KR102089374B1 - 국가직무능력표준(ncs) 기반 건설기계 실습교육 시스템 및 방법 - Google Patents

국가직무능력표준(ncs) 기반 건설기계 실습교육 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 첨단 기술을 활용하여 건설기계 실습교육(조종훈련)을 보완, 강화할 수 있는 새로운 대안으로 실장비 교육에서 체험형, 실습교육을 국가직무능력표준(NCS)의 교육 지침에 추가함으로써 조종사에게 충분한 실습교육을 제공하여 학습적 효과를 향상시키고, 안전한 실습교육을 통해 부족한 직무능력을 보완할 수 있고, 건설기계 조종 현장과 유사한 가상환경을 컴퓨터 시뮬레이션으로 구현, 하드웨어와 융합된 가상의 물체를 실제처럼 조작·실습함으로써 안전한 환경에서 위험을 줄이고, 훈련기간 단축과 실습교육 비용절감을 통해 건설기계 교육학원 경쟁력의 기반을 마련할 수 있고, 실제 건설기계의 운용 환경을 재현한 VR HMD 시뮬레이터를 조종면허 취득을 위한 실습 교육훈련에 활용하여 실제 콘트롤러를 적용해 조작감 등을 몸으로 체험할 수 있으며, 굴삭기의 운동 현상도 실제 상황과 유사하게 구현하며, 특히 VR HMD를 적용하여 운용자의 능동적 행동에 대응함으로써 실제 상황처럼 몰입이 가능한 국가직무능력표준(NCS) 기반 건설기계 실습교육 시스템 및 방법을 제공한다.

Description

국가직무능력표준(NCS) 기반 건설기계 실습교육 시스템 및 방법{National Competency Standards-based Construction Machine Training System and Method}
본 발명은 국가직무능력표준(NCS) 기반 건설기계 실습교육에 관한 것으로, 보다 상세하게는 첨단 기술을 활용하여 건설기계 실습교육(조종훈련)을 보완, 강화할 수 있는 새로운 대안으로 실장비 교육에서 체험형, 실습교육을 국가직무능력표준(NCS)의 교육 지침에 추가함으로써 조종사에게 충분한 실습교육을 제공하여 학습적 효과를 향상시키고, 안전한 실습교육을 통해 부족한 직무능력을 보완할 수 있는 국가직무능력표준(NCS) 기반 건설기계 실습교육 시스템 및 방법에 관한 것이다.
건설기계운전 실기 응시생은 매년 증가추세로 2017년 13만 1천명이나 전국 중장비 교육장은 250곳으로 특히 실습교육 제공이 매우 부족한 상황이다.
한편 NCS(국가직무능력표준)에서는 건설기계 운전을 Level 2(기초능력) 단계에서 이론교육과 실습교육을 이수하도록 하는데, 그중 10% 약 39시간의 실 장비를 통한 실습 교육시간을 규정하고 있으며, 훈련시설 정의로 강의실 1명당 1.5㎡, 구조실습실 1명당 3.0㎡, 운용실습 1명당 15㎡, 단 실습장비에 대한 보유규정 없어 학원당 해당장비 2대 이하로 실습교육 진행 중인 경우가 대부분이다.
이는 고가의 실습장비와, 실습부지의 확보에 대한 어려움, 부족한 실습교제로 인하여 1인 1일 실습시간이 평균 11분 미만이며, 총 실습교육량 3시간 정도 운영되고, 공동실습시간으로 배정되어 눈으로 보는 실습형태의 교육진행이 이루어져 부족한 실습교육 직무능력 미달로 이어진다.
또한 건설기계 운전은 터파기, 깎기, 상하차, 쌓기, 메우기의 작업수행 과정이 있지만 실장비 교육진행 건설기계 특성상 사고 발생률이 높고 사고발생시 사망사고로 직결, 사고예방 목적으로 시험 터파기와 주행만으로 제한적이고 소극적 교육진행 폭넓은 실습교육을 제공하지 못하고 있다.
이러한 건설기계, 자동차실습교육은 유류, 소모품 교환, 정비, 1인규정 실습장소등 운영유지관리비용 높은 직군으로 매출의 70%이상을 유지관리비로 지출되어 설비 재투자에 어려움을 겪고 있는 문제가 있다.
한편 최근들어 시뮬레이터가 실습교육의 현실적인 보완 방법이나, 개발비가 높고 콘텐츠의 다양성부족, 도입의 한계로, 건설기계 실습의 문제점을 보완할 솔루션 부재의 악순환이 이어지고 있다.
그에 따라 국가직무능력표준(건설기계운전.정비)에 맞는 실습교육을 제공하기 위한 보완방법으로 실장비의 운용 느낌에 가까운 조작감, 설치공간, 유지관리의 효율성 높은 국내 건설기계 운전 실습교육의 현실성에 맞는 시뮬레이터 교육을 도입하여, 인적자원을 개발의 필요성이 있다 할 것이다.
특허문헌 1. 대한민국 공개특허 10-2011-0123334호 - 가상현실교육 시스템 제작 도구 및 방법 특허문헌 2. 대한민국 공개특허 10-2015-0145590호 - 수중 작업용 원격제어로봇 시스템 및 그 제어 방법
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 단점과 문제점을 해결하기 위한 것으로, 첨단 기술을 활용하여 건설기계 실습교육(조종훈련)을 보완, 강화할 수 있는 새로운 대안으로 실장비 교육에서 체험형, 실습교육을 국가직무능력표준(NCS)의 교육 지침에 추가함으로써 조종사에게 충분한 실습교육을 제공하여 학습적 효과를 향상시키고, 안전한 실습교육을 통해 부족한 직무능력을 보완할 수 있고, 건설기계 조종 현장과 유사한 가상환경을 컴퓨터 시뮬레이션으로 구현, 하드웨어와 융합된 가상의 물체를 실제처럼 조작·실습함으로써 안전한 환경에서 위험을 줄이고, 훈련기간 단축과 실습교육 비용절감을 통해 건설기계 교육학원 경쟁력의 기반을 마련할 수 있는 국가직무능력표준(NCS) 기반 건설기계 실습교육 시스템 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
또한 본 발명은 실제 건설기계의 운용 환경을 재현한 VR HMD 시뮬레이터를 조종면허 취득을 위한 실습 교육훈련에 활용하여 실제 콘트롤러를 적용해 조작감 등을 몸으로 체험할 수 있으며, 굴삭기와 같은 건설기계의 운동 현상도 실제 상황과 유사하게 구현하며, 특히 VR HMD를 적용하여 운용자의 능동적 행동에 대응함으로써 실제 상황처럼 몰입이 가능한 국가직무능력표준(NCS) 기반 건설기계 실습교육 시스템 및 방법을 제공함에 그 다른 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 산업현장에서 직무를 수행하기 위하여 요구되는 지식·기술·소양 내용을 국가가 산업부문별·수준별로 체계화한 국가직무능력표준(NCS, national competency standards)을 관리하는 국가직무능력표준(NCS, national competency standards) 서버; 건설기계 교육학원의 실장비 교육에서 체험형, 실습교육에 상기 국가직무능력표준(NCS)의 교육 지침에 추가하여 조종사에게 충분한 실습교육을 제공하여 학습적 효과를 향상시키고, 안전한 실습교육을 통해 부족한 직무능력을 보완하도록 하며, 상기 실습교육에 대한 실증운영 및 기반사항을 제공하고, 자문위원회 서버를 통해 사업관리를 자문받으며, 의견을 수렴하는 건설기계 실습교육 시스템 서버(300); 및 상기 건설기계 교육학원의 통제실(100)과 연동되어 실제 건설기계의 운용 환경을 재현한 VR HMD(Virtual Reality Head Mounted Display) 시뮬레이터를 조종면허 취득을 위한 실습 교육훈련에 활용하여 실제 콘트롤러를 적용해 조작감을 몸으로 체험할 수 있으며, 건설기계의 운동 현상도 실제 상황을 구현하되, VR HMD를 적용하여 운용자의 능동적 행동에 대응함으로써 실제상황에 몰입이 가능하도록 하는 복수의 시뮬레이터(200~202);를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 국가직무능력표준(NCS) 기반 건설기계 실습교육 시스템을 제공한다.
여기서 통제실(100)은 상기 복수의 시뮬레이터(200~202)에 대한 관제 관리를 수행하는 통제실 제어부(120)와, 상기 복수의 시뮬레이터(200~202) 실행 관리를 수행하는 시뮬레이터 관제부(110)와, 상기 복수의 시뮬레이터(200~202)에서 발생한 데이터를 수신하여 전송부(140)를 통해 상기 건설기계 실습교육 시스템 서버(300)로 전송하는 통신모듈(130)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
그리고 복수의 시뮬레이터(200~202) 각각은, 상기 통제실(100)과 통신하는 통신모듈(210)과, 훈련하고자 하는 건설기계의 기종선택 선택, 환경설정, 사용자정보, 평가결과 및 평가 주행 영상이 기록되는 저장부(220)와, 안전운용실습교육 가상공간 환경을 설정하는 훈련평가 시나리오 생성부(230)와, 상기 시뮬레이터를 작동시에 발생되는 실질적인 시뮬레이션을 진행하고, 시뮬레이션과정을 실시간으로 시각화하여 모니터와 HMD로 전송하는 시뮬레이션 연산부(240)와, 상기 시뮬레이터의 작동부분으로, 조이스틱, 페달, 휠, 레버, 온/오프 스위치, HMD 센서 입력을 받아, 상기 모니터 및 HMD 출력을 수행하는 작동부(250)와, 상기 작동부(250)의 작동부의 각 요소 값이 사고발생시 미리 설정된 작동 분포 값을 기준으로 낮으면 안전, 분포 값에 포함되면 경고, 높으면 위험을 알람을 화면상에 표시하는 화면 표시부(260)를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
또한 저장부(220)에 저장된 데이터는 상기 통제실 제어부(120)에서 임의로 전송하거나 익일 일정시간에 건설기계 실습교육 시스템 서버(300)로 전송되며, 상기 시뮬레이터의 저장부(220)에서는 삭제되고, 새로운 안전기준 정보가 주기적으로 건설기계 실습교육 시스템 서버(300)에서 업데이트 됨을 특징으로 한다.
그리고 훈련평가 시나리오 생성부(230)는 훈련하고자 선택한 건설기계의 작업 및 주행에 관련된 평가항목 및 돌발 이벤트를 선택하여 시뮬레이션 환경을 설정하고, 미션 해결에 따른 조종사의 능력치를 절대적 평가하고 평가시 발생한 운용 데이터를 상기 저장부(220)에 기록함을 특징으로 한다.
한편, 건설기계 실습교육 시스템 서버(300)는 시뮬레이터에 필요한 시뮬레이터 저장데이터와 안전기준정보를 운용하는 운용서버와, 빅데이터 연산부(320)를 통해 돌발 이벤트 발생시 대처능력에 대해 운용과 대응시간 상황을 도출하는 스토리지 서버(310)를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다,
그리고 건설기계 실습교육 시스템 서버(300)는 상기 복수의 시뮬레이터(200 ~ 202)의 상기 훈련평가 시나리오 생성부(230)에서의 훈련평가 시나리오에 따른 사용자의 실습에 대하여 상기 복수의 시뮬레이터(200 ~ 202)의 통신모듈을 통해 상기 통제실(100)의 상기 전송부(140)를 거쳐 사용자의 수행결과 평가가 전송되면 상기 스토리지 서버(310)에서는 상기 실습에 대한 사용자의 수행결과 평가를 전국이나 지역단위로 랭킹화하고, 상기 전국이나 지역단위 랭킹 정보는 건설기계 회사 서버(400)나 취업관련 공공기관 서버(500), 중소기업 서버, 중장비 사업자나 개인사업자 단말기(600)에 제공되며, 상기 실습시간이 충족되면 상기 국가직무능력표준(NCS, national competency standards) 서버로 상기 사용자의 운전연습시간 충족을 통보함을 특징으로 한다.
그리고 복수의 시뮬레이터 각각은, 가상의 건설기계를 조종하기 위해 마련되는 컨트롤러(201)와, 사용자가 가상의 건설기계 조종 시 원근감이 표현되는 3차원의 VR 정보를 출력하기 위해 마련되며, 자이로센서를 포함하여, 회전값 및 가속도값을 교육용 단말(204)에 전달하는 HMD(202)와, 상기 HMD(202)의 움직임을 감지하여 헤드 트렉킹 하기 위해 마련되되, 사용자가 상기 HMD(202)를 착용하고 머리를 위아래로 이동하는 경우 또는 사용자가 머리를 좌우로 이동하는 경우 또는 앞뒤로 이동하는 경우를 감지하여 헤드 트렉킹을 수행하는 모션센서(203) 및 가상공간을 구현하여 사용자에게 VR 정보를 제공하기 위해 마련되는 교육용 단말(204)을 포함하여 구성되고, 상기 교육용 단말(204)은 상기 모션센서(203)를 통해 상기 HMD(202)의 위치정보를 생성할 수 있으며, 상기 HMD(202)의 자세 또는 위치를 기반으로 VR 정보를 갱신하며, 사용자 조작 정보는 사용자의 고유 번호 정보와 함께 상기 교육용 단말(204)에 저장되어 축적되어 상기 건설기계 실습교육 시스템 서버(300)에 전달됨을 특징으로 한다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 지정교육기관에서 교육생을 선발하면 선발된 교육생을 건설기계 실습교육 시스템 서버(300)에 등록하여 사용자 관리 및 시스템 관리를 수행하는 단계; 복수의 시뮬레이터(200~202)를 통한 건설기계 실습 교육을 수행하면 건설기계 실습교육 시스템 서버(300)는 로그기록 및 운용 기록을 저장하는 단계; 및 상기 로그 기록 및 운용 기록에 따라 교육시간 및 운전 데이터 기록에서 운전자의 잘못된 운영습관 데이터를 상기 건설기계 실습교육 시스템 서버(300)에서 분석하고, 이를 통해 안전교육 커리큘럼에 리맵핑하여 안전교육의 선교육에 이용함을 특징으로 하는 국가직무능력표준(NCS) 기반 건설기계 실습교육 방법을 제공한다.
여기서 복수의 시뮬레이터(200~202)를 통한 건설기계 실습 교육을 수행하면 건설기계 실습교육 시스템 서버(300)는 로그기록 및 운용 기록을 저장하는 단계는, 상기 복수의 시뮬레이터(200~202) 각각에서 운용시뮬레이션을 생성하는 단계(S100); 상기 복수의 시뮬레이터(200~202) 각각의 훈련평가 시나리오 생성부(230)에서는 훈련평가 시나리오를 설정하는 단계(S120); 상기 사용자의 시뮬레이터 운용이 실습시험인지 연습평가인지(S140)에 따라 실습 구분(S140)이 실습시험을 위한 평가운용이면(S150), 훈련평가 시나리오에 따른 수행결과를 시뮬레이션 연산부(240)에서 연산하고, 화면 표시부(260)에 표시하며, 훈련 시나리오 생성부(230)에서는 수행결과를 평가하고(S160), 수행결과 평가를 저장부(220)에 선택적으로 저장하며(S180), 상기 저장결과는 시뮬레이터(200 ~ 202)의 통신모듈을 통해 상기 건설기계 실습교육 시스템 서버(300)로 전송되어 시뮬레이션 데이터를 종합하여 안전사고 유형을 도출하고, 안전운용에 근접한 결과치를 도출하며, 돌발 이벤트 발생에 대해 대처 능력에 대한 효율적인 운용과 대응시간 상황을 돌출하여 빅데이터화하고 이를 통해 가상현실 기반의 체험형 건설기계 안전교육 방법과 솔루션 시스템을 업데이트하는데 이용되는 단계; 상기 실습 구분(S140)이 평가운용이 아니고, 연습운용이면(S200) 사용자의 연습 운용시간을 건설기계 실습교육 시스템 서버(300)로 전송하여 갱신하여 저장되고, 운전 데이터를 분석하는 단계(S210); 상기 건설기계 실습교육 시스템 서버(300)에서는 개인사용자의 운전 데이터에서 잘못된 운영습관에 대해 보완 데이터를 사용자의 단말기로 전송하는 단계(S220); 상기 사용자의 연습 운용시간이 충족되면 건설기계 실습교육 시스템 서버(300)는 NCS 서버(800)로 연습시간 충족결과를 전송하고(S240), 상기 건설기계 실습교육 시스템 서버(300)는 시뮬레이터 운용에 따라 저장된 데이터에서 초급자 발생 안전사고 유발행동을 분석하여 커리큘럼을 리맵핑하는 단계(S250);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, NCS 교육 모듈기반 기초작동 방법에 대해 실습교육 시뮬레이션이 가능하다.
둘째, 실장비 운용시에는 구두 교육진행으로 객관적인 데이터 확보가 어려움에 반해 시뮬레이터 운용으로 운전데이터에 대한 기록이 가능하여 저장된 데이터를 분석하여 초급자에게 발생되는 안전사고 유발 행동을 분석, 안전교육 커리큘럼에 재 맵핑하여, 안전교육의 선교육에 활용함으로써 운전자의 잘못된 운영습관을 빠르게 보완할 수 있다.
셋째, 설치 공간이 작으며, 내연기관 비사용, 예열 및 교육장소 준비 시간 등 운용 전 대기시간이 없기 때문에 공해발생이 없으며, 유류 및 소모품의 유지관리비용을 혁신적으로 낮출 수 있다.
넷째, VR HMD를 적용하여 기존의 모니터방식의 제한적 환경제공에서 벗어나, 운용자의 능동적 행동에 대응하는 폭넓은 실제 상황에 몰입할 수 있고, VR(가상공간)에서 상황에 맞는 교육을 진행함으로써 안전사고예방 및 콘텐츠 다각화 대응력을 높일 수 있고, 실제 콘트롤러를 적용하여 조작감 등을 몸으로 체험하면서, 실습을 진행함으로써 교육효과가 높다는 장점이 있다.
다섯째, 산업적으로 본 실증사업에서 활용된 VR, HMD 기술은 다양한 파생 산업군에 적용될 수 있는 확장성을 제공한다.
여섯째, VR 장비와 관련 소프트웨어 및 시뮬레이션을 위한 알고리즘, 사용자관리 시스템 등이 결합된 융합기술 제품으로, 국내외 경쟁사 대비 유일하게 HMD를 채용하였으며, 타기종 확장성과 가격 경쟁력이 우수하여 고가로 수입되고 있는 해외 솔루션의 수입대체 효과와 함께 세계 시장을 주도할 수 있는 기회를 마련할 수 있다.
일곱째, 조종면허 교육생의 입장에서는 건설기계 장비조종에 친숙함으로써 면허 취득이 용이하고, 사고상황 시뮬레이션을 통해 안전의식 고취 및 위기대응력이 향상된다.
여덟째, 건설기계 중장비 초보조종사 실습교육을 위한 VR HMD가 적용된 가상실습 시스템으로 산업현장에서 사용되는 건설기계를 조종사가 조종하는 동안 수행하는 조종장치 등의 콘트롤러 조작을 통해 작동되는 건설기계의 운동 현상을 실제 상황과 유사하게 시뮬레이션하고, 이를 현실감 있게 체감할 수 있도록 센서, 영상, 음향, 구동데이터 알고리즘 등의 융합을 통해 VR을 제공하며, 실습시 조종사의 운용 상황을 기록하고 평가할 수 있는 등 기존 실장비 실습교육 대비 유지관리가 용의하고, 경제적인 실습교육 보완 시스템을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 국가직무능력표준(NCS) 기반 건설기계 실습교육의 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명 제1실시예에 따른 국가직무능력표준(NCS) 기반 건설기계 실습교육 시스템의 실시예를 설명하기 위한 블록 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 국가직무능력표준(NCS) 기반 건설기계 실습교육 시스템의 기능 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 국가직무능력표준(NCS) 기반 건설기계 실습교육 시스템의 기술, 서비스의 주요 흐름을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 국가직무능력표준(NCS) 기반 건설기계 실습교육 시스템에서 다 기종 훈련 하드웨어 플랫폼과 관리를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 국가직무능력표준(NCS) 기반 건설기계 실습교육 시스템의 제품 및 기술에 대한 설명이다.
도 7은 본 발명에 따른 국가직무능력표준(NCS) 기반 건설기계 실습교육 시스템의 실시예로 시뮬레이터를 이용한 굴삭기 실습 모습을 나타낸 사진이다.
도 8a는 실제 국가기술자격실기시험 중 굴삭기운전기능사 자격 시험의 요구사항을 나타낸 도면이고, 도 8b는 본 발명에 따른 국가직무능력표준(NCS) 기반 건설기계 실습교육 시스템에서 굴삭기 기초훈련의 시뮬레이터 콘텐츠를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 국가직무능력표준(NCS) 기반 건설기계 실습교육 시스템에서 굴삭기에 대한 실습교육을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명에 따른 국가직무능력표준(NCS) 기반 건설기계 실습교육 시스템에서 이용되는 HMD VR 시뮬레이터와 실 장비 실습 방식의 차이를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명 제1실시예에 따른 국가직무능력표준(NCS) 기반 건설기계 실습교육 시스템에서 이용되는 VR 운용 시뮬레이터의 실시예를 나타낸 도면이다.
도 12는 도 11에 나타낸 건설기계 실습교육 시스템에서 타워크레인 작동 메커니즘을 구현한 사실적인 실습을 설명하기 위한 도면이다.
도 13a와 도 13b는 본 발명에 따른 국가직무능력표준(NCS) 기반 건설기계 실습교육 시스템에서 시뮬레이터를 이용한 실습시 모션센서에 의해 감지되는 HMD의 시선처리를 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 본 발명 제2실시예에 따른 국가직무능력표준(NCS) 기반 건설기계 실습교육 시스템에서 이용되는 시뮬레이터의 전면부를 나타낸 도면이다.
도 15는 본 발명 제2실시예에 따른 국가직무능력표준(NCS) 기반 건설기계 실습교육 시스템에서 이용되는 시뮬레이터의 후면부를 나타낸 도면이다.
도 16은 내지 도 18은 본 발명 제2실시예에 따른 국가직무능력표준(NCS) 기반 건설기계 실습교육 시스템에서 이용되는 시뮬레이터의 조종기 마운트의 실시예를 나타낸 도면이다.
도 19 내지 도 20은 본 발명 제2실시예에 따른 국가직무능력표준(NCS) 기반 건설기계 실습교육 시스템에서 이용되는 시뮬레이터의 핸들마운트의 실시예를 나타낸 도면이다.
도 21은 본 발명에 따른 국가직무능력표준(NCS) 기반 건설기계 실습교육 시스템에서 시뮬레이터 운용에 따른 데이터 확보 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 22는 본 발명 제2실시예에 따른 국가직무능력표준(NCS) 기반 건설기계 실습교육 시스템의 실시예를 설명하기 위한 블록 구성도이다.
도 23 내지 도 24는 본 발명에 따른 국가직무능력표준(NCS) 기반 건설기계 실습교육 방법의 실시예를 설명하기 위한 흐름도이다.
본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
아울러, 본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며 이 경우는 해당되는 발명의 설명부분에서 상세히 그 의미를 기재하였으므로, 단순한 용어의 명칭이 아닌 용어가 가지는 의미로서 본 발명을 파악하여야 함을 밝혀두고자 한다. 또한 실시예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고, 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.
도 1은 본 발명에 따른 국가직무능력표준(NCS) 기반 건설기계 실습교육의 개념을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명에 따른 국가직무능력표준(NCS) 기반 건설기계 실습교육의 개념을 설명하기에 앞서 국가직무능력표준(NCS, national competency standards)은 산업현장에서 직무를 수행하기 위해 요구되는 지식·기술·소양 등의 내용을 국가가 산업부문별·수준별로 체계화한 것으로, 국가적 차원에서 표준화한 것을 의미한다.
이러한 국가직무능력표준(NCS)는 자격기본법 (제2조제2호) '“국가직무능력표준”이란 산업현장에서 직무를 수행하기 위하여 요구되는 지식·기술·소양 등의 내용을 국가가 산업부문별·수준별로 체계화한 것을 말한다.'라고 규정되어 있다.
건설기계 NCS 학습모듈은 산업현장에서 건설기계를 운전직무를 수행하기 위한 지식 기술 소양 등의 내용을 초급, 중급, 상급에게 필요한 운용능력을 학습하는 방법을 정의한 것으로 국가에서 해당 실무운용에 필요한 능력을 충분히 확보할 수 있도록 이론 및 실기로 학습할 수 있다.
학습단계는 1 ~ 5단계로 세분화 되어 있고, 본 발명은 학습모듈 분야 중 건설기계 운전 및 정비에 대한 학습방법이다.
초급은 교육모델은 1, 2단계로 기초적인 조작 및 정비 건설기계 운용에 필요한 환경인지 및 수신호 그리고 안전관리법규 등을 수직하는 수준이다.
중급 교육모델은 3단계로 실무작업에 필요한 작업규정으로 장비의 이동과 해당 환경에서 작업운영에 관한 학습 모듈이다.
고급 교육모델은 4단계로 중급 실무작업에서 더운 세밀한 실무를 수항할 수 있는 운전 능력에 관한 학습 모듈이다.
특급 교육모델인 5단계는 실무적 지식을 타인에게 전달할 수 있는 정도의 학습모듈이다.
현 특허 관련된 학습은 1,2단계의 학습모듈로써 초급자에게 필수적으로 필요한 기능지식 소양으로써 장비의 기초적인 작동방법, 환경인지, 안전교육을 주 내용으로 한다.
이론교육은 현재 멀티미디어 교육을 통해 충분한 학습을 제공하고 있으나, 실습은 실장비를 이용한 교육으로 초급자는 장비에 대한 기초지식이 없는 상황으로 현재 실장비를 이용한 실습교육으로 안전사고의 위험에 노출되기 쉽고, 실습교제(실장비)의 부족으로 인해 실습교육을 충분히 제공 받지 못하고 있는 실정으로 이를 보완할 수 있는 시뮬레이터 실습을 적용할 수 있도록 하였다.
그리고 실습보완 교제의 조건으로는, NCS 실습 1, 2 단계 학습모듈에 규정되어 있는 주행 깎기 쌓기 메우기 시험 터파기 등을 학습할 수 있는 훈련기준 커리큘럼과 초급단계의 직무능력을 평가할 수 있는 평가 항목으로 자격증 시험을 기준으로 하는 평가(제공도면)를 제공해야 한다(도 8a 참조).
또한 실장비를 운용함에 앞서 레버나 조이스틱을 직접 작동시켜 가상공간의 장비를 운용함으로써 기초적인 작동방법을 숙지하여 장비 오작동으로 인해 발생할 수 있는 안전사고 발생과 장비 수명을 단축시키는 불필요한 운전을 예방할 수 있다.
기존 모니터방식의 단점인 고정시선 처리방법은 사실적인 조종느낌을 방해하는 가장 큰 요소로 이를 해결할 수 있는 헤드 트렉킹 방식의 센서를 이용하는 HMD형 추적 시스템을 적용하여 상하좌우 전후를 실시간으로 시점을 제공해야 한다.
실장비 운용에 발생되는 과도한 유지관리비용을 줄일 수 있는 방법을 제공하여 현재 문제를 야기하는 실습교제의 부족한 제공을 반복하지 않도록 실내 운용이 가능하며, 설치공간이 적고운영이 편리하며, 친환경적인 시스템을 공급해야 한다.
그리고 학생의 학습관리를 위한 운용데이터를 확보하고 관리자를 통한 통제가 가능해야 한다.
건설기계 종류는 매우 다양하며 각 종류에 따라 운용방법이 상이하여, 2개 이상의 기종을 제공하여 상황에 따른 기종 선택의 폭을 넓힐 수 있어야 한다.
예를 들어 건설기계에 많이 이용되는 두산의 140W 모델과, 볼보의 145W 모델에 대한 3D 데이터베이스를 구축한다.
본 발명은 도 1에서와 같이 이와 같은 국가직무능력표준(NCS) 학습모듈을 실증진행이 가능한 교육학원을 통해 NCS 운영방침을 실습교육할 수 있도록 하고, 주관사 서버에서 이에 대한 실증운영 및 기반사항을 제공하고, 자문위원회 서버(전국건설기계연합회 서버, 폴리텍 대학교 VR 콘텐츠 학과 서버, 한국안전보건 협회 서버 등)을 통해 사업관리를 자문받고, 의견을 수렴한다.
이와 같은 본 발명은 첨단 기술을 활용하여 건설기계 실습교육(조종훈련)을 보완, 강화할 수 있는 새로운 대안으로 실장비 교육에서 체험형, 실습교육을 국가직무능력표준(NCS)의 교육 지침에 추가함으로써 조종사에게 충분한 실습교육을 제공하여 학습적 효과를 향상시키고, 안전한 실습교육을 통해 부족한 직무능력을 보완할 수 있다.
또한, 건설기계 조종현장과 유사한 가상환경을 컴퓨터 시뮬레이션으로 구현, 하드웨어와 융합된 가상의 물체를 실제처럼 조작·실습함으로써 안전한 환경에서 위험을 줄이고, 훈련기간 단축과 실습교육 비용절감을 통해 건설기계 교육학원 경쟁력의 기반을 마련할 수 있게 된다.
그리고 실제 건설기계의 운용 환경을 재현한 VR HMD(Virtual Reality Head Mounted Display) 시뮬레이터를 조종면허 취득을 위한 실습 교육훈련에 활용하여 실제 콘트롤러를 적용해 조작감 등을 몸으로 체험할 수 있으며, 굴삭기의 운동 현상도 실제 상황과 유사하게 구현하며, 특히 VR HMD를 적용하여 운용자의 능동적 행동에 대응함으로써 실제 상황처럼 몰입이 가능하도록 한다.
본 발명은 이와 같이 NCS 교육 모듈기반 기초작동 방법에 대한 실습교육 시뮬레이션이 가능하다는 장점이 발생된다.
이를 종래 기술의 문제점인 표 1과 본 발명에 따른 효과를 나타내는 표 2를 통해 비교하면,
Figure 112019076793411-pat00001
Figure 112019076793411-pat00002
과 같이 대비할 수 있다.
특히 표 3에서는 현 실습교육의 문제점과 본 발명 국가직무능력표준(NCS) 기반 건설기계 실습교육의 필요성을 쉽게 알 수 있다.
Figure 112019076793411-pat00003
도 2는 본 발명 제1실시예에 따른 국가직무능력표준(NCS) 기반 건설기계 실습교육 시스템의 실시예를 설명하기 위한 블록 구성도이다.
본 발명 제1실시예에 따른 국가직무능력표준(NCS) 기반 건설기계 실습교육 시스템의 실시예는 NCS 학습모듈로, 실증진행교육학원에 설치될 수 있는 것으로, 도 2에 나타낸 바와 같이, 통제실(학원서버)(100), 복수의 시뮬레이터(200, 201, 202) 및 건설기계 실습교육 시스템 서버(300)로 구성된다.
여기서, 통제실(100)은 시뮬레이터 관제부(110)와 통제실 제어부(120)와 통신모듈(130) 및 전송부(140)로 구성된다.
통제실(100)은 시뮬레이터의 가동상태를 통합 관리하는데, 통제실 제어부(120)를 통해 시뮬레이터 관제 관리를 수행하고, 시뮬레이터 실행 관리를 수행하는 시뮬레이터 관제부(110)를 제어하며, 통신모듈(130)을 통해서는 복수의 시뮬레이터(200~202)에서 발생한 데이터를 수신하여 전송부(140)를 통해 건설기계 실습교육 시스템 서버(300)로 전송하고, 사용자 정보를 통합 관리한다.
복수의 시뮬레이터 중 시뮬레이터1(200)는 통신모듈(210), 저장부(220), 훈련평가 시나리오 생성부(230), 시뮬레이션 연산부(240), 작동부(250) 및 화면 표시부(260)로 구성된다.
통신모듈(210)은 통제실(100)과 통신하며, 저장부(220)는 훈련하고자 하는 건설기계의 기종선택 선택, 환경설정, 사용자정보, 평가결과 및 평가 주행 영상 등이 기록된다. 저장부(220)에 저장된 데이터는 통제실 제어부(120)에서 임의로 전송하거나 익일 일정시간에 건설기계 실습교육 시스템 서버(300)로 전송되며, 시뮬레이터1(200)의 저장부(220)에서는 삭제되고, 새로운 안전기준 정보가 주기적으로 건설기계 실습교육 시스템 서버(300)에서 업데이트 된다.
훈련평가 시나리오 생성부(230)는 안전운용실습교육 가상공간 환경을 설정한다. 즉 예를 들어 훈련하고자 선택한 건설기계가 굴삭기인 경우 굴삭작업 및 주행에 관련된 평가항목 및 돌발 이벤트를 선택하여 시뮬레이션 환경을 설정한다. 그리고 미션 해결에 따른 운용자의 능력치를 절대적 평가하고 평가시 발생한 운용 데이터를 저장부(220)에 기록한다.
시뮬레이션 연산부(240)는 시뮬레이터를 작동시에 발생되는 실질적인 시뮬레이션을 진행한다. 시뮬레이션 과정은 실시간으로 시각화하여 모니터와 HMD로 전송한다.
작동부(250)는 시뮬레이터1(200)의 작동부분으로, 조이스틱, 페달, 휠, 레버, 온/오프 스위치, HMD 센서 입력을 받아, 모니터 및 HMD 출력 등을 수행한다.
화면 표시부(260)는 작동부의 각 요소값이 사고발생시 가장 빈도수가 많은 작동 분포값을 기준으로 낮으면 안전, 분포값에 포함되면 경고, 높으면 위험을 알람을 화면상에 표시한다.
예를 들어 데이터 분석으로 얻어진 결과 도출값 중 전복 사고의 유형값에 근접할 경우. "전복 위험성 감지"를 표시하고, 미리 설정된 안전기준표의 사고발생 분포값을 표시하며, 운전자의 각 작동값을 표시부에 연동하여, 사고 발생 분포값을 기준으로 운전자의 작동값의 위치를 비교하여 안전/경고/위험 여부를 화면 표시부(260)에 표시한다.
건설기계 실습교육 시스템 서버(300)는 기본적으로는 스토리지 서버(310)와 빅데이터 연산부(320)로 구성되지만 이에 더해 스토리지 서버(310)는 시뮬레이터 저장 데이터와 안전기준정보를 더 포함하는 운용서버와 연동되어 동작된다.
이러한 건설기계 실습교육 시스템 서버(300)는 각 시뮬레이터(200 ~ 202)에서 발생한 시뮬레이션 데이터를 종합하여 안전사고 유형을 도출하는데, 시뮬레이터 학습을 통한 최적의 안전운용에 가장 근접한 결과치를 도출한다.
이때, 시뮬레이터 저장데이터와 안전기준정보를 운용하는 운용서버와 연동하는 스토리지 서버(310)에서는 빅데이터 연산부(320)를 통해 돌발 이벤트 발생시 대처능력에 대한 효율적인 운용과 대응시간 상황을 도출한다.
예를 들어 시뮬레이터를 통한 연습에서, 지형의 경우에는 평탄한 지형, 비탈지형, 모래지형, 흙 지형, 자갈지형, 시멘트 지형, 아스팔트 지형, 탄재 지형, 빙판지형, 다져진 눈 지형, 푸석한 눈 지형 등을 체험하게 된다. 이러한 지형은 상황에 따라 단일지형과 혼합된 형태로 존재할 수 있으며 그 비율에 따라 마찰계수가 변화되어 운용에 영향을 준다.
그리고 기후로는 눈, 비, 맑음, 구름, 안개, 바람 등을 체험하게 되는데, 환경을 시각적으로 표현하며, 눈/비/맑음/구름 등은 마찰계수의 영향을 주는 요소이다.
한편 돌발이벤트로는 고정물체, 이동물체, 지형부 변경, 작업 공간, 작업 시간 등이 있는데, 고정물체는 적재물, 정지해있는 운반차량, 건물, 전선, 그 외 이동 및 회전시 충돌을 발생시키는 고정되어 있는 물체이다.
그리고 이동물체는 시뮬레이션 중 미리 설정된 프로그램에 따라 사람, 이동하는 운반차량, 이동중인 작업차량 그 외 이동중인 모든 물체를 작업공간 안에 갑자기 로딩시켜 안전사고 발생 상황을 연출함으로써 대응능력을 상승시킬 수 있다. 즉, 작업 연습 시에도 갑작스럽게 발생될 수 있는 주의상황을 연출하여 실제 작업 환경에서도 미리 그러한 상황을 예상하면서 주의를 하면서 작업할 수 있게 된다.
또한 지형부 변경은 굴착중 토양의 재질(토사 및 바위 등)이 부분적으로 변경되어있는 기계적 부하가 발생된다. 즉 토양 중 밀도가 다른 부분을 초기화시켜 파기 시 장비의 동력 과부하를 발생시킬 수 있는데 이에 콘트롤러 등의 조작감을 통해 동력 과부하가 발생되는 원인을 인지하거나 하는 연습이 가능하도록 하여, 밀도가 다른 부분(바위, 돌)에 대한 대처가 가능하도록 함은 물론 실제현장에서 작업 시 과부하로 인한 장비 노화 등을 방지할 수 있다.
한편 작업시간은 운용능력을 절대적 평가하기 위한 기준시간 또는 돌발 이벤트가 발생시 대응하는 시간 등을 측정한다.
이에 대하여는 특허출원 10-2018-0138677호(2018.11.13.)(가상현실 기반의 체험형 건설기계 안전교육 방법과 솔루션 시스템)에 상세히 설명되어 있다.
본 발명에서는 이와 같이 실장비 운용시에는 구두 교육진행으로 객관적인 데이터 확보가 어려움에 반해 시뮬레이터 운용으로 운전데이터에 대한 기록이 가능하여 저장된 데이터를 분석하여 초급자에게 발생되는 안전사고 유발 행동을 분석, 안전교육 커리큘럼에 재 맵핑하여, 안전교육의 선교육에 활용함으로써 운전자의 잘못된 운영습관을 빠르게 보완할 수 있다는 장점이 발생된다.
도 3은 본 발명에 따른 국가직무능력표준(NCS) 기반 건설기계 실습교육 시스템의 기능 구성을 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 국가직무능력표준(NCS) 기반 건설기계 실습교육 시스템의 기술, 서비스의 주요 흐름을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명에 따른 국가직무능력표준(NCS) 기반 건설기계 실습교육 시스템의 기능 구성은 도 3에 도시된 바와 같이 분석관리, 시스템 관리 및 콘텐츠 관리(CMS)로 그 기능을 구성할 수 있다.
그리고 국가직무능력표준(NCS) 기반 건설기계 실습교육 시스템의 기술, 서비스의 주요 흐름은 도 4에 도시된 바와 같이, 관리자 PC(통제실)와 운용 시뮬레이터들 및 서버간 이루어진다.
도 5는 본 발명에 따른 국가직무능력표준(NCS) 기반 건설기계 실습교육 시스템에서 다 기종 훈련 하드웨어 플랫폼과 관리를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명에 따른 국가직무능력표준(NCS) 기반 건설기계 실습교육 시스템에서 다 기종 훈련 하드웨어 플랫폼의 특징은 도 5에 나타낸 바와 같이 하나의 시뮬레이터 장비에서 불도저나 굴삭기와 같은 건설기계에 대한 건설기계 실습교육이 가능함을 나탄내고 있다. 이에 대하여는 후술되는 도 14 내지 도 20에서 상세히 설명하기로 한다.
도 6은 본 발명에 따른 국가직무능력표준(NCS) 기반 건설기계 실습교육 시스템의 제품 및 기술에 대한 설명이고, 도 7은 본 발명에 따른 국가직무능력표준(NCS) 기반 건설기계 실습교육 시스템의 실시예로 시뮬레이터를 이용한 굴삭기 실습 모습을 나타낸 사진이다.
본 발명에 따른 국가직무능력표준(NCS) 기반 건설기계 실습교육 시스템의 제품 및 기술은 시뮬레이터 개발제품에 대하여 HMD 콘트롤러를 적용하고, 소프트웨어를 구동하여 학습자가 실제환경에서와 유사한 환경에서 교육을 수행하고, 이러한 초급교육은 추후 서버를 통해 운용분석을 수행한다.
따라서 건설기계 운전에 필요한 실습기능 구현. 주행 및 굴삭의 기능을 별도 관리 맞춤형 교육 진행이 가능하고, 실장비 운용은 구두 교육진행으로 객관적인 데이터 확보가 어려운 문제가 있었으나, 본 발명에서는 시뮬레이터 운용으로 운전데이터 기록이 가능해지고 이에 대해 운용분석을 함으로써 학습자의 잘못된 운영습관을 빠르게 보완할 수 있게 된다.
즉 저장된 데이터를 분석하여 초급자에게 발생되는 안전사고 유발 행동을 분석, 안전교육 커리큘럼에 재 맵핑(리 맵핑)하여, 안전교육 선교육에 활용할 수 있다.
도 8a는 실제 국가기술자격실기시험 중 굴삭기운전기능사 자격 시험의 요구사항을 나타낸 도면이고, 도 8b는 본 발명에 따른 국가직무능력표준(NCS) 기반 건설기계 실습교육 시스템에서 굴삭기 기초훈련의 시뮬레이터 콘텐츠를 나타낸 도면이며, 도 9는 본 발명에 따른 국가직무능력표준(NCS) 기반 건설기계 실습교육 시스템에서 굴삭기에 대한 실습교육을 설명하기 위한 도면이다.
도 8a에서는 실제 국가기술자격실기시험 중 굴삭기운전기능사 자격 시험의 요구사항이 나타나 있다.
이에 대하여 본 발명에서는 도 8b에서와 같이 굴삭기 기초운전을 실습할 수 있는 콘텐츠로 주행과 터파기 메우기(굴삭)의 직무능력을 반복숙달 하여 굴삭기를 이동시키거나 기초토목공사 작업수행 실습을 할 수 있다. 그러므로 실제 굴삭기운전기능사를 준비 중인 학생은 본 발명에 따른 국가직무능력표준(NCS) 기반 건설기계 실습교육 시스템을 통해 국가기술자격실기시험에 대한 대비를 충분히 할 수 있게 된다.
또한 도 9에서와 같이 본 발명에 따른 국가직무능력표준(NCS) 기반 건설기계 실습교육 시스템에서는 실습 교육 시 교육생(운전자)의 행동을 행동감지센서를 통해 움직임을 감지하여 현실과 같은 운전자의 시선처리가 가능하도록 하였다. 또한 콘트롤러를 직접 움직이는 조작감 및 트렉킹으로 가상공간에서 매칭하여 사실감을 나타내고 있다.
이와 같이 VR HMD를 적용하여 기존의 모니터방식의 제한적 환경제공에서 벗어나, 운용자의 능동적 행동에 대응하는 폭넓은 실제 상황에 몰입할 수 있고, VR(가상공간)에서 상황에 맞는 교육을 진행함으로써 안전사고예방 및 콘텐츠 다각화 대응력을 높일 수 있고, 실제 콘트롤러 적용하여 조작감 등을 몸으로 체험하면서, 실습을 진행함으로써 교육효과가 높다는 장점이 있으며, 산업적으로도 본 발명사업에서 활용된 VR, HMD 기술은 다양한 파생 산업군에 적용될 수 있는 확장성을 제공함으로서 다양한 파생 효과를 유발할 수 있다.
도 10은 본 발명에 따른 국가직무능력표준(NCS) 기반 건설기계 실습교육 시스템에서 이용되는 HMD VR 시뮬레이터와 실 장비 실습 방식의 차이를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명에 따른 국가직무능력표준(NCS) 기반 건설기계 실습교육 시스템에서 이용되는 HMD VR 시뮬레이터와 실 장비 실습 방식의 차이는 도 10에서와 같이, 실장비 대비 HMD VR 시뮬레이터의 경우 실습구축비용과, 사용공간, 운영유지비용, 운전자의 가동시간 및 안전사고 예방에 다양한 차이가 발생됨을 보여준다.
또한 내연기관 비사용, 예열 및 교육장소 준비 시간 등 운용 전 대기시간이 없기 때문에 공해발생이 없으며, 유류 및 소모품의 유지관리비용을 혁신적으로 낮출 수 있다는 장점도 있다.
도 11은 본 발명 제1실시예에 따른 국가직무능력표준(NCS) 기반 건설기계 실습교육 시스템에서 이용되는 VR 운용 시뮬레이터의 실시예를 나타낸 도면이고, 도 12는 본 발명에 따른 국가직무능력표준(NCS) 기반 건설기계 실습교육 시스템에서 타워크레인 작동 메커니즘을 구현한 사실적인 실습을 설명하기 위한 도면이며, 도 13a와 도 13b는 본 발명에 따른 국가직무능력표준(NCS) 기반 건설기계 실습교육 시스템에서 시뮬레이터를 이용한 실습시 모션센서에 의해 감지되는 HMD의 시선처리를 설명하기 위한 도면이다.
여기서 도 12는 HMD의 위치에 따라 갱신되는 가상의 프레임(F)과 외부 구조물(S)을 설명하기 위해 제공되는 도면이다.
본 발명의 타워 크레인 VR 운용교육 시뮬레이터 장치(200)는 가상 현실을 통해 타워 크레인의 실습교육을 진행하며, 사실적인 작동감을 구현하여 사용자가 실제 타워 크레인의 운전실에 앉아 조종하는 것과 같이 느끼도록 하기 위해 마련된다.
이를 위해 타워 크레인 VR 운용교육 시뮬레이터 장치(200)는 컨트롤러(201), HMD(202), 모션센서(203) 및 교육용 단말(204)을 포함하도록 구성된다.
컨트롤러(201)는 가상의 타워 크레인(건설기계)을 조종하기 위해 마련된다. 컨트롤러(201)는 실제 타워 크레인의 컨트롤러와 동일하도록 마련되며, 사용자의 좌측과 우측에 각각 마련되어, 사용자는 양손을 이용해 조종할 수 있게 된다. 도 11을 참조하면, 컨트롤러(201)는 테이블(T) 끝단에 고정용 마운트를 이용해 설치되어, 사용자에 의해 조작 가능하도록 한다.
HMD(202)는 사용자가 가상의 타워 크레인을 조종하도록, 원근감이 표현되는 3차원의 VR정보를 출력하기 위해 마련된다. HMD(202)는 Head mounted display를 말하며, 안경처럼 머리에 착용하고 대형 영상을 즐길 수 있는 영상표시장치로 마련될 수 있다. 이를 통해, 사용자는 가상의 공간에 위치하는 것처럼 느낄 수 있게 된다.
사용자는 의자(C)에 앉아 HMD(202)를 착용하면, 가상 공간에서 사용자가 바라보는 방향이 출력되는 VR정보를 확인할 수 있다. 구체적으로, VR정보에는 사용자가 실제 타워 크레인을 운전할 때처럼, 가상의 타워 크레인 운전실 내부가 표현될 수 있고, 운전실의 프레임(F) 또한 출력될 수 있으며, 운전실 너머로 가상의 외부 구조물이 표현될 수 있다. 가상의 운전실은 실제 타워 크레인의 운전실의 형태를 표현하여 사실감을 높일 수 있다.
또한, 가상 공간에는 타워 크레인의 구성요소인 타운터웨이트, 타워마스트, 운전실, 지브, 카운터지브, 지브 지지삭, 평형추, 트롤리, 호이스팅 로프, 호이스팅블록, 갈고리, 크레인 런웨이 등이 구현될 수 있다.
그리고 HMD(202)는 자이로센서를 포함하여, 회전값 및 가속도값을 교육용 단말(204)에 전달할 수 있다. 이에 따라, HMD(202)의 자세가 인식되어 사용자가 바라보는 방향으로 VR 정보가 갱신될 수 있다. 따라서, HMD(202)를 통해 사용자는 가상공간의 360도 환경을 인지할 수 있어, 조종연습에 능동적 대처가 가능하다.
모션센서(203)는 HMD(202)의 움직임을 감지하여 헤드 트렉킹 하기 위해 마련된다. 이를 위해 모션센서(203)는 칸막이(B) 내측의 좌측 및 우측에 설치될 수 있다. 컨트롤러(201)와 마찬가지로 고정용 마운트를 이용해 고정될 수 있다.
모션센서(203)는 도 13a에서와 같이 사용자가 HMD(202)를 착용하고 머리를 위아래로 이동하는 경우 또는 사용자가 머리를 좌우로 이동하는 경우 또는 앞뒤로 이동하는 경우 등을 감지하여 헤드 트렉킹을 수행할 수 있다. 이러한 모션센서(203)의 헤드 트렉킹에 따라 HMD(202)를 통해서 사용자는 도 13b에서와 같이 실제로 굴삭기를 운행하면서 머리를 뒤로 돌려 아래를 바라보는 현실감 있는 연습이 가능하다.
모션센서(203)는 적외선 센서로 마련되어 HMD(202)의 위치를 감지할 수 있다. 이에, HMD(202)의 위치정보에 따라 VR정보가 갱신됨으로써 가상 현실 상의 사실적인 시각을 제공할 수 있게 된다.
교육용 단말(204)은 가상 공간을 구현하여 사용자에게 VR 정보를 제공하기 위해 마련된다. 교육용 단말(204)은 건설 기계 타워 크레인을 충분히 가동할 수 있는 지브의 최대거리 회전반경 이상의 가상 공간이 구현할 수있다.
구체적으로, 가상 공간은 3D 모델링을 기반으로 구현될 수 있고, 환경적인 요소인 바람, 비, 온도의 영향을 받을 수 있으며 인위적으로 추가되는 건물, 나무, 건축자재, 가상의 사람, 트럭의 요소와, 기계적 특성인 관성 등의 요소에 영향을 받는 공간으로 마련될 수 있다. 교육용 단말(204)은 이러한 요소 등을 조절하여 교육의 난이도를 제어할 수도 있다.
그리고 교육용 단말(204)은 모션센서(203)를 통해 HMD(202)의 위치정보를 생성할 수 있으며, HMD(202)의 자세 또는 위치를 기반으로 VR정보를 갱신할 수 있다. 테이블(T) 위에는 모니터(M)가 마련되며, 교육용 단말(204)은 모니터(M)와 연결되어 사용자가 HMD(202)를 통해 확인하는 VR정보가 모니터(M)에도 출력되도록 할 수 있다.
또한, 교육용 단말(204)은 컨트롤러(201)의 제어 로그를 포함하는 사용자 조작 정보를 저장할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(201)로 제어되는 지브의 회전, 트롤리의 전후이동, 호이스팅 블록의 상하운동 등에 대한 사용자 조작 정보를 저장할 수 있다. 그리고 교육용 단말(204)은 컨트롤러(110)의 사용자 조작 정보를 기반으로 VR정보를 갱신할 수 있다.
사용자 조작 정보는 사용자의 고유 번호 정보와 함께 교육용 단말(204)에 저장되어 축적될 수 있으며, 도 2에서 설명한 바와 같은 건설기계 실습교육 시스템 서버(300)에 전달될 수 있다.
또한, 교육용 단말(204)은 VR정보가 실제 타워 크레인의 운전실에 탑승한 것과 유사하게 출력되도록, 실제 타워크레인에 탑승 시 운전자의 시야를 제한하는 운전실의 정면의 프레임(F)이 HMD(202)를 통해 출력되도록 할 수 있다.
그리고 교육용 단말(204)은 HMD(202)의 자세 또는 위치를 기반으로 출력되는 프레임(F)과 외부 구조물의 위치가 갱신되도록 제어하여 원근감이 표현되는 3차원의 VR정보를 출력하도록 할 수 있다.
일반적으로 타워 크레인의 조종은 대부분 바닥을 바라보며 수행하게 되고, 타워 크레인의 구조에 의해 시야의 시작점인 조종사의 머리위치와 바라보고자 하는 목표물 사이에 운전실의 프레임과 같은 가림물체가 존재할 수 있다. 또한 조종특성에 의해 높은 곳에서 운전실이 위치하여 시야각의 변화가 크게 발생된다. 이에, 가림물체와 외부 구조물의 원근감이 표현되도록 하고, 운전실에서의 시야각의 변화를 반영하여 VR정보가 출력될 필요가 있다.
예를 들어, 도 12의 (a)에 도시된 바와 같이, 사용자가 HMD(202)을 착용하면, 운전실의 프레임(F) 너머의 외부 구조물을 확인할 수 있다. P1의 사용자와 같이 HMD(202)를 통해 VR정보를 확인하면, 도 12의 (b)에 도시된 바와 같이 프레임(F) 너머의 가상의 외부 구조물(S)을 확인할 수 있다.
한편, P2의 사용자처럼 머리를 움직여 다른 곳에서 아래를 쳐다보는 경우, VR정보를 통해 출력되는 프레임(F)의 위치 및 외부 구조물(S)의 위치가 갱신될 필요가 있다. 도 12의 (c)에 도시된 바와 같이, 원근감이 적용되도록 함으로써 도 12의 (b)와 달리 외부 구조물(S)이 프레임(F)의 상단에 표현될 수 있다.
그리고 교육용 단말(204)은, 타워 크레인의 기종을 입력받도록 마련될 수 있다. 타워 크레인의 기종이 입력되면, 입력되는 기종의 실제 운전실 구조를 기반으로, 프레임(F)의 위치가 출력되도록 제어할 수 있다.
타워 크레인의 기종마다 운전실의 프레임 구조가 다를 수 있으므로, 이를 반영하여 가상 공간을 구현함으로써, 기종별 맞춤 교육이 가능하므로 보다 높은 효과의 교육이 가능할 수 있게 된다.
한편 도면에 도시되지는 않았지만 HMD(202)에는 스피커가 더 포함되고, 모센션서(203)와 동일하게 사용자의 모션을 촬영하는 복수의 카메라가 더 추가되어 카메라를 통해서는 학습자의 교육/평가 시 수행되는 교육/평가 시의 조작내용을 촬영하고, 스피커(또는 이어폰)를 통해서는 교육/평가에 필요한 교육 내용이나 평가 내용을 사용자에게 음성으로 출력하거나, 경고음 등을 출력하도록 할 수 있다. 이에 대하여는
도 14는 본 발명 제2실시예에 따른 국가직무능력표준(NCS) 기반 건설기계 실습교육 시스템에서 이용되는 시뮬레이터의 전면부의 실시예를 나타낸 도면이고, 도 15는 본 발명 제2실시예에 따른 국가직무능력표준(NCS) 기반 건설기계 실습교육 시스템에서 이용되는 시뮬레이터의 후면부의 실시예를 나타낸 도면이다.
본 발명 제2실시예에 따른 국가직무능력표준(NCS) 기반 건설기계 실습교육 시스템에서 이용되는 시뮬레이터(200)는 도 14 및 도 15 나타낸 바와 같이, 베이스 프레임(1), 지지부 연결 블록(2), 가상현실(VR) 센서 거치대(3), 모니터거치대 서브프레임(4), 모니터 마운트(5), 모니터(6), HMD 마운트(7), HMD마운트 서브프레임(8), 좌석 마운트(9), 조종기 마운트(10), 페달 마운트(11), 핸들 마운트(12) 및 좌석(13)으로 구성된다.
여기서 베이스 프레임(1)은 가상현실 교육장치가 교육장이나 설치장소에 설치되는 경우 가상현실 교육장치를 설치장소에서 안정적으로 안치시키도록 사각틀 형태로 구성되고, 지지부 연결 블록(2)은 베이스 프레임(1)의 전방부와 후방부사이에 가로지르는 형태로 체결되어 전원 및 영상 전송용 케이블이 지나가는 통로의 역할을 할 수 있도록 가운데가 비어 있는 블록이다.
이와 같은 본 발명 제1, 제2실시예를 통해 VR HMD를 적용하여 기존의 모니터방식의 제한적 환경제공에서 벗어나, 운용자의 능동적 행동에 대응하는 폭넓은 실제 상황에 몰입할 수 있고, VR(가상공간)에서 상황에 맞는 교육을 진행함으로써 안전사고예방 및 콘텐츠 다각화 대응력을 높일 수 있고, 실제 콘트롤러 적용하여 조작감 등을 몸으로 체험하면서, 실습을 진행함으로써 교육효과가 높다는 장점이 있다.
또한 실증사업에서 활용된 VR, HMD 기술은 다양한 파생 산업 군에 적용될 수 있는 확장성을 제공할 수 있으며, VR장비와 관련 소프트웨어 및 시뮬레이션을 위한 알고리즘, 사용자관리 시스템 등이 결합된 융합기술 제품으로, 국내외 경쟁사 대비 유일하게 HMD를 채용하였으며, 타기종 확장성과 가격 경쟁력이 우수하여 고가로 수입되고 있는 해외 솔루션의 수입대체 효과와 함께 세계 시장을 주도할 수 있는 기회를 마련할 수 있을 것이다. 또한 앞에서도 설명한 바와 같이 건설기계 중장비 초보조종사 실습교육을 위한 VR HMD가 적용된 가상실습 시스템으로 산업현장에서 사용되는 건설기계를 조종사가 조종하는 동안 수행하는 조종장치 등의 콘트롤러 조작을 통해 작동되는 건설기계의 운동 현상을 실제 상황과 유사하게 시뮬레이션하고, 이를 현실감 있게 체감할 수 있도록 센서, 영상, 음향, 구동데이터 알고리즘 등의 융합을 통해 VR을 제공하며, 실습시 조종사의 운용 상황을 기록하고 평가할 수 있는 등 기존 실장비 실습교육 대비 유지관리가 용의하고, 경제적인 실습교육 보완 시스템을 제공할 수 있다.
도 16은 내지 도 18은 본 발명 제2실시예에 따른 국가직무능력표준(NCS) 기반 건설기계 실습교육 시스템에서 이용되는 시뮬레이터의 조종기 마운트의 실시예를 나타낸 도면이고, 도 19 내지 도 20은 본 발명 제2실시예에 따른 국가직무능력표준(NCS) 기반 건설기계 실습교육 시스템에서 이용되는 시뮬레이터의 핸들마운트의 실시예를 나타낸 도면이다.
본 발명 제2실시예에 따른 시뮬레이터의 조종기 마운트(10)는 도 16 내지 도 18에 나타낸 바와 같이, 좌석(도 14 및 도 15의 부호 13 참조)의 네모서리끝에 베이스프레임(1)에 체결되어 높이와 위치 각도 등을 조절할 수 있어 건설기계 모든 기종에 대응할 수 있도록 제작되는 것이 바람직하다. 이때, 건설기계 종류에 따라 레버방식, 조이스틱 방식 등을 선택적으로 거치하여 이용할 수 있도록 할 수 있다.
이를 위한 조종기 마운트(10)는 도 18에 나타낸 바와 같이, 베이스프레임(1)에 하부가 체결되어 교육생의 손높이에 적당한 위치까지 수직하게 연장형성된 복수의 조종기 서브프레임(24)과 조종기 서브프레임(24) 상부면에 조정기의 높이와 위치 각도 등을 자유롭게 조절하기 위하여 순차적으로 형성된 조종기 링크 암(25)과 콘트롤러 마운트(26)로 구성된다. 이때, 콘트롤러 마운트(26)는 서로 다른 기종의 건설기계에 대응할 수 있도록 콘트롤러 마운트 A(26-1)와 콘트롤러 마운트 B(26-2)와 같이 구성될 수 있다.
본 발명 제2실시예에 따른 시뮬레이터의 핸들마운트는 도 19 및 도 20에 나타낸 바와 같은데, 일반적으로 건설기계의 핸들각도는 좌석의 높이가 높아 일반 핸들의 각도보다 심하게 기울어져 있으며, 각 기종에 따라 핸들 각이 많이 상이하여, 길이와 각도를 조절하여 원하는 위치를 맞출 수 있도록 하는 것이 중요하다. 이를 위하여 본 발명에 따른 핸들마운트(12)는 베이스 프레임(1)에서 교육생의 다리 사이로 소정높이 수직하게 형성되는 핸들 마운트 서브프레임(27)과, 베이스 프레임(1)에 대응되는 핸들 마운트 서브프레임(27)과 핸들 링크암(29) 사이에 체결되는 핸들 링크 마운트(28)와, 핸들 링크 암(29)일 일측끝단에 체결되어 핸들을 확장시키는 핸들 확장 암(30) 및 핸들 엔드 암(31)으로 구성되어 각 기종에 따라 핸들 길이와 각도를 조절하여 원하는 위치를 맞출 수 있도록 하였다.
그에 따라 본 발명 시뮬레이터를 통해서는 다양한 기종의 건설기계에 대한 시뮬레이터 운용이 가능해지는 장점도 있다.
도 21은 본 발명에 따른 국가직무능력표준(NCS) 기반 건설기계 실습교육 시스템에서 시뮬레이터 운용에 따른 데이터 확보 예를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명에 따른 국가직무능력표준(NCS) 기반 건설기계 실습교육 시스템에서 시뮬레이터 운용에 따른 데이터 확보 예는 도 21에 나타낸 바와 같이, 지정교육기관에서 교육생을 선발하면 선발된 교육생을 건설기계 실습교육 시스템 서버(300)에 등록하여 사용자 관리 및 시스템 관리(교육생 개인정보, 교육 건설기계 종목 등)를 수행한다. 그리고 시뮬레이터 실습 교육을 수행하고, 관리자(서버)는 로그기록 및 운용 기록을 저장한다. 이러한 로그 기록 및 운용 기록에 따라 교육시간 및 운전 데이터 기록에서 운전자의 잘못된 운영습관 데이터를 건설기계 실습교육 시스템 서버(300)에서 분석하고, 이를 통해 안전교육 커리큘럼에 리맵핑하여 안전교육의 선교육에 이용될 수 있다. 이는 개인은 물론 시뮬레이터 운용에 따라 많이 발생되는 잘못된 운영습관 데이터 분석에 이용되고 그에 따라 교육생들이 자주 저지르는 잘못된 운영습관에 대한 선교육에 이용된다.
도 22는 본 발명 제2실시예에 따른 국가직무능력표준(NCS) 기반 건설기계 실습교육 시스템의 실시예를 설명하기 위한 블록 구성도이다.
본 발명에 따른 가상현실 기반의 체험형 건설기계 안전교육 솔루션 시스템의 사용자 정보 제공 시스템은 도 12에 나타낸 바와 같은 앞에서 설명한 복수의 각 시뮬레이터(200 ~ 202)에 대한 사용자(학습자)의 학습결과, 즉 훈련의 달성도에 대한 다양한 방식의 평가를 전국 단위의 랭킹 시스템을 통해 훈련을 게임과 같이 함으로써 긍정적인 경쟁심을 유발시키고, 주도적, 자발적인 훈련 분위기를 조성할 수 다. 그리고 이를 위하여 시뮬레이터(200)의 훈련평가 시나리오 생성부(230)에서의 훈련평가 시나리오에 따른 사용자의 실습에 대하여 시뮬레이터(200 ~ 202)의 통신모듈을 통해 통제실(100)의 전송부를 거쳐 건설기계 실습교육 시스템 서버(300)로 전송되면, 예를 들면 스토리지 서버(310)에서는 실습에 대한 사용자의 수행결과 평가를 전국이나 지역(각 시도 단위)로 랭킹화하는 것이다.
또한 이러한 수행결과는 물론 복수의 각 시뮬레이터(200 ~ 202)에서 발생되는 이벤트 대처 능력에 대하여도 전국이나 지역(각 시도 단위)단위별로 사용자를 랭킹화한다. 다시 말하면 후술하는 도 23에서와 같은 가상현실 기반의 체험형 건설기계 안전교육 방법과, 도 24에 나타낸 바와 같은 가상현실 기반의 체험형 건설기계 안전교육 방법 중 돌발 이벤트 발생 평가 방법에 대한 사용자 순위를 별도로 랭킹화할 수 있다는 것이다.
그리고 이러한 수행결과는 사용자별로 자신의 부족한 점, 즉 일반적인 가상현실 기반의 체험형 건설기계 안전교육 방법에 대한 사용자의 숙련도를 높여야 하겠다는 것을 자각시키는 한편, 돌발적으로 발생되는 이벤트에 대한 자신의 부족한점을 자각하거나 인식하도록 하여 자신의 부족한 점을 알게 하여 사용자가 자신에데 부족한 부분을 좀더 학습하도록 하는데 도움을 줄 수 있다. 결국 이는 사용자의 숙련도를 향상시키는 것은 물론, 사용자가 현장에 투입되기 이전에 자신에게 부족한 돌발상황에 대한 대처 능력을 향상시키도록 하는 학습 능력을 향상시키는데 큰 도움이 될 것이다.
또한 이러한 전국적, 지역적 랭킹화는 관련된 건설기계 회사 서버(400)에 그 정보가 제공되거나, 취업관련 공공기관(고용노동부, 고용보험 등) 서버(500)에 사용자에 대한 체험형 건설기계 안전교육과, 돌발 이벤트 평가에 대한 랭킹 정보를 제공하여 사용자의 취업에 대한 도움을 줄 수 있다.
뿐만 아니라 중소기업 서버나, 개인사업자(중장비 사업자나 인력센터) 단말기(PC 또는 스마트폰)(600) 등에게도 사용자의 성이나 이름, 나이, 성별 등의 기본정보와 랭킹 정보를 제공하도록 할 수 있다.
이러한 사용자 랭킹 정보 제공 시 사용자에 대한 취업과 관련하여서는 금융사 서버(700)를 통해 사용자의 신용등급정보가 제공될 수도 있고, 건설기계 실습교육 시스템 서버(300)에서의 정보 제공에 따른 정보 제공 수수료(예를 들어, 건별, 월별 등)를 금융사 서버(700)와 건설기계회사서버(400)나, 취업관련 공공기관 서버(500)나, 개인사업자 단말기(600)로 제공되도록 할 수 있다. 물론 이러한 수수료는 믿을만한 대형건설기계회사나 취업관련 공공기관에는 무료로 제공할 수도 있고, 개인사업자 단말기(600)의 경우에는 무분별한 정보 제공 요청을 방지하는데 이용될 수도 있다. 물론 이러한 정보 제공은 교육받는 사용자의 허가 후 제공되는 것이 바람직하다.
도 23 내지 도 24는 본 발명에 따른 국가직무능력표준(NCS) 기반 건설기계 실습교육 방법의 실시예를 설명하기 위한 흐름도이다.
본 발명에 따른 가상현실 기반의 체험형 건설기계 안전교육 방법은 도 23에 나타낸 바와 같이, 시뮬레이터(200)에서 운용시뮬레이션을 생성한다(S100).
그리고 사용자를 인증한다(S110).
시뮬레이터(200)의 훈련평가 시나리오 생성부(230)에서는 훈련평가 시나리오를 설정한다(S120).
그리고 건설기계 실습교육 시스템 서버(300)로부터는 안전기준정보를 수신한다(S130).
한편 사용자의 시뮬레이터 운용이 실습시험인지 연습평가인지 구분한다(S140).
실습 구분(S140)이 실습시험을 위한 평가운용이면(S150), 훈련평가 시나리오에 따른 수행결과를 시뮬레이션 연산부(240)에서 연산하고, 화면 표시부(260)에 표시하며, 훈련 시나리오 생성부(230)에서는 수행결과를 평가한다(S160).
그리고 수행결과 평가를 저장부(220)에 저장할 것인가를 판단한다(S170).
판단결과(S170) 저장을 선택하면 개인 수행결과를 저장부(220)에 저장한다(S180).
그러나 판단결과(S170) 저장을 선택하지 않았다면 작동 데이터만을 저장부(220)에 저장한다(S190). 이러한 저장결과는 시뮬레이터(200 ~ 202)의 통신모듈을 통해 통제실(100)의 전송부를 거쳐 건설기계 실습교육 시스템 서버(300)로 전송된다. 건설기계 실습교육 시스템 서버(300)에서는 시뮬레이터에서 발생한 시뮬레이션 데이터를 종합하여 안전사고 유형을 도출하고, 안전운용에 근접한 결과치를 도출하며, 돌발 이벤트 발생에 대한 대처 능력에 대한 효율적인 운용과 대응시간 상황을 돌출하여 빅데이터화하고 이를 통해 가상현실 기반의 체험형 건설기계 안전교육 방법과 솔루션 시스템을 업데이트한다.
한편 실습 구분(S140)이 평가운용이 아니고, 연습운용이면(S200) 사용자의 연습 운용시간을 건설기계 실습교육 시스템 서버(300)로 전송하여 갱신하여 저장되고, 운전 데이터를 분석한다(S210).
그리고 건설기계 실습교육 시스템 서버(300)에서는 개인사용자의 운전 데이터에서 잘못된 운영습관에 대한 보완 데이터를 전송한다(S220). 이러한 보완 데이터는 문자, 영상 등으로도 제공가능한데, 이때, 앞에서 설명한 바와 같은 카메라를 통해 운전자의 운전 데이터를 촬영한 영상에서 잘못된 운전 데이터 영상과 함께 모범 영상 데이터를 개인사용자의 스마트폰, PC 등으로 전송할 수 있다.
한편 사용자의 연습 운용시간이 충족되면 건설기계 실습교육 시스템 서버(300)는 NCS 서버(800)로 연습시간 충족결과를 전송한다(S240).
그리고 건설기계 실습교육 시스템 서버(300)는 시뮬레이터 운용에 따라 저장된 데이터에서 초급자 발생 안전사고 유발행동을 분석하여 커리큘럼을 리맵핑한다(S250).
한편 도 24는 본 발명에 따른 가상현실 기반의 체험형 건설기계 안전교육 방법 중 돌발 이벤트 발생 평가 방법을 설명하기 위한 흐름도로, 돌발 이벤트 발생 평가 방법은 도 12에 나타낸 바와 같이, 평가운용을 시작하여(S161), 돌발 이벤트가 발생하면(S162), 돌발 이벤트에 해당하는 안전값을 수신한다(S163). 그리고 돌발 이벤트가 종료되었는지를 판단하여(S164), 종료 되었다면 학습자의 돌발 이벤트에 대한 안전값(대응값)을 수신하여(S165), 평가운용을 종료한다.
이상과 같은 예로 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 예들에 국한되는 것이 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서 본 발명에 개시된 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 예들에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100, 101, 102, 103 : 통제실(학원 서버)
110 : 시뮬레이터 관제부
120 : 통제실 제어부 130 : 통신모듈
140 : 전송부 200, 201, 202 : 시뮬레이터
300 : 건설기계 실습교육 시스템 서버
310 : 스토리지 서버 320 : 빅데이터 연산부
400 : 건설기계회사 서버 500 : 취업관련 공공기관 서버
600 : 개인사업자 단말기 700 : 금융사 서버
800 : 국가직무능력표준(NCS) 서버

Claims (10)

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  9. 산업현장에서 직무를 수행하기 위하여 요구되는 지식·기술·소양 내용을 국가가 산업부문별·수준별로 체계화한 국가직무능력표준(NCS, national competency standards)을 관리하는 국가직무능력표준(NCS, national competency standards) 서버;
    건설기계 교육학원의 실장비 교육에서 체험형, 실습교육에 상기 국가직무능력표준(NCS)의 교육 지침에 추가하여 조종사에게 충분한 실습교육을 제공하여 학습적 효과를 향상시키고, 안전한 실습교육을 통해 부족한 직무능력을 보완하도록 하며, 상기 실습교육에 대한 실증운영 및 기반사항을 제공하고, 자문위원회 서버를 통해 사업관리를 자문받으며, 의견을 수렴하는 건설기계 실습교육 시스템 서버(300); 및
    상기 건설기계 교육학원의 통제실(100)과 연동되어 실제 건설기계의 운용 환경을 재현한 VR HMD(Virtual Reality Head Mounted Display) 시뮬레이터를 조종면허 취득을 위한 실습 교육훈련에 활용하여 실제 콘트롤러를 적용해 조작감을 몸으로 체험할 수 있으며, 건설기계의 운동 현상도 실제 상황을 구현하되, VR HMD를 적용하여 운용자의 능동적 행동에 대응함으로써 실제상황에 몰입이 가능하도록 하는 복수의 시뮬레이터(200~202);를 포함하여 구성되는 국가직무능력표준(NCS) 기반 건설기계 실습교육 시스템으로,
    지정교육기관에서 교육생을 선발하면 선발된 교육생을 건설기계 실습교육 시스템 서버(300)에 등록하여 사용자 관리 및 시스템 관리를 수행하는 단계;
    복수의 시뮬레이터(200~202)를 통한 건설기계 실습 교육을 수행하면 건설기계 실습교육 시스템 서버(300)는 로그기록 및 운용 기록을 저장하는 단계; 및
    상기 로그 기록 및 운용 기록에 따라 교육시간 및 운전 데이터 기록에서 운전자의 잘못된 운영습관 데이터를 상기 건설기계 실습교육 시스템 서버(300)에서 분석하고, 이를 통해 안전교육 커리큘럼에 리맵핑하여 안전교육의 선교육에 이용하며,
    상기 복수의 시뮬레이터(200~202)를 통한 건설기계 실습 교육을 수행하면 건설기계 실습교육 시스템 서버(300)는 로그기록 및 운용 기록을 저장하는 단계는,
    상기 복수의 시뮬레이터(200~202) 각각에서 운용시뮬레이션을 생성하는 단계(S100);
    상기 복수의 시뮬레이터(200~202) 각각의 훈련평가 시나리오 생성부(230)에서는 훈련평가 시나리오를 설정하는 단계(S120);
    상기 사용자의 시뮬레이터 운용이 실습시험인지 연습평가인지(S140)에 따라 실습 구분(S140)이 실습시험을 위한 평가운용이면(S150), 훈련평가 시나리오에 따른 수행결과를 시뮬레이션 연산부(240)에서 연산하고, 화면 표시부(260)에 표시하며, 훈련 시나리오 생성부(230)에서는 수행결과를 평가하고(S160), 수행결과 평가를 저장부(220)에 선택적으로 저장하며(S180), 상기 저장결과는 시뮬레이터(200 ~ 202)의 통신모듈을 통해 상기 건설기계 실습교육 시스템 서버(300)로 전송되어 시뮬레이션 데이터를 종합하여 안전사고 유형을 도출하고, 안전운용에 근접한 결과치를 도출하며, 돌발 이벤트 발생에 대한 대처 능력에 대한 효율적인 운용과 대응시간 상황을 돌출하여 빅데이터화하고 이를 통해 가상현실 기반의 체험형 건설기계 안전교육 방법과 솔루션 시스템을 업데이트하는데 이용되는 단계;
    상기 실습 구분(S140)이 평가운용이 아니고, 연습운용이면(S200) 사용자의 연습 운용시간을 건설기계 실습교육 시스템 서버(300)로 전송하여 갱신하여 저장되고, 운전 데이터를 분석하는 단계(S210);
    상기 건설기계 실습교육 시스템 서버(300)에서는 개인사용자의 운전 데이터에서 잘못된 운영습관에 대한 보완 데이터를 사용자의 단말기로 전송하는 단계(S220);
    상기 사용자의 연습 운용시간이 충족되면 건설기계 실습교육 시스템 서버(300)는 NCS 서버(800)로 연습시간 충족결과를 전송하고(S240), 상기 건설기계 실습교육 시스템 서버(300)는 시뮬레이터 운용에 따라 저장된 데이터에서 초급자 발생 안전사고 유발행동을 분석하여 커리큘럼을 리맵핑하는 단계(S250);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 국가직무능력표준(NCS) 기반 건설기계 실습교육 시스템의 실습교육 방법.
  10. 삭제
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