KR100867407B1 - 이동식 몰입형 가상환경제공 시스템 - Google Patents

이동식 몰입형 가상환경제공 시스템 Download PDF

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Abstract

이 발명은 컨테이너 하우스 형태로 제작하여 설치현장으로 이송한 후 전원 공급만으로 간단하게 이용이 가능하며, 공간적인 제약이 없이 이동이 가능한 이동식 몰입형 가상환경제공 시스템에 관한 것이다. 이 발명은 이동이 가능한 공간에 멀티채널의 고해상도 몰입형 디스플레이 시스템과 공조 시스템을 겸비하여 몰입형 가상환경을 제공할 수 있어, 설치 장소에 별도의 공사를 필요로 하지 않고, 간단히 운반하여 설치하는 것만으로 사용이 가능하다. 또한, 공사현장 등과 같이 가변적인 환경 또는 자주 변하는 환경에 빠르고 다양하게 적용할 수 있도록 필요에 따라 이동식 몰입형 가상환경의 확장이 가능하며, 더 나아가 내부의 고해상도 몰입형 디스플레이 채널수와 구성의 변경이 용이하고, 공간의 자유로운 구성이 가능하다.
컨테이너, 이동식, 몰입형 가상환경, 가상현실, 멀티채널

Description

이동식 몰입형 가상환경제공 시스템{Movable Immersive Virtual Environment System}
도 1은 이 발명의 한 실시예에 따른 이동식 몰입형 가상환경제공 시스템의 외관을 도시한 사시도이고,
도 2는 도 1에 도시된 이동식 몰입형 가상환경제공 시스템의 내부를 도시한 평면도이고,
도 3 및 도 4는 도 1에 도시된 이동식 몰입형 가상환경제공 시스템의 내부 구성을 설명하기 위해 컨테이너의 1개의 외벽 및 천정을 제거한 상태를 도시한 사시도이고,
도 5 내지 도 8은 도 3에 도시된 이동식 몰입형 가상환경제공 시스템의 내부 구성의 변형예들을 설명하기 위하여 컨테이너의 2개의 외벽과 천정을 제거한 상태를 도시한 사시도이고,
도 9는 도 8에 도시된 이동식 몰입형 가상환경제공 시스템을 다른 각도에서 도시한 사시도이고,
도 10은 이 발명의 다른 실시예에 따른 이동식 몰입형 가상환경제공 시스템의 외관을 도시한 사시도이고,
도 11은 도 10에 도시된 이동식 몰입형 가상환경제공 시스템의 내부를 도시한 평면도이며,
도 12는 도 10에 도시된 이동식 몰입형 가상환경제공 시스템의 내부 구성을 설명하기 위해 컨테이너의 1개의 외벽 및 천정을 제거한 상태를 도시한 사시도이다.
♠ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♠
100 : 컨테이너(수용수단) 200 : 디스플레이수단
300 : 영상생성수단 400 : 공조수단
이 발명은 몰입형 가상환경제공 시스템에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 공사현장에서 생성되는 다양하고 방대한 정보를 효율적으로 디스플레이하고, 건설프로젝트에 참여하는 다수의 건설기술자가 그 정보를 효과적으로 검토하여 공사에서 발생할 수 있는 문제점을 사전에 파악하고 개선할 수 있도록 도움을 주되, 다양한 유해요소를 갖는 공사현장의 환경에 쉽게 적용이 가능하고, 필요에 따라 쉽게 설치 장소를 변경하여 이동 및 재설치가 용이한 이동식 몰입형 가상환경제공 시스템에 관한 것이다.
공사현장에서 예측하기 어려운 설계 변경에 따른 하자 및 재작업을 절감하기 위해서는 효과적인 공사전 검토회의가 필요하다. 현실감을 수반하는 가상현실 기술을 이용한 가시화 및 공사전 공정 시뮬레이션이 현장에서 이루어질 수 있다면, 공사이전 단계에서 실제 공사완료 단계까지 효율적인 검토 및 다자간 협업이 가능하다.
그러나 현재까지의 몰입형 가상환경제공 시스템은 연구실과 같이 안정된 환경을 기반으로 개발되어, 공사현장과 같이 열악하고 변화가 많은 환경에서는 적용이 어렵고, 실제 적용을 위해서는 대규모 가상현실 시스템을 구축해야 하는 단점이 있다.
따라서 효율적인 의사결정을 통한 공사의 생산성 향상을 위해서는, 공사현장에 적용이 가능한 다목적 가상환경제공 시스템의 개발이 필요하다. 즉, 현장 사무실에 적용이 가능한 가상환경제공 시스템의 개발을 통하여 공정 시뮬레이션, 자원관리, 기술 정책 및 평가, 현장과 본사의 협업 및 화상회의 등, 다양한 데이터의 종합적인 표현과 의사결정 지원을 위한 가상건설 회의 시스템에 대한 연구가 필요하다.
이와 관련된 유사한 종래기술로는 국내외 연구기관에서 고해상도의 평면형 대형스크린을 개발한 사례가 있으나, 공사현장에 적용한 사례나 이동식 시스템을 고려한 기술에 대해서는 전무한 상태이다.
종래에는 고해상도의 몰입형 가상환경제공 시스템을 구축하기 위하여 일반적으로 전방투사 또는 후방투사 방식의 빔 프로젝션을 사용하고, 여러 채널의 가시화 장비를 격자 형태로 나열하여 해상도를 높이는 방법을 사용해 왔다. 이러한 멀티 채널 가시화 기술에는 멀티 프로젝션 시스템, 에지 블랜딩(edge blending) 기술 등이 사용된다. 그러나 이와 같은 시스템들은 빔 프로젝션의 광학적 특성상 이동식 시스템에 사용하는 데에는 큰 제약이 따른다. 그리고 여러 대의 빔 프로젝터를 사용한 멀티 프로젝션 시스템은 개개의 빔 프로젝터의 고정 방식에 따라 각 프로젝터의 프로젝션 상태를 자주 보정해 주어야 하며, 온도나 습도 등의 작은 환경 변화나 작은 진동만으로도 멀티채널 스크린의 각 채널별 설정이 변화하여, 이동식 시스템에서는 사용이 어려운 문제점이 있다. 또한, 일반적인 빔 프로젝션 시스템을 사용할 경우에는 프로젝션에 따른 투사거리로 인하여 넓은 공간을 필요로 하게 된다. 따라서 이와 같은 종래의 기술들을 이동식 시스템에 적용하는 것이 불가능하다.
이 발명은 종래기술의 단점을 극복하고 공사현장과 같이 불안정하고 다양한 유해요소(온도 및 습도의 변화, 진동, 먼지의 유입 등등)를 갖는 환경에서 쉽게 적용이 가능하고, 필요에 따라 설치 장소를 쉽게 변경하여 이동 및 재설치가 용이한 이동식 몰입형 가상환경제공 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.
이 발명에 따른 이동식 몰입형 가상환경제공 시스템은 이동이 가능한 공간에 멀티채널의 고해상도 몰입형 디스플레이 시스템과 공조 시스템을 겸비하여 몰입형 가상환경을 제공할 수 있어야 하며, 설치 장소에 별도의 공사를 필요로 하지 않고, 간단히 운반하여 설치하는 것만으로 사용이 용이해야 한다. 또한, 공사현장 등과 같이 가변적인 환경 또는 자주 변하는 환경에 빠르고 다양하게 적용할 수 있도록 필요에 따라 이동식 몰입형 가상환경의 확장이 가능해야 하며, 더 나아가 내부의 고해상도 몰입형 디스플레이 채널수와 구성의 변경이 용이하고, 공간의 자유로운 구성이 가능해야 한다.
이 발명에 따른 이동식 몰입형 가상환경제공 시스템은, 차량으로 이송이 가능하며 일정 내부 공간을 갖는 수용수단과, 수용수단에 설치되어 몰입형 가상환경을 가시화하는 디스플레이수단과, 수용수단에 설치되어 디스플레이수단에 제공하기 위한 다양한 2차원 및 3차원 영상을 생성하는 영상생성수단, 및 수용수단에 설치되어 수용수단의 내부 온도와 습도를 제어하고 공기를 정화하는 공조수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
수용수단은 박스 형태의 컨테이너 1개로 구성하거나, 박스 형태의 컨테이너 2개를 1개의 내부 공간을 갖도록 접합하여 구성할 수 있다. 또한, 3개 이상의 박스 형태의 컨테이너를 1개의 내부 공간을 갖도록 접합하여 구성할 수도 있다.
디스플레이수단은 컨테이너의 내부에 다수의 면으로 배열 설치될 수 있다. 또한, 디스플레이수단은 다수의 면에 의해 폐쇄공간을 형성하며, 사용자의 출입이 가능하도록 한쪽 면이 다른쪽 면의 모서리를 중심으로 열고 닫을 수 있도록 구성할 수 있다. 더 나아가, 디스플레이수단은 다수개의 디스플레이 모듈을 격자 형태로 적층하여 구성할 수도 있다.
아래에서, 이 발명에 따른 이동식 몰입형 가상환경제공 시스템의 양호한 실 시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 이 발명의 한 실시예에 따른 이동식 몰입형 가상환경제공 시스템의 외관을 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 이동식 몰입형 가상환경제공 시스템의 내부를 도시한 평면도이며, 도 3 및 도 4는 도 1에 도시된 이동식 몰입형 가상환경제공 시스템의 내부 구성을 설명하기 위해 컨테이너의 1개의 외벽 및 천정을 제거한 상태를 도시한 사시도이다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 이 실시예에 따른 이동식 몰입형 가상환경제공 시스템은 차량으로 이송이 가능하며 일정 내부 공간을 갖는 컨테이너(100, 수용수단)와, 몰입형 가상환경을 가시화하기 위한 디스플레이수단(200)과, 디스플레이수단(200)에 제공하기 위한 다양한 2차원 및 3차원 영상을 생성하는 영상생성수단(300), 및 컨테이너(100)의 내부 온도와 습도를 제어하고 공기를 정화하는 공조수단(400)으로 구성된다.
컨테이너(100)는 도 1과 같이 이 실시예에 따른 이동식 몰입형 가상환경제공 시스템의 외관을 형성하는 것으로서, 차량으로 이송이 가능한 박스 형태의 외관을 갖는다. 더 구체적으로는, 제작, 이송 및 설치가 편리한 컨테이너형 하우스 형태를 갖는다. 이러한 컨테이너(100)의 내부에는 몰입형 가상환경을 제공하기 위한 디스플레이수단(200), 영상생성수단(300) 및 공조수단(400)이 설치된다. 이러한 컨테이너(100)는 사용자의 출입을 위한 출입문을 포함하며, 이는 일반적인 컨테이너형 하우스 제작방법에서 사용하는 일반적인 기술을 그대로 응용하여 적용할 수가 있다.
디스플레이수단(200)은 도 2 내지 도 4와 같이 3면으로 구성되어 사용자에게 몰입형 환경을 제공한다. 그러나 이러한 디스플레이수단(200)은 3면 이외에 시스템의 구성에 따라 다양한 형태 및 면의 개수를 갖도록 구성할 수 있다.
또한, 디스플레이수단(200)은 가상환경제공 시스템의 이동 및 설치시의 진동에 의한 영향을 최소화 하고, 종래의 가상환경에 비교하여 협소한 컨테이너(100)의 공간 활용을 위하여 모듈 형태의 격자형 디스플레이로 구성할 수 있다.
도 5 내지 도 8은 도 3에 도시된 이동식 몰입형 가상환경제공 시스템의 내부 구성의 변형예들을 설명하기 위하여 컨테이너의 2개의 외벽과 천정을 제거한 상태를 도시한 사시도이고, 도 9는 도 8에 도시된 이동식 몰입형 가상환경제공 시스템을 다른 각도에서 도시한 사시도이다.
도 5에서는 디스플레이수단(200)을 2개의 면, 즉 앞쪽 면(210)과 왼쪽 면(220)을 사용하여 구성하였다. 이때, 앞쪽 면(210)은 총 6개의 디스플레이 모듈(211 ~ 216)로 디스플레이부를 구성한다. 이러한 각각의 디스플레이 모듈(211 ~ 216)은 1개의 영상채널을 디스플레이 한다. 왼쪽 면(220) 또한 총 6개의 디스플레이 모듈(221 ~ 226)로 디스플레이부를 구성한다. 이러한 각각의 디스플레이 모듈(221 ~ 226)은 1개의 영상채널을 디스플레이 한다.
이러한 디스플레이 모듈(211 ~ 226)은 모두 동일한 형태의 디스플레이 장치로 구성되며, 격자 형태로 적층할 수 있도록 구성된다. 그리고 각각의 디스플레이 모듈(211 ~ 226)은 모듈 사이의 간격을 최소화할 수 있도록 디스플레이 면의 프레임이 거의 없는 격자형 디스플레이 장치로 구성된다. 또한, 각각의 디스플레이 모듈(211 ~ 226)은 DLP(Digital Light Processing) 프로젝션 디스플레이 모듈이나 LCD(Liquid Crystal Display) 프로젝션 모듈을 1장의 스크린에 후면 투사하고, 화면과 프로젝션 시스템을 일체화시켜 6면체 모양의 프레임에 고정하여 격자 형태로 적층할 수 있는 1개의 모듈 형태로 제작된 것을 사용할 수 있다.
그 밖에도 각각의 디스플레이 모듈(211 ~ 226)은 LCD 패널 형태의 디스플레이를 사용할 수도 있다. 이 경우 LCD 패널의 화면 가장자리에 위치하는 외곽 프레임의 두께를 최소화 하여 각 모듈 사이의 간격을 최소화할 수 있고, 격자 형태로 적층할 수 있는 1개의 모듈 형태로 제작하여 사용할 수 있다.
프로젝션 모듈을 사용할 때에는 각 모듈이 진동에 의한 영향을 받지 않도록 견고한 프레임에 고정되어 조립이 가능하도록 구성한다. 또한, 프로젝션 모듈의 광학계를 모듈의 두께를 최소화할 수 있도록 하여 각 모듈이 차지하는 두께가 작은 시스템을 사용한다. 이러한 프로젝션 모듈을 사용하거나, LCD 패널 형태의 모듈을 사용하거나 모두 동일하게 각 모듈 사이의 간격을 최소화 하면서 도 5의 앞쪽 면(210) 및 왼쪽 면(220)과 같이 격자 형태로 자유롭게 적층하여 확장할 수 있는 프레임 형태의 모듈을 사용할 수 있다.
도 6에서는 도 5와 같이 2개의 면으로 구성된 디스플레이수단을 오른쪽 면(230)까지 확장하여 총 3개의 면으로 구성하였다. 도 6의 오른쪽 면(230)은 앞쪽 면(210) 및 왼쪽 면(220)과 동일한 6개의 디스플레이 모듈(231 ~ 236)로 구성된다.
도 7 내지 도 9에서는 도 6과 같이 3개의 면으로 구성된 디스플레이수단을 뒤쪽 면(240)까지 확장하여 총 4개의 면으로 구성하였다. 이 경우 뒤쪽 면(240)은 앞쪽 면(210), 왼쪽 면(220) 및 오른쪽 면(230)과 동일한 6개의 디스플레이 모듈(241 ~ 246)로 구성된다. 이때, 뒤쪽 면(240)은 사용자가 디스플레이수단의 내부로 출입하여 폐쇄공간을 형성하도록, 왼쪽 면(220) 또는 오른쪽 면(230)의 한쪽 모서리를 중심으로 열고 닫을 수 있도록 제작된다.
이 실시예의 영상생성수단(300)은 디스플레이수단(200)의 각 디스플레이 모듈(211 ~ 246)에 채널별로 가시화하기 위한 영상을 생성한다. 이러한 영상생성수단(300)은 각 모듈의 영상을 독립적인 영상으로 개별적으로 표현하는 기능과, 각 모듈의 영상을 연동시켜 전체적으로 하나의 영상으로 표현하는 기능, 및 몇 개의 모듈만을 연동시켜 표현하고 나머지 영상을 개별적으로 표현하는 기능을 갖는다. 또한, 영상생성수단(300)은 디스플레이수단(200)을 구성하고 있는 디스플레이모듈의 개수에 따라 생성할 수 있는 영상 채널의 수를 확장할 수 있도록 구성된다.
이 실시예의 공조수단(400)은 이동식 몰입형 가상환경제공 시스템을 구성하는 디스플레이수단(200)과 영상생성수단(300)이 온도와 습도 및 공기 중의 먼지에 의하여 영향을 받지 않도록 컨테이너(100)의 내부 환경을 제어하는 역할을 한다.
이 실시예에 따른 이동식 몰입형 가상환경제공 시스템은 설치 환경의 조건 및 사용자의 요구에 따라 컨테이너를 확장하여 사용하는 것이 가능하다.
도 10은 이 발명의 다른 실시예에 따른 이동식 몰입형 가상환경제공 시스템의 외관을 도시한 사시도이고, 도 11은 도 10에 도시된 이동식 몰입형 가상환경제공 시스템의 내부를 도시한 평면도이며, 도 12는 도 10에 도시된 이동식 몰입형 가 상환경제공 시스템의 내부 구성을 설명하기 위해 컨테이너의 1개의 외벽 및 천정을 제거한 상태를 도시한 사시도이다.
도 10 내지 도 12에 도시된 바와 같이, 이 실시예에 따른 이동식 몰입형 가상환경제공 시스템은 2개의 컨테이너를 1개의 내부 공간을 갖도록 접합함으로써 확장된 형태의 몰입형 가상환경을 구성한 것이다.
이 실시예에 따른 이동식 몰입형 가상환경제공 시스템은 상기 실시예와 동일하게 수용수단, 디스플레이수단(200), 영상생성수단(300a, 300b) 및 공조수단(400)으로 구성된다.
이 실시예의 수용수단은 2개의 컨테이너(100a, 100b)로 구성되는데, 이들 컨테이너(100a, 100b)는 일반적인 컨테이너형 하우스의 조립에 사용하는 기술을 그대로 적용하여 1개의 내부 공간을 갖도록 체결이 가능하다. 이때, 디스플레이수단(200)은 왼쪽 면(220) 및 오른쪽 면(230)을 6개의 디스플레이 모듈로 구성하고, 앞쪽 면(210)을 18개의 디스플레이 모듈로 구성하는 형태로 디스플레이부의 확장이 가능하다. 그리고 영상생성수단은 2개의 영상생성수단(300a, 300b)으로 구성된다.
도 1 내지 도 12를 참고하여 설명한 이 실시예들은 이 발명의 구성 및 작용효과를 설명하기 위한 것으로서, 이 발명이 제시하는 이동식 몰입형 가상환경제공 시스템의 구성을 제한하기 위한 것이 아니라 이를 구성하는 각 구성부의 작용을 설명하기 위한 것이다. 예로 들어, 디스플레이수단을 구성하는 디스플레이 모듈은 도 2 내지 도 9에서 앞쪽 면(210)을 총 6개의 모듈로 구성하였으나 이는 단지 예시로서, 디스플레이 모듈의 크기에 따라 4개의 모듈로 구성하거나 9개의 모듈로 구성 하는 등 다양한 응용 구성이 가능하다. 또한, 가상공간의 크기에 따라 수용수단을 1개의 컨테이너를 사용하거나, 2개 또는 3개 이상의 컨테이너를 1개의 내부 공간을 갖도록 연결하여 더 큰 공간을 구성하는 것이 가능하다.
이 발명은 기존의 몰입형 가상환경과 달리 빠르게 구성이 가능하고, 컨테이너 운반용 화물차를 이용하여 이동이 가능하며, 다양한 환경의 현장에 쉽게 운반 및 설치가 가능한 이동식 몰입형 가상환경을 제공할 수 있다.
또한, 이 발명은 필요에 따라 확장이 가능하여 내부의 고해상도 몰입형 디스플레이의 채널수와 구성의 변경이 용이하며, 공간의 크기에 따라 컨테이너를 확장하여 가상환경의 크기를 확장할 수 있으므로, 다양한 변수를 갖는 공간에 설치 조건의 변화에 따라 빠른 현장 적용 및 적응이 가능하며, 현장의 특성에 따른 다양한 구성이 가능하다.
또한, 이 발명은 종래의 몰입형 가상환경 제시장치가 연구실과 같이 안정된 환경을 기반으로 고정된 실내 공간에 설치하도록 구성된 것과 달리, 공사현장과 같이 열악하고 변화가 많은 환경에 간단히 이동 및 설치가 가능하여, 현장에서 생성되는 다양하고 방대한 정보를 효율적으로 디스플레이하고, 프로젝트에 참여하는 다수의 기술자가 그 정보를 효과적으로 검토하여 프로젝트 수행과정에서 발생할 수 있는 문제점을 사전에 파악하고 개선할 수 있도록 도와줄 수 있는 정보 네비게이션 및 디스플레이로 사용이 가능하다.

Claims (7)

  1. 삭제
  2. 차량으로 이송이 가능하며 일정 내부 공간을 갖는 수용수단과,
    상기 수용수단에 설치되어 몰입형 가상환경을 가시화하는 디스플레이수단과,
    상기 수용수단에 설치되어 상기 디스플레이수단에 제공하기 위한 2차원 및 3차원 영상을 생성하는 영상생성수단, 및
    상기 수용수단에 설치되어 상기 수용수단의 내부 온도와 습도를 제어하고 공기를 정화하는 공조수단을 포함하며,
    상기 수용수단은 박스 형태의 컨테이너이고,
    상기 디스플레이수단은 상기 컨테이너의 내부에 다수의 면으로 배열 설치되는 것을 특징으로 하는 이동식 몰입형 가상환경제공 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 수용수단은 박스 형태의 컨테이너 2개를 1개의 내부 공간을 갖도록 접합하여 구성한 것을 특징으로 하는 이동식 몰입형 가상환경제공 시스템.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 수용수단은 박스 형태의 컨테이너 3개를 1개의 내부 공간을 갖도록 접합하여 구성한 것을 특징으로 하는 이동식 몰입형 가상환경제공 시스템.
  5. 삭제
  6. 청구항 2 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 디스플레이수단은 상기 다수의 면에 의해 폐쇄공간을 형성하며, 사용자의 출입이 가능하도록 한쪽 면이 다른쪽 면의 모서리를 중심으로 열고 닫을 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 이동식 몰입형 가상환경제공 시스템.
  7. 청구항 2 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 디스플레이수단은 다수개의 디스플레이 모듈을 격자 형태로 적층하여 구성한 것을 특징으로 하는 이동식 몰입형 가상환경제공 시스템.
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