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편리하고 안전하게생생하고 실감나게VR 기반 정비교육훈련체계 개발글. 편집실 | 사진. 김재현​​가상현실(VR, Virtual Reality)과 증강현실(AR, Augmented Reality)은 4차산업혁명 시대를 상징하는 기술 중 하나로 우리 일상에서도 게임이나 네비게이션 등 다양한 분야에서 쉽게 접할 수 있다. LIG넥스원에서는 협력사 뉴빛테크놀러지, 테크인모션과 함께 VR 기반의 정비교육훈련체계를 개발하고 종합군수지원 분야에서 새로운 기회를 모색하고 있다.​​협력사들과 함께 자체 연구개발 착수가상현실 (VR)은 컴퓨터로 특정한 환경이나 상황을 만들고 사용자가 실제로 주변 환경, 상황과 상호작용하고 있는 것처럼 만들어주는 사람과 컴퓨터 사이의 인터페이스 기술을 의미한다. 가상현실 (VR)이 이미지, 주변 배경, 객체를 모두 가상의 이미지로 만들어 보여주는 반면, 증강현실 (AR)은 추가되는 정보만 가상으로 만들어 보여주는 차이가 있다.VR은 요즘 새롭게 등장한 기술이 아니다. 이미 방위산업에서도 설계 단계 요구사항 검토와 반영을 위해 디지털 목업(Mock-Up)을 만드는데 활용되기도 했고, 설계 단계에서 정비절차 사전 검증을 위한 DMMS(Digital Maintenance Management System)가 활용되기도 했다. 과제나 사업이 없어서 실제로 만들어 볼 기회가 없었던 차에 LIG넥스원 강동석 연구개발본부장이 4차산업혁명과 관련해 소요군에 도움이 될 수 있는 기술을 먼저 만들어보자는 제안을 했다.복잡하고 정밀한 무기체계 사용법을 숙지하고 정비하기 위해서는 충분한 실습과 훈련이 요구된다. 반복학습을 통해 숙련도를 높여야 하지만 실제로 가동되는 무기체계를 중단하고 교육과 훈련에만 사용할 수 없고, 고가의 장비를 교육 · 훈련 전용으로만 활용하기는 현실적으로 불가능하다. 또한, 장비 특성에 따라 고전압, 고전류, 고소작업 등 인명 피해가 예상되는 환경에 노출되기도 한다. 민간에서는 항공안전, 소방안전 분야 교육 · 훈련에 이미 VR · AR 기술을 도입해서 활용하고 있다. 그래서 종합군수지원(ILS) 도전 과제로 안전하고 경제적인 가상현실 VR 정비교육훈련체계를 선정하고 김상문 ILS연구소장, 최상택 연구위원, ILS 팀장들의 적극적인 지지와 성원으로 작년 12월 TFT를 구성하고 개발에 착수하게 됐다. 총 11명의 TFT 구성원들은 각자 맡고 있는 프로젝트들을 진행하는 와중에 틈틈이 모여 관련 전시회 참석, VR · AR 관련 전문업체 방문 등 기술 동향을 파악했다.마침 LIG넥스원 ILS 협력사인 뉴빛테크놀러지는 전자식교보재(CBT, Computer Based Training)의 장비소개와 작동원리, 운영절차, 정비절차 등을 이해하기 쉽게 구현해달라는 소요군 요구사항에 따라 AR/VR에 사용되는 기초 기술을 자체 연구 중이었다. AR/VR 구현 기술 및 원격정비 기술을 보유하고 있는 테크인모션이 합류하면서 3사가 함께 연구 개발을 진행하게 됐다.

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​​​학습과 실습 두가지 모드로 정비 숙련도 강화가상현실 (VR)은 시스템의 환경에 따라서 몰입형 가상현실(HMD, Head Mounted Display)과 3인칭 가상현실로 구분된다. 몰입형 가상현실은 행동을 통해 정비기술을 숙달할 수 있고 교육 · 훈련 시 공간제약에서 자유로운 장점이 있으나 개발 비용이 높다. 3인칭 가상현실은 훈련상황 및 과제의 다양성이 우수하고 개발비용이 저렴하지만 교육시설 공간이 필요하고 모니터와 키보드를 사용하기 때문에 숙달 교육에 제한적이다. VR 기반 정비교육훈련체계는 실습과 반복훈련을 통한 정비기술 숙달을 위해 몰입형 가상현실 방식으로 개발됐다. VR 기반 정비교육훈련체계를 적용할 무기체계는 LIG넥스원 감시정찰연구소에서 자체 개발한 레이더 체계를 선정하고 설계 데이터를 협조 받았다. 레이더는 24시간 무중단으로 운영되기 때문에 정비 실습이 어렵고 높은 곳에 주로 설치되기 때문에 실제 작업 시 안전이 중요하다는 점이 고려됐다.TFT 구성원들은 기존 정비 기술교범을 참고해 정비훈련 시나리오를 작성하고 기능과 화면 구성을 스케치하면서 전체적인 타임라인 차트를 만들었다. 시나리오에 맞춰 설계 데이터를 경량화하여 VR로 구현될 콘텐츠를 제작했고 협력사들이 기존에 보유하고 있던 자료와 기술의 도움을 받았다.VR 정비교육훈련체계는 화면을 보여주는 HMD와 입출력을 담당하는 컨트롤러, 베이스 스테이션으로 불리는 위치센서, 콘텐츠 운용을 위한 PC로 구성된다. 사용자가 HMD를 착용하면 가상공간에서 컨트롤러를 조작하여 구성품의 형상과 기능, 조립과 분해 방법, 정비절차 등을 실환경과 동일하게 몰입해서 학습할 수 있다. 정비 숙련 정도에 따라 사용자 맞춤형 학습이 가능토록 초보자가 전체 정비절차를 학습할 수 있는 숙달모드와 정비 숙련도에 따른 단계별 집중학습 모드를 갖추고 있다.

​​​6월 13일, 한국군사과학기술학회에서 최초 공개지금까지 무기체계 정비교육과 훈련은 2차원적으로 표현된 책자 형태의 기술교범이나 전자식교보재에 의존해왔으나 내용을 직관적으로 이해하는데 어려움이 있었고 미숙련 정비자의 실수로 인해 장비가 고장나거나 정비 과정에서 인명 사고가 발생하는 일도 있었다. VR 기반 정비교육훈련체계가 도입되면 숙련된 정비인력을 육성하고 작업의 효율성과 안전을 확보하는데 도움이 될 것으로 보인다.VR 기반 정비교육훈련체계는 작년 12월부터 연구 개발에 착수해 시제품을 완성했고 6월 13일에 열리는 한국군사과학기술학회에서 최초로 시연될 예정이다. 스마트 네이비 전시회에서도 시연을 준비하고 있다. 아직은 프로토타입 단계지만 향후 디지털 네트워크를 활용한 동시접속, 다중지원 기능들을 추가해 교육 · 훈련의 시공간 제약을 극복하고 다양한 정비훈련 VR 콘텐츠도 개발할 계획이다. 실제 정비인력들이 디지털 미디어 사용에 가지고 있는 거부감을 극복하기 위해 HMD의 착용감을 개선하고 실물과 흡사한 조작감을 제공할 수 있는 ‘포스 피드백’도 지속적으로 연구해 나갈 것이다.​​

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VR · AR이 불러올종합군수지원의 변화LIG넥스원 ILS연구소. 4팀 이수중 수석연구원​VR 기술을 활용한 정비교육훈련 체계를 만들 때 자료 수집이나 보안 측면에서 어떤 무기체계를 선정할 것인가 고민했는데, 설명을 듣고 흔쾌히 설계 자료를 제공해준 감시정찰연구소에 감사를 드리고 싶습니다. 시작은 했지만 국내 · 외 방산 분야 정비교육훈련에 VR 기술을 적용한 사례를 찾기 힘들어 어떤 방향으로 만들어야 할까 고민 중이었습니다. 그때 협력사 뉴빛테크놀러지에서 함께 해보자는 제안을 했고 VR · AR 구현 기술을 보유하고 있는 테크인모션의 도움으로 연구개발에 속도를 낼 수 있었습니다.뉴빛테크놀러지는 ILS 전문기업으로 전자식교보재(CBT) 쪽에서 교안으로 구현하기 어려운 부분들에 VR · AR 기술을 적용하기 위해 3년 전부터 관심을 가지고 시설투자와 연구개발을 해왔고, CBT 트렌드에 맞춰서 소요군의 전술훈련이나 팀 훈련 관련 콘텐츠 제작 경험도 가지고 있었어요. 테크인모션은 미래창조과학부 주관 VR사업을 수행하면서 공군 항공관제레이더(PAR) 예방정비 절차를 VR로 구현했던 노하우가 있었습니다. 정식 사업도 아니고 도전 과제인데 먼저 손을 내밀고 적극적으로 지원하면서 도와준 뉴빛테크놀러지 김진묵 대표님, 테크인모션 주정민 대표님과 두 업체 실무 엔지니어 분들께 깊이 감사드립니다. 또한 VR 프로토타입 제작을 위한 TFT를 구성하고 인원들에게 적극적인 성원과 지원을 해준 김상문 ILS 연구소장, 최상택 연구위원, 그리고 ILS 팀장들께도 다시 한 번 감사드립니다.TFT에 참여한 11명의 연구원들은 누가 시켜서 참여한 게 아니라 관심을 가지고 자발적으로 참여했습니다. 다들 프로젝트를 진행하느라 바쁜 와중에도 TFT를 위한 시간을 내고 더 나은 결과물을 만들어 내기 위해 수고를 아끼지 않았습니다. 특히 ILS연구소. 6팀의 지현진 선임연구원은 멀리 떨어진 구미에서 근무하지만 바쁜 일정 속에서도 일부러 올라와서 회의에 참여하면서 양산 단계에서 경험했던 소요군의 요구사항들을 공유한 덕분에 VR 정비교육훈련 시나리오에 반영시킬 수 있었습니다. 몇차례의 보완을 거쳐서 시제품을 완성했고, 6월 13일 한국군사과학기술 학회에서 공식적인 첫 번째 시연을 앞두고 있는데 어떤 반응을 얻을지 기대도 되고 걱정도 됩니다.이번 전시를 계기로 VR · AR 기술에 대한 사용자들의 다양한 의견을 수집/분석해서 발전시켜 나간다면 향후 종합군수지원 분야에 새로운 바람을 불러 일으킬 수 있을 것이라고 믿고 있습니다.​​

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기존에 없던 것을새롭게 만들어내다LIG넥스원 ILS연구소. 2팀 이승욱 선임연구원​가상현실 (VR)은 몰입형으로 교육과 훈련에 적합하다면 AR은 전시회나 정비 · 지원 등에 좀 더 효율적입니다. 무기체계 장비 한 대가 워낙 고가다보니 교육과 훈련을 위한 교육용 장비는 연구개발 시제품을 기증받아 활용했는데 납품된 장비와 차이가 있었습니다.이번에 개발한 VR 기반 정비교육훈련체계는 실장비와 동일한 형상과 기능을 갖추고 있어서 인원이나 장비의 손실 없이 안전하게 반복학습을 통해 정비방법을 숙지할 수 있습니다. 별도의 교육장이 따로 필요하지 않으며 콘텐츠만 바꾸면 다른 무기체계 교육훈련도 가능하도록 개발했습니다.몰입형 가상현실 기반 콘텐츠의 성패 여부는 “얼마나 실감나는가?”에 달려 있습니다. 이번에 개발한 시제품은 3D로 모델링된 레이더 설계자료를 받아서 다시 렌더링하고 경량화해서 최소 비용으로 최대의 효과를 냈지만, 실제로 개발할 때는 별도의 콘텐츠를 만들어야 하니 개발비용이 늘어나게 될 겁니다. 그러나 증강현실을 만들어주는 홀로렌즈, 실제와 같은 조작감, 무게감을 제공하는 Haptic 장비 등 관련 기술들이 계속해서 발전하고 있기 때문에 한 발 앞서 시도하면서 경험들을 축적해 나간다면 향후 좋은 성과를 거둘 수 있을 것이라 생각합니다.저는 장보고 – III 소나체계 ILS 프로젝트를 진행하는 와중에 TFT에 참여하게 됐는데 개인적으로 관심을 가진 분야였기 때문에 퇴근 이후나 주말의 개인시간들을 사용해도 힘든 줄 모르고 즐겁게 일했습니다. 다들 현업이 바쁘기 때문에 실제로 많이 만나기 보다 메일과 메신저로 소통하면서 실시간으로 피드백을 주고받으며 일했지만, 함께 일한 분들의 업무 스타일이 합리적이라 협업에 전혀 지장이 없었습니다. 관련 논문을 쓰면서 기술 개발도 중요하지만 설득력을 가지기 위해서는 표현을 잘 해야 한다는 것도 다시 느끼게 됐습니다.뉴빛테크놀러지 박치윤 과장님이 정말 즐겁고 재미있게 일했다고 말씀하셨는데 기존에 없었던 것을 새롭게 만들어내는 일이라서 가능했던 것 같습니다. 지금은 작은 발걸음이지만 커다란 변화를 이끌어낼 수 있는 시작이 되기를 바라고 있습니다.​​​

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