KR20130057201A - 복수의 사용자 단말을 이용한 가상 실험 시스템 및 그 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 복수의 사용자 단말을 이용한 가상 실험 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 상세하게는 복수의 사용자 단말마다 설정된 가상의 실험기기를 이용하여 가상 실험을 진행하되, 실험 대상을 사용자 단말 간의 상태로 확인하고 가상의 실험기기를 사용자가 조작하면 가상의 다른 실험기기 간의 상호 관계를 고려하여 가상의 실험기기의 상태를 변경하고, 마스터 단말은 이러한 사용자 조작 데이터를 기초로 시뮬레이션하여 그 결과를 표시함으로써, 사용자들 각자가 자신의 사용자 단말을 통해 원하는 실험을 진행하여 실험에 더욱 집중할 수 있으며, 실험 준비 시간의 낭비를 줄이고 실험 장소에 관계없이 안전하면서도 용이하게 실험할 수 있다.
Description
본 발명은 복수의 사용자 단말을 이용한 가상 실험 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 상세하게는 복수의 사용자 단말마다 설정된 가상의 실험기기를 이용하여 가상 실험을 진행하되, 실험 대상을 사용자 단말 간의 상태로 확인하고 가상의 실험기기를 사용자가 조작하면 가상의 다른 실험기기 간의 상호 관계를 고려하여 가상의 실험기기의 상태를 변경하고, 마스터 단말은 이러한 사용자 조작 데이터를 기초로 시뮬레이션하여 그 결과를 표시함으로써, 사용자들 각자가 자신의 사용자 단말을 통해 원하는 실험을 진행하여 실험에 더욱 집중할 수 있으며, 실험 준비 시간의 낭비를 줄이고 실험 장소에 관계없이 안전하면서도 용이하게 실험할 수 있는, 복수의 사용자 단말을 이용한 가상 실험 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로 학생들이 과학에 필요한 실험을 하려면 필요 도구를 모두 준비해야 한다. 그리고 이로 인한 오염이나 부상의 위험이 상존한다. 이는 학생들이 실험 수업을 기피하는 요인으로 작용하기도 한다. 또한, 실험 후에 학생들이나 교사들이 필요 도구를 정리하고 준비하는 시간 때문에 교사와 학생의 시간이 낭비된다.
이러한 오프라인 실험의 문제점을 보완하기 위하여, 인터넷상의 가상 공간에서 가능한 제반 기술을 바탕으로 하는 가상 실험 등이 등장하고 있다. 하지만, 이러한 가상 실험(예컨대, 자바 실험)의 경우 한 대의 컴퓨터를 학생들이 모두 사용해야 하는 불편함이 있다. 또한, 동일한 화면을 통해 가상 실험을 진행하므로 실험을 진행하는 사용자만 실험에 집중하게 되고 다른 실험자는 관찰자의 입장으로 실험 몰입도가 낮아진다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 복수의 사용자 단말마다 설정된 가상의 실험기기를 이용하여 가상 실험을 진행하되, 실험 대상을 사용자 단말 간의 상태로 확인하고 가상의 실험기기를 사용자가 조작하면 가상의 다른 실험기기 간의 상호 관계를 고려하여 가상의 실험기기의 상태를 변경하고, 마스터 단말은 이러한 사용자 조작 데이터를 기초로 시뮬레이션하여 그 결과를 표시함으로써, 사용자들 각자가 자신의 사용자 단말을 통해 원하는 실험을 진행하여 실험에 더욱 집중할 수 있으며, 실험 준비 시간의 낭비를 줄이고 실험 장소에 관계없이 안전하면서도 용이하게 실험할 수 있는, 복수의 사용자 단말을 이용한 가상 실험 시스템 및 그 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이를 위하여, 본 발명의 제1 측면에 따른 시스템은, 사용자 단말마다 가상의 실험기기로 각각 설정되고, 상기 사용자 단말 간의 상태가 미리 설정된 단말 조건에 부합하면 상기 설정된 가상의 실험기기를 실험 대상으로 지정하고, 상기 지정된 가상의 실험기기를 사용자가 조작하면 상기 가상의 다른 실험기기 간의 상호 관계를 고려하여 상기 가상의 실험기기의 상태를 변경하는 복수의 사용자 단말; 및 상기 복수의 사용자 단말의 접속에 따라 각각 설정된 가상의 실험기기를 확인하고, 상기 확인된 가상의 실험기기의 사용자 조작 결과를 상기 복수의 사용자 단말로부터 수신하고 상기 수신된 사용자 조작 결과에 따라 상기 확인된 가상의 실험기기를 시뮬레이션하여 시뮬레이션 결과를 표시하는 마스터 단말을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제2 측면에 따른 장치는, 가상의 실험기기를 선택하여 설정하는 기기 설정부; 가상의 다른 실험기기로 설정된 다른 사용자 단말과의 상태가 미리 설정된 단말 조건에 부합하면 상기 가상의 실험기기와 상기 가상의 다른 실험기기를 실험 대상으로 지정하는 단말 확인부; 상기 설정된 가상의 실험기기를 표시하고, 상기 실험 대상으로 지정된 가상의 다른 실험기기를 표시하는 표시부; 상기 표시된 가상의 실험기기를 사용자 입력에 따라 조작하는 기기 조작부; 및 상기 가상의 실험기기의 조작에 따라 상기 가상의 다른 실험기기 간의 상호 관계를 고려하여 상기 가상의 실험기기의 상태를 변경하고 상기 변경된 가상의 실험기기의 상태를 상기 표시부를 통해 표시하는 기기 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제3 측면에 따른 방법은, 가상의 실험기기를 선택하여 설정하는 기기 설정 단계; 가상의 다른 실험기기로 설정된 다른 사용자 단말과의 상태가 미리 설정된 단말 조건에 부합하면 상기 가상의 실험기기와 상기 가상의 다른 실험기기를 실험 대상으로 지정하는 실험 대상 지정 단계; 상기 가상의 실험기기를 사용자 입력에 따라 조작하는 기기 조작 단계; 상기 가상의 실험기기의 조작에 따라 상기 가상의 다른 실험기기 간의 상호 관계를 고려하여 상기 가상의 실험기기의 상태를 변경하는 상태 변경 단계; 및 상기 설정된 가상의 실험기기 및 상기 실험 대상으로 지정된 가상의 다른 실험기기를 표시하되, 상기 변경된 가상의 실험기기의 상태를 표시하는 표시 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 복수의 사용자 단말마다 설정된 가상의 실험기기를 이용하여 가상 실험을 진행하되, 실험 대상을 사용자 단말 간의 상태로 확인하고 가상의 실험기기를 사용자가 조작하면 가상의 다른 실험기기 간의 상호 관계를 고려하여 가상의 실험기기의 상태를 변경하고, 마스터 단말은 이러한 사용자 조작 데이터를 기초로 시뮬레이션하여 그 결과를 표시함으로써, 사용자들 각자가 자신의 사용자 단말을 통해 원하는 실험을 진행하여 실험에 더욱 집중할 수 있으며, 실험 준비에 대한 시간 낭비를 줄이고 실험 장소에 관계없이 안전하면서도 용이하게 실험할 수 있는 효과가 있다.
즉, 본 발명은 복잡하고 어려운 실험을 수행하기 곤란한 학교 교사나, 재료 준비, 실험 기기 정리 등의 시간 낭비 없이 실험에 집중해 보고자 하는 학생에게 유용하게 적용될 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은, 사용자가 원하는 실험을 실험실 같은 장소에 가지 않고도 복수의 사용자 단말이 서로 연결되는 장소라면 어디에서나 실험하여 학습에 도움을 줄 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은, 가상의 실험기기를 이용하여 실험을 진행하므로 독성 약품이나 깨지는 기구에 의한 부상 위험 없이 안전하게 학습할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은, 자신의 사용자 단말(예컨대, 스마트폰, 스마트 패드 등)과 같은 이동성이 높은 단말을 가상의 실험기기로 설정하고, 그 설정된 가상의 실험기기를 용이하게 조작하여 학습할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 복수의 사용자 단말을 이용한 가상 실험 시스템의 일실시예 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 가상 실험을 위한 사용자 단말의 일실시예 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 복수의 사용자 단말에서 가상의 실험기기 설정에 대한 일실시예 설명도이다.
도 4는 본 발명에 따른 사용자 단말들에서 실험대상으로 지정된 가상의 실험기기들에 대한 일실시예 설명도이다.
도 5는 본 발명에 따른 사용자 단말에서 가상의 실험기기의 상태 변경에 대한 일실시예 설명도이다.
도 6은 본 발명에 따른 복수의 사용자 단말을 이용한 가상 실험 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.
도 2는 본 발명에 따른 가상 실험을 위한 사용자 단말의 일실시예 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 복수의 사용자 단말에서 가상의 실험기기 설정에 대한 일실시예 설명도이다.
도 4는 본 발명에 따른 사용자 단말들에서 실험대상으로 지정된 가상의 실험기기들에 대한 일실시예 설명도이다.
도 5는 본 발명에 따른 사용자 단말에서 가상의 실험기기의 상태 변경에 대한 일실시예 설명도이다.
도 6은 본 발명에 따른 복수의 사용자 단말을 이용한 가상 실험 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시 예를 상세하게 설명한다. 본 발명의 구성 및 그에 따른 작용 효과는 이하의 상세한 설명을 통해 명확하게 이해될 것이다. 본 발명의 상세한 설명에 앞서, 동일한 구성요소에 대해서는 다른 도면 상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호로 표시하며, 공지된 구성에 대해서는 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 구체적인 설명은 생략하기로 함에 유의한다.
도 1은 본 발명에 따른 복수의 사용자 단말을 이용한 가상 실험 시스템의 일실시예 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 복수의 사용자 단말을 이용한 가상 실험 시스템(100)은 마스터 단말(110) 및 복수의 사용자 단말(120)을 포함한다. 여기서, 복수의 사용자 단말 1, 2, …, N(120-1, 2, …, N)은 통신망을 통해 마스터 단말(110)에 접속할 수 있다. 여기서, 통신망은 범위가 그리 넓지 않은 일정 지역 내에서 다수의 사용자 단말(예컨대, 스마트폰, 스마트 패드, 노트북 등)을 유무선으로 연결하여 기기 간에 통신가능한 네트워크를 포함한다.
복수의 사용자 단말(120)은 사용자가 소유하고 있는 디바이스로서 유무선 통신망을 통해 상호 연결될 수 있는 단말이다. 또한, 복수의 사용자 단말(120)은 가상 공간에서 사용자들이 조작 도구로 활용하여 실험을 재현할 수 있는 3차원 렌더링 기능을 구비하고 있으며, 이를 통해 학생들의 이해를 높일 수 있다. 즉, 사용자 1은 자신의 사용자 단말 1(120-1)을 자신의 실험 도구로 활용하여 조작할 수 있다. 예를 들어, 실험은 독립 변인과 종속 변인 간의 관계를 파악하거나, 실험 도구 사용법을 익힐 수 있는 과학 실험 등이 포함된다.
가상 실험을 위해, 복수의 사용자 단말(120)은 사용자 단말마다 가상의 실험기기로 각각 설정된다. 복수의 사용자 단말(120) 중에서 일부 사용자 단말은 서로 간의 상태가 미리 설정된 단말 조건에 부합하면, 설정된 가상의 실험기기를 실험 대상으로 지정한다. 실험 대상으로 지정된 사용자 단말(120-1)의 가상의 실험기기를 사용자가 조작하면, 가상의 다른 실험기기 간의 상호 관계를 고려하여 가상의 실험기기의 상태를 변경한다.
마스터 단말(110)은 가상 공간에서의 실험을 화면으로 출력할 수 있다. 사용자는 복수의 사용자 단말(120) 중에서 어느 사용자 단말이라도 마스터 단말(110)로 설정할 수 있다. 미리 마스터 단말(110)로 설정되어 있는 단말이 있을 수 있다.
이를 위해, 마스터 단말(110)은 통신망을 통해 복수의 사용자 단말(120)과 연결된다. 마스터 단말(110)은 복수의 사용자 단말(120)과 접속해서 각각 설정된 가상의 실험기기를 확인한다. 마스터 단말(110)은 확인된 가상의 실험기기의 사용자 조작 결과를 복수의 사용자 단말(120)로부터 수신하고, 그 수신된 사용자 조작 결과에 따라 가상의 실험기기를 시뮬레이션하여 시뮬레이션 결과를 표시한다. 즉, 마스터 단말(110)은 사용자 조작을 입력받아 시뮬레이션을 진행한다.
이를 통해, 사용자는 복수의 사용자 단말(120) 각각의 실험 도구에 대한 이해를 높일 수 있다. 또한, 사용자는 복수의 사용자 단말(120) 중에서 자신의 사용자 단말이 실험기기로 이용되고, 실험기기에 가한 변인이 전체 결과에 어떤 영향을 끼치는지 마스터 단말(110)을 통해 용이하게 파악할 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 가상 실험을 위한 사용자 단말의 일실시예 구성도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 가상 실험을 위한 사용자 단말(200)은 기기 설정부(210), 단말 확인부(220), 표시부(230), 기기 조작부(240) 및 기기 제어부(250)를 포함한다. 여기서, 가상 실험을 위한 다른 사용자 단말(300)을 가정하여 설명하기로 한다.
이하, 본 발명에 따른 가상 실험을 위한 사용자 단말(200)의 구성요소 각각에 대하여 살펴보기로 한다.
사용자가 가상의 실험기기 중에서 어느 하나의 가상 실험기기를 선택하면, 기기 설정부(210)는 사용자 단말(200)을 그 선택된 가상의 실험기기로 설정한다. 여기서, 기기 설정부(210)는 실험 대상인 가상의 실험기기의 설정 데이터를 저장한다.
단말 확인부(220)는 가상의 다른 실험기기로 설정된 다른 사용자 단말(300)과의 상태가 미리 설정된 단말 조건에 부합하는지 여부를 확인한다. 미리 설정된 단말 조건에는 자신의 사용자 단말(120)과 다른 사용자 단말(300)과의 거리가 미리 설정된 거리 이내로 근접하는 경우 또는 동일한 동작이 수행되는 경우가 포함될 수 있다.
여기서, 미리 설정된 거리는 물리적인 실측 거리뿐만 아니라, 상대적인 거리도 포함될 수 있다. 예를 들어, 학생A의 단말과 학생B의 단말 사이의 거리가 학생A의 단말과 학생C의 단말 사이의 거리보다 가깝다면, 단말 확인부(220)는 학생A의 단말과 학생B의 단말이 서로 근접했다고 판단할 수 있다. 물리적인 실측 거리를 측정하기 위해, 단말 확인부(220)는 사용자 단말(200)에 구비된 근접 센서를 이용하여 다른 사용자 단말(300)과의 거리를 측정할 수 있다.
또한, 실제로 두 단말 간의 근접 여부를 판단할 때 거리가 아닌 다른 기준이 활용될 수 있다. 예를 들어, GPS 좌표 상 유사한 위치로 판단되는 곳에 위치한 사용자 단말(120)과 다른 사용자 단말(300)이 동일한 시각에 가속도 센서가 작동했다면, 단말 확인부(220)는 사용자 단말(120)과 다른 사용자 단말(300)가 미리 설정된 거리 이내로 접근한다고 판단할 수 있다.
그리고 단말 확인부(220)는 다른 사용자 단말(300)이 미리 설정된 단말 조건에 부합하면, 가상의 실험기기와 가상의 다른 실험기기를 실험 대상으로 지정한다.
표시부(230)는 기기 설정부(210)에서 설정된 가상의 실험기기를 표시한다. 이때, 표시부(230)는 사용자의 입력에 따라 기기 조작부(240)를 통해 조작되는 가상의 실험기기의 상태를 실시간으로 표시할 수 있다. 이후, 표시부(230)는 단말 확인부(220)에서 실험 대상으로 지정된 가상의 다른 실험기기를 표시한다.
기기 조작부(240)는 표시부(230)에서 표시된 가상의 실험기기를 사용자 입력에 따라 조작한다. 예를 들어, 기기 조작부(240)는 사용자의 입력을 자이로스코프 센서, 지자기 센서, 가속도 센서, 중력 센서 또는 조도 센서 중 적어도 하나를 이용하여 확인할 수 있다. 기기 조작부(240)는 확인된 센서 데이터를 변환하여 사용자 조작을 확인할 수 있다.
일례로, 기기 조작부(240)는 사용자의 터치 변화에 따라 화면에 표시된 가상의 실험기기를 조작할 수 있다. 여기서, 터치 변화에는 터치 면적 변화, 터치 압력 변화, 터치 거리 변화, 터치 시간 변화 등이 포함될 수 있다.
터치 면적 변화부터 살펴보면, 기기 조작부(240)는 사용자가 손가락으로 누를 경우 터치 면적의 변화 속도를 측정하여 가상의 실험기기를 조작할 수 있다. 사용자가 손가락을 살짝 올려 놓았을 때는 접촉 면적이 적지만, 힘을 주면 접촉 면적이 넓어진다. 여기서, 면적의 크기 변화뿐만 아니라 면적이 넓어지거나 작아지는 속도도 터치 면적 변화의 판단 기준으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 사용자의 손가락 접촉 면적이 1㎠ 에서 2㎠ 로 늘어난 경우, 기기 조작부(240)는 터치 면적 변화에 따라 가상의 실험기기를 조작할 수 있다. 또한, 기기 조작부(240)는 사용자의 손가락 접촉 면적이 1㎠ 에서 2㎠ 로 늘어나는데 3초가 걸리면 터치 면적 변화가 크다고 인식하고, 1초가 걸리면 터치 면적 변화가 작다고 인식할 수 있다.
다음으로, 터치 압력 변화를 살펴보면, 기기 조작부(240)는 표시부(230)의 화면 패널 자체에서 인식된 압력에 따라 터치 압력 변화를 인식하여 가상의 실험기기를 조작할 수 있다. 여기서, 화면 패널은 감압식으로 작동하는 터치 패널이다.
터치 거리 변화를 살펴보면, 기기 조작부(240)는 사용자의 두 손가락이 움직인 거리 또는 두 손가락 간의 간격을 측정하여 터치 거리 변화를 인식하고 그 인식된 터치 거리 변화에 따라 가상의 실험기기를 조작할 수 있다.
추가적으로, 터치 시간 변화를 살펴보면, 기기 조작부(240)는 사용자의 두 손가락 간격이 좁아지는데 걸린 시간(즉, 속도)를 측정하여 시간이 빠르면 터치 시간 변화가 크다고 판단하고, 작다면 터치 시간 변화가 작다고 판단할 수 있다.
한편, 기기 제어부(250)는 사용자가 가상의 실험기기를 조작하면 가상의 다른 실험기기 간의 상호 관계를 고려하여 가상의 실험기기의 상태를 변경한다. 예를 들어, 사용자 단말 1(120-1) 및 사용자 단말 2(120-2)에 설정된 가상의 실험기기가 각각 스포이드와 갈색 용액병인 경우, 두 실험기기 간의 상호 관계는 스포이드로 갈색 용액병에서 갈색 용액을 옮겨 넣을 수 있는 것을 의미한다. 따라서 기기 제어부(250)는 사용자 단말 1(120-1)이 사용자 단말 2(120-2)와 근접한 상태를 단말 확인부(220)를 통해 확인하고 기기 조작부(240)를 통해 사용자가 스포이드를 조작하면, 스포이드로 갈색 용액을 옮겨 넣은 것으로 가상의 실험기기의 상태를 변경할 수 있다.
이하, 도 3 내지 도 5를 참조하여 가상의 실험기기를 이용한 가상 실험 과정을 상세하게 살펴보기로 한다.
도 3은 본 발명에 따른 복수의 사용자 단말에서 가상의 실험기기 설정에 대한 일실시예 설명도이다.
설명의 편의를 위해, 가상 실험에 필요한 가상의 실험기기는 스포이드(311), 갈색 용액병(321), 비커(331) 및 유리 막대(341)라 가정하기로 한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 복수의 사용자는 자신의 사용자 단말마다 가상 실험에 필요한 가상의 실험기기를 설정할 수 있다. 사용자 1은 사용자 단말 1(310)을 가상의 실험기기인 스포이드(311)로 설정한다. 차례대로, 사용자 2, 3 및 4는 사용자 단말 2(320), 사용자 단말 3(330) 및 사용자 단말 4(340)를 각각 가상의 실험기기인 갈색 용액병(321), 비커(331) 및 유리 막대(341)로 설정한다.
이와 같이, 복수의 사용자는 각자의 사용자 단말 1 내지 4(310 내지 340)를 가지고 각자 다른 가상의 실험기기 역할을 하여 실험을 진행할 수 있다. 복수의 사용자 단말 1 내지 4(310 내지 340)는 같은 시각에 같은 공간에서 수행할 수 있다. 사용자는 동일한 화면 안에서 가상의 모든 실험기기(311 내지 341)가 표시되지 않고, 각 사용자 단말 1 내지 4(310 내지 340)마다 다른 종류의 실험기기가 표시되어 각 실험 과정마다 필요한 기기만을 이용할 수 있다. 또한, 복수의 사용자 단말 1 내지 4(310 내지 340)는 3차원 그래픽 기능을 구비하여 가상의 실험기기 예컨대, 비커(331)와 같은 실험기기를 3차원으로 표시할 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 사용자 단말들에서 실험대상으로 지정된 가상의 실험기기들에 대한 일실시예 설명도이다.
사용자 1이 가상의 실험기기인 스포이드(311)로 갈색 용액병(321)에서 갈색 용액을 옮겨 넣으려고 하는 경우, 사용자 1은 사용자 단말 1(310)을 사용자 단말 2(320)로 근접시킨다. 단말 확인부(220)는 사용자 단말 1(310)과 사용자 단말 2(320)이 미리 설정된 단말 조건(예컨대, 단말 간의 근접 여부, 유사한 위치에서의 가속 여부 등)에 부합하는지 여부를 확인한다. 일례로, 단말 확인부(220)이 근접 센서를 구비하여 사용자 단말 1(310)과 사용자 단말 2(320)는 근접하는지 여부를 확인할 수 있다.
사용자 단말 1(310)과 사용자 단말 2(320)가 근접하면, 단말 확인부(220)는 사용자 단말 1(310)과 사용자 단말 2(320)을 각각 설정된 가상의 실험기기인 스포이드(311) 및 갈색 용액병(321)을 실험 대상으로 지정한다. 표시부(230)는 단말 확인부(220)로부터 기기 제어부(250)를 통해 실험 대상 지정 결과를 전달받으면 가상의 실험기기인 스포이드(311) 및 갈색 용액병(321)을 하나의 화면에 표시한다. 즉, 사용자 단말 1(310)과 사용자 단말 2(320) 모두에 가상의 실험기기인 스포이드(311) 및 갈색 용액병(321)이 표시된다.
사용자가 스포이드(311)를 갈색 용역병(321)으로 가져가 손가락을 이용해 갈색 용액을 스포이드(311)에 담는다. 즉, 사용자가 두 손가락으로 터치 입력하면(401), 사용자 단말 1(310)의 기기 조작부(240)는 사용자 조작을 입력받는다.
여기서, 기기 조작부(240)는 사용자 입력으로 스마트 기기의 터치 입력뿐만 아니라, 자이로스코프 센서, 지자기 센서, 가속도 센서, 중력 센서 또는 조도 센서 중 적어도 하나를 이용하여 확인할 수 있다. 예를 들어, 사용자는 가상의 실험기기인 비커(331)를 기울여야 용액이 부어지는 리얼 메타포(Real Metaphor) 방식으로 입력할 수 있다. 예를 들어, 기기 조작부(240)는 사용자의 터치 입력을 통해 수도꼭지를 열거나, 스포이드를 누르는 등의 실제 물건의 동작과 유사한 사용자 입력을 확인할 수 있다.
또한, 기기 조작부(240)는 사용자 1이 두 손가락을 이용하여 가상의 실험기기인 스포이드(311)의 고무 부분을 누를 때, 누르는 강도가 강할수록 주입되는 용액의 양이 많아지도록 사용자 조작 결과를 확인하고, 이러한 사용자 조작 결과를 기기 제어부(240)로 전달한다. 즉, 사용자의 두 손가락의 움직인 거리가 많아지거나 손가락의 간격이 좁아질수록 누르는 강도가 강하다는 것을 나타낸다.
그리고 기기 제어부(250)는 기기 조작부(240)로부터 사용자 조작 결과를 전달받아 스포이드(311)에 갈색 용액이 담긴 것으로 가상의 실험기기 상태를 변경한다. 이러한 가상의 실험기기 상태는 표시부(230)를 통해 표시된다. 상세하게, 기기 제어부(240)는 사용자 조작 결과를 전달받아 용량, 횟수, 온도 등의 가상의 실험기기의 상태를 확인할 수 있다. 예를 들어, 기기 제어부(240)는 스포이드(311)로 갈색 용액이 주입되면 자동으로 주입된 양(예컨대, 20ml)을 실시간으로 계산하고 이를 표시부(230)를 통해 표시하도록 한다. 또한, 가상의 실험기기가 유리 막대인 경우, 기기 제어부(240)는 유리 막대로 용액을 저으면 저은 횟수를 계산하여 표시부(230)를 통해 표시하도록 한다. 예를 들어, 저은 횟수는 1회, 2회, 3회, 4회 등으로 표시된다. 또한, 알코올 램프로 용액을 가열하면, 용액의 온도(예컨대, 20℃)가 실시간으로 표시될 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 사용자 단말에서 가상의 실험기기의 상태 변경에 대한 일실시예 설명도이다.
사용자 1이 스포이드(311)에 담긴 갈색 용액을 비커(331)에 옮겨 넣는 경우, 사용자 1 및 사용자 3은 사용자 단말 1(310) 및 사용자 단말 3(330)을 근접시킨다. 단말 확인부(220)는 사용자 단말 1(310) 및 사용자 단말 3(330)이 근접되는지 여부를 확인한다.
사용자 단말 1(310) 및 사용자 단말 3(330)이 근접하면, 단말 확인부(220)는 사용자 단말 1(310) 및 사용자 단말 3(330)에 각각 설정된 가상의 실험기기인 스포이드(311) 및 비커(331)를 실험 대상으로 지정한다. 표시부(230)는 실험 대상으로 지정된 스포이드(311) 및 비커(331)를 하나의 화면에 표시한다. 즉, 사용자 단말 1(310) 및 사용자 단말 3(330) 모두에 가상의 실험기기인 스포이드(311) 및 비커(331)가 표시된다.
사용자가 스포이드(311) 머리를 눌러 갈색 용액을 비커(331)에 떨어뜨린다. 즉, 사용자가 두 손가락으로 터치 입력하면(501), 사용자 단말 1(310)의 기기 조작부(240)는 사용자 조작을 입력받는다. 그리고 기기 제어부(250)는 기기 조작부(240)로부터 사용자 조작 결과를 전달받아 스포이드(311)의 갈색 용액을 비커(331)로 떨어뜨리는 것으로 가상의 실험기기 상태를 변경한다. 이러한 가상의 실험기기 상태는 표시부(230)를 통해 표시된다.
이후, 사용자 4가 유리 막대(341)로 비커(331)에 담긴 용액을 저으려는 경우, 사용자 4는 사용자 단말 4(340)를 사용자 단말 3(330)에 근접시킨다.
사용자 단말 4(340) 및 사용자 단말 3(330)이 근접하면, 단말 확인부(220)는 사용자 단말 4(340) 및 사용자 단말 3(330)에 각각 설정된 가상의 실험기기인 유리 막대(341) 및 비커(331)를 실험 대상으로 지정한다. 표시부(230)는 실험 대상으로 지정된 스포이드(341) 및 비커(331)를 하나의 화면에 표시한다. 사용자 단말 1(310)이 근접 거리에 있다면, 이전에 표시된 스포이드(311)가 표시될 수 있다.
사용자가 유리 막대(341)를 움직여 비커(331)의 용액을 젓는다. 즉, 사용자가 하나의 손가락으로 유리 막대(341)를 터치 이동시키면(502), 기기 조작부(240)는 사용자 조작을 입력받아 유리 막대(341)를 젓고, 이러한 유리 막대(341)의 젓기 과정은 가상의 실험기기인 비커(331)에 담긴 용액의 화학반응을 일으키며 비커(331)에 담긴 용액의 색깔이 변하는 모습이 표시부(230)를 통해 표시될 수 있다.
도 3 내지 도 5와 같이, 사용자 1 내지 4는 사용자 단말 1 내지 4(310 내지 340)의 복수의 화면에서 각 실험 과정마다 다른 화면을 보게 된다. 즉, 사용자 1 내지 4는 동일한 실험 화면을 보는 것이 아니라, 자신의 사용자 단말에서 수행되는 실험 과정에 관련된 화면만을 보면서 실험을 진행할 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 복수의 사용자 단말을 이용한 가상 실험 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.
마스터 단말(110)은 가상 공간에서의 실험을 화면으로 출력하는 것으로 설정된다(S602). 사용자는 복수의 사용자 단말(120) 중에서 어느 하나의 사용자 단말을 마스터 단말(110)로 설정하거나, 미리 정해진 사용자 단말을 마스터 단말(110)로 설정할 수 있다.
복수의 사용자 단말(120)은 마스터 단말(110)과 연결된다(S604).
기기 설정부(210)는 각 사용자 단말을 사용자의 선택 또는 미리 정해진 실험기기에 따라 가상의 실험기기로 설정한다(S606).
이후, 단말 확인부(220)는 자신의 사용자 단말이 다른 사용자 단말과의 미리 설정된 조건을 만족하는지 여부를 확인한다(S608). 일례로, 단말 확인부(220)는 다른 사용자 단말과 근접하는지 여부를 확인할 수 있다.
확인 결과(S608), 자신의 사용자 단말이 다른 사용자 단말과 미리 설정된 조건을 만족하면, 단말 확인부(220)는 자신의 사용자 단말과 다른 사용자 단말에 설정된 가상의 실험기기를 실험 대상으로 지정하고, 표시부(230)는 실험 대상으로 지정된 가상의 실험기기들을 화면에 표시한다(S610). 반면, 다른 사용자 단말과 미리 설정된 조건을 만족하지 않으면, 단말 확인부(220)는 다른 사용자 단말과 미리 설정된 조건을 만족하는지 여부를 지속적으로 모니터링한다.
그리고 기기 조작부(240)는 사용자 입력에 따라 가상의 실험기기를 조작한다(S612).
이후, 기기 제어부(250)는 사용자 입력에 따른 가상 실험기기의 조작 데이터를 기기 조작부(240)로부터 전달받아 마스터 단말(110)로 전송한다(614).
그리고 기기 제어부(250)는 가상의 다른 실험기기와의 상호 작용을 고려하여 가상의 실험기기의 상태를 변경한다(S616).
한편, 기기 제어부(250)는 추가 실험 과정이 있는지 여부를 확인한다(S618).
확인 결과(S618), 추가 실험 과정이 없는 경우, 마스터 단말(110)은 가상 실험기기의 조작 데이터를 복수의 사용자 단말로부터 수신하고 그 수신된 조작 데이터를 이용하여 시뮬레이션을 수행한다(S620). 그리고 마스터 단말(110)은 시뮬레이션 수행 결과를 표시한다. 반면, 추가 실험 과정이 있는 경우, 단말 확인부(210)는 자신의 사용자 단말이 다른 사용자 단말과 미리 설정된 조건을 만족하는지 여부를 확인하는 "S618" 과정부터 다시 수행한다.
한편, 본 발명은 이상에서 설명한 복수의 사용자 단말을 이용한 가상 실험 방법을 소프트웨어적인 프로그램으로 구현하여 컴퓨터로 읽을 수 있는 소정 기록 매체에 기록해 둠으로써 다양한 재생 장치에 적용할 수 있다.
다양한 재생 장치는 앞서 설명한 사용자 단말로서 이동 단말기, PDA, 노트북, 네비게이션, PMP, 스마트폰 및 전자사전 등일 수 있다.
예컨대, 기록 매체는 각 재생 장치의 내장형으로 하드 디스크, 플래시 메모리, RAM, ROM 등이거나, 외장형으로 CD-R, CD-RW와 같은 광디스크, 콤팩트 플래시 카드, 스마트 미디어, 메모리 스틱, 멀티미디어 카드일 수 있다.
이 경우, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 기록한 프로그램은, 가상의 실험기기를 선택하여 설정하는 기기 설정 기능; 가상의 다른 실험기기로 설정된 다른 사용자 단말과의 상태가 미리 설정된 단말 조건에 부합하면 상기 가상의 실험기기와 상기 가상의 다른 실험기기를 실험 대상으로 지정하는 실험 대상 지정 기능; 상기 가상의 실험기기를 사용자 입력에 따라 조작하는 기기 조작 기능; 상기 가상의 실험기기의 조작에 따라 상기 가상의 다른 실험기기 간의 상호 관계를 고려하여 상기 가상의 실험기기의 상태를 변경하는 상태 변경 기능; 상기 설정된 가상의 실험기기 및 상기 실험 대상으로 지정된 가상의 다른 실험기기를 표시하되, 상기 변경된 가상의 실험기기의 상태를 표시하는 표시 기능을 포함하여 실행될 수 있다.
이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 명세서에 개시된 실시 예들은 본 발명을 한정하는 것이 아니다. 본 발명의 범위는 아래의 특허청구범위에 의해 해석되어야 하며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 기술도 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석해야 할 것이다.
본 발명은 복수의 사용자 단말마다 설정된 가상의 실험기기를 이용하여 가상 실험을 진행하되, 실험 대상을 사용자 단말 간의 상태로 확인하고 가상의 실험기기를 사용자가 조작하면 가상의 다른 실험기기 간의 상호 관계를 고려하여 가상의 실험기기의 상태를 변경하고, 마스터 단말은 이러한 사용자 조작 데이터를 기초로 시뮬레이션하여 그 결과를 표시함으로써, 사용자들 각자가 자신의 사용자 단말을 통해 원하는 실험을 진행하여 실험에 더욱 집중할 수 있으며, 실험 준비 시간의 낭비를 줄이고 실험 장소에 관계없이 안전하면서도 용이하게 실험할 수 있다. 이러한 점에서 기존 기술의 한계를 뛰어 넘음에 따라 관련 기술에 대한 이용만이 아닌 적용되는 장치의 시판 또는 영업의 가능성이 충분할 뿐만 아니라 현실적으로 명백하게 실시할 수 있는 정도이므로 산업상 이용 가능성이 있는 발명이다.
110: 마스터 단말 120: 복수의 사용자 단말
200: 사용자 단말 210: 기기 설정부
220: 단말 확인부 230: 표시부
240: 기기 조작부 250: 기기 제어부
200: 사용자 단말 210: 기기 설정부
220: 단말 확인부 230: 표시부
240: 기기 조작부 250: 기기 제어부
Claims (13)
- 사용자 단말마다 가상의 실험기기로 각각 설정되고, 상기 사용자 단말 간의 상태가 미리 설정된 단말 조건에 부합하면 상기 설정된 가상의 실험기기를 실험 대상으로 지정하고, 상기 지정된 가상의 실험기기를 사용자가 조작하면 상기 가상의 다른 실험기기 간의 상호 관계를 고려하여 상기 가상의 실험기기의 상태를 변경하는 복수의 사용자 단말; 및
상기 복수의 사용자 단말의 접속에 따라 각각 설정된 가상의 실험기기를 확인하고, 상기 확인된 가상의 실험기기의 사용자 조작 결과를 상기 복수의 사용자 단말로부터 수신하고 상기 수신된 사용자 조작 결과에 따라 상기 확인된 가상의 실험기기를 시뮬레이션하여 시뮬레이션 결과를 표시하는 마스터 단말
을 포함하는 복수의 사용자 단말을 이용한 가상 실험 시스템. - 가상의 실험기기를 선택하여 설정하는 기기 설정부;
가상의 다른 실험기기로 설정된 다른 사용자 단말과의 상태가 미리 설정된 단말 조건에 부합하면 상기 가상의 실험기기와 상기 가상의 다른 실험기기를 실험 대상으로 지정하는 단말 확인부;
상기 설정된 가상의 실험기기를 표시하고, 상기 실험 대상으로 지정된 가상의 다른 실험기기를 표시하는 표시부;
상기 표시된 가상의 실험기기를 사용자 입력에 따라 조작하는 기기 조작부; 및
상기 가상의 실험기기의 조작에 따라 상기 가상의 다른 실험기기 간의 상호 관계를 고려하여 상기 가상의 실험기기의 상태를 변경하고 상기 변경된 가상의 실험기기의 상태를 상기 표시부를 통해 표시하는 기기 제어부
를 포함하는 가상 실험을 위한 사용자 단말. - 제 2 항에 있어서,
상기 단말 확인부는,
상기 사용자 단말과 상기 다른 사용자 단말과의 거리가 미리 설정된 거리 이내로 근접하는 경우 상기 미리 설정된 조건을 만족하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 가상 실험을 위한 사용자 단말. - 제 3 항에 있어서,
상기 단말 확인부는,
상기 사용자 단말과 상기 다른 사용자 단말 간의 물리적인 실측 거리 또는 또다른 사용자 단말 간의 거리보다 근접한 상대적인 거리를 측정하는 것을 특징으로 하는 가상 실험을 위한 사용자 단말. - 제 2 항에 있어서,
상기 단말 확인부는,
기설정된 위치 범위 내에서 상기 사용자 단말과 상기 다른 사용자 단말이 동일한 시각에 가속되는 경우, 상기 미리 설정된 조건을 만족하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 가상 실험을 위한 사용자 단말. - 제 2 항에 있어서,
상기 기기 조작부는,
자이로스코프 센서, 지자기 센서, 가속도 센서, 중력 센서 또는 조도 센서 중 적어도 하나를 이용하여 상기 사용자 입력을 확인하고, 상기 확인된 사용자 입력에 따라 상기 표시된 가상의 실험기기를 조작하는 것을 특징으로 하는 가상 실험을 위한 사용자 단말. - 제 2 항에 있어서,
상기 기기 조작부는,
상기 사용자의 터치 변화에 따라 상기 표시된 가상의 실험기기를 조작하는 것을 특징으로 하는 가상 실험을 위한 사용자 단말. - 제 7 항에 있어서,
상기 기기 제어부는,
상기 기기 조작부에서 조작된 가상의 실험기기의 조작 결과를 계산하여 상기 표시부를 통해 수치로 표시하는 것을 특징으로 하는 가상 실험을 위한 사용자 단말. - 가상의 실험기기를 선택하여 설정하는 기기 설정 단계;
가상의 다른 실험기기로 설정된 다른 사용자 단말과의 상태가 미리 설정된 단말 조건에 부합하면 상기 가상의 실험기기와 상기 가상의 다른 실험기기를 실험 대상으로 지정하는 실험 대상 지정 단계;
상기 가상의 실험기기를 사용자 입력에 따라 조작하는 기기 조작 단계;
상기 가상의 실험기기의 조작에 따라 상기 가상의 다른 실험기기 간의 상호 관계를 고려하여 상기 가상의 실험기기의 상태를 변경하는 상태 변경 단계; 및
상기 설정된 가상의 실험기기 및 상기 실험 대상으로 지정된 가상의 다른 실험기기를 표시하되, 상기 변경된 가상의 실험기기의 상태를 표시하는 표시 단계
를 포함하는 사용자 단말에서의 가상 실험 방법. - 제 9 항에 있어서,
상기 실험 대상 지정 단계는,
상기 사용자 단말과 상기 다른 사용자 단말과의 거리가 미리 설정된 거리 이내로 근접하는 경우 상기 미리 설정된 조건을 만족하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 사용자 단말에서의 가상 실험 방법. - 제 9 항에 있어서,
상기 기기 조작 단계는,
자이로스코프 센서, 지자기 센서, 가속도 센서, 중력 센서 또는 조도 센서 중 적어도 하나를 이용하여 상기 사용자 입력을 확인하고, 상기 확인된 사용자 입력에 따라 상기 표시된 가상의 실험기기를 조작하는 것을 특징으로 하는 사용자 단말에서의 가상 실험 방법. - 제 9 항에 있어서,
상기 기기 조작 단계는,
상기 사용자의 터치 변화에 따라 상기 표시된 가상의 실험기기를 조작하는 것을 특징으로 하는 사용자 단말에서의 가상 실험 방법. - 제 12 항에 있어서,
상기 기기 조작 단계에서 조작된 가상의 실험기기의 조작 결과를 계산하는 계산 단계를 더 포함하고,
상기 표시 단계는 상기 계산된 조작 결과를 수치로 표시하는 것을 특징으로 하는 사용자 단말에서의 가상 실험 방법.
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