KR102300082B1 - 센서 기반 가상 소방 도구를 이용한 소방 훈련 프로그램 제공 장치 및 방법과 이를 이용한 실감형 소방 훈련 시스템 - Google Patents

센서 기반 가상 소방 도구를 이용한 소방 훈련 프로그램 제공 장치 및 방법과 이를 이용한 실감형 소방 훈련 시스템 Download PDF

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Abstract

센서 기반 가상 소방 도구를 이용한 소방 훈련 프로그램 제공 장치 및 방법과 이를 이용한 실감형 소방 훈련 시스템이 개시되며, 본원의 일 실시예에 따른 센서 기반 가상 소방 도구를 이용한 소방 훈련 프로그램 제공 장치는 사용자 조작 감지 센서를 포함하는 가상 소방 도구로부터 센싱된 상기 가상 소방 도구에 대한 사용자의 조작 정보를 수신하는 수신부, 상기 조작 정보에 기초하여 가상 현실 기반의 소방 훈련 프로그램과 연계된 설계 요소에 대한 변경 정보를 생성하는 연산부 및 상기 변경 정보가 반영된 상기 소방 훈련 프로그램을 사용자 단말로 전송하는 반영부를 포함할 수 있다.

Description

센서 기반 가상 소방 도구를 이용한 소방 훈련 프로그램 제공 장치 및 방법과 이를 이용한 실감형 소방 훈련 시스템{APPARATUS AND METHOD FOR PROVIDING FIREFIGHTING TRAINING PROGRAM USING SENSOR-BASED VIRTUAL FIREFIGHTING EQUIPMENT AND REALISTIC FIREFIGHTING TRAINING SYSTEM USING THE SAME}
본원은 센서 기반 가상 소방 도구를 이용한 소방 훈련 프로그램 제공 장치 및 방법과 이를 이용한 실감형 소방 훈련 시스템에 관한 것이다.
가상 현실(Virtual Reality) 기술은 인공 가상 환경을 시뮬레이션하여 현실감과 몰입감 있는 컨텐츠를 제공하며, 사용자가 다양한 상황을 간접적으로 체험하는데 주로 활용되고 있다.
최근 들어, 이러한 가상 현실 기술을 접목하여 화재, 지진, 비행기 추락, 폭발 등과 같은 다양한 유형의 재난을 경험할 수 있게 하고 이에 대한 대처 방법 습득을 보조하기 위한 훈련 목적의 프로그램의 개발은 점차 증가하고 있다. 이러한 훈련 목적의 가상 현실 프로그램은 교육자들이 상황을 생생하게 체험하면서도 실제 위험에 노출되지 않는 이점이 있어 특히 소방관을 대상으로 한 몰입형 훈련 프로그램에 적합한 것으로 평가되고 있다.
그러나, 종래의 VR 기반 소방 훈련 시스템은 단순히 행동 팁을 전달하는데 그치거나 실제 화재 현장과 동떨어진 환경을 제공하여 실제 화재 진압 훈련 시 요구되는 필요 사항을 충분히 반영하지 못하고 있다. 즉, 종래의 소방 훈련 VR 시스템의 경우 비교적 단순한 화재 시뮬레이션 및 실제 요구 사항과 동떨어진 훈련 컨텐츠를 제공하여 훈련의 실질적인 효과가 충분치 않은 한계가 있었다.
또한, VR 기반의 소방 훈련 프로그램이 사용자들에게 훈련으로서의 의미를 충분히 가지기 위해서는 화재 진압 환경과 연계된 현실적인 요소가 최대한 반영되어야 함에도, 종래의 VR 소방 훈련 시스템은 실제 화재 진압 환경에서 화재 진압 인력에 의해 사용되는 소방 도구와 상이하고, 단순히 VR 시스템에서 기본적으로 제공되는 도구일 뿐인 컨트롤러(Controller)를 통해 사용자의 조작이 이루어져 현실적인 소방 훈련의 효과가 미비하고 훈련자가 훈련 프로그램에 몰입하기 어렵다는 한계가 있었다.
본원의 배경이 되는 기술은 한국등록특허공보 제10-1716770호에 개시되어 있다.
본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 소방 훈련에서 필수적으로 활용되는 소방 도구와 조작 방식, 형상 등이 대응되도록 설계된 가상 소방 도구에 사용자 조작 감지 센서를 탑재하여 가상 소방 도구에 대한 사용자의 조작에 따라 소방 훈련 프로그램 내의 설계 요소가 변경되도록 구현하여 사용자의 몰입도가 향상된 가상 현실 기반의 소방 훈련 프로그램을 제공하는 센서 기반 가상 소방 도구를 이용한 소방 훈련 프로그램 제공 장치 및 방법과 이를 이용한 실감형 소방 훈련 시스템을 제공하려는 것을 목적으로 한다.
다만, 본원의 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 일 실시예에 따른 센서 기반 가상 소방 도구를 이용한 소방 훈련 프로그램 제공 장치는 사용자 조작 감지 센서를 포함하는 가상 소방 도구로부터 센싱된 상기 가상 소방 도구에 대한 사용자의 조작 정보를 수신하는 수신부, 상기 조작 정보에 기초하여 가상 현실 기반의 소방 훈련 프로그램과 연계된 설계 요소에 대한 변경 정보를 생성하는 연산부 및 상기 변경 정보가 반영된 상기 소방 훈련 프로그램을 사용자 단말로 전송하는 반영부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 설계 요소는, 훈련 배경 인터페이스, 화염 구현 인터페이스 및 화염에 따른 연기 구현 인터페이스를 포함하는 인터페이스 설계 요소 및 상기 사용자에게 제공되는 시각적 구현 요소, 청각적 구현 요소 및 후각적 구현 요소를 포함하는 사용자 경험 설계 요소를 포함할 수 있다.
또한, 상기 가상 소방 도구는, 상기 소방 훈련 프로그램에서 활용되는 가상 소방 호스에 대응하는 제1도구를 포함할 수 있다.
또한, 상기 연산부는, 상기 제1도구로부터 수신된 상기 조작 정보에 기초하여 상기 화염 구현 인터페이스에 대한 상기 변경 정보를 생성할 수 있다.
또한, 상기 가상 소방 도구는, 상기 소방 훈련 프로그램에서 활용되는 가상 소방 도끼에 대응하는 제2도구를 포함할 수 있다.
또한, 상기 연산부는, 상기 제2도구로부터 수신된 상기 조작 정보에 기초하여 상기 훈련 배경 인터페이스에 대한 상기 변경 정보를 생성할 수 있다.
또한, 상기 가상 소방 도구는, 상기 소방 훈련 프로그램에서 활용되는 가상 손전등에 대응하는 제3도구를 포함할 수 있다.
또한, 상기 연산부는, 상기 제3도구로부터 수신된 상기 조작 정보에 기초하여 상기 훈련 배경 인터페이스 및 상기 연기 구현 인터페이스에 대한 상기 변경 정보를 생성할 수 있다.
또한, 상기 가상 소방 도구는, 상기 소방 훈련 프로그램에서 활용되는 가상 산소통 게이지에 대응하는 제4도구를 포함할 수 있다.
또한, 상기 연산부는, 상기 소방 훈련 프로그램의 진행 시간 정보에 기초하여 상기 제4도구와 연계된 상기 시각적 구현 요소에 대한 상기 변경 정보를 생성할 수 있다.
또한, 상기 수신부는, 사용자의 신체에 착용 또는 부착되는 사용자 추적 장치로부터 센싱된 사용자의 위치 정보 및 움직임 정보를 수신할 수 있다.
또한, 상기 연산부는, 상기 위치 정보 및 상기 움직임 정보를 고려하여 상기 변경 정보를 생성할 수 있다.
또한, 상기 시각적 구현 요소는 상기 사용자의 손에 대응하는 가상 손도구를 포함할 수 있다.
또한, 상기 연산부는, 상기 위치 정보, 상기 움직임 정보 및 상기 가상 손도구와 상기 훈련 배경 인터페이스 내의 소정의 객체의 상호 작용 결과에 기초하여 상기 훈련 배경 인터페이스에 대한 상기 변경 정보를 생성할 수 있다.
한편, 본원의 일 시예에 따른 센서 기반 가상 소방 도구를 이용한 실감형 소방 훈련 시스템은, 가상 현실 기반의 소방 훈련 프로그램과 연계된 소정의 행위를 수행하기 위해 사용자에 의해 조작되고, 상기 사용자의 조작 정보를 센싱하는 가상 소방 도구, 상기 조작 정보를 수신하고, 상기 수신된 조작 정보에 기초하여 상기 소방 훈련 프로그램과 연계된 설계 요소에 대한 변경 정보를 생성하고, 상기 변경 정보가 반영된 상기 소방 훈련 프로그램을 전송하는 소방 훈련 프로그램 제공 장치 및 상기 소방 훈련 프로그램 제공 장치로부터 수신된 상기 소방 훈련 프로그램이 출력되는 사용자 단말을 포함할 수 있다.
또한, 상기 가상 소방 도구는, 상기 소방 훈련 프로그램에서 활용되는 가상 소방 호스에 대응하는 제1도구, 상기 소방 훈련 프로그램에서 활용되는 가상 소방 도끼에 대응하는 제2도구, 상기 소방 훈련 프로그램에서 활용되는 가상 손전등에 대응하는 제3도구 및 상기 소방 훈련 프로그램에서 활용되는 가상 산소통 게이지에 대응하는 제4도구 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1도구 내지 상기 제4도구 각각은, 소방 호스, 소방 도끼, 손전등 및 산소통 게이지 각각의 실제 형상에 대응하는 형상으로 구비되도록 3D 프린팅에 의해 제작된 것일 수 있다.
또한, 상기 가상 소방 도구는, 상기 가상 소방 도구의 위치 정보를 센싱하는 위치 감지부, 상기 조작 정보를 센싱하는 조작 감지부 및 상기 위치 정보 및 상기 조작 정보를 상기 소방 훈련 프로그램 제공 장치로 송신하는 통신부를 포함할 수 있다.
한편, 본원의 일 실시예에 따른 센서 기반 가상 소방 도구를 이용한 소방 훈련 프로그램 제공 방법은, 사용자 조작 감지 센서를 포함하는 가상 소방 도구로부터 센싱된 상기 가상 소방 도구에 대한 사용자의 조작 정보를 수신하는 단계, 상기 조작 정보에 기초하여 가상 현실 기반의 소방 훈련 프로그램과 연계된 설계 요소에 대한 변경 정보를 생성하는 단계 및 상기 변경 정보가 반영된 상기 소방 훈련 프로그램을 사용자 단말로 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
상술한 과제 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본원을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 실시예 외에도, 도면 및 발명의 상세한 설명에 추가적인 실시예가 존재할 수 있다.
전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 소방 훈련에서 필수적으로 활용되는 소방 도구와 조작 방식, 형상 등이 대응되도록 설계된 가상 소방 도구에 사용자 조작 감지 센서를 탑재하여 가상 소방 도구에 대한 사용자의 조작에 따라 소방 훈련 프로그램 내의 설계 요소가 변경되도록 구현하여 사용자의 몰입도가 향상된 가상 현실 기반의 소방 훈련 프로그램을 제공하는 센서 기반 가상 소방 도구를 이용한 소방 훈련 프로그램 제공 장치 및 방법과 이를 이용한 실감형 소방 훈련 시스템을 제공할 수 있다.
전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 사실적인 가상 현실 환경을 바탕으로 구현되고 예기치 못한 상황이 갑작스럽게 발생할 수 있는 화재 발생 상황의 특성을 반영한 소방 훈련 프로그램을 설계하여 훈련 효과를 향상시킬 수 있다.
다만, 본원에서 얻을 수 있는 효과는 상기된 바와 같은 효과들로 한정되지 않으며, 또 다른 효과들이 존재할 수 있다.
도 1은 본원의 일 실시예에 따른 센서 기반 가상 소방 도구를 이용한 실감형 소방 훈련 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 2는 훈련 배경 인터페이스를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 사용자 단말을 통해 재생되는 소방 훈련 프로그램의 진행 시나리오와 연계된 주요 장면을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본원의 일 실시예에 따른 센서 기반 가상 소방 도구가 소방 훈련 프로그램에서 시각적 구현 요소로 제공되는 것을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 사용자의 손에 대응하는 가상 손도구를 나타낸 도면이다.
도 6a 내지 도 6c는 가상 손도구와 소정의 객체의 상호 작용 결과에 기초하여 훈련 배경 인터페이스가 변경되는 것을 나타낸 도면이다.
도 7은 본원의 일 실시예에 따른 센서 기반 가상 소방 도구를 이용한 소방 훈련 프로그램 제공 장치의 개략적인 구성도이다.
도 8은 본원의 일 실시예에 따른 센서 기반 가상 소방 도구의 개략적인 구성도이다.
도 9는 본원의 일 실시예에 따른 센서 기반 가상 소방 도구를 이용한 소방 훈련 프로그램 제공 방법에 대한 동작 흐름도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결" 또는 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에", "상부에", "상단에", "하에", "하부에", "하단에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본원은 센서 기반 가상 소방 도구를 이용한 소방 훈련 프로그램 제공 장치 및 방법과 이를 이용한 실감형 소방 훈련 시스템에 관한 것이다.
도 1은 본원의 일 실시예에 따른 센서 기반 가상 소방 도구를 이용한 실감형 소방 훈련 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본원의 일 실시예에 따른 센서 기반 가상 소방 도구를 이용한 실감형 소방 훈련 시스템(10)(이하, '실감형 소방 훈련 시스템(10)'이라 한다.)은, 본원의 일 실시예에 따른 센서 기반 가상 소방 도구를 이용한 소방 훈련 프로그램 제공 장치(100)(이하, '소방 훈련 프로그램 제공 장치(100)'라 한다.), 센서 기반 가상 소방 도구(200)(이하, '가상 소방 도구(200)'라 한다.), 사용자 단말(300) 및 사용자 추적 장치(400)를 포함할 수 있다.
소방 훈련 프로그램 제공 장치(100), 가상 소방 도구(200), 사용자 단말(300) 및 사용자 추적 장치(400) 상호간은 네트워크(20)를 통해 통신할 수 있다. 네트워크(20)는 단말들 및 서버들과 같은 각각의 노드 상호간에 정보 교환이 가능한 연결 구조를 의미하는 것으로, 이러한 네트워크(20)의 일 예에는, 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 네트워크, LTE(Long Term Evolution) 네트워크, 5G 네트워크, WIMAX(World Interoperability for Microwave Access) 네트워크, 인터넷(Internet), LAN(Local Area Network), Wireless LAN(Wireless Local Area Network), WAN(Wide Area Network), PAN(Personal Area Network), wifi 네트워크, 블루투스(Bluetooth) 네트워크, 위성 방송 네트워크, 아날로그 방송 네트워크, DMB(Digital Multimedia Broadcasting) 네트워크 등이 포함되나 이에 한정되지는 않는다.
사용자 단말(300)은 예를 들면, 스마트폰(Smartphone), 스마트패드(SmartPad), 태블릿 PC등과 PCS(Personal Communication System), GSM(Global System for Mobile communication), PDC(Personal Digital Cellular), PHS(Personal Handyphone System), PDA(Personal Digital Assistant), IMT(International Mobile Telecommunication)-2000, CDMA(Code Division Multiple Access)-2000, W-CDMA(W-Code Division Multiple Access), Wibro(Wireless Broadband Internet) 단말기 같은 모든 종류의 무선 통신 장치일 수 있다.
특히, 본원의 일 실시예에 따르면, 사용자 단말(300)은 본원의 가상 현실 기반의 소방 훈련 프로그램을 재생할 수 있는 VR 기기일 수 있다. 구체적으로, VR 기기는 헤드 마운트 디스플레이(Head Mounted Display) 단말을 의미할 수 있다. 이와 관련하여, 사용자 단말(300)은 소방 훈련 프로그램 제공 장치(100)로부터 수신된 소방 훈련 프로그램을 출력할 수 있다.
가상 소방 도구(200)는 가상 현실 기반의 소방 훈련 프로그램과 연계된 소정의 행위(예를 들면, 건물 진입, 화재 진압, 장애물 치우기, 인명 구조 등)를 수행하기 위해 사용자에 의해 조작될 수 있다. 또한, 가상 소방 도구(200)는 사용자의 조작 정보를 센싱할 수 있다.
도 1을 참조하면, 가상 소방 도구(200)는 본원에서의 소방 훈련 프로그램에서 활용되는 가상 소방 호스에 대응하는 제1도구(201), 가상 소방 도끼에 대응하는 제2도구(202), 가상 손전등에 대응하는 제3도구(203) 및 가상 산소통 게이지에 대응하는 제4도구(204) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나 이에만 한정되는 것은 아니다. 다른 예로, 가상 소방 도구(200)는 공기 호흡기, 구급함, 들것 등 재난 현장에서 활용되는 다양한 장비/도구를 포함할 수 있다.
또한, 본원의 일 실시예에 따르면, 가상 소방 도구(200)는 재난 현장에서 활용되는 소방 도구의 실물 형상에 대응하는 형상으로 구비되도록 3D 프린팅에 의해 제작될 수 있다. 구체적으로 예시하면, 제1도구(201)는 소방 호스의 실제 형상에 대응하는 형상으로 구비되도록 3D 프린팅에 의해 제작되고, 제2도구(202)는 소방 도끼의 실제 형상에 대응하는 형상으로 구비되도록 3D 프린팅에 의해 제작되고, 제3도구(203)는 손전등의 실제 형상에 대응하는 형상으로 구비되도록 3D 프린팅에 의해 제작되고, 제4도구(204)는 산소통 게이지의 실제 형상에 대응하는 형상으로 구비되도록 3D 프린팅에 의해 제작되는 것일 수 있다.
또한, 가상 소방 도구(200)의 도구 유형에 따라 가상 소방 도구(200)가 센싱하는 사용자의 조작 정보의 유형 및 내용이 달라질 수 있다. 달리 말해, 제1도구(201) 내지 제4도구(204) 각각에 의해 센싱되는 사용자의 조작 정보는 가상 소방 도구(200)의 도구 유형, 조작 방식 등에 따라 상이할 수 있으며, 제1도구(201) 내지 제4도구(204) 각각에 사용자의 조작 정보를 센싱하기 위해 탑재되는 사용자 조작 감지 센서의 부착(설치) 위치, 센서 유형 등도 가상 소방 도구(200)의 도구 유형, 조작 방식 등에 따라 다르게 결정될 수 있다.
본원의 실시예에 관한 설명에서, 소방 훈련 프로그램 제공 장치(100)는 기 생성된 소방 훈련 프로그램이 사용자 단말(300)을 통해 출력(재생)되도록 사용자 단말(300)로 생성된 소방 훈련 프로그램을 저장하고, 이를 사용자 단말(300)로 전송하는 디바이스로, 소방 훈련 프로그램과 연계된 영상 내용, 사용자가 감각하는 청각적/후각적 요소, 훈련 시나리오의 진행 등과 연계된 정보를 미리 보유하며, 가상 소방 도구(200) 및 사용자 추적 장치(400)에 의해 센싱된 정보를 기초로 사용자의 움직임, 사용자의 도구 조작 등에 부합하도록 사용자 단말(300)에서 출력(재생)되는 소방 훈련 프로그램의 내용을 변경하여 사용자 단말(300)로 전송(제공)하는 디바이스를 의미할 수 있다.
구체적으로, 소방 훈련 프로그램 제공 장치(100)는 가상 소방 도구(200)로부터 조작 정보를 수신하고, 수신된 조작 정보에 기초하여 소방 훈련 프로그램과 연계된 설계 요소에 대한 변경 정보를 생성할 수 있다. 여기서, 설계 요소란 실제 화재 진압 상황과 동등한 가상 현실 기반의 소방 훈련 프로그램을 구현하기 위하여 필수적으로 고려되어야 하고, 사용자 경험을 향상시키기 위한 주요 요소를 의미하는 것으로 이해될 수 있다.
본원의 일 실시예에 따르면, 소방 훈련 프로그램과 연계된 설계 요소는, 훈련 배경 인터페이스, 화염 구현 인터페이스 및 화염에 따른 연기 구현 인터페이스를 포함하는 인터페이스 설계 요소 및 사용자에게 제공되는 시각적 구현 요소, 청각적 구현 요소 및 후각적 구현 요소를 포함하는 사용자 경험 설계 요소(도 1의 A)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 훈련 배경 인터페이스는, 화재 발생 장소의 공간적 배경(건물 구조, 건물 내 화염 배치, 화재 발생 장소 주변 날씨 등), 화재 발생의 시간적 배경(낮/밤, 계절 등), 훈련이 진행되는 화재 발생 장소에 배치되는 객체(장애물, 창문, 도어, 요구조자 등) 등과 연계된 것일 수 있다.
또한, 화염 구현 인터페이스는 소방 훈련 프로그램을 통한 진압의 대상이 되는 화재 자체의 특징과 연계된 것일 수 있다. 예를 들어, 소방 훈련 프로그램에서의 화재가 어느 수명주기(성장 기간, 최종 기간 및 열화 기간 중 어느 하나)에 해당하는지 여부에 따라 인터페이스 설계 요소가 달라질 수 있다.
특히, 사용자 경험 설계 요소는 주로 사용자가 체험하는 심리와 연계되어 설계되어 사용자가 주요하게 인식하는 사항 및 사용자가 화재 진압 상황에서 주로 느끼는 감정 등과 연계된 것일 수 있다.
본원의 일 실시예에 따르면, 소방 훈련 프로그램 제공 장치(100)는 사용자 단말(300)로부터 사용자(훈련자) 정보를 수신할 수 있다. 예를 들어, 사용자(훈련자) 정보는 본원의 소방 훈련 프로그램을 통한 교육 대상자에 대한 정보를 의미할 수 있다. 이와 관련하여, 소방 훈련 프로그램 제공 장치(100)는 수신된 훈련자 정보를 고려하여 각각의 설계 요소를 추출하거나, 추출된 설계 요소와 훈련자 정보를 함께 고려하여 소방 훈련 프로그램의 시나리오를 결정할 수 있다. 이해를 돕기 위해 예시하면, 일반인, 신임 소방관, 소정의 경력 연차를 가지는 소방관 등 소방 훈련 프로그램을 통한 교육 대상자의 유형에 따라 본원의 소방 훈련 프로그램에 의한 훈련 강도가 상이하게 결정될 수 있다.
도 2는 훈련 배경 인터페이스를 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 소방 훈련 프로그램 제공 장치(100)는 설계된 훈련 배경 인터페이스를 3D로 모델링하고 Unity3D 등의 도구를 활용하여 소방 훈련 프로그램이 진행되는 가상 환경(배경)을 구현할 수 있다. 또한, 본원의 일 실시예에 따르면, 가상현실 기반의 소방 훈련 프로그램의 배경은 실존하는 건물의 구조도(설계도, 내부 도면 등)에 기초하여 설계되거나 실제 화재 사건(예를 들면, 2012년 부산 노래방 화재 사건 등) 데이터에 기초하여 설계되는 것일 수 있다.
도 3은 사용자 단말을 통해 재생되는 소방 훈련 프로그램의 진행 시나리오와 연계된 주요 장면을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 사용자는 시작 위치에서 사이렌 소리를 들으며, 가상 소방 도구(200)를 확인한다(도 3의 (b)). 이후, 연기가 자욱한 계단을 시야가 소정 수준 이상 차단된 상태로 통과(도 3의 (c))하여 화재 발생 장소에 진입하면, 건물 내 천장의 전등이 점멸하며(도 3의 (d)), 소화벨이 울린다(도 3의 (e)). 사용자가 계속 진입하면, 소정의 객체(냉장고) 부근에서 스파크가 발생하며 전기 합선이 발생한다(도 3의 (f)). 화염(화재)의 열기로 인한 창문 깨짐이 발생하고(도 3의 (g), 화염이 번져있는 곳에 도달하여 문을 개방하면, 백 드래프트 현상이 발생한다(도 3의 (h)). 만일, 도 3의 (d)의 영역에서 좌측으로 이동하면, 소정의 객체(책장)가 출현하여 사용자의 진로를 방해하고((도 3의 (e')), 가상 소방 도구 및 가상 손도구를 활용하여 객체(책장)를 제거하면, 출입문이 폭발하며 불이 번진다((도 3의 (f')). 이 후에는 도 3의 h와 마찬가지로 백 드래프트 현상이 발생하며(도 3의 (h')), 사용자는 이웃한 방을 확인하여 기절해 있는 요구조자를 구조(도 3의 (i))하여 탈출을 수행한다.
다만, 도 3을 통해 소방 훈련 프로그램의 내용은 본원의 일 구현예에 따라 예시적으로 설계된 것으로 이해되어야 하며, 훈련자, 교습자 등의 다양한 요구 사항이 반영될수록 소방 훈련 프로그램이 상이하게 설계되거나, 훈련 참여자가 제공한 피드백 데이터를 통한 반복적인 수정을 통해 훈련 프로그램이 상이하게 설계되거나, 훈련 참여자가 제공한 평가 결과 데이터를 반영하여 훈련 프로그램을 업데이트 하는 등의 본원의 여러 실시예에 따라 다양한 유형의 소방 훈련 프로그램이 제공될 수 있다.
본원의 일 실시예에 따르면, 소방 훈련 프로그램 제공 장치(100)는 사용자 추적 장치(100)에 의해 센싱된 사용자의 위치 정보, 움직임 정보 및 가상 소방 도구(200)에 의해 센싱된 사용자의 조작 정보를 기초로 도 3을 통해 이해될 수 있는 소방 훈련 프로그램의 시나리오의 각각의 이벤트를 진행하고, 이벤트의 완수 여부를 판단할 수 있다. 또한, 소방 훈련 프로그램 제공 장치(100)는 진행 중인 이벤트 또는 진행될 이벤트에서 활용되는 가상 소방 도구(200)를 사용자에게 인식시키기 위한 안내 신호가 가상 소방 도구(200)를 통해 출력되도록 할 수 있다. 예시적으로, 소방 훈련 프로그램 제공 장치(100)는 출입문(도어)의 개방을 위한 이벤트가 진행 중이거나 해당 이벤트가 임박한 경우, 출입문(도어)의 개방과 연계된 제2도구(202)를 통해 안내 신호가 출력되도록 할 수 있다. 다른 예로, 소방 훈련 프로그램 제공 장치(100)는 화염이 번져있는 곳에 사용자가 도달하면, 화염 진압과 연계된 제1도구(201)를 통해 안내 신호가 출력되도록 할 수 있다. 예시적으로, 가상 소방 도구(200)를 통해 출력되는 안내 신호는 소정의 진동, 효과음, 부저 등의 유형으로 결정될 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다. 또한, 본원의 구현예에 따라 소방 훈련 프로그램의 교육 대상자의 유형에 따라 설정된 훈련 강도에 기초하여 훈련 강도가 낮은 소방 훈련 프로그램에 대하여는 전술한 안내 신호가 제공되고, 훈련 강도가 소정 수준 이상 높은 소방 훈련 프로그램에 대하여는 전술한 안내 신호가 미제공되도록 구현될 수 있다.
도 4는 본원의 일 실시예에 따른 센서 기반 가상 소방 도구가 소방 훈련 프로그램에서 시각적 구현 요소로 제공되는 것을 예시적으로 나타낸 도면이다. 특히, 도 4의 (a)는 제1도구(201)에 대응하는 시각적 구현 요소를, 도 4의 (b)는 제2도구(202)에 대응하는 시각적 구현 요소를, 도 4의 (c)는 제3도구(203)에 대응하는 시각적 구현 요소를, 도 4의 (d)는 제4도구(204)에 대응하는 시각적 구현 요소를 각각 나타낸 것일 수 있다.
도 4를 참조하면, 가상 소방 도구(200)는 3D 프린팅에 의해 제작된 실물에 대응하는 3차원 형상으로 소방 훈련 프로그램 내에서 사용자에게 제공되는 시각적 구현 요소 상에 표시될 수 있다.
다른 예로, 사용자 단말(300)에 설치된 카메라 모듈(미도시)에 의해 촬영된 가상 소방 도구(200)의 실물이 소방 훈련 프로그램과 연계된 시각적 구현 요소에 증강되는 형태의 증강현실(Augmented Reality, AR) 방식으로 사용자 단말(300)에서 표시되도록 구현될 수 있다.
전술한 제1도구(201)와 관련하여 소방 훈련 프로그램 제공 장치(100)는 제1도구(201)로부터 수신된 조작 정보에 기초하여 화염 구현 인터페이스에 대한 변경 정보를 생성할 수 있다.
본원의 일 실시예에 따르면, 소방 훈련 프로그램 제공 장치(100)는 제1도구(201)로부터 수신된 조작 정보에 기초하여 시각적 구현 요소에 반영되는 물입자의 분사 범위를 결정할 수 있다. 또한, 소방 훈련 프로그램 제공 장치(100)는 결정된 물입자의 분사 범위, 화염 구현 인터페이스에 반영된 화염의 위치 정보 및 화염의 세기 정보에 기초하여 화염 구현 인터페이스에 대한 변경 정보를 생성할 수 있다.
이와 관련하여, 제1도구(201)와 연계된 조작 정보는 가상 소방 호스에서 분사되는 물의 분사각과 연계되고, 제1도구(201)에 구비된 사용자 조작 감지 센서에 의해 센싱되는 회전 정보를 포함할 수 있다. 본원의 일 실시예에 따르면, 제1도구(201)는 가상 소방 호스의 관창부에 대응하는 소정의 영역에 사용자의 회전 조작 정도를 포함하는 회전 정보를 센싱하기 위한 MPU 및 가변 저항기를 구비할 수 있다. 예시적으로, MPU는 Arduino UNO 보드 형태로 탑재되며, 가변 저항기는 CT-94W 유형일 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
구체적으로, 소방 훈련 프로그램 제공 장치(100)는 제1도구(201)에 구비된 사용자 조작 감지 센서의 센싱 결과(예를 들면, 가변 저항기의 신호 등)를 블루투스 통신을 통해 수신할 수 있다. 또한, 소방 훈련 프로그램 제공 장치(100)는 제1도구(201)와 연계된 가상 소방 호스의 분사각을 조절하고, 가상 소방 호스에 의해 분사(분무)된 물에 의해 화염 구현 인터페이스 상의 화염의 크기를 조절할 수 있다.
본원의 일 실시예에 따르면, 소방 훈련 프로그램 제공 장치(100)는 제1도구(201)로부터 획득된 회전 정보에 기초하여 가상 소방 호스를 통해 분사되는 물입자의 분사각(분사 범위)을 나타내는 값을 결정할 수 있다. 예를 들어, 제1도구(201)로부터 획득된 수치화된 회전 정보가 미리 설정된 상한값을 초과하면, 물입자의 분사각(분사 범위)을 나타내는 값이 최대 분사각(분사 범위)으로 결정되고, 제1도구(201)로부터 획득된 수치화된 회전 정보가 미리 설정된 하한값이하이면, 가상 소방 호스가 잠겨진 것으로 판단하여 물입자가 분사되지 않도록 구현되고, 제1도구(201)로부터 획득된 수치화된 회전 정보가 상한값과 하한값 사이 범위이면, 수치화된 회전 정보에 대응하는 선형적인 값으로 물입자의 분사각(분사 범위)을 나타내는 값이 결정될 수 있다.
나아가, 소방 훈련 프로그램 제공 장치(100)는 제1도구(201)로부터 획득된 수치화된 회전 정보에 기초하여 결정된 물입자의 분사각(분사 범위) 값과 화염 구현 인터페이스에 반영된 화염의 위치 정보 및 세기 정보에 기초하여 가상 소방 호스로부터 분사된 물입자와 화염의 충돌 여부를 결정하고, 결정된 충돌 여부에 따라 화염의 범위를 축소시킬 수 있다. 또한, 화염의 범위가 미리 설정된 임계값 미만이 되도록 물입자와 화염의 충돌이 반복적으로 이루어지면, 화염이 진압되도록 구현되되, 불측의 화재 재발 상황을 반영하도록 화염의 범위가 미리 설정된 임계값 미만으로 감소된 경우에도 소정의 확률(예를 들면, 25%)로 화염이 랜덤하게 재발(Reignition)하도록 구현될 수 있다. 참고로, 화염의 세기 정보는 소방 훈련 프로그램의 설계 단계에서 미리 설정된 화재 규모에 대응하는 값일 수 있다.
또한, 전술한 제2도구(202)와 관련하여 소방 훈련 프로그램 제공 장치(100)는 제2도구(202)로부터 수신된 조작 정보에 기초하여 훈련 배경 인터페이스에 대한 변경 정보를 생성할 수 있다.
본원의 일 실시예에 따르면, 소방 훈련 프로그램 제공 장치(100)는 제2도구(202)로부터 수신된 조작 정보에 기초하여 훈련 배경 인터페이스에 반영된 도어의 개방 여부를 결정할 수 있다. 또한, 소방 훈련 프로그램 제공 장치(100)는 도어의 개방 여부에 기초하여 훈련 배경 인터페이스에 대한 변경 정보를 생성할 수 있다.
이와 관련하여, 제2도구(202)와 연계된 조작 정보는 가상 소방 도끼에 접촉된 도어를 개방하기 위해 인가해야 하는 힘과 연계되고, 제2도구(202)에 구비된 사용자 조작 감지 센서에 의해 센싱되는 회전 각속도 정보를 포함할 수 있다.
구체적으로, 제2도구(202)는 훈련 배경 인터페이스 상에 배치된 폐쇄된 도어를 개방하도록 사용자에 의해 조작되는 것일 수 있다. 예를 들어, 제2도구(202)는 도어의 손잡이 영역에 거치된 후, 지렛대의 원리를 통해 도어를 개방하도록 조작될 수 있다. 구체적으로, 소방 훈련 프로그램 제공 장치(100)는 제2도구(202)의 위치 정보에 기초하여 도어 손잡이와 제2도구(202)의 접촉 여부를 판단하고, 도어 손잡이와 제2도구(202)의 접촉이 유지되는 동안 센싱된 회전 각속도 정보가 미리 설정된 임계값(예를 들면, 200)을 초과하면, 도어가 개방됨을 나타내는 변경 정보를 생성할 수 있다.
또한, 전술한 제3도구(203)와 관련하여 소방 훈련 프로그램 제공 장치(100)는 제3도구(203)로부터 수신된 조작 정보에 기초하여 훈련 배경 인터페이스 및 연기 구현 인터페이스에 대한 변경 정보를 생성할 수 있다.
본원의 일 실시예에 따르면, 소방 훈련 프로그램 제공 장치(100)는 제3도구(203)로부터 수신된 조작 정보에 기초하여 훈련 배경 인터페이스의 밝기 및 연기 구현 인터페이스의 투명도와 연계된 변경 정보를 생성할 수 있다.
이와 관련하여, 제3도구(203)와 연계된 조작 정보는 가상 손전등의 점등 또는 소등과 연계되고, 제3도구(203)에 구비된 사용자 조작 감지 센서에 의해 센싱되는 온오프(on/off) 정보를 포함할 수 있다.
구체적으로, 제3도구(203)는 가상 손전등의 스위치에 대응하는 소정의 영역에 사용자의 조작 정보를 센싱하기 위한 MPU 및 전원 스위치를 구비할 수 있다. 예시적으로, MPU는 Arduino UNO 보드 형태로 탑재될 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다. 이와 관련하여, 소방 훈련 프로그램 제공 장치(100)는 구체적으로, 블루투스 신호가 제3도구(203)로부터 수신되면, 상태 변화 함수를 통해 가상 손전등이 꺼진 상태에서는 켜진 상태로 가상 손전등의 상태를 전환하고, 가상 손전등이 켜진 상태에서는 꺼진 상태로 가상 손전등의 상태를 전환할 수 있다. 또한, 소방 훈련 프로그램 제공 장치(100)는 시각적 구현 요소와 연계된 가상 손전등의 전등 영역이 빛을 발하도록 온(On)하거나 빛을 발하지 않도록 오프(Off)할 수 있다.
또한, 본원의 일 실시예에 따르면, 소방 훈련 프로그램 제공 장치(100)는 가상 손전등의 상태가 온(On)인 상태에서 가상 손전등으로부터 진행하는 빛의 경로와 연기 구현 인터페이스에 반영된 연기 입자의 위치 정보에 기초하여 가상 손전등으로부터 진행한 빛이 연기 입자에 충돌할 때마다, 연기 구현 인터페이스의 투명도를 변경할 수 있다.
또한, 전술한 제4도구(204)와 관련하여 소방 훈련 프로그램 제공 장치(100)는 소방 훈련 프로그램의 진행 시간 정보에 기초하여 사용자 경험 설계 요소의 시각적 구현 요소에 대한 변경 정보를 생성할 수 있다.
본원의 일 실시예에 따르면, 소방 훈련 프로그램 제공 장치(100)는 가상 산소통 게이지와 연계된 시각적 구현 요소에서 잔여 산소량을 나타내는 바늘(needle)의 회전 정도를 결정할 수 있다.
또한, 본원의 일 실시예에 따르면, 소방 훈련 프로그램 제공 장치(100)는 사용자 추적 장치(100)로부터 획득된 사용자의 움직임 정보 및 가상 소방 도구(200) 각각으로부터 수신된 사용자의 조작 정보에 기초하여 가상 산소통 게이지와 연계된 잔여 산소량의 소모 속도를 조절하여 제4도구(204)와 연계된 시각적 구현 요소에 대한 변경 정보를 생성할 수 있다. 예시적으로, 소방 훈련 프로그램 제공 장치(100)는 사용자의 신체 움직임 정도가 소정 수준 이상이거나 가상 소방 도구(200)의 조작에 소정 수준 이상의 체력을 소모한 것으로 판단될 경우, 가상 산소통과 연계된 가상의 잔여 산소가 소모되는 속도를 높이도록 구현될 수 있다.
또한, 소방 훈련 프로그램 제공 장치(100)는 사용자의 신체에 착용 또는 부착되는 사용자 추적 장치(400)로부터 센싱된 사용자의 위치 정보 및 움직임 정보를 수신할 수 있다. 이와 관련하여, 소방 훈련 프로그램 제공 장치(100)는 수신된 사용자의 위치 정보 및 움직임 정보를 고려하여 변경 정보를 생성할 수 있다. 본원의 일 실시예에 따르면, 사용자 추적 장치(400)는 사용자의 양발, 허리, 손 등의 신체 부위에 부착되거나 착용되는 Tracker일 수 있다.
도 5는 사용자의 손에 대응하는 가상 손도구를 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 소방 훈련 프로그램 내에서의 사용자의 위치 정보 및 움직임 정보와 관련하여, 소방 훈련 프로그램과 연계된 시각적 구현 요소는 사용자의 손에 대응하는 가상 손도구를 포함할 수 있다.
도 6a 내지 도 6c는 가상 손도구와 소정의 객체의 상호 작용 결과에 기초하여 훈련 배경 인터페이스가 변경되는 것을 나타낸 도면이다.
도 6a 내지 도 6c를 참조하면, 소방 훈련 프로그램 제공 장치(100)는 사용자의 위치 정보, 사용자의 움직임 정보 및 가상 손도구와 훈련 배경 인터페이스 내의 소정의 객체의 상호 작용 결과에 기초하여 훈련 배경 인터페이스에 대한 변경 정보를 생성할 수 있다. 구체적으로, 소방 훈련 프로그램 제공 장치(100)는 가상 손도구와 훈련 배경 인터페이스 내의 객체 각각에 소정의 충돌 요소(collider component)를 설정하여 객체 간 또는 객체와 가상 손도구 간의 충돌이 가능하도록 구현하고, 소방 훈련 프로그램 내에 가상 손도구를 통해 폐쇄된 문을 개방하도록 하는 이벤트를 생성할 수 있다. 또한, 가상 손도구를 통해 폐쇄된 문을 개방하는 조작의 경우, 폐쇄된 문에 해당하는 객체에 설정된 힌지 영역(hinge joint)에 기초하여 자연스러운 상호 작용이 이루어지도록 할 수 있다.
또한, 소방 훈련 프로그램 제공 장치(100)는 사용자 추적 장치로부터 획득된 사용자의 손의 위치 정보에 기초하여 가상 손도구의 손 마디, 손 뼘이 만나는 부분인 호버 포인트(hover point)를 연산하고, 호버 포인트와 소정의 객체가 접촉한 것으로 판단되면, 가상 손도구와 해당 객체를 조인트(joint)시켜 물리적인 잡기 행동(Grasp)이 가능하도록 구현하여 소정의 장애물을 제거하는 이벤트 또는 요구조자를 잡고 옮기는 구조 이벤트 등을 수행하도록 할 수 있다.
본원의 일 실시예에 따르면, 소방 훈련 프로그램 제공 장치(100)는 사용자 추적 장치로부터 획득된 사용자의 위치 정보 및 움직임 정보에 기초하여 사용자의 전진 모션, 후진 모션 등을 탐지할 수 있다.
또한, 소방 훈련 프로그램 제공 장치(100)는 변경 정보가 반영된 소방 훈련 프로그램을 사용자 단말(300)로 전송할 수 있다.
도 7은 본원의 일 실시예에 따른 센서 기반 가상 소방 도구를 이용한 소방 훈련 프로그램 제공 장치의 개략적인 구성도이다.
도 7을 참조하면, 소방 훈련 프로그램 제공 장치(100)는, 수신부(110), 연산부(120) 및 반영부(130)를 포함할 수 있다.
수신부(110)는, 사용자 조작 감지 센서를 포함하는 가상 소방 도구(200)로부터 센싱된 가상 소방 도구(200)에 대한 사용자의 조작 정보를 수신할 수 있다.
또한, 수신부(110)는, 사용자의 신체에 착용 또는 부착되는 사용자 추적 장치(400)로부터 센싱된 사용자의 위치 정보 및 움직임 정보를 수신할 수 있다.
연산부(120)는, 수신된 조작 정보에 기초하여 가상 현실 기반의 소방 훈련 프로그램과 연계된 설계 요소에 대한 변경 정보를 생성할 수 있다.
구체적으로, 연산부(120)는 제1도구(201)로부터 수신된 조작 정보에 기초하여 화염 구현 인터페이스에 대한 변경 정보를 생성할 수 있다. 또한, 연산부(120)는 제2도구(202)로부터 수신된 조작 정보에 기초하여 훈련 배경 인터페이스에 대한 변경 정보를 생성할 수 있다. 또한, 연산부(120)는 제3도구(203)로부터 수신된 조작 정보에 기초하여 훈련 배경 인터페이스 및 연기 구현 인터페이스에 대한 상기 변경 정보를 생성할 수 있다. 또한, 연산부(120)는 소방 훈련 프로그램의 진행 시간 정보에 기초하여 제4도구(204)와 연계된 시각적 구현 요소에 대한 변경 정보를 생성할 수 있다.
또한, 연산부(120)는, 사용자 추적 장치(400)로부터 수신된 사용자의 위치 정보 및 사용자의 움직임 정보를 함께 고려하여 변경 정보를 생성할 수 있다.
구체적으로, 연산부(120)는 사용자의 위치 정보, 사용자의 움직임 정보 및 가상 손도구와 훈련 배경 인터페이스 내의 소정의 객체의 상호 작용 결과에 기초하여 훈련 배경 인터페이스에 대한 변경 정보를 생성할 수 있다.
반영부(130)는, 생성된 변경 정보가 반영된 소방 훈련 프로그램을 사용자 단말(300)로 전송할 수 있다.
도 8은 본원의 일 실시예에 따른 센서 기반 가상 소방 도구의 개략적인 구성도이다.
도 8을 참조하면, 가상 소방 도구(200)는 위치 감지부(210), 조작 감지부(220) 및 통신부(230)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 제1도구(201), 제2도구(202), 제3도구(203) 및 제4도구(204) 각각이 개별적으로 위치 감지부(210), 조작 감지부(220) 및 통신부(230)를 구비하는 것일 수 있다.
위치 감지부(210)는 가상 소방 도구(200)의 위치 정보를 센싱할 수 있다. 본원의 일 실시예에 따르면, 위치 감지부(210)는 HTC Vive Tracker 형태로 구비되는 것일 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
조작 감지부(220)는 가상 소방 도구(200)에 대한 사용자의 조작 정보를 센싱할 수 있다.
통신부(230)는 가상 소방 도구(200)의 위치 정보 및 사용자의 조작 정보를 소방 훈련 프로그램 제공 장치(100)로 전송할 수 있다. 본원의 일 실시예에 따르면, 통신부(230)는 HC-06 등의 블루투스 모듈을 포함할 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
이하에서는 상기에 자세히 설명된 내용을 기반으로, 본원의 동작 흐름을 간단히 살펴보기로 한다.
도 9는 본원의 일 실시예에 따른 센서 기반 가상 소방 도구를 이용한 소방 훈련 프로그램 제공 방법에 대한 동작 흐름도이다.
도 9에 도시된 센서 기반 가상 소방 도구를 이용한 소방 훈련 프로그램 제공 방법은 앞서 설명된 소방 훈련 프로그램 제공 장치(100)에 의하여 수행될 수 있다. 따라서, 이하 생략된 내용이라고 하더라도 소방 훈련 프로그램 제공 장치(100)에 대하여 설명된 내용은 센서 기반 가상 소방 도구를 이용한 소방 훈련 프로그램 제공 방법에 대한 설명에도 동일하게 적용될 수 있다.
도 9를 참조하면, 단계 S11에서 수신부(110)는, 사용자 조작 감지 센서를 포함하는 가상 소방 도구(200)로부터 센싱된 가상 소방 도구에 대한 사용자의 조작 정보를 수신할 수 있다.
다음으로, 단계 S12에서 연산부(120)는, 수신된 조작 정보에 기초하여 가상 현실 기반의 소방 훈련 프로그램과 연계된 설계 요소에 대한 변경 정보를 생성할 수 있다.
또한, 본원의 일 실시예에 따르면, 단계 S12에서 고려되는 소방 훈련 프로그램과 연계된 설계 요소는, 훈련 배경 인터페이스, 화염 구현 인터페이스 및 화염에 따른 연기 구현 인터페이스를 포함하는 인터페이스 설계 요소와 사용자에게 제공되는 시각적 구현 요소, 청각적 구현 요소 및 후각적 구현 요소를 포함하는 사용자 경험 설계 요소를 포함할 수 있다.
다음으로, 단계 S13에서 반영부(130)는, 변경 정보가 반영된 소방 훈련 프로그램을 사용자 단말(300)로 전송할 수 있다.
상술한 설명에서, 단계 S11 내지 S13은 본원의 구현예에 따라서, 추가적인 단계들로 더 분할되거나, 더 적은 단계들로 조합될 수 있다. 또한, 일부 단계는 필요에 따라 생략될 수도 있고, 단계 간의 순서가 변경될 수도 있다.
본원의 일 실시 예에 따른 센서 기반 가상 소방 도구를 이용한 소방 훈련 프로그램 제공 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
또한, 전술한 센서 기반 가상 소방 도구를 이용한 소방 훈련 프로그램 제공 방법은 기록 매체에 저장되는 컴퓨터에 의해 실행되는 컴퓨터 프로그램 또는 애플리케이션의 형태로도 구현될 수 있다.
전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 실감형 소방 훈련 시스템
100: 소방 훈련 프로그램 제공 장치
110: 수신부
120: 연산부
130: 반영부
200: 가상 소방 도구
201: 제1도구
202: 제2도구
203: 제3도구
204: 제4도구
300: 사용자 단말
400: 사용자 추적 장치
20: 네트워크

Claims (15)

  1. 센서 기반 가상 소방 도구를 이용한 소방 훈련 프로그램 제공 장치에 있어서,
    사용자 조작 감지 센서를 포함하는 가상 소방 도구로부터 센싱된 상기 가상 소방 도구에 대한 사용자의 조작 정보를 수신하는 수신부;
    상기 조작 정보에 기초하여 가상 현실 기반의 소방 훈련 프로그램과 연계된 설계 요소에 대한 변경 정보를 생성하는 연산부; 및
    상기 변경 정보가 반영된 상기 소방 훈련 프로그램을 사용자 단말로 전송하는 반영부,
    를 포함하고,
    상기 가상 소방 도구는,
    상기 소방 훈련 프로그램에서 활용되는 가상 소방 호스에 대응하고, 상기 가상 소방 호스의 관창부에 대응하는 영역에 대한 사용자의 회전 조작 정보를 센싱하는 MPU 및 가변 저항기를 포함하는 상기 사용자 조작 감지 센서를 구비하는 제1도구,
    를 포함하고,
    상기 연산부는,
    상기 회전 조작 정보에 기초하여 상기 가상 소방 호스를 통해 분사되는 물입자의 분사각을 결정하고, 상기 설계 요소 중 화염 구현 인터페이스에 반영된 화염의 위치 정보 및 세기 정보와 상기 분사각을 고려하여 물입자와 화염의 충돌 여부를 판단하여 상기 화염 구현 인터페이스 상의 화염의 범위를 축소시키고,
    상기 가상 소방 도구는,
    상기 소방 훈련 프로그램에서 활용되는 가상 소방 도끼에 대응하고, 상기 설계 요소 중 훈련 배경 인터페이스 상에 배치된 폐쇄된 도어를 개방하기 위해 상기 가상 소방 도끼와 상기 도어가 접촉된 상태에서 인가하는 힘과 연계된 회전 각속도 정보를 센싱하는 상기 사용자 조작 감지 센서를 구비하는 제2도구,
    를 포함하고,
    상기 연산부는,
    상기 회전 각속도 정보에 기초하여 상기 도어의 개방 여부를 결정하는 것인, 소방 훈련 프로그램 제공 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 설계 요소는,
    상기 훈련 배경 인터페이스, 상기 화염 구현 인터페이스 및 화염에 따른 연기 구현 인터페이스를 포함하는 인터페이스 설계 요소; 및
    상기 사용자에게 제공되는 시각적 구현 요소, 청각적 구현 요소 및 후각적 구현 요소를 포함하는 사용자 경험 설계 요소,
    를 포함하는 것인, 소방 훈련 프로그램 제공 장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제2항에 있어서,
    상기 가상 소방 도구는,
    상기 소방 훈련 프로그램에서 활용되는 가상 손전등에 대응하는 제3도구를 포함하고,
    상기 연산부는,
    상기 제3도구로부터 수신된 상기 조작 정보에 기초하여 상기 훈련 배경 인터페이스 및 상기 연기 구현 인터페이스에 대한 상기 변경 정보를 생성하는 것인, 소방 훈련 프로그램 제공 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 가상 소방 도구는,
    상기 소방 훈련 프로그램에서 활용되는 가상 산소통 게이지에 대응하는 제4도구를 포함하고,
    상기 연산부는,
    상기 소방 훈련 프로그램의 진행 시간 정보에 기초하여 상기 제4도구와 연계된 상기 시각적 구현 요소에 대한 상기 변경 정보를 생성하는 것인, 소방 훈련 프로그램 제공 장치.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 수신부는,
    사용자의 신체에 착용 또는 부착되는 사용자 추적 장치로부터 센싱된 사용자의 위치 정보 및 움직임 정보를 더 수신하고,
    상기 연산부는,
    상기 위치 정보 및 상기 움직임 정보를 더 고려하여 상기 변경 정보를 생성하는 것인, 소방 훈련 프로그램 제공 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 시각적 구현 요소는 상기 사용자의 손에 대응하는 가상 손도구를 포함하고,
    상기 연산부는,
    상기 위치 정보, 상기 움직임 정보 및 상기 가상 손도구와 상기 훈련 배경 인터페이스 내의 소정의 객체의 상호 작용 결과에 기초하여 상기 훈련 배경 인터페이스에 대한 상기 변경 정보를 생성하는 것인, 소방 훈련 프로그램 제공 장치.
  9. 센서 기반 가상 소방 도구를 이용한 실감형 소방 훈련 시스템에 있어서,
    가상 현실 기반의 소방 훈련 프로그램과 연계된 소정의 행위를 수행하기 위해 사용자에 의해 조작되고, 상기 사용자의 조작 정보를 센싱하는 가상 소방 도구;
    상기 조작 정보를 수신하고, 상기 수신된 조작 정보에 기초하여 상기 소방 훈련 프로그램과 연계된 설계 요소에 대한 변경 정보를 생성하고, 상기 변경 정보가 반영된 상기 소방 훈련 프로그램을 전송하는 소방 훈련 프로그램 제공 장치; 및
    상기 소방 훈련 프로그램 제공 장치로부터 수신된 상기 소방 훈련 프로그램이 출력되는 사용자 단말,
    을 포함하고,
    상기 가상 소방 도구는,
    상기 소방 훈련 프로그램에서 활용되는 가상 소방 호스에 대응하고, 상기 가상 소방 호스의 관창부에 대응하는 영역에 대한 사용자의 회전 조작 정보를 센싱하는 MPU 및 가변 저항기를 포함하는 사용자 조작 감지 센서를 구비하는 제1도구,
    를 포함하고,
    상기 소방 훈련 프로그램 제공 장치는,
    상기 회전 조작 정보에 기초하여 상기 가상 소방 호스를 통해 분사되는 물입자의 분사각을 결정하고, 상기 설계 요소 중 화염 구현 인터페이스에 반영된 화염의 위치 정보 및 세기 정보와 상기 분사각을 고려하여 물입자와 화염의 충돌 여부를 판단하여 상기 화염 구현 인터페이스 상의 화염의 범위를 축소시키고,
    상기 가상 소방 도구는,
    상기 소방 훈련 프로그램에서 활용되는 가상 소방 도끼에 대응하고, 상기 설계 요소 중 훈련 배경 인터페이스 상에 배치된 폐쇄된 도어를 개방하기 위해 상기 가상 소방 도끼와 상기 도어가 접촉된 상태에서 인가하는 힘과 연계된 회전 각속도 정보를 센싱하는 사용자 조작 감지 센서를 구비하는 제2도구,
    를 포함하고,
    상기 소방 훈련 프로그램 제공 장치는,
    상기 회전 각속도 정보에 기초하여 상기 도어의 개방 여부를 결정하는 것인, 실감형 소방 훈련 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 설계 요소는,
    상기 훈련 배경 인터페이스, 상기 화염 구현 인터페이스 및 화염에 따른 연기 구현 인터페이스를 포함하는 인터페이스 설계 요소; 및
    상기 사용자에게 제공되는 시각적 구현 요소, 청각적 구현 요소 및 후각적 구현 요소를 포함하는 사용자 경험 설계 요소,
    를 포함하는 것인, 실감형 소방 훈련 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 가상 소방 도구는,
    상기 소방 훈련 프로그램에서 활용되는 가상 손전등에 대응하는 제3도구; 및
    상기 소방 훈련 프로그램에서 활용되는 가상 산소통 게이지에 대응하는 제4도구 중 적어도 하나를 더 포함하는 것인, 실감형 소방 훈련 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1도구 내지 상기 제4도구 각각은, 소방 호스, 소방 도끼, 손전등 및 산소통 게이지 각각의 실제 형상에 대응하는 형상으로 구비되도록 3D 프린팅에 의해 제작되는 것을 특징으로 하는, 실감형 소방 훈련 시스템.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 가상 소방 도구는,
    상기 가상 소방 도구의 위치 정보를 센싱하는 위치 감지부;
    상기 조작 정보를 센싱하는 조작 감지부; 및
    상기 위치 정보 및 상기 조작 정보를 상기 소방 훈련 프로그램 제공 장치로 송신하는 통신부,
    를 포함하는 것인, 실감형 소방 훈련 시스템.
  14. 센서 기반 가상 소방 도구를 이용한 소방 훈련 프로그램 제공 방법에 있어서,
    사용자 조작 감지 센서를 포함하는 가상 소방 도구로부터 센싱된 상기 가상 소방 도구에 대한 사용자의 조작 정보를 수신하는 단계;
    상기 조작 정보에 기초하여 가상 현실 기반의 소방 훈련 프로그램과 연계된 설계 요소에 대한 변경 정보를 생성하는 단계; 및
    상기 변경 정보가 반영된 상기 소방 훈련 프로그램을 사용자 단말로 전송하는 단계,
    를 포함하고,
    상기 가상 소방 도구는,
    상기 소방 훈련 프로그램에서 활용되는 가상 소방 호스에 대응하고, 상기 가상 소방 호스의 관창부에 대응하는 영역에 대한 사용자의 회전 조작 정보를 센싱하는 MPU 및 가변 저항기를 포함하는 상기 사용자 조작 감지 센서를 구비하는 제1도구; 및
    상기 소방 훈련 프로그램에서 활용되는 가상 소방 도끼에 대응하고, 상기 설계 요소 중 훈련 배경 인터페이스 상에 배치된 폐쇄된 도어를 개방하기 위해 상기 가상 소방 도끼와 상기 도어가 접촉된 상태에서 인가하는 힘과 연계된 회전 각속도 정보를 센싱하는 상기 사용자 조작 감지 센서를 구비하는 제2도구,
    를 포함하고,
    상기 수신하는 단계는,
    상기 제1도구로부터 상기 회전 조작 정보를 수신하고, 상기 제2도구로부터 상기 회전 각속도 정보를 수신하고,
    상기 변경 정보를 생성하는 단계는,
    상기 회전 조작 정보에 기초하여 상기 가상 소방 호스를 통해 분사되는 물입자의 분사각을 결정하고, 상기 설계 요소 중 화염 구현 인터페이스에 반영된 화염의 위치 정보 및 세기 정보와 상기 분사각을 고려하여 물입자와 화염의 충돌 여부를 판단하여 상기 화염 구현 인터페이스 상의 화염의 범위를 축소시키는 단계; 및
    상기 회전 각속도 정보에 기초하여 상기 도어의 개방 여부를 결정하는 단계,
    를 포함하는 것인, 소방 훈련 프로그램 제공 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 설계 요소는,
    상기 훈련 배경 인터페이스, 상기 화염 구현 인터페이스 및 화염에 따른 연기 구현 인터페이스를 포함하는 인터페이스 설계 요소; 및
    상기 사용자에게 제공되는 시각적 구현 요소, 청각적 구현 요소 및 후각적 구현 요소를 포함하는 사용자 경험 설계 요소,
    를 포함하는 것인, 소방 훈련 프로그램 제공 방법.
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