로 증가하고 있음을 확인할 수 있었다. 다음으로 의사소통장애 대상자에게 디지털 치료제를 적용한 2015년 연구 사례를 분석한 결과 언어장애에 해당하는 연구가 전체 22편 중에서 17편으로 주를 이루었고, 말장애 분야 연구, 일반아동을 대상으로 한 연구, 전문가를 대상으로 한 연구가 있었다. 디지털 치료제에 적용될 수 있는 다양한 기술 중 가장 많이 적용된 기술은 가상현실과 증강현실이었다. 가상현실보다는 증강현실을 적용한 연구가 대부분이었음을 확인할 수 있었고 AI를 적용한 연구도 있었다. 그리고 디지털 치료제의 적용 후 효과는 대부분 긍정적으로 나타났고, 디지털 치료제 개발과 관련해서 대부분은 콘텐츠 개발에 중점을 두고 있으나 한 편의 연구는 앱 개발을 위해 진행된 연구다. 향후 연구에서는 보다 다양한 의사소통장애 대상자에게 적용 가능한 소프트웨어를 개발하고 보다 광범위한 기술을 적용한 연구들이 꾸준히 이루어지고 이러한 분야에 대한 정부의 적극적인 지원도 이루어지기를 기대해 본다.