KR102617514B1 - 메타버스 상에서의 공학실습 플랫폼 제공 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 메타버스 상에서의 공학실습 플랫폼 제공 방법은 메타 버스 상에서 제1 VR 공학 실습실을 구축하는 단계 (S100), 상기 단계(S100)에서 구축된 제1 VR 공학 실습실에서 제공되는 제1 VR 공학 실습 컨텐츠를 저작하는 단계(S200), 상기 단계(S100)에서 구축된 제1 VR 공학 실습실의 속성을 참조하는 VR 공학 실습실의 인스턴스를 생성하고 상기 VR 공학 실습실의 인스턴스에 의한 제2 VR 공학 실습실을 구축하거나 또는 상기 단계(S200)에서 저작된 제1 VR 공학 실습 컨텐츠의 속성을 참조하는 VR 공학 실습 컨텐츠 인스턴스를 생성하고 상기 VR 공학 실습 컨텐츠 인스턴스에 의한 제2 VR 공학 실습 컨텐츠를 생성하는 단계(S300), 상기 단계(S300)에서 저작된 제2 VR 공학 실습 컨텐츠를 통해 수행된 공학 실습을 로그로 저장하고, 상기 저장된 로그를 이용하여 상기 제2 VR 공학 실습 컨텐츠의 기 정의된 판정 기준을 보정하는 단계(S400), 상기 단계(S400)에서 보정된 판정 기준이 상기 제1 VR 공학 실습실, 제1 VR 공학 실습 컨텐츠 및 제2 VR 공학 실습실에 적용되는 단계(S500)를 포함할 수 있다.

Description

메타버스 상에서의 공학실습 플랫폼 제공 방법 {A method of providing an engineering practice platform on Metaverse}

본 발명은 메타버스 상에서의 공학실습 플랫폼 제공 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 메타버스 상에서 VR 공학 실습실 또는 VR 공학 실습 컨텐츠를 생성하고, 여기에 메타버스 상에서 VR 공학 실습에 참여하는 다양한 주체들이 상기 VR 공학 실습실 또는 VR 공학 실습 컨텐츠를 수행함에 따라 보다 정교한 VR 공학 실습 환경을 제공할 수 있는 메타버스 상에서의 공학실습 플랫폼 제공 방법에 관한 것이다.

전세계적인 코로나 팬더믹이 발생한 이후, 각 교육기관들은 온라인 강의를 통해 원격으로 대부분의 수업을 진행하고 있는 상황이며, 향후 코로나 팬더믹의 종식과는 무관하게 원격수업의 비중은 상당정도로 유지될 것으로 전망되고 있다.

다만, 온라인 강의 경우 실제로 학습자들이 참여하여 행위를 함으로서 경험을 통해 학습을 하는 ‘실습’ 강의에 대해서는 현장 경험을 제공할 수 없다는 점에서 그 한계가 뚜렷한 편이다.

이러한 한계를 극복하기 위해 가상현실 (Virtual Reality, 이하 ‘VR’)을 기반으로 가상의 실습공간에서 마치 현장에서 실습하는 것과 유사한 체험을 하도록 하는 VR 기반 교육 플랫폼이 개발되고 있다.

이러한 VR 기반 교육 플랫폼은 최근에 각광을 받고 있는 VR을 기반으로 헤드셋과 컨트롤러를 착용한 상태로 직접 손을 움직여서 ‘실습’에 해당하는 행위를 하도록 한다는 점에서 한층 진일보한 기술로 볼 수 있다.

한편, 학습자가 실제 실습 수업을 통해 얻을 수 있는 교육 효과와 유사한 효과를 얻기 위해서는 실제 실습 환경을 매우 높은 수준의 정확도로 구현하여 충분한 시뮬레이션성을 확보해야 한다.

이러한 수준의 정확도를 갖춘 시뮬레이션 성격의 VR 공학실습용 컨텐츠를 저작하기 위해서는 상당한 정도의 비용과 시간이 소요되는 반면에, 상기와 같은 막대한 비용과 시간의 투자에도 초기의 저작 결과물들은 정교함과 정확도가 낮아 고객 만족도를 확보하기 쉽지 않다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 교육기관이 메타버스 공간에서 가상의 실습 공간을 운영함에 있어, 비용부담을 경감하고, 보다 적극적으로 VR 공학실습 컨텐츠를 저작하고 이를 활용할 수 있도록 유도하는 비즈니스 모델의 개발이 필요한 실정이다.

본 발명에 의한 “메타버스 상에서의 공학실습 플랫폼 제공 방법”은 상기와 같은 종래의 한계점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 다수의 주체가 메타버스 상에서 VR 공학 실습실 또는 VR 공학 실습 컨텐츠의 제작 및 수행에 참여하여 학습자가 실제 실습 환경에서 실습을 수행하는 것과 흡사하게 실습을 수행할 수 있도록 하는 메타버스 상의 공학 실습 플랫폼을 제공하는데 있으며, 나아가 이를 위해 다수의 교육 주체가 메타버스 상에서 보다 적극적으로 VR공학실습 컨텐츠를 저작하고 이를 활용할 수 있도록 유도하는 비지니스 모델을 제공하는 데 있다.

본 발명에 의한 메타버스 상에서의 공학실습 플랫폼 제공 방법은 메타 버스 상에서 제1 VR 공학 실습실을 구축하는 단계 (S100), 상기 단계(S100)에서 구축된 제1 VR 공학 실습실에서 제공되는 제1 VR 공학 실습 컨텐츠를 저작하는 단계(S200), 상기 단계(S100)에서 구축된 제1 VR 공학 실습실의 속성을 참조하는 VR 공학 실습실의 인스턴스를 생성하고 상기 VR 공학 실습실의 인스턴스에 의한 제2 VR 공학 실습실을 구축하거나 또는 상기 단계(S200)에서 저작된 제1 VR 공학 실습 컨텐츠의 속성을 참조하는 VR 공학 실습 컨텐츠 인스턴스를 생성하고 상기 VR 공학 실습 컨텐츠 인스턴스에 의한 제2 VR 공학 실습 컨텐츠를 생성하는 단계(S300), 상기 단계(S300)에서 저작된 제2 VR 공학 실습 컨텐츠를 통해 수행된 공학 실습을 로그로 저장하고, 상기 저장된 로그를 이용하여 상기 제2 VR 공학 실습 컨텐츠의 기 정의된 판정 기준을 보정하는 단계(S400), 상기 단계(S400)에서 보정된 판정 기준이 상기 제1 VR 공학 실습실, 제1 VR 공학 실습 컨텐츠 및 제2 VR 공학 실습실에 적용되는 단계(S500)를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 단계(S200)에서 저작된 제1 VR 공학 실습 컨텐츠를 통해 수행된 공학 실습을 로그로 저장하고, 상기 저장된 로그를 이용하여 상기 제1 VR 공학 실습 컨텐츠의 기 정의된 판정 기준을 보정하는 단계(S500)를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 단계(S500)에서 보정된 판정 기준이 상기 제1 VR 공학 실습실, 제2 VR 공학 실습 컨텐츠 및 제2 VR 공학 실습실에 적용되는 단계(S600)를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 판정기준의 보정을 수행한 해당 인스턴스는 상기 보정된 판정기준이 타 인스턴스에 적용되는 횟수가 증가할수록 해당 인스턴스의 등급이 상승하는 단계(S700)를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 의한 “메타버스 상에서의 공학실습 플랫폼 제공 방법”은 다수의 교육 주체가 메타버스 상의 공학실습 플랫폼에 참여하여 메타 버스 상에서 VR 공학실습실의 운영 또는 VR 공학실습 컨텐츠의 저작에 참여하고, 각 교육주체들은 메타버스 상에서 상기 저작된 VR 공학 실습 컨텐츠를 통한 협업 학습을 통해 종래에 컨텐츠 저작에 소요되는 기간보다 단축시키고 비용부담은 경감시키면서도, 종래에 비해 보다 실제 오프라인 의 공학 실습 환경과 유사한 VR 실습 컨텐츠를 저작할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 교수자가 입체 인식 장치(100), 본 실시예에서는 AR 장치를 착용하고 공학실습을 수행하는 것을 도시한 도면,
도 2는 AR 장치를 착용하고 실습을 수행하는 교수자의 시점에서 바라본 AR 장치의 디스플레이 화면을 도시한 도면,
도 3은 교수자가 VR 장치를 착용하고, 상기 VR 공학 실습 컨텐츠에서 공학 실습의 시범을 보이는 것을 도시한 도면,
도 4는 성공 판정된 실습 수행의 레코드의 3차원 좌표에서 분포를 도시한 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 메타버스 상에서의 공학실습 플랫폼 제공 방법을 순서에 따른 단계별로 표시한 도면,
도 6는 본 발명의 메타버스 상에서의 공학실습 플랫폼의 인스턴스 상속 및 설정값 보정의 수행 방식을 간소화한 도면,
도 7은 본 발명의 메타버스 상에서의 공학실습 플랫폼에서 인스턴스의 트리구조를 도시한 도면이다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예 및 첨부하는 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하되, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭함을 전제하여 설명하기로 한다.

발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에서 어느 하나의 구성요소가 다른 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 당해 구성요소만으로 이루어지는 것으로 한정되어 해석되지 아니하며, 다른 구성요소들을 더 포함할 수 있는 것으로 이해되어야 한다.

이하에서는 메타버스 상에서의 공학실습 플랫폼 제공 방법이 구현된 일 예를 특정한 실시예를 통해 설명하기로 한다.

메타버스 상에서의 공학실습 플랫폼 제공 방법의 첫 번째 단계는 메타 버스 상에서 제1 VR 공학 실습실을 구축하는 단계(S100)이다.

최초 VR 공학 실습 플랫폼을 구축하고자 하는 교육기관을 위하여, 기제작된 메타버스 상의 VR 공학실습의 유형이나 종류에 대한 템플릿을 제공하고, 상기 교육기관은 해당하는 템플릿을 선택함으로써 메타버스 공간 내에 해당 교육기관의 제1 공학 실습실을 구축할 수 있다.

상기 구축된 제1 공학 실습실은 본 발명에 의한 메타버스 상에서의 공학실습 플랫폼 상에서 최초로 구현되는 공학 실습실을 지칭할 수도 있으며, 또는 다수의 공학 실습실 중 시간적으로 먼저 구현된 공학 실습실을 지칭할 수도 있다.

다음 단계는 상기 단계(S100)에서 구축된 제1 VR 공학 실습실에서 제공되는 제1 VR 공학 실습 컨텐츠를 저작하는 단계(S200)이다.

상기 공학 실습 컨텐츠를 저작하는 방법에 대해 보다 자세히 설명하면, 첫 번째 단계는 입체 인식 장치를 통해 교수자의 실습 수행 영상을 저장하는 단계(S210)이다.

도 1은 교수자가 입체 인식 장치(100), 본 실시예에서는 AR 장치를 착용하고 공학실습을 수행하는 것을 도시한 도면이다.

교수자는 입체 인식 장치(100)를 착용한 상태에서 평소 실습 현장에서 수행하는 실습 시범과 같이 실습 대상 물체를 바라보면서 실습을 수행한다.

상기 수행된 실습은 상기 입체 인식 장치(100)를 통해 영상으로 녹화되어 저장된다.

상기 영상에는 실습 대상 물체 및 교수자의 실습 동작들이 교수자가 착용한 입체 인식 장치(100)를 통해 교수자의 시점에서 바라보는 영상으로 녹화되어 저장된다.

두 번째 단계는 상기 단계(S210)에서 저장된 영상으로부터 실습 대상 물체의 체적을 인식하고, 상기 실습 대상 물체와 교수자와의 인터랙션을 인식하는 단계 (S220)이다.

입체 인식 장치(100)를 통해 교수자의 시점에서 보여지는 영상에서 실습 대상 물체와 교수자의 인터랙션은 각각 개별적으로 인식된다.

여기서 상기 실습 대상 물체는 물체의 체적이 인식된다.

이후, 교수자는 개별적으로 인식된 실습 대상 물체를 개별 단위로 지정하게 되는데, 이는 입체 인식 장치(100)를 통해서 저장되는 실습에 대한 영상 정보에서 실습 대상 물체가 개별 단위 별로 체적으로 인식되어 각각의 데이터가 수집될 수 있도록 한다.

도 2는 AR 장치를 착용하고 실습을 수행하는 교수자의 시점에서 바라본 AR 장치의 디스플레이 화면을 도면이다.

도 2를 통해 보다 자세히 설명하면, 교수자는 입체 인식 장치(100)를 통해 실습 대상 물체(20)인 자동차 바퀴를 바라보게 되고, 입체 인식 장치(100)를 통해 수집되는 영상에서 상기 자동차 바퀴는 점선으로 표시된 바와 같이(30) 원형의 체적으로 인식된다.

여기서, 교수자가 개별적으로 인식된 타이어를 개별 단위로 지정하면, 입체 인식 장치(100) 디스플레이에는 도시된 바와 같은 인터페이스가 교수자에게 표시되고, 교수자는 여기서 실습 대상 물체의 속성, 물체 명칭 등을 지정하거나 확인할 수 있으며, 또한 향후 실습 대상 물체에 적용되는 인터랙션을 확인할 수 있다.

상기 단계를 통해(S220) 상기 교수자가 착용한 상기 입체 인식 장치(100)를 통해 녹화되어 저장된 영상을 분석하여 실습 대상 물체의 체적을 인식하고 상기 실습 대상 물체와 교수자의 인터랙션을 개별적으로 인식하고 이에 대한 데이터를 취득하게 된다.

상기 취득하는 데이터에는 교수자의 동작을 트래킹하여 획득하는 좌표 데이터, 실습 대상 물체의 형상 및 실습 대상 물체의 상대 위치 데이터 등이 포함될 수 있다.

본 실시예로 설명하면, 도 1에 도시된 바와 같이 교수자는 실습 대상 물체(20)인 자동차 바퀴를 대상으로 실습을 수행하고 있으며, 이 때 교수자가 착용한 입체 인식 장치(100)를 통해 녹화된 영상정보에서 교수자의 실습 대상 물체에 대한 인터랙션 관련 정보, 예시적으로 교수자 손의 위치 좌표 또는 손을 쥐거나, 펴거나, 누르는 등의 손의 동작에 대한 트래킹 정보가 포함될 수 있으며, 실습 대상 물체인 타이어를 인식하고 이에 대한 데이터, 예시적으로 타이어에 교수자의 인터랙션이 취해진 경우, 타이어의 상대위치 좌표 등이 포함될 수 있다.

다음 단계로, 상기 인식된 실습 대상 물체의 체적에 대응하는 3D 오브젝트를 매핑하는 단계(S230)이다.

상기 단계(S220)를 통해 교수자의 실습에 대한 영상 분석하여 취득한 데이터를 기반으로 실습 대상 물체 및 상기 실습 대상 물체와 교수자와의 인터랙션을 VR 환경으로 구현하기 위해 3D 오브젝트로 구현하는 것이다.

상기 단계(S220)를 통해 취득한 데이터는 상기 S100 단계에서 개별적으로 지정하여 체적으로 인식된 실습 대상 물체, 교수자의 실습 동작, 실습 대상 물체와 동작 간의 상호 작용 등 실습 대상 물체와 교수자와의 인터랙션에 대한 정보가 각각 취득된다.

서버 등에는 이미 제작된 3D 오브젝트들이 저장되어 있으며, 상기 취득한 정보를 기반으로 상기 인식된 실습 대상 물체의 체적과 기제작된 3D 오브젝트들과 각각 비교하여 이에 대응하는 가장 유사한 3D 오브젝트로 자동으로 대체해 줌으로써, 1차적인 VR 환경이 구축된다.

본 실시예로서 설명하면, 도 1에 도시된 바와 같이 실습 대상 물체(20)인 타이어는 점선(30)과 같이 원형의 체적으로 인식되며, 이에 따라 기제작된 3D 오브젝트 중 가장 유사한 원형 3D 오브젝트로 구현된다.

다음 단계로, 상기 인식된 실습 대상 물체와 교수자와의 인터랙션에 해당하는 3D 오브젝트와 VR 컨트롤러의 인터랙션을 설정하는 단계(S240)이다.

이는, 상기 S220 단계에서 인식된 실습 대상 물체에 교수자가 취한 동작, 즉 실습 대상 물체와 교수자와의 인터랙션을 상기 S230 단계에서 매핑된 3D 오브젝트와 VR 컨트롤러 간에 설정하는 것이다.

이때, 상기 단계(S230)에서 매핑된 3D 오브젝트와 상기 단계(S240)에서 설정된 인터랙션은 물리적 속성에 해당하는 기 정의된 설정값을 갖는다.

예컨대, 3D 오브젝트는 무게, 크기, 재질과 같은 속성을 가지며, 인터랙션은 충돌, 회전, 압착 등과 같은 유형마다 대응하는 설정값 ? 예컨대, 충돌시 가해지는 힘, 회전시의 토크, 압착력 등의 값을 갖는다.

이는, 상기 S230 단계에서 3D 오브젝트로 구현된 실습 대상 물체와 해당 실습 대상 물체에 취해진 교수자의 인터랙션에 작용한 물리 법칙의 속성을 부여해서 상기 VR 컨트롤러를 통해 동작을 수행하면, VR 공간 상에서도 실제 자연계의 물리 법칙에 의한 동작이 구현되도록 하는 것이다.

본 실시예로서 설명하면, 교수자가 실습 대상 물체인 자동차 바퀴(20)의 볼트나 너트 등에 공구를 통해 힘을 가하여 돌리면, 힘이 작용한 상기 볼트나 너트는 회전 운동을 하게 되는데, 이는 자연계의 일반 물리 법칙에 따른 현상이다.

이와 같은 물리 법칙에 의한 현상을 VR 환경에서 구현하기 위해서는 상기 S230 단계를 통해 구현된 3D 오브젝트에 물리적 속성을 가진 인터랙션이 설정되어야 한다.

3D 오브젝트에 설정되는 인터랙션은 기설정되어 있으며, 상기 인식된 인터랙션 관련 정보에 기반하여 기설정된 인터랙션의 물리적 속성과 비교하여 가장 유사한 물리적 속성을 가진 인터랙션을 설정한다.

이렇게 되면, 현실세계에서 수행했던 동작 및 이에 따른 현상들이 VR 내에서 유사하게 구현될 수 있다.

상기 S240 단계까지 수행하면, 기본적인 VR 공학 실습 컨텐츠가 구현되는 것이다.

다음 단계로, 상기 단계(S100)에서 구축된 제1 VR 공학 실습실의 속성을 참조하는 VR 공학 실습실의 인스턴스를 생성하고 상기 VR 공학 실습실의 인스턴스에 의한 제2 VR 공학 실습실을 구축하거나 또는 상기 단계(S200)에서 저작된 제1 VR 공학 실습 컨텐츠의 속성을 참조하는 VR 공학 실습 컨텐츠 인스턴스를 생성하고 상기 VR 공학 실습 컨텐츠 인스턴스에 의한 제2 VR 공학 실습 컨텐츠를 저작하는 단계(S300)이다.

상기 S300 단계에서는 구축된 제1 VR 공학 실습실 또는 저작된 제1 VR 공학 실습 컨텐츠 각각 개별적으로 인스턴스를 생성할 수 있다.

상기 인스턴스의 생성은 최초 제1 VR 공학 실습실 또는 저작된 제1 VR 공학 실습 컨텐츠를 저작한 교육 주체가 다른 주체의 인스턴스 생성을 허용하는 설정을 하는 경우에 생성이 가능하게 구현될 수 있다.

한편, 상기 새롭게 생성되는 인스턴스는 해당 인스턴스에 따라 상기 제1 VR 공학 실습실의 속성 또는 제1 VR 공학 실습 컨텐츠의 속성을 참조하여 생성된다.

이러한 경우, 상기 속성들이 새로 생성된 인스턴스에 그대로 상속될 수 있다.

새로운 인스턴스가 만들어지면, 그때마다 조상 오브젝트에 대한 참조가 하나씩 늘어난다.

상기 속성들은 상기 저작된 제1 VR 공학실습 컨텐츠의 3D 오브젝트, 인터랙션 및 이에 설정되는 기생성된 물리적 속성 등을 포함한다.

이렇게 새로 생성된 인스턴스를 통해 구축된 제2 VR 공학 실습실 또는 제2 VR 공학 실습 컨텐츠는 상기 제1 VR 공학실습실 또는 제1 VR 공학실습 컨텐츠의 속성을 그대로 포함한다.

다음 단계로, 상기 단계(S300)에서 저작된 제2 VR 공학 실습 컨텐츠를 통해 수행된 공학 실습을 로그로 저장하고, 상기 저장된 로그를 이용하여 상기 제2 VR 공학 실습 컨텐츠의 기 정의된 판정 기준을 보정하는 단계(S400)이다.

상기 판정 기준을 보정하는 단계를 보다 자세히 설명하면, 상기 S200 단계의 결과로 저작된 VR 공학 실습 컨텐츠는 상기 S210 단계의 영상 정보에 따라 기 정의된 3D 오브젝트 및 인터랙션 범위 내에서 가장 유사한 것을 찾아 매칭 시켜주는 것이기 때문에, 최초 S210 단계에서 교수자가 수행한 공학 실습과 차이가 있다.

이러한 차이를 줄이기 위해, 상기 S210 단계에서 저장된 영상정보와 상기 S240단계까지를 거처 저작된 VR 공학 실습 컨텐츠를 직접 비교하여 실제와의 차이를 줄일 수 있도록 3D 오브젝트와 인터랙션의 물리적 속성의 설정값을 보정을 하는 것이다.

상기 설정값의 보정을 통해 상기 저작된 VR 공학 실습 컨텐츠에서 실제 실습의 수행과 유사한 실습 수행 과정을 경험할 수 있게 된다.

여기서, 저작된 VR 공학 실습 컨텐츠는 향후 학습자가 수행한 실습의 성공 여부를 판정하기 위한 판정 기준을 기설정한다.

상기 판정은 교수자의 실습 시범과 학습자의 실습을 비교하는 것은 각 실습에 대해 저장된 로그 기록을 비교하는 것으로 달성될 수 있다.

상기 각 로그 기록에 포함된 실습 동작 트래킹 데이터, 손과 3D 오브젝트의 위치좌표, 3D 오브젝트의 상대 위치좌표, 3D 오브젝트의 속도, 3D 오브젝트와의 인터랙션 정보를 상호 비교하면서 상기 데이터의 차이를 도출함으로서 상기 기설정된 판정 기준에 따라 성공과 실패 판정이 가능할 수 있다.

다만, 상기와 같은 과정을 통해 저작된 VR 공학 실습 컨텐츠의 경우, 최초 기설정된 판정 기준은 성공의 범위를 넓게 설정하기 때문에, 학습자의 실습 행위에 대한 성공 판정도 정확성이 떨어진다.

성공판정의 정확도를 높이기 위해, 교수자의 실습 시범을 활용하여 상기 판정 기준을 보다 정교하게 보정할 수 있다.

이를 위해서, 첫번째로 교수자가 VR 장치를 착용하고 상기 단계(S250)의 결과로 보정된 VR 실습 컨텐츠 상에서 실습 시범을 수행하고 상기 수행된 실습을 로그로 저장하는 단계를 포함한다.

상기 로그에는 교수자의 실습 동작 트래킹 데이터, 교수자의 손과 3D 오브젝트의 위치좌표, 3D 오브젝트의 상대 위치좌표, 3D 오브젝트의 속도, 3D 오브젝트에 대한 인터랙션 정보 등이 포함될 수 있다.

도 3은 교수자가 VR 장치를 착용하고, 상기 VR 공학 실습 컨텐츠에서 공학 실습의 시범을 보이는 것을 도시한 것이다.

교수자는 VR 장치(200)를 착용하고, 상기 단계를 통해 보정된 VR 공학실습 컨텐츠를 이용하여, 상기 S2100 단계에서 수행했던 실습과 동일한 실습을 그대로 시범적으로 1회 이상 수행한다.

여기서, VR 장치는 HMD (Head Mounted Display) 및 손에 쥐는 컨트롤러 등을 모두 포함할 수 있다.

상기 실습 시범은 VR 장치(200)를 통해 녹화될 수 있고, 상기 수행된 실습 시범에 대한 정보를 로그로 저장하고, 상기와 같은 과정을 최소 1회 이상 수행한다.

이후, 상기 단계(S250)의 결과로 생성된 VR 실습 컨텐츠를 상기 단계(S400)에서 저장된 로그를 이용하여, 상기 VR 실습 컨텐츠의 기 정의된 판정 기준을 보정하는 단계(S400)를 수행한다.

상기 저장된 로그 기록을 수집하여 분석하여 수집된 데이터 중 이상점 (outlier)에 해당하는 수치를 제외한 범위로 성공으로 판정되는 데이터 범위를 정한다.

상기와 같은 과정을 통해 교수자가 수행한 실습 시범 행위들 중에서 차이가 큰 케이스들은 이상점으로 분류되어 제외되는 바, 성공 판정의 범위가 좁아지게 되고, 상기 새롭게 정해진 범위로 기설정된 판정 기준이 보정되는 것이다.

상기와 같은 과정을 통해 판정 기준이 최초 기설정된 판정 기준에 비해 정교해질 수 있다.

상기와 같이 구현된 VR 공학 실습 컨텐츠은 추후 학습자들에게 제공되어 학습자들의 실습 수행이 누적됨에 따라 상기의 판정 기준이 더욱 정교하게 보정될 수 있다.

보다 구체적으로 설명하면, 상기 판정 기준은 상기 학습자들의 실습 수행 중에서 성공으로 판정되는 실습 수행의 로그들 가운데 3차원 공간내에서 가장 높은 빈도로 발생하는 영역으로 정의될 수 있다.

이는 일 실시예로서 도 4의에 도시된 파선으로 도시된 원형의 영역으로 이해할 수 있다.

여기서, 성공으로 판정되는 실습 수행의 로그의 레코드 수가 수십~수백개 단위 정도에 불과하다면, 이에 의해 정의된 영역은 정교하게 설정되는 것이 매우 어렵고, 대략적으로 정해질 수 밖에 없다.

하지만, 성공으로 판정되는 실습 수행의 로그의 레코드 수가 수천개 단위 이상으로 증가한다면 분산 그래프 상 이상값(outlier)에 해당하는 레코드들을 모두 제거한 나머지 레코드들로 상기 성공 판정 기준 영역을 조금 더 정확하게 보정하는 것이 가능해진다.

상기 판정 기준을 보정하기 위한 성공 판정 영역의 재설정은 다음과 같은 알고리즘으로 구현된다.

첫 번째 단계로, 성공으로 판정되는 레코드의 개수가 직전 레코드 개수 대비 제 1 임계값 이상 증가하였는지 여부를 판단한다(S10). 여기서 제 1 임계값은 레코드 개수의 구간으로 사전에 정의될 수 있다. 예컨대, 제 1 임계값이 1,000이면 성공으로 판정되는 레코드의 개수가 1,000개 미만인 구간, 10,000이면 10,000개 미만인 구간, 50,000이면 50,000개 미만인 구간 등으로 레코드의 개수의 구간으로 정의 될 수 있다.

다음 단계로, 상기 단계(S10)에서 성공으로 판정되는 레코드의 개수가 직전 레코드 개수 대비 제 1 임계값 이상 증가하였다면, 제 2 임계값은 사전에 정의된대로 변경된다.(S20).

예를 들면, 상기 제 1 임계값이 1,000개 미만인 구간일 때 상기 제 2 임계값은 90%, 상기 제 1 임계값이 10,000개 미만인 구간일 때 상기 제 2 임계값은 85% 등으로,반비례하도록 사전에 정의된다.

즉, 상기 제 1 임계값이 더 많은 개수 범위의 구간으로 변경될수록 제 2 임계값은 감소하도록 사전에 정의되는 것이다.

다만, 상기 제 2 임계값의 수치는 특정 수치에 도달하면 그 이하로는 감소되지 않고 유지된다.

예를 들면, 제 2 임계값의 최저값이 60%로 설정되었다면, 제 2 임계값은 단계적으로 감소하다가 60% 값이 이르면, 제 1 임계값이 증가하더라도 제 2 임계값은 60%로 유지되는 것이다.

다음 단계로, 성공으로 판정된 전체 레코드의 평균값을 구한다(S30).

상기 레코드는 상기 저장된 실습 수행의 로그 내에 포함되어 있는 실습 수행의 인터렉션에 관한 레코드들로서, 실습 수행 중의 인터렉션에 관한 3차원 상에서의 좌표 정보를 포함할 수 있다.

상기 전체 레코드의 각각의 x축, y축, z 축에 대해 각 축에 대한 좌표 평균값을 계산한다.

그 다음 단계로, 상기 레코드들이 x축, y축, z 축 각각에 대해 정규분포를 따른다고 가정하고, 상기 제2 임계값 이내의 범위 영역을 x축, y축, z 축 각각에 대해 구하고(S30), 상기 구해진 x축, y축, z 축 각 영역이 판정 기준이 된다.

이후, 학습자의 실습 수행 시 인터랙션이 발생하면, 상기 인터렉션의 3차원 좌표값이 상기 단계(S30)에서 구해진 x축, y축, z 축 각 영역의 범위 내에 포함되면 상기 인터랙션은 성공으로 판정된다.

한편, 상기와 같이 성공으로 판정되는 레코드들이 충분히 증가하면 순차적으로 상기 S10 단계를 통해 제 1 임계값이 다음 구간으로 넘어가게 되고, 상기 S20 단계에 따라 제 2 임계값이 더 낮은 수치로 새로 설정되므로, 이에 따라 성공으로 판정되는 3차원 상의 x축, y축, z 축 각 영역이 좀 더 좁은 범위로 새롭게 구해지며, 기존의 판정 기준에 적용됨으로써 판정 기준이 보정되는 것이다.

따라서, 상기 보정된 판정 기준에 따라 성공 판정을 받기 위해서는 종래 판정 기준에 비해서 보다 더 정확한 동작으로 실습을 수행해야 하는 것이다.

나아가, 학습자의 실습 행위가 누적되면서 상기와 같은 과정이 반복되면 판정 기준은 점점 더 정교해지게 되면서, 학습자의 실습 행위에 대해 보다 더 정확한 판정이 가능하게 된다.

다음 단계로, 상기 단계(S400)에서 보정된 판정 기준이 상기 제1 VR 공학 실습실, 제1 VR 공학 실습 컨텐츠 및 제2 VR 공학 실습실에 적용되는 단계(S500)이다.

상기 단계(S400)에서 보정된 제2 VR 공학실습 컨텐츠의 판정 기준이 당시 시점 기준으로 생성된 모든 인스턴스에 적용되는 것이다.

즉, 상기 보정된 판정 기준은 제2 VR 공학실습 컨텐츠가 제공되는 제2 공학실습실 뿐 아니라 제2 공학실습실이 참조한 제1 VR 공학실습실 및 제2 VR 공학실습 컨텐츠가 참조한 제1 VR 공학실습 컨텐츠 각각의 인스턴스에 모두 적용된다.

이렇게 되면 제2 VR 공학실습 컨텐츠에 의해 수행된 실습 수행의 결과로 제2 VR 공학실습 컨텐츠 뿐 아니라 제1 VR 공학실습 컨텐츠의 판정 기준도 보정되어 보다 정교해질 수 있다.

이러한 과정은 제2 VR 공학실습 컨텐츠 이후로 생성되는 VR 공학 실습실 또는 VR 공학 실습 컨텐츠에도 동일하게 적용되므로, 이후에 생성되는 모든 인스턴스에 의한 VR 공학 실습 컨텐츠의 각각의 실습 수행으로 인해 보정되는 판정 기준 각각 모두가 그 시점에 생성되어 있는 모든 인스턴스에 적용되므로, 판정 기준의 보정이 누적되게 되고, 보정이 누적될수록 판정 기준은 점점 정교해지게 된다.

상기와 같은 과정은 보정 기준 뿐 아니라, 상기 3D 오브젝트와 인터랙션에 부여된 물리적 속성에도 적용될 수 있으며, 이에 의하여 상기 물리적 속성의 보정이 누적될수록 보다 정교하고 정확해질 수 있다.

나아가, 상기와 같은 보정이 적용되는 과정은 상기 과정의 순서와 반대로 진행될 수도 있다.

보다 자세히 설명하면, 상기 단계(S200)에서 저작된 제1 VR 공학 실습 컨텐츠를 통해 수행된 공학 실습을 로그로 저장하고, 상기 저장된 로그를 이용하여 상기 제1 VR 공학 실습 컨텐츠의 기 정의된 판정 기준을 보정하는 단계(S500)를 더 포함할 수 있다.

즉, 상기 S400 단계는 이후에 생성된 인스턴스인 제2 VR 공학 실습 컨텐츠에 의핸 실습 수행의 결과로 인한 보정이 먼저 생성된 인스턴스인 제1 VR 공학 실습 컨텐츠에 적용되는 반면, S500 단계는 이전에 생성된 인스턴스인 제1 VR 공학 실습 컨텐츠에 의핸 실습 수행의 결과로 인한 보정이 이후 생성된 인스턴스인 제2 VR 공학 실습 컨텐츠에 적용되는 것으로, 결과적으로 제1 VR 공학 실습 컨텐츠와 제2 VR 공학실습 컨텐츠의 수행 결과가 생성 순서에 관계없이 상호간에 적용되는 것이다.

이렇게 될 경우, 상기 각 인스턴스의 판정 기준 및 물리적 속성은 일측 순서에 의해서만 보정이 적용될 때 보다 짧은 시간안에 정확하고 정교하게 보정될 수 있다.

한편, 상기 판정기준의 보정을 수행한 해당 인스턴스는 상기 보정된 판정기준이 타 인스턴스에 적용되는 횟수가 증가할수록 해당 인스턴스의 등급이 상승하는 단계(S700)를 더 포함할 수 있다.

상기와 같은 VR 공학실습 플랫폼 제공 방법에 의할 때, VR 공학 실습 컨텐츠의 저작과 사용이 반복될수록 판정기준과 물리적 속성이 정교해지는 특징이 있기 때문에 나중에 저작을 의뢰한 고객(대학)일수록 기존에 개발된 컨텐츠를 재활용하여 더 저렴한 비용으로, 더 높은 정확도를 갖는 컨텐츠를 얻을 수 있게 된다. 즉, 최초 고객에게 유인책을 주어야 하는데, 오히려 그 반대가 되는 모순이 생긴다.

이에 이러한 문제점을 해결하기 위해, VR 공학 실습 컨텐츠 또는 VR 공학 실습실의 속성들이 보다 정교하고 정확해지는 것에 많은 기여를 할수록 이익을 얻을 수 있도록 한다.

높은 확률로 나중에 참여하는 교육주체들은 초기 교육주체의 컨텐츠 개발시 생성된 VR 공학실습실 또는 VR 공학실습 컨텐츠(본 실시예에서는 제1 VR 공학실습실 또는 제1 VR 공학실습 컨텐츠)의 인스턴스의 물리적 속성과 3D 오브젝트 세트를 사용하게 되는데, 최초 조상 3D 오브젝트를 보유한 교육주체는 해당 3D 오브젝트 세트를 최초로 개발할 때에 개발비용을 부담하였으며, 각 3D 오브젝트, 판정 기준 및 물리적 속성의 정확도 개선 시, 여기에 공여한 교유주체는 수집된 데이터의 비율 만큼 각 3D 오브젝트, 판정 기준 및 물리적 속성의 보정을 수행하여 정확도 개선에 기여한 것이기 때문에 그 만큼의 비율로 초기 교육주체의 월 사용요금을 감면해 주거나 또는 이익을 배분받을 수 있다.

이러한 이익은 각 교육 주체가 생성한 인스턴스에 의한 VR 공학 실습 컨텐츠의 수행으로 인해 각 3D 오브젝트, 판정 기준 및 물리적 속성을 보정한 회수에 따라 등급을 부여하여, 등급 수치가 높을수록 상기와 같은 혜택을 얻을 수 있도록 할 수 있다.

나아가, 본 발명에 의한 메타버스 상에서의 공학실습 플랫폼을 최초 개발하여 교육 주체에 제공하는 개발사의 입장에서는 후기 교육 주체로 갈수록 개발비용과 정확도 개선에 소요되는 비용이 낮아지기 때문에, 그만큼 기여한 초기 교육주체에게 리워드를 적립하여 월 사용요금에서 차감해 주는 등 비용감소폭이 더 크기 때문에 수익구조는 점차 개선될 수 있다.

또한, 교육주체의 관점에서는 개발이 완료된 VR 공학실습실 그 자체의 인스턴스 생성을 허용할 수 있다. 즉, 타 교육주체에서 해당 VR 공학실습실을 템플릿으로 하여 독자적인 VR 공학실습실 저작을 할 수 있으며, 타 교육 주채에서는 수강신청에서 실습, 평가에 이르는 일련의 프로세스들이 완비된 상태의 템플릿을 사용할 수 있다.

이때, 상기에서 설명한 바와 같이 메타버스 상의 VR 공학실습실은 다수의 VR 공학실습 컨텐츠를 가지며, 각 VR 공학실습 컨텐츠에 대해서는, 인스턴스가 생성된 이후에도 판정 기준 또는 물리적 속성의 보정이 지속적으로 이루어진다.

즉, 최초로 개발한 교육주체과 그 학생들에 의한 VR 공학실습 컨텐츠에 의한 공학 실습 수행, 그 인스턴스를 활용하여 개발한 교육주체과 또 그 학생들에 의한 VR 공학실습 컨텐츠에 의한 공학 실습 수행, 그리고 계속하여 또 그 인스턴스를 활용하여 개발이 지속되므로 상기 VR 공학실습실 또는 VR 공학실습 컨텐츠의 사용 과정 동안 계층도 상의 모든 인스턴스에 대한 보정이 동시에 이루어진다.

한편, VR 공학실습실을 통해 개설된 강좌를 타대학 수강생에게 공개하거나, VR 공학 실습실 자체를 타 교육주체에 대여할 수 있다. 전자의 경우 타 교육주체의 학생이 타 교육주체에 지불한 수강료의 일부를 배분받게 되며, 후자의 경우 VR 공학실습실의 변조없이 그대로 지도교수 이름, 강의명칭 등을 변경하여 타 교육주체로 하여금 사용하도록 할 수 있다. 마찬가지로, 타 교육주체 학생이 타 대학에 지불한 수강료의 일부를 배분받게 된다.

나아가, 개발된 VR 공학실습 컨텐츠의 새로운 인스턴스의 생성을 허용할 것인지 여부, 개발된 VR 공학실습 컨텐츠의 세부 요소에 대한 상속을 허용할 것인지 여부를 선택할 수도 있다.

한편, 상기에 설명한 VR 공학실습실 또는 VR 공학실습 컨텐츠의 인스턴스에 대해 도 7을 참고하여 보다 자세히 설명한다.

도 7은 본 발명의 일실시예에 의한 메타버스 상에서의 공학실습 플랫폼에서 인스턴스의 트리구조를 도시한 도면이다.

상기 각 교육주체들은 독자적으로 VR 공학실습실 또는 단위 VR 공학실습 컨텐츠를 저작할 수도 있으며, 또는 기존 공학실습실이나 단위 VR 공학실습 컨텐츠 의 인스턴스를 생성한 다음, 이를 템플릿으로 삼아 적당히 개조하여 사용할 수 있다.

여기서, 매번 인스턴스가 생성될 때마다 트리구조 상에서 노드(A, B, C, D, E, F, G) 가 생성되고, 엣지로 연결하여 부모 자식(parent-child) 노드 관계를 표시한다.

이때, 트리구조상 각 노드는 VR 공학실습실을 의미하며, 각 공학실습실은 다수개의 단위 VR 공학실습 컨텐츠(a, b, c, d, e)를 포함한다.

인스턴스를 생성할 때에 VR 공학실습실 자체의 인스턴스를 생성하여 그 전체를 상속받을 수도 있으나, 공학실습실에 포함된 단위 VR 공학실습 컨텐츠의 인스턴스를 생성할 수도 있다.

이 경우, 새로 생성된 노드 (F)는 상속받은 둘 이상의 단위 VR 공학실습 컨텐츠(b, f)로 향하는 엣지를 가지게 되며, 이때 부모 노드 전체를 가리키는 엣지(실선)와 부모 노드에 포함된 단위 VR 공학 실습 컨텐츠를 가리키는 엣지(파선)는 데이터 구조상에서 서로 다르게 취급된다.

각 교육주체는 상기 트리구조상에서 자신의 노드를 가리키는 모든 자식 노드의 개수 (자신을 직접 가리키는 자식노드 뿐 아니라, 자신의 자식을 가리키는 자식 노드를 모두 포함) 만큼 리워드를 제공받게 될 수 있다.

한편, 상기에서 설명한 것처럼 엣지의 종류에는 2가지 종류가 있는데 엣지의 종류에 따라 제공받는 리워드의 가중치가 달라질 수 있다.

이상 몇 가지의 실시예를 통해 본 발명의 기술적 사상을 살펴보았다.

본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기재사항으로부터 상기 살펴본 실시예를 다양하게 변형하거나 변경할 수 있음은 자명하다. 또한, 비록 명시적으로 도시되거나 설명되지 아니하였다 하여도 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기재사항으로부터 본 발명에 의한 기술적 사상을 포함하는 다양한 형태의 변형을 할 수 있음은 자명하며, 이는 여전히 본 발명의 권리범위에 속한다. 첨부하는 도면을 참조하여 설명된 상기의 실시예들은 본 발명을 설명하기 위한 목적으로 기술된 것이며 본 발명의 권리범위는 이러한 실시예에 국한되지 아니한다.

20 : 실습 대상 물체 30 : 실습 대상 물체 인식 형상
100 : 입체 인식 장치 200 : VR 장치

Claims (4)

1. 서버가 메타 버스 상에 제1 VR 공학 실습실을 구축하는 단계 (S100);
   서버에서 상기 단계(S100)에서 구축된 제1 VR 공학 실습실에서 제공되는 제1 VR 공학 실습 컨텐츠가 저작되는 단계(S200);
   서버가 상기 단계(S100)에서 구축된 제1 VR 공학 실습실의 속성을 참조하는 VR 공학 실습실의 인스턴스를 생성하고 상기 VR 공학 실습실의 인스턴스에 의한 제2 VR 공학 실습실을 구축하거나 또는 상기 단계(S200)에서 저작된 제1 VR 공학 실습 컨텐츠의 속성을 참조하는 VR 공학 실습 컨텐츠 인스턴스를 생성하고 상기 VR 공학 실습 컨텐츠 인스턴스에 의한 제2 VR 공학 실습 컨텐츠를 생성하는 단계(S300);
   서버가 상기 단계(S300)에서 저작된 제2 VR 공학 실습 컨텐츠를 통해 수행된 공학 실습을 로그로 저장하고, 상기 저장된 로그를 이용하여 상기 제2 VR 공학 실습 컨텐츠의 기 정의된 판정 기준을 보정하는 단계(S400); 및
   서버가 상기 단계(S400)에서 보정된 판정 기준을 상기 제1 VR 공학 실습실, 제1 VR 공학 실습 컨텐츠 및 제2 VR 공학 실습실에 적용하는 단계(S500);를 포함하되,
   상기 로그에는 다수개의 레코드가 포함되며, 상기 레코드는 공학 실습 수행시의 인터랙션에 관한 것으로, 상기 인터랙션에 관한 x축, y축, z축 좌표값을 포함하며,
   상기 판정 기준을 보정하는 단계(S400)에서,
   성공으로 판정되는 레코드의 개수가 제1임계값 이상 증가함에 따라, 제2임계값을 사전에 정의된 기준에 따라 변경하되,
   상기 제2임계값은 확률값으로 사전정의되며, 제1임계값이 증가함에 따라 감소하도록 변경하며,
   성공으로 판정되는 레코드들의 x축, y축, z축 좌표값의 정규분포에서 제2임계값 이내의 범위 영역을 구하여 이를 판정기준으로 설정함으로써 상기 기 정의된 판정기준을 보정하는 것을 특징으로 하는 하는 메타버스 상에서의 공학실습 플랫폼 제공 방법.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제

Images