KR102511206B1 - 혼합 현실 기반의 방사선 안전 교육 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 혼합 현실 기반의 방사선 안전 교육 시스템에 관한 것으로 본 발명의 일양태에 따른 혼합현실 기반의 방사선 안전 교육 시스템은, 체험자의 머리에 착용되고 사용자 주변의 실사 영상 및 가상으로 생성된 영상을 혼합하여 표시하는 헤드 마운트 디스플레이(HMD) 장치; 헤드 마운트 디스플레이 장치와 무선 통신가능한 방사선 교보재; 및 헤드 마운트 디스플레이 장치와 방사선 교보재와 무선통신가능한 제어 컴퓨터를 포함하고, 제어 컴퓨터는 혼합현실 기반의 방사선 안전 교육에 이용되는 체험 공간에 대한 설정을 수행하는 환경 설정부를 포함하고, 환경 설정부는 혼합현실 기반의 가상의 체험 공간에 대한 방사선 오염 물질 요소 및 주변 환경 요소를 생성하도록 기능한다.

Description

혼합 현실 기반의 방사선 안전 교육 시스템{RADIATION SAFETY EDUCATION SYSTEM BASED ON MIXED REALITY}
본 발명은 혼합 현실 기반의 방사선 안전 교육 시스템에 관한 것으로 보다 구체적으로는 혼합 현실 기기를 이용하여 가상 방사선 노출에 대한 안전 교육을 수행함으로써 방사선 노출에 대한 대응 능력을 향상시킬 수 있는 혼합 현실 기반의 방사선 안전 교육 시스템에 관한 것이다.
방사선 및 방사성 물질은 현재 많은 산업 분야 및 의료 분야에서 사용되고 있다. 이러한 방사선 및 방사성 물질에 인체가 과도하게 노출되면 인체의 장기나 조직 등에 심한 손상을 입게 된다. 특히, 높은 선량의 방사선이 노출된 환경에서 근무하는 작업자의 경우 방사선 피폭 가능성이 높다.
또한, 방사능 폭탄과 같은 방사능 테러 발생 시, 폭발에 의해 흩어진 방사성 물질에 인체가 노출되면 심각한 손상을 입게 되며, 피폭 방사선량에 따라 사망에 이를 수도 있다. 따라서, 방사성 물질을 즉각적으로 탐지하고 회수하여 피해 발생을 최소화시키기 위한 훈련이 필수적이다.
현재, 방사성 물질 탐지 및 회수 훈련은 안전상의 이유로 저 선량 방사선원을 이용하여 진행된다. 다만, 저 선량 방사선원은 방사선의 세기가 약하기 때문에 훈련자가 방사선 검출기를 이용하여 저 선량 방사선원을 탐지하기 어렵다. 또한, 저 선량 방사선원이라도 지속적으로 노출될 경우 훈련자가 심각한 손상을 입을 수 있다.
한편, 시뮬레이터를 이용한 시뮬레이션 교육 방법이 알려져 있다. 시뮬레이션 교육 방법은 시뮬레이터를 이용하기 때문에 학습자의 의사 결정 능력과 추론능력을 향상시키고, 즉각적인 평가가 가능하다. 또한 시뮬레이터를 이용한 교육은 반복훈련이 가능하기 때문에 실제 상황에서 실수를 최소화하고 수준 높은 기술을 발휘 할 수 있다. 최근 이러한 장점 때문에 시뮬레이션 교육은 다양한 분야에서 개발되어 활용되고 있다. 방사선 교육 분야에서도 다양한 형태의 시뮬레이션 교육이 개발되어왔다. 그러나 소프트웨어적으로 영상화면에서 구현한 시뮬레이터를 통하여 실습하는 방안은 본인들이 장비를 직접 조작하는 것이 아니고, 마우스나 키보드 등 대체입력수단을 통하여 조작하며, 그 결과장면도 영상화면으로만 구현한 것이기 때문에 현장감이 떨어진다는 문제점이있고, 이에 따라 실습효과나 경험획득 효과 또한 현저하게 떨어진다는 문제점이 있다.
대한민국 등록특허 10-1713253(2017년 3월 9일)
본 발명은 전술한 문제점에 기반하여 안출된 발명으로 실제 방사선 노출 상황과 동일한 환경에서 사용자가 적절한 방사선 노출 대응 훈련을 체험 및 실시할 수 있도록 기능하는 혼합 현실 기반의 방사선 안전 교육 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
전술한 과제를 달성하기 위해 본 발명의 일양태에 따르면 혼합현실 기반의 방사선 안전 교육 시스템이 제공되고, 이 시스템은, 체험자의 머리에 착용되고 사용자 주변의 실사 영상 및 가상으로 생성된 영상을 혼합하여 표시하는 헤드 마운트 디스플레이(HMD) 장치; 헤드 마운트 디스플레이 장치와 무선 통신가능한 방사선 교보재; 및 헤드 마운트 디스플레이 장치와 방사선 교보재와 무선통신가능한 제어 컴퓨터를 포함하고, 제어 컴퓨터는 혼합현실 기반의 방사선 안전 교육에 이용되는 체험 공간에 대한 설정을 수행하는 환경 설정부를 포함하고, 환경 설정부는 혼합현실 기반의 가상의 체험 공간에 대한 방사선 오염 물질 요소 및 주변 환경 요소를 생성하도록 기능한다.
전술한 양태에서 환경 요소는 실제 사물 또는 가상의 사물 또는 실제 사물과 가상의 사물의 혼합 중 어느 하나를 포함한다.
또한 전술한 양태에서 방사선 교보재는 방사선과 전자파 형태의 유사 방사선을 생성하는 유사 방사선 생성기와, 유사 방사선 생성기로부터 발생되는 전자파를 감지하기 위한 유사 방사선 검출기를 포함한다.
또한 전술한 양태에서 유사 방사선 검출기는 감지된 전자파의 세기를 이용하여 유사 방사선 발생기까지의 거리를 산출하도록 구성되고, 헤드 마운트 디스플레이 장치는 검출된 거리를 표시하도록 구성된다.
또한 전술한 양태에서 유사 방사선 발생기는 설정되는 방사선 소스의 종류에 대응하여 상이한 주파수의 전자파를 발생하도록 구성되고 설정되는 방사선원의 선량에 비례하여 전자파의 세기가 설정되고, 유사 방사선 발생기는 지그비(Zigbee) 또는 RFID(Radio Frequency Idntification) 방식으로 유사 방사선 검출기와 통신된다.
본 발명에 따르면 혼합현실을 기반으로 하여 사용자에게 실제 방사선 노출 상황과 유사한 환경을 제공하고 또한 혼합현실 상황에서 연동하여 유사 방사선 발생 장치 및 유사 방사선 측정 장치를 포함하는 교보재를 제공함으로써 사용자는 안전하지만 실재와 같은 방사선 노출 상황에서 방사선 대응 훈련을 실시할 수 있도록 함으로써 효율적인 방사선 대응 훈련을 수행할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 혼합 현실 기반의 방사선 안전 교육 시스템의 일례를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명에 따른 혼합 현실 기반의 방사선 안전 교육 시스템의 제어 컴퓨터의 구성을 개략적으로 나타낸 도면.
도 3은 본 발명에 따른 혼합 현실 기반의 방사선 안전 교육 시스템에서의 환경 설정을 설명하기 위한 설명도.
도 4는 본 발명에 따른 혼합 현실 기반의 방사선 안전 교육 시스템에 이용되는 방사선 교보재를 개략적으로 나타낸 도면.
도 5는 본 발명에 따른 혼합 현실 기반의 방사선 안전 교육 시스템에서의 방사선 대응 훈련 과정을 나타내는 흐름도.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다.
본 명세서에서 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 그리고 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 따라서, 몇몇 실시예들에서, 잘 알려진 구성 요소, 잘 알려진 동작 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 그리고, 본 명세서에서 사용된(언급된) 용어들은 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 또한, '포함(또는, 구비)한다'로 언급된 구성 요소 및 동작은 하나 이상의 다른 구성요소 및 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명에 따른 혼합 현실 기반의 방사선 안전 교육 시스템의 실시예를 예시적으로 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 혼합 현실 기반의 방사선 안전 교육 시스템(10)은 혼합현실 컨텐츠를 생성하고 관리하기 위한 제어 컴퓨터(100), 제어 컴퓨터(100)에 통신가능하게 연결되는 헤드마운트디스플레이 장치(이하 HMD 장치로 언급됨)(200) 및 전술한 제어 컴퓨터(100)에 통신가능하게 연결되는 방사선 교보재(300)를 포함한다.
HMD 장치(100)와 방산선 교보재(300)는 제어 컴퓨터(100)에 유선 또는 무선을 통해 연결될 수 있으며, 바람직하게는 Wi-fi, 블루투스 등과 같은 무선 통신 인터페이스를 통해 연결될 수 있다.
이와 같은 시스템에서 제어 컴퓨터(100)는 HMD 장치(100)에 방사선 대응 훈련에 필요한 혼합현실 환경을 제공하고 사용자는 HMD 장치(100)를 통해 제공되는 혼합현실 환경하에서 방사선 교보재(300)를 이용한 방사선 대응 훈련을 실시하게 된다.
도 2는 본 발명에 따른 혼합 현실 기반의 방사선 안전 교육 시스템(10)에서의 제어 컴퓨터(100)의 구성을 일례로 나타낸 도면이다. 도시된 도면은 본 발명에 따른 실시예를 보다 쉽게 이해할 수 있도록 각각의 구성요소가 별개의 것으로 도시되어 있지만 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니고 하나의 통합된 유닛으로 제공될 수도 있고, 각각의 기능의 구현은 하드웨어 또는 소프트웨어를 통해 이루어질 수도 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 혼합 현실 기반의 방사선 안전 교육 시스템(10)에서의 제어 컴퓨터(100)는 방사선 노출 대응 훈련의 환경을 조성하기 위한 환경 설정부(100), 외부의 장치들(HMD, 교보재)로부의 데이터를 수신하기 위한 수신부(120), HMD 및 교보재로부터 수신된 데이터들로부터 수신되는 데이터(영상 데이터, 센서 데이터 등)으로부터 특정 조건을 만족하는지 여부를 판단하는 판단부(130), HMD(200) 동작에 필요한 영상을 생성하고 처리하기 위한 영상 처리부(150) 및 HMD의 장치로 처리된 영상을 출력하는 출력부(160)를 포함한다.
환경 설정부(110)는, 혼합현실 기반의 방사선 대응 훈련에 이용되는 공간에 대해 혼합현실의 공간으로 설정하거나 또는 저장부(미도시)에 미리저장된 공간을 훈련 공간으로 설정하도록 기능한다.
예를 들면, 관리자는 환경 설정부(110)를 통해 방사선 대응 훈련에 이용될 공간에 대해, 공간내 사물(예를 들면, 가구, 벽, 책상 등)의 배치를 수행할 수 있고, 또한 이에 더하여 공간을 이루는 환경의 재질, 출입문의 위치, 방사선 노출시 발생되는 그래픽 요소 등을 설정할 수 있도록 구성된다.
또한 관리자는 환경 설정부(110)를 통해 방사선 대응 훈련에 이용될 공간 내에서 방사선 방출 물질에 대한 설정, 예를 들면 방사 물질의 종류(액체, 기체, 고체), 방사 물질의 농도, 방사 물질의 노출 범위를 설정할 수도 있으며, 제어 컴퓨터(100)는 이들 방사 물질 설정에 따라 각각의 방사선 노출 대응 시나리오를 제공하도록 구성된다.
예를 들면, 도 3에 도시된 바와 같이, 관리자는 환경 설정부(110)를 통해 벽의 배치, 가구의 배치 등을 수행하고 실재 방사선 대응 훈련시 관리자의 인터페이스에 제공되는 화면을 통해 특정 장소에 방사선 물질을 생성시킬 수 있도록 구성된다. 이와 같이 설정된 방사선 대응 훈련 환경은 실제 체험자의 방사선 훈련시 제공되고, 따라서 체험자들의 현재 나이, 직업, 작업 환경, 주거주 공간 등의 고려하여 다양한 방사선 대응 훈련 난이도와 경험을 제공할 수 있게 되는 효과가 얻어질 수 있다.
이와 같이 환경 설정부(110)에서 설정된 방사선 노출 환경은 저장부 등에 저장되고 관리자는 필요시 언제든지 이를 로딩하여 방사선 대응 훈련을 실시할 수 있도록 구성된다.
수신부(120)는 외부의 장치들, 예를 들면, HMD 장치(200), 방사선 교보재(300)로부터 필요한 데이터를 수신하도록 동작한다. 예를 들면 수신부(120)는 HMD 장치(100)에 설치된 카메라로부터 영상을 수신하고, 영상처리부(150)는 수신된 실제 영상에 대해서 가상의 영상을 합성하여 사용자에게 혼합 영상을 제공할 수 있게 된다.
판단부(130)는 수신부(120)를 통해 수신된 방사선 교보재(300)로부터의 센서 입력 신호에 기반하여 교보재의 상태를 판단하게 된다. 예를 들면, 수신부(120)로 입력되는 신호는 방사선 교보재 중 방사선 검출기의 온/오프 상태 신호, 방사선 검출기의 방사선 측정값, 방사선 제거기에 설치된 자이로 센서로부터의 3축 가속도/각속도 신호일 수 있다.
판단부(130)는 수신된 신호들에 기반하여 방사선 교보재(300)의 작동 상태 조건을 판단하고, 작동 상태 조건이 만족되는지 여부를 제어부(140)로 전송하고 제어부(140)는 이에 기반하여 영상 처리부(150)로 하여금 이를 처리하도록 지시한다.
영상 처리부(150)는 제어부(140)의 제어하에 HMD(200)로부터 수신되는 실제 영상에 합성할 영상을 생성하고 이를 출력부(160)으로 전달하도록 기능한다. 합성되는 영상으로는 예를 들면, 기체 방사선 물질인 경우에 표시되는 방사선 분무, 액체 방사선 물질인 경우 표시되는 방사선 액체 등을 포함하지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
출력부(160)는 영상 처리부(150)에서 생성된 영상을 HMD 장치(160)으로 출력하고, HMD 장치(160)는 이를 수신하여 실제의 영상과 가상의 영상을 합성하여 사용자의 눈에 제공하게 된다.
수행 평가부(170)는 사용자가 방사선 노출 환경에서 방사선 교보재(방사선 검출기, 방사선 물질 제거기)를 이용하여 방사 물질을 제거하는 전체 과정을 부분적으로 평가하도록 구성된다. 예를 들면 평가의 항목으로는, 방사선 처리 과정에서, 수행 평가부(170)는 방사선 검출기의 온/오프 상태; 방사선 검출기를 이용한 방사선 물질의 추적 과정; 방사선 제거기를 이용한 방사선 물질의 제거 과정; 및 방사선 물질의 제거 시간를 포함한다.
제어부(140)는 전술한 바와 같이 환경 설정부(110), 수신부(120), 판단부(130), 수행 평가부(170), 영상 처리부(150) 및 출력부(160)의 전반적인 동작을 제어하도록 구성된다.
도 4는 본 발명에 따른 혼합 현실 기반의 방사선 안전 교육 시스템(10)에 이용되는 방사선 교보재의 일례를 나타내는 도면으로 도 4의 (A)는 유사 방사선 발생기(310)를 나타내고 도 4의 (B)는 유사 방사선 오염을 측정하기 위한 유사 방사선 검출기(320)의 일례를 나타낸다.
유사 방사선 발생기(310)는 방사선과 유사한 형태의 전자파를 송출하도록 구성된다. 유사 방사선 발생기(310)는 방사선원의 종류에 따라 전자파의 종류가 달라질 수 있으며, 실제 방사선의 선량에 따라 전자파의 세기가 달라질 수 있다. 예를 들어, 방사선원의 주파수에 비례하여 전자파의 주파수가 설정될 수 있으며, 방사선원의 선량에 비례하여 전자파의 세기가 설정될 수 있다.
유사 방사선 발생기(300)은 예를 들어, 지그비(Zigbee)(IEEE 802.15.4)를 기반으로한 통신이 가능한 장치이거나, 이에 한정되는 것은 아니며, RFID(Radio Frequency Idntification) 방식 등의 통신이 가능한 장치일 수도 있다.
유사 방사선 발생기(310)으로부터 송출되는 전자파는 방사선과 유사하게 방사형으로 전파되며 약 20m 이내의 최대 신호 범위를 가질 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며 유사 방사선 발생기(310)의 최대 신호 범위는 훈련 목적에 따라 다양하게 설정될 수 있다
유사 방사선 발생기(310)가 방사선 대응 훈련에 이용되는 경우 관리자는 유사 방사선 발생기(310)를 환경 설정부(110)를 통해 설정된 방사선 물질의 위치에 배치시키고 유사 방사선 발생기(310)가 배치된 주변에 방사선 물질에 의해 유발되는 방사선 오염 기체 또는 방사선 오염 액체와 같은 가상의 물질을 위치시키거나, 유사 방사선 발생기(310)가 배치된 주변에 배치된 벽, 가구에 방사선 오염 농도를 별도로 설정할 수도 있다.
이 경우 훈련 참가자는 유사 방사선 발생기(310)를 찾아 이동하고 HMD에 가상으로 표시되는 방사선 오염 물질(기체, 액체)을 처리하도록 기능하게 된다.
유사 방사선 검출기(320)는 IEEE 802.15.4 기반의 지그비 장치를 이용하여 유사 방사선 발생장치(310)로부터 주기적으로 송출되는 전자파의 종류 및 세기를 감지한다.
바람직하게 유사 방사선 검출기(320)는 감지된 전자파의 세기 예를 들어, 수신 신호 전계 강도(Received Signal Strength Indicator: RSSI)를 이용하여 유사 방사선 발생기(310)까지의 거리를 산출하도록 구성된다.
예를 들면, 유사 방사선 검출기(320)는 수초간 감지된 수신 신호 전계 강도(RSSI) 값을 샘플링하여 산출된 수신 신호 전계 강도(RSSI) 값과, 미리 저장된 유사 방사선 발생기(310) 및 유사 방사선 검출기(200) 사이의 거리에 따른 수신 신호 전계 강도(RSSI) 값을 비교하여 유사 방사선 발생기(100)까지의 거리를 산출할 수 있다.
또한, 유사 방사선 검출기(320)는 산출된 유사 방사선 발생기(310)까지의 거리가 미리 설정된 거리보다 작은 경우 경고음을 출력하도록 구성된다. 그러나 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며 진동, LED, 또는 알람 등이 출력될 수도 있다. 경고음은 유사 방사선 발생기(310)과의 거리에 따라 각기 다른 경고음이 출력될 수도 있다. 예를 들어, 유사 방사선 발생기(310)에 가까워질수록 더 큰 경고음이 출력되도록 설정될 수 있으며, 유사 방사선 발생기까지의 거리가 HMD에 표시되도록 구성될 수도 있다. 이를 위해 유사 방사선 검출기(320)는 제어 컴퓨터(100) 또는 HMD(200)에 탐지된 거리 정보를 전송하도록 구성될 수도 있다.
훈련 참가자가 유사 방사선 검출기(320)를 이용하여 유사 방사선 발생기(310)의 근방에 접근하면 제어 컴퓨터(100)는 훈련 참가자가의 HMD(200)의 화면에 기체 또는 액체상의 가상의 방사선 오염 물질을 생성하여 사용자에게 표시시킨다.
예를 들면, 방사선 오염 물질이 액체인 경우 훈련 참가자는 교보재로서 제공되는 방사선 제거기(미도시), 예를 들면 제염 수건을 이용하여 HMD(200)의 화면에 표시되는 액체상의 방사선 오염 물질을 제거하게 된다.
이 경우 방사선 제거기인 제염 수건에는 방사선 물질 제거 동작시 사용자의 팔동작을 검출하기 위한 자이로 센서가 제공되어 자이로 센서로부터 3축 가속도/각속도 신호를 수신하고 수신된 3축 가속도/각속도 신호를 제어 컴퓨터(100)에 전송하도록 구성될 수 있으며, 제어 컴퓨터(100)는 수신된 가속도/각속도 신호를 사용자의 방사선 제거 동작을 평가하는 요소로서 이용할 수도 있다.
도 5는 전술한 바와 같이 구성된 혼합 현실 기반의 방사선 안전 교육 시스템(10)을 이용한 혼합 현실 기반 방사선 대응 훈련의 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 5에 도시된 바와 같이 혼합 현실 기반 방사선 훈련은 먼저 단계 S100에서 HMD 장치의 카메라로부터 공간을 미리 인식하는 단계를 포함한다. 이 단계에서 관리자는 인식된 공간에 기반하여 체험 컨텐츠를 제작할 수 있다. 예를 들면 이 단계에서 관리자는 환경 설정부(110)를 통해 방사선 대응 훈련에 이용될 공간에 대해, 공간내 사물(예를 들면, 가구, 벽, 책상 등)의 배치, 출입문의 위치, 방사선 오염 물질의 위치 등을 배치할 수 있다.
이와 같이 공간을 형성하는 환경 컨텐츠들은 가상으로 제작되어 사용자에게 제공될 수 있지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 것은 아니고 보다 현실감을 부여하기 위해 실제 벽, 가구 또는 기타 실제 사물들이 배치될 수도 있고, 또한 가상의 환경과 실제 환경이 서로 혼합되어 제공될 수도 있다.
전술한 바와 같이 관리자는 환경 설정부(110)를 통해 벽의 배치, 가구의 배치 등을 수행할 수 있고, 이와 같이 생성된 컨텐츠들은 체험자들의 나이, 직업, 주거 환경, 작업 환경, 주거주 공간 등의 고려하여 저장된다.
단계 S200에서 관리자는 위와 같이 생성된 컨텐츠들 중 실제 체험자들이 원하는 체험 컨텐츠를 선택한다. 체험되는 컨텐츠는 예를 들면 연구실에서서의 방사선 물질의 노출, 원자력 발전소에서의 방사선 노출, 대중교통에서의 방사선 노출, 등의 각종 장소 컨텐츠와 각종 시나리오를 포함할 수 있다.
단계 S200에서 체험 컨텐츠가 선택된 후 관리자는 단계 S300에서 체험 공간 내에 방사선 오염 물질과 같은 요소 및 체험 장소를 표현할 수 있는 사물을 배치하는 단계를 포함한다. 여기서 방사선 오염 물질 요소는 공간 내 방사선 오염 물질의 종료(기체, 액체, 고체), 방사선 오염 범위, 방사선 오염 물질의 농도 등이 포함될 수 있으며, 사물의 배치는 선택되는 컨텐츠에 어울리는 사물이 배치될 수 있으며, 이들은 혼합된 사물(일부는 가상, 일부는 실제)일 수도 있다.
이어서 관리자는 단계 S400에서 사용자의 HMD에 대해 생성된 컨텐츠내의 가상의 영상을 제공하고 이어진 단계 S500에서 유사 방사선 생성기를 단계 S300에서 설정된 방사선 오염 물질 요소에 배치 및 동작 시킨다.
단계 S500에서 유사 방사선 생성기가 방사 전자파를 발생시키고 나면 사용자는 단계 S600에서 생성된 컨텐츠 영상이 HMD로 전송되어 오면, 사용자는 공간 내에서 유사 방사선 검출기를 이용하여 혼합 현실 교육장으로 진입한다. 시스템(10)은 사용자가 유사 방사선 검출기를 탐색하는 시점, 즉 사용자가 유사 방사선 검출기를 턴온하는 시점에서 사용자의 방사선 대응 능력에 대한 요소들을 평가한다.
단계 S700에서 제어 컴퓨터는 사용자가 방사선 소스, 즉 유사 방사선 생성기의 근방에 도달했는지 여부를 판단하고, 사용자가 도달한 시간을 기록한다.
단계 S700에서는 사용자가 방사선 소스로부터 일정 거리 이내에 도달한 경우 단계는 S800으로 진행되어 제어 컴퓨터는 사용자의 HMD에 가상 방사선 오염 물질을 표출시키지만 그렇지 않은 경우 단계 S600으로 진행되어 사용자가 방사선 소스를 발견할 때까지 계속 시간을 카운팅 시킨다.
단계 S800에서 가상 방사선 오염 물질이 표출되고 나면 사용자는 시나리오에 미리 정해진 바와 같은 처리 조치를 수행하는데, 일례로 사용자는 제염 수건을 이용하여 방사선 오염 물질을 제거하는 동작을 수행하게 된다.
단계 S900에서는 사용자가 제염 수건과 같은 방사선 물질 제거기를 이용하여 방사선 물질을 정확하게 처리했는지 여부가 판단된다. 단계 S900에서 방사선 오염 물질이 완전하게 제거되면 단계 S1000에서 제어 컴퓨터는 사용자의 방사선 대응 처리에 대한 평가를 수행하지만 그렇지 않은 경우 단계는 S1100으로 진행되어 잔여 가상 방사선 오염 물질을 표출하고 동시에 "방사선 오염 물질이 남아 있습니다"라는 메시지를 HMD 상에 표출시키고 단계는 다시 S900으로 복귀하여 남아 있는 방사선 오염 물질이 모두 제거될 때까지 반복된다.
본 발명에 따르면 혼합현실을 기반으로 하여 사용자에게 실제 방사선 노출 상황과 유사한 환경을 제공하고 또한 혼합현실 상황에서 연동하여 유사 방사선 발생 장치 및 유사 방사선 측정 장치를 포함하는 교보재를 제공함으로써 사용자는 안전하지만 실재와 같은 방사선 노출 상황에서 방사선 대응 훈련을 실시할 수 있도록 함으로써 효율적인 방사선 대응 훈련을 수행할 수 있다.
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively)처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장매체 또는 장치에 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 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.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속하는 것으로 해석되어야만 한다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 갖는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 게시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아닌 설명을 위한 것이고, 이런 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
따라서 본 발명의 보호 범위는 전술한 실시예에 의해 제한되기 보다는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 혼합 현실 기반의 방사선 안전 교육 시스템
100: 제어 컴퓨터 110: 환경 설정부
120: 수신부 130: 판단부
140: 제어부 150: 영상 처리부
160: 출력부 170: 수행 평가부
200: 헤드 마운트 디스플레이 장치
300: 교보재 310: 유사 방사선 발생기
320: 유사 방사선 검출기

Claims (5)

  1. 혼합현실 기반의 방사선 안전 교육 시스템에 있어서,
    체험자의 머리에 착용되고 사용자 주변의 실사 영상 및 가상으로 생성된 영상을 혼합하여 표시하는 헤드 마운트 디스플레이(HMD) 장치;
    상기 헤드 마운트 디스플레이 장치와 무선 통신가능한 방사선 교보재; 및
    상기 헤드 마운트 디스플레이 장치와 방사선 교보재와 무선통신가능한 제어 컴퓨터를 포함하고,
    상기 제어 컴퓨터는 혼합현실 기반의 방사선 안전 교육에 이용되는 체험 공간에 대한 설정을 수행하는 환경 설정부를 포함하고,
    상기 환경 설정부는 혼합현실 기반의 가상의 체험 공간에 대한 방사선 오염 물질 요소 및 주변 환경 요소를 생성하도록 기능하고,
    상기 환경 요소는 실제 사물 또는 가상의 사물 또는 실제 사물과 가상의 사물의 혼합 중 어느 하나를 포함하고,
    상기 방사선 교보재는 방사선과 전자파 형태의 유사 방사선을 생성하는 유사 방사선 생성기와, 유사 방사선 생성기로부터 발생되는 전자파를 감지하기 위한 유사 방사선 검출기; 및 유사 방사선을 제거하는 방사선 제거기를 포함하고,
    상기 유사 방사선 검출기는 감지된 전자파의 세기를 이용하여 유사 방사선 발생기까지의 거리를 산출하도록 구성되고, 헤드 마운트 디스플레이 장치는 검출된 거리를 표시하도록 구성되며,
    유사 방사선 발생기는 설정되는 방사선 소스의 종류에 대응하여 상이한 주파수의 전자파를 발생하도록 구성되고 설정되는 방사선원의 선량에 비례하여 전자파의 세기가 설정되고, 유사 방사선 발생기는 지그비(Zigbee) 또는 RFID(Radio Frequency Idntification) 방식으로 유사 방사선 검출기와 통신되고,
    상기 방사선 제거기에는 3축 자이로센서가 구비되어 있고, 상기 제어 컴퓨터는 수행 평가부를 더 포함하고, 수행 평가부는 사용자가 방사선 노출 환경에서 방사선 검출기와 방사선 제거기를 포함하는 방사선 교보재를 이용하여 방사 물질을 제거하는 과정을 평가하도록 구성되고,
    상기 방사선을 제거하는 과정은 방사선 검출기의 온/오프 상태 평가; 방사선 검출기를 이용한 방사선 물질의 추적 과정 평가; 방사선 제거기를 이용한 방사선 물질의 제거 과정 평가; 및 방사선 물질의 제거 시간 평가를 포함하고,
    상기 방사선 제거기는 제염 수건을 포함하고 상기 제염 수건에는 3축 자이로 센서가 제공되고, 상기 수행 평가부는 3축 자이로 센서로부터 3축 가속도/각속도 신호를 수신하고 수신된 3축 가속도/각속도 신호를 이용하여 사용자의 방사선 제거 동작을 평가하도록 구성된 것을 특징으로 하는
    혼합현실 기반의 방사선 안전 교육 시스템.
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