KR20180115147A - 가상 현실 기술을 이용한 수류탄 투척 시뮬레이션 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가상현실을 이용한 실전적 훈련효과 극대화 및 안전사고 예방을 위한 것으로 가상의 전투상황에서 적 병사들에게 수류탄을 던져 사살하는 실전과 동일한 훈련 상황을 연출하고, HMD(Head Mounted Display)장치를 통해 기존 FPS(First Person Shooter)게임 및 각종 가상현실 시뮬레이터에 병용 시 실제 전투 상황과 매우 유사하게 구현 가능하다. 본 발명을 통해 기존 훈련용 수류탄에 비해 경제적이면서 안전사고예방에 큰 도움 될 것이며 단순한 1회성 소모품이 아닌 지속적으로 사용이 가능하며 하나의 소프트웨어로 다양한 훈련 상황 연출이 가능하다. 또한 수류탄 투척 실수로 인한 긴급 상황 대처 훈련, 수류탄 절차훈련, 실전 전투훈련 등 다양한 훈련이 가능할 것이며 병사들의 수류탄 투척 전 공포감 또한 본 발명을 통해 해결 될 것이라고 본다. 본 발명의 기술은 목업 으로 수류탄 그대로의 형상을 만들어 그 속에 화약이 아닌 위치센서와 타이머를 통해 가상의 3D 객체를 결합하는 기술로 실제 수류탄을 만지는 그립감과 실제와 같은 폭발 장면 및 폭음의 재연이 가능해진다. 통합제어 시스템을 통해 투척자세의 교정, 평가(거리, 위치, 궤적 등)가 가능하며 수류탄 투척과 유사한 방식의 교육 시 훈련 효과를 높일 수 있고 몰입감과 체감율 또한 극대화 할 수 있다.

Description

가상 현실 기술을 이용한 수류탄 투척 시뮬레이션 방법{Simulation method for throwing hand grenade by using Virtual Reality technology}

본 발명은 가상 현실 기술을 이용한 수류탄 투척 시뮬레이션 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 HMD(Head Mounted Display)를 통해 기존 FPS(First person Shooting)게임 및 다양한 군사훈련 시뮬레이터에 병용이 가능하고 가상현실 속에서 다양한 상황 연출을 보여줌으로서 수류탄 투척시 긴급 상황 대처훈련, 수류탄 절차훈련, 실제 전투훈련 등의 상황을 연출시킬 수 있는 "가상 현실 기술을 이용한 수류탄 투척 시뮬레이션 방법"에 관한 것이다.

일반적으로 수류탄이라 함은 적과의 근접한 전투시 적을 살상하거나 무기를 파괴하기 위한 근접전투용 소형 폭탄을 말하는 것으로, 사람이 손으로 집어서 던질 수 있도록 제작된 수류탄은 상당한 폭발력을 갖고 있어 사용자의 부주위에 의해 자신은 물론 아군에게 까지 피해를 줄 수 있음으로 사전에 충분한 사용방법 및 안전수칙을 익힐 필요가 있다.

그러나, 사고방지를 위하여 충분한 사용방법 및 안전수칙을 익히고 주의하고 있지만, 실전용 수류탄을 사용하는 병사가 수류탄을 투척함에 있어서 가장 흔한 실수는 투척자가 수류탄을 목표지점을 향해 멀리 던지지 못하고 손에서 놓치는 경우에 수류탄을 놓쳤다는 사실을 알고 나서 위험한 상황에 대처할 수 있는 시간이 실질적으로 주어지지 않기 때문에 투척자는 물론이고 동료 병사와 훈련을 감독하는 조교를 비롯하여 수많은 인명피해가 발생하는 문제점이 있었다.

더욱이, 예상하지 못한 상황에서 수류탄으로 자살을 시도하거나 악의적인 목적을 갖고 고의로 수류탄을 터트리는 등의 불미스런 사건이 언론매체를 통해 종종 보도되고 있는 실정이다.

이와 같은 문제점들로 인하여 수류탄에 대한 기술개발이 많이 이루어지고 있으며, 대표적으로 대한민국 등록특허공보 제10-0915704호인 훈련용 수류탄은 황토, 제오라이트, 고령토, 납석, 도석, 규조토, 벤톤자이트, 석회석, 규회석, 규사를 포함하는 군 중에서 선택된 하나 이상의 충진제가 혼합되어 성형되는 탄체와 상기 탄체에 장착되는 아답타조립체와 상기 아답타조립체에 결합되는 신관카트리지 및 상기 신관카트리지에 결합되는 지관카트리지로 이루어진 신관조립체를 포함하고, 상기 탄체는 액상혼합제에 분말알갱이가 혼합된 액상의 혼합물을 도포 또는 도장하여 경화시킨 다수의 미끄럼방지 돌기로 이루어지는 미끄럼방지부를 포함하며, 상기 지관카트리지는 내부에 공간이 형성된 토구조의 지관, 상기 지관의 내부에 상하로 구획 충진되는 폭음제와 연막제, 상기 폭음제와 연막제의 사이에 개재되어 상기 폭음제와 연막제를 구획하면서 상기 폭음제의 폭발에 기인하여 상기 연막제의 폭발을 유도하는 화약을 갖는 연막제 도화부를 포함하며, 상기 아답타조립체는 상기 신관조립체에 결합되는 아답타, 상기 아답타에 공이 스프링을 통해 일측으로 탄력 지지되는 공이, 상기 공이가 상기 공이 스프링에 의해 타격하지 않도록 구속하는 안전고리와 안전크립 및 안전손잡이를 포함하고, 상기 아답타와 안전고리 및 안전손잡이는 자연적으로 분해되는 생분해성 수지나 친환경 합성수지로 이루어진 것을 포함하고, 상기 연막제 도화부는 아센톤 용제 85 내지 95중량％와 니트로셀룰로오스 5 내지 15중량％이 혼합된 젤상태의 바인더 (a) 60 내지 90중량％, 질산칼륨 70 내지 80중량％, 황 12 내지 18중량％ 및 목분 8 내지 12중량％로 혼합된 혼합분말(b) 10 내지 40중량％가 혼합되어 이루어진 기술이다.

상기 훈련용 수류탄을 대표하는 상기한 기술은 훈련용에 적용되는 것일 뿐 본 발명과 같이 일정거리 이상에서 폭발, 원격폭발, 시간설정폭발, 다수개 수류탄의 연쇄폭발이 되지 않아 인명피해는 물론이고 전투 작전을 다양화하지 못하는 문제점이 있었다.

또한, 아군 또는 훈련병의 안전을 위해서 투척지역으로부터 안전한 거리이상이 확보되었을 때 폭발하도록 하는 수류탄 기술이 개발되고 있는데 대표적으로는 대한민국 등록특허공보 제10-0870153호인 수류탄은 스트라이커 스프링에 의해 탄발되어 진행되는 스트라이커; 상기 스트라이커를 고정시키는 스트라이커 레버; 상기 스트라이커 레버가 분리되지 않게 고정시키는 안전핀; 상기 스트라이커에 의해 점화되는 뇌관; 상기 뇌관에 의해 소정의 시간동안 연소되는 도화선; 상기 도화선에 의해 폭발되는 기폭약; 상기 기폭약에 의해 폭발되는 작약; 상기 스트라이커와 상기 뇌관이 장착되는 뇌관조립체; 및 상기 작약의 폭발에 의해 파편으로 튀는 수류탄외피로 구성되는 수류탄에 있어서, 수류탄에서 뽑힐 때에 특정 주파수 무선신호를 발생시키는 안전핀; 상기 스트라이커의 진행을 물리적으로 방해하는 스트라이커 진로 방해부; 및 상기 안전핀에서 발생되는 상기 특정 주파수 무선신호를 수신하고, 상기 특정 주파수 무선신호가 수신되지 않을 때에 상기 스트라이커 진로 방해부에서 스트라이커를 진행시키도록 하는 수신모듈로 이루어진 기술이다.

그러나, 상기 종래의 기술은 수류탄과 안전핀 간의 거리 또는 수류탄과 단말기간의 거리가 확보되지 않았을 때에는 수류탄이 폭발하지 않음으로서 불의의 인명사고를 예방하는 것인데, 특정 주파수 무선신호를 발생하는 안전핀이 투척자에 의해서 제거됨으로 안전핀은 안전지대에 있을 것이고 수류탄을 폭발시키기 위해서 상기 제거된 안전핀을 수류탄 투척 후 수류탄이 폭발할 수 있도록 별도의 지역으로 이동시켜야하므로 연습용 수류탄에서는 안전사고를 방지할 수 있으나, 실전용 수류탄을 다루는 훈련에는 전혀 도움을 줄 수 없는 문제점이 있었다.

아울러, 종래의 기술로서, 대한민국 공개특허공보 제10-2011-0114126호인 모의 수류탄을 이용한 모의교전 시스템은 수류탄 형상을 갖는 하우징을 가지며, 상기 하우징 내에 온/오프 스위치를 구비하는 작동 스위치부, 상기 하우징의 충격을 감지하는 충격 센서, 수류탄 폭발시 발생하는 섬광을 모사한 폭발섬광을 발생하여 상기 하우징 외부로 방사하는 폭발섬광 발생부, 수류탄 폭발시 발생하는 폭발음을 모사한 폭발음향을 발생하여 상기 하우징 외부로 발산시키는 폭발음향 발생부 및 상기 작동 스위치부가 온(on) 되거나 상기 충격 센서에 의해 일정 값 이상의 충격이 감지된 경우 상기 폭발섬광 발생부 또는 폭발음향 발생부를 동작시켜 폭발섬광 또는 폭발음향을 발생시키는 폭발 제어부를 구비한 모의 수류탄과; 상기 모의 수류탄에서 발생된 폭발섬광의 세기를 감지하는 폭발 섬광 감지부, 상기 모의 수류탄에서 발생된 폭발음향의 세기를 감지하는 폭발음향 감지부, 상기 감지된 폭발섬광의 세기 또는 폭발음향의 세기를 이용하여 피격여부를 결정하는 피격 결정부, 상기 피격 여부의 데이터를 무선을 이용하여 외부로 전송하는 RFID 태그 및 상기 결정된 피격 여부를 청각신호 또는 시각신호로 출력하는 출력부를 포함하는 감지장치로 이루어진 기술이다.

그러나, 이와 같은 종래 기술들을 이용하여 충분한 절차와 방법을 교육 받은 경우에도 처음 실전용 수류탄을 쥐어본 병사들은 폭발하는 장면과 폭음에 두려움이 생겨 수류탄을 제대로 던지지 못해 사망하는 사례들이 종종 보인다.

그리고 수류탄의 생산/보관의 안전성 측면으로 기존의 연습용 수류탄은 대량의 재고와 제조과정 중 원인불명의 점화에 의해 폭발하는 사고들이 존재하고 있다는 문제점들이 여전히 남아 있다.

1. 대한민국 등록특허공보 제10-0915704호 2. 대한민국 공개특허공보 제10-2011-0114126호

따라서, 본 발명의 목적은 실제 장비와 동일 형상의 구조물과 기능품 장치를 설계하고, 가상의 모델링과 수류탄 구조물을 위치센서로 연동해 기존 제시된 가상현실의 촉감을 느끼는 방법들과 다르게 실제 물체를 만지기에 더욱 리얼한 촉감을 느낄 수 있고 가상현실에서 실제 수류탄을 던지는 체감율과 실제와 같은 폭발장면과 폭음을 구현할 수 있도록 하는 가상 현실 기술을 이용한 수류탄 투척 시뮬레이션 방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 가상 현실 기술을 이용한 수류탄 투척 시뮬레이션 방법은,

(a) 훈련자의 움직임 정보를 실시간으로 획득하는 모션캡쳐장치와 소정의 가상 현실을 보여주는 HMD를 착용하는 단계;

(b) 센서와 타이머와 위치인식장치 및 무선 통신부가 장착된 목업 수류탄을 실내 또는 실외의 현장에서 투척하는 단계;

(c) 상기 위치인식장치가 상기 목업 수류탄의 투척 경로를 제공하여 상기 무선 통신부를 통하여 상기 HMD로 무선 전송하는 단계;

(d) 상기 HMD에서 구현되는 가상 현실 속에서 상기 목업 수류탄에 대응하는 가상 수류탄의 가상 경로를 상기 투척 경로에 대응하여 보여주는 단계를 구비한다.

본 발명에 있어서, 상기 센서는 상기 목업 수류탄이 던져지는 순간을 감지하며, 상기 타이머는 상기 목업 수류탄의 투척시부터 폭발하기까지의 시간인 폭발 시간을 카운트하며, 상기 위치인식장치는 상기 타이머 작동시 상기 목업 수류탄의 투척 경로를 계산하며, 상기 무선 통신부는 상기 폭발 시간 정보와 상기 투척 경로 정보를 상기 HMD로 무선 전송하고 상기 HMD에서는 가상 현실 속에서 상기 목업 수류탄의 투척 경로에 대응하여 가상 수류탄의 투척 경로를 보여주고 상기 폭발 시간에 맞추어 소정의 폭발 장면과 폭발음을 출력하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 목업 수류탄은 실제 수류탄과 동일한 구조의 안전핀, 안전클립, 스트라이커 클립, 스트라이커, 센서가 더 구비되어 있으며, 상기 스트라이커 클립이 상기 훈련자의 손에서 떨어져 상기 스트라이커가 작동하는 것을 상기 센서가 감지하는 순간 상기 타이머가 상기 목업 수류탄의 상기 폭발 시간을 카운트하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 목업 수류탄은 상기 훈련자의 손에서 떨어지는 순간을 상기 센서가 감지하는 순간 상기 타이머가 상기 목업 수류탄의 상기 폭발 시간을 카운트하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시예인 가상 현실 기술을 이용한 수류탄 투척 시뮬레이션 방법은,

(a) 훈련자의 움직임 정보를 실시간으로 획득하는 모션캡쳐장치와 소정의 가상 현실을 보여주는 HMD를 착용하는 단계;

(b) 적어도 1 대 이상의 3D 카메라를 준비하는 단계;

(c) 센서와 타이머와 위치인식장치 및 무선 통신부가 장착된 목업 수류탄을 실내 또는 실외의 현장에서 투척하는 단계;

(d) 상기 목업 슈류탄의 투척 경로를 적어도 1 대 이상의 상기 3D 카메라가 촬영하는 단계;

(e) 상기 3D 카메라에서 촬영된 영상 정보를 좌표 측정을 위한 GPS 수신기가 내장된 상기 위치인식장치로 전송하는 단계;

(c) 상기 위치인식장치가 상기 목업 수류탄의 투척 영상과 좌표 정보를 상기 무선 통신부를 통하여 상기 HMD로 무선 전송하는 단계;

(d) 상기 HMD에서 구현되는 가상 현실 속에서 상기 목업 수류탄에 대응하는 가상 수류탄의 가상 경로를 상기 투척 경로에 대응하여 보여주는 단계를 구비하며,

상기 센서는 상기 목업 수류탄이 던져지는 순간을 감지하며, 상기 타이머는 상기 목업 수류탄의 투척시부터 폭발하기까지의 시간인 폭발 시간을 카운트하며, 상기 위치인식장치는 상기 타이머 작동시 상기 목업 수류탄의 투척 경로를 계산하며, 상기 무선 통신부는 상기 폭발 시간 정보와 상기 투척 경로 정보를 상기 HMD로 무선 전송하고 상기 HMD에서는 가상 현실 속에서 상기 목업 수류탄의 투척 경로에 대응하여 가상 수류탄의 투척 경로를 보여주고 상기 폭발 시간에 맞추어 소정의 폭발 장면과 폭발음을 출력하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 가상 현실 기술을 이용한 수류탄 투척 시뮬레이션 방법을 실시하는 경우 VR(Virtual Reality)관련 최신 정보통신기술의 융복합을 통해 제품기술 차별화를 이루고 수류탄 훈련 뿐 아니라 향후 다양한 군사/무기 체계로 접목이 가능하다.

본 발명은 군사/무기 체계지만 안전성이 있으며 HMD와 모션캡쳐 장치를 착용 시 가상현실에서 실제처럼 보여지므로 몰입감은 증대 될 것이며 교육효과 역시 좋아 질 것이다.

또한, 본 발명을 토대로 다양한 무기체계에 접목이 가능하며, 스포츠나 FPS게임 부분에서도 접목성을 보여줄 수 있다.

더불어, 본 발명은 가상현실 기술을 적용한 훈련법으로 20대 장병들의 실질적 훈련 참여도가 높아질 뿐만 아니라 이를 활용하여 군사임무 수행절차 개선에도 큰 도움을 줄 것이다. 또 재연성 있는 현실적인 훈련환경으로 인해 표준화되고 일관성 있는 훈련교육 내용을 구성 할 수 있으며, 훈련 후 결과평가 역시 정량화, 표준화 가능할 것이다.

도면 1은 본 발명에 따른 목업 수류탄의 구성도이다.
도면 2은 본 발명에 따른 수류탄 투척 시의 시스템 구현법
도면 3은 본 발명에 따른 가상 현실 기술을 이용한 수류탄 투척 시뮬레이션 방법을 설명하는 흐름도이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에서 제안하는 가상 현실 기술을 이용한 수류탄 투척 시뮬레이션 방법에 대하여 설명하기로 한다.

참고로, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로서 본 발명의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다. 또한, 후술 되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 목업(Mock up) 수류탄의 구성을 나타낸 도면이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 목업 수류탄은 신체(10), 탄체(20), 안전핀(30), 안전클립(40), 스트라이커(50), 스트라이커 스프링(60), 스트라이커 클립(70), 충격완화장치(80), 타이머(90), 위치인식장치(100), 센서, 타이머, 무선 통신부(도 2에서 설명)로 구성된다. 본 발명의 목업 수류탄에 있어서, 신체(10), 탄체(20), 안전핀(30), 안전클립(40), 스트라이커(50), 스트라이커 스프링(60), 스트라이커 클립(70)은 실제 수류탄과 동일 유사하게 구현한 것이고, 나머지 구성 요소는 본 발명의 투척 시뮬레이션 방법에 필요한 것들이다.

본 발명의 목업 수류탄의 투척법은 일반 수류탄과 동일한 절차로 투척한다(안전핀(30) 제거, 안전클립(40) 제거, 투척 순서).

투척시 스트라이커 클립(70)이 손에서 떨어지면 스트라이커(50)가 트리거되고, 이를 도 2의 센서가 감지하면 타이머(90)가 작동한다. 참고로 센서는 타이머(90) 상부에 설치될 수 있으며 이는 설계적 사항이라 추가적인 설명은 생략한다.

위치인식장치(100)는 투척시 그 투척 궤도 정보를 HMD로 전송한다.

또한, 본 발명의 목업 수류탄의 탄체(20) 내부에는 탄성체로 이루어지는 충격완화장치(80)가 포함되어 있어 실내 또는 실외 현장에서 던져진 목업 수류탄이 벽, 지면 등에 충돌하여 발생된 충격이 내부 전자 장치로 전달되지 않도록 하였다.

후술하겠지만, 목업 수류탄에는 HMD와 무선 통신이 가능한 무선 통신부가 포함되어 있다.

도 2는 본 발명에서 제안하는 가상 현실 기술을 이용한 수류탄 투척 시뮬레이션 방법을 실시하기 위한 시스템의 개념도이다.

도시된 바와 같이, 도 1에 도시된 목업 수류탄은 센서, 타이머, 위치인식장치, 무선 통신부를 포함하는 전장 장치가 더 포함되어 있다. 참고로, 본 발명의 전자 장치는 탄성체로 이루어지는 충격완화장치(80) 내부에 포함되어 있을 수 있으나 이는 설계적인 사항일 뿐으로 설치 위치는 충격 내지 구조를 감안하여 적절하게 배치할 수 있다.

센서는 목업 수류탄의 스트라이커(50)가 트리거되는 것을 감지하며, 타이머는 센서의 정보를 수신받아 목업 수류탄의 폭발 시간(설정 시간)을 카운트하며, 위치인식장치는 타이머가 작동하면 목업 수류탄의 투척 경로를 계산하여 무선 통신부를 통하여 HMD로 전송한다.

이러한 목업 수류탄을 이용하여 수류탄 투척 훈련자는 모션캡쳐장치를 착용 후 목업 수류탄을 투척한다.

투척시 훈련자의 움직임을 모션캡쳐 장치가 인식하며 인식한 정보와 목업 수류탄 투척시 발생하는 목업 수류탄의 위치정보 및 폭발시간 등을 무선 통신부를 갖춘 HMD로 전송한다.

따라서, HMD를 착용하고 있는 훈련자(사병, 간부 등)는 실제와 같은 3D 가상환경 속에서 수류탄의 투척 경로와 폭파장면 등을 실감나게 체험할 수 있다.

참고로, 본 발명의 모션캡쳐장치는 훈현자의 동작을 인식할 수 있는 장치로 예컨대 상용화되어 있는 퍼셉션 뉴런(Perception Neuron)과 같은 모션캡쳐 장치일 수 있으며, 위치인식장치는 현장에서 투척되는 위치와 경로를 계산하는 장치이다.

이하에서는 본 발명에 따른 가상 현실 기술을 이용한 수류탄 투척 시뮬레이션 방법에 대하여 구체적으로 설명하기로 한다.

먼저, 본 발명의 실시를 위해서는 수류탄 투척시의 탄도곡선, 거리/방향별 폭음 등과 관련된 데이타와 3D 모델링 및 가상 환경을 통합제어컴퓨터을 갖춘 HMD에 저장한다. 참고로, 본 발명의 실시를 위하여 통합제어컴퓨터를 HMD와 분리하여 구축할 수도 있다.

다음, 투척 현장에는 목업 수류탄의 투척 경로를 측정하기 위한 3D 카메라가 적어도 1대 이상 제공된다.

훈련자가 모션캡쳐장치와 HMD를 착용하는 경우 기제작하여 저장한 가상의 환경(도심,산,해안가 등)이 펼쳐진다.

이러한 가상의 환경속에서 훈련자는 목업 수류탄을 실내 또는 실외의 현장에서 실제로 투척한다.

투척시, 적어도 1대 이상의 3D 카메라가 투척되는 목업 수류탄의 궤도를 촬영한다.

촬영된 정보는 목업 수류탄에 내장되어 있으며 GPS 수신기 등이 내장되어 있는 위치인식장치로 전송된다. 위치인식장치는 목업 수류탄의 좌표 정보와 궤도 영상 정보를 무선 통신부를 통하여 HMD로 전송한다

HMD는 목업수류탄의 투척 경로에서 수신된 정보(폭발 시간과 투척 경로)를 이용하여 훈련자에게 가상 공간에서 가상의 3D 수류탄과 그 투척 경로 및 폭발 시간에 도달한 경우의 폭발 장면을 보여준다.

이러한 본 발명에 따른 가상 현실 기술을 이용한 수류탄 투척 시뮬레이션 방법의 흐름도는 도 3에 도시되어 있다.

도시된 바와 같이, 본 발명은

(a) 훈련자의 움직임 정보를 실시간으로 획득하는 모션캡쳐장치와 소정의 가상 현실을 보여주는 HMD를 착용하는 단계;

(b) 센서와 타이머와 위치인식장치 및 무선 통신부가 장착된 목업 수류탄을 실내 또는 실외의 현장에서 투척하는 단계;

(c) 상기 위치인식장치가 상기 목업 수류탄의 투척 경로를 제공하여 상기 무선 통신부를 통하여 상기 HMD로 무선 전송하는 단계;

(d) 상기 HMD에서 구현되는 가상 현실 속에서 상기 목업 수류탄에 대응하는 가상 수류탄의 가상 경로를 상기 투척 경로에 대응하여 보여주는 단계를 구비한다.

본 발명에 있어서, 상기 센서는 상기 목업 수류탄이 던져지는 순간을 감지하며, 상기 타이머는 상기 목업 수류탄의 투척시부터 폭발하기까지의 시간인 폭발 시간을 카운트하며, 상기 위치인식장치는 상기 타이머 작동시 상기 목업 수류탄의 투척 경로를 계산하며, 상기 무선 통신부는 상기 폭발 시간 정보와 상기 투척 경로 정보를 상기 HMD로 무선 전송하고 상기 HMD에서는 가상 현실 속에서 상기 목업 수류탄의 투척 경로에 대응하여 가상 수류탄의 투척 경로를 보여주고 상기 폭발 시간에 맞추어 소정의 폭발 장면과 폭발음을 출력할 수 있도록 하였다.

지금까지 설명한 본 발명은 가상현실(Virtual Reality) 기술을 기반으로 한 다양한 훈련환경, 사실적인 수류탄과 투척경로의 재연, 실제와 유사한 훈련 상황을 제공하고 훈련자의 투척능력 및 전투요령을 향상시키는 고효율, 저비용의 시뮬레이터 시스템과 그 방법을 제공하기 위한 것이다.

간부와 병사들이 본 발명을 토대로 HMD 및 HMD와 유무선으로 연결되는 모션캡쳐 장치를 착용하고, 가상현실 속에서 병사들끼리 3D아바타 형상 나오며, 수류탄 또한 가상의 객체로 나와 실제로 훈련하는 효과를 줄 수 있다.

수류탄은 목업으로 만들어지며 만들어진 수류탄위에 가상의 객체를 씌우는 형식으로 병사들이 실제 수류탄을 잡는 것처럼 느껴질 것이고, 따라서 가상현실 속에서 촉감이 더해져 몰입감과 체감률이 증대할 것이다.

본 발명에 따른 수류탄 시뮬레이션 시스템은, 수류탄을 가상적으로 제어하기 위한 시스템으로서, 수류탄과 수류탄 내부에 탑재된 위치인식장치와 각종 센서들로 계속된 투척경로의 데이터베이스를 축적할 수 있다.

또한 본 발명은 목업 수류탄의 타이머 기능을 이용하여 기존 수류탄과 같이 투척 후 일정시간이 지나면 가상 공간에서 소정의 폭발 장면을 보여준다.

폭발 장면은 기존 제작된 모델링/효과 등으로 실제와 같은 장면을 묘사하며, 폭음은 거리/방향 등으로 구분된 데이터베이스를 제작 후 투척자의 거리/방향과 유사한 폭음을 들려주는 것으로 실제 수류탄을 투척한 것과 같은 상황을 체감할 수 있게 한다.

본 발명에 따른 가상현실기반 훈련용 시뮬레이터 시스템은 1개 또는 복수의 HMD(HMD는 통합컴퓨터 시스템을 내장할 수 있다), 수류탄 모형 장치인 목업 수류탄으로 구성되며, HMD에서 훈련방법에 따른 가상환경을 다양하게 설정하여 산, 해안가, 도심 등의 훈련환경을 제공할 수 있으며, 멀리 던지기, 목표물 맞추기, 움직이는 적군들과의 전투 등 다양한 방식으로 훈련시킬 수 있다.

또한, HMD는 모션캡쳐 장치의 각종 센서에서 전송되는 훈련자의 투척자세 및 목업 수류탄의 위치정보장치에서 추출된 수류탄의 포물곡선 등을 가상 현실 속에서 보여준다. 따라서 본 발명의 방법을 실시하는 경우 훈련자의 투척법을 개선시킬 수 있으므로 기존 수류탄 투척법에 비해 효율적인 훈련을 제공할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명을 통해 실전용 수류탄을 던지기에 앞서 가상현실로 실제로 수류탄을 던졌을 때 폭발장면과 폭음을 미리 체험함으로서 수류탄에 대한 불안감을 줄여주는 것으로 안전사고 예방에 도움이 될 것으로 보인다.

본 발명의 가상현실 연습용 수류탄은 기존의 일회용 방식이 아니라 회수해 재사용하는 방식으로 기존 내장되어 있는 위치인식장치를 활용 시 소실한 수류탄의 회수에 도움이 된다.

본 발명을 통해 수류탄 투척훈련 시 정확한 탄도곡선을 계산할 수 있어 정량화되고 표준화된 평가결과를 얻을 수 있으며, 이를 통해 정확한 투척요령을 체득할 수 있다.

또한, 본 발명의 제품은 화약이 들어가지 않기에 훈련/보관 시 기존 수류탄과 같은 원인불명의 점화로 단일/연쇄 폭발 피해상황 등을 예방할 수 있다.

지금까지 설명한 본 발명의 가상 현실 기술을 이용한 수류탄 투척 시뮬레이션 방법의 기술적 사상을 요약하여 정리하면 다음과 같다.

본 발명은 가상현실을 이용한 실전적 훈련효과 극대화 및 안전사고 예방을 위한 것으로 가상의 전투상황에서 적 병사들에게 수류탄을 던져 사살하는 실전과 동일한 훈련 상황을 연출하고, HMD(Head Mounted Display)장치를 통해 기존 FPS(First Person Shooter)게임 및 각종 가상현실 시뮬레이터에 병용 시 실제 전투 상황과 매우 유사하게 구현 가능하다.

본 발명을 통해 기존 훈련용 수류탄에 비해 경제적이면서 안전사고예방에 큰 도움 될 것이며 단순한 1회성 소모품이 아닌 지속적으로 사용이 가능하며 하나의 소프트웨어로 다양한 훈련 상황 연출이 가능하다.

또한 수류탄 투척 실수로 인한 긴급 상황 대처 훈련, 수류탄 절차훈련, 실전 전투훈련 등 다양한 훈련이 가능할 것이며 병사들의 수류탄 투척 전 공포감 또한 본 발명을 통해 해결 될 것이라고 본다.

본 발명의 기술은 목업으로 수류탄 그대로의 형상을 만들어 그 속에 화약이 아닌 위치센서와 타이머를 통해 가상의 3D 객체를 결합하는 기술로 실제 수류탄을 만지는 그립감과 실제와 같은 폭발 장면 및 폭음의 재연이 가능해진다.

HMD 속에 내장될 수 있는 통합제어시스템을 통해 투척자세의 교정, 평가(거리, 위치, 궤적 등)가 가능하며 수류탄 투척과 유사한 방식의 교육 시 훈련 효과를 높일 수 있고 몰입감과 체감율 또한 극대화 할 수 있다.

10 :신체
20 :탄체
30 :안전핀
40:안전클립
50:스트라이커
60:스트라이커 스프링
70:스트라이커 클립
80:충격완화장치
90:타이머
100:위치인식장치

Claims (5)

1. 가상 현실 기술을 이용한 수류탄 투척 시뮬레이션 방법으로서,
   (a) 훈련자의 움직임 정보를 실시간으로 획득하는 모션캡쳐장치와 소정의 가상 현실을 보여주는 HMD를 착용하는 단계;
   (b) 센서와 타이머와 위치인식장치 및 무선 통신부가 장착된 목업 수류탄을 실내 또는 실외의 현장에서 투척하는 단계;
   (c) 상기 위치인식장치가 상기 목업 수류탄의 투척 경로를 제공하여 상기 무선 통신부를 통하여 상기 HMD로 무선 전송하는 단계;
   (d) 상기 HMD에서 구현되는 가상 현실 속에서 상기 목업 수류탄에 대응하는 가상 수류탄의 가상 경로를 상기 투척 경로에 대응하여 보여주는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 가상 현실 기술을 이용한 수류탄 투척 시뮬레이션 방법.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 센서는 상기 목업 수류탄이 던져지는 순간을 감지하며, 상기 타이머는 상기 목업 수류탄의 투척시부터 폭발하기까지의 시간인 폭발 시간을 카운트하며, 상기 위치인식장치는 상기 타이머 작동시 상기 목업 수류탄의 투척 경로를 계산하며, 상기 무선 통신부는 상기 폭발 시간 정보와 상기 투척 경로 정보를 상기 HMD로 무선 전송하고 상기 HMD에서는 가상 현실 속에서 상기 목업 수류탄의 투척 경로에 대응하여 가상 수류탄의 투척 경로를 보여주고 상기 폭발 시간에 맞추어 소정의 폭발 장면과 폭발음을 출력하는 것을 특징으로 하는 가상 현실 기술을 이용한 수류탄 투척 시뮬레이션 방법.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 목업 수류탄은 실제 수류탄과 동일한 구조의 안전핀, 안전클립, 스트라이커 클립, 스트라이커, 센서가 더 구비되어 있으며, 상기 스트라이커 클립이 상기 훈련자의 손에서 떨어져 상기 스트라이커가 작동하는 것을 상기 센서가 감지하는 순간 상기 타이머가 상기 목업 수류탄의 상기 폭발 시간을 카운트하는 것을 특징으로 하는 가상 현실 기술을 이용한 수류탄 투척 시뮬레이션 방법.
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 목업 수류탄은 상기 훈련자의 손에서 떨어지는 순간을 상기 센서가 감지하는 순간 상기 타이머가 상기 목업 수류탄의 상기 폭발 시간을 카운트하는 것을 특징으로 하는 가상 현실 기술을 이용한 수류탄 투척 시뮬레이션 방법.
5. 가상 현실 기술을 이용한 수류탄 투척 시뮬레이션 방법으로서,
   (a) 훈련자의 움직임 정보를 실시간으로 획득하는 모션캡쳐장치와 소정의 가상 현실을 보여주는 HMD를 착용하는 단계;
   (b) 적어도 1 대 이상의 3D 카메라를 준비하는 단계;
   (c) 센서와 타이머와 위치인식장치 및 무선 통신부가 장착된 목업 수류탄을 실내 또는 실외의 현장에서 투척하는 단계;
   (d) 상기 목업 슈류탄의 투척 경로를 적어도 1 대 이상의 상기 3D 카메라가 촬영하는 단계;
   (e) 상기 3D 카메라에서 촬영된 영상 정보를 좌표 측정을 위한 GPS 수신기가 내장된 상기 위치인식장치로 전송하는 단계;
   (c) 상기 위치인식장치가 상기 목업 수류탄의 투척 영상과 좌표 정보를 상기 무선 통신부를 통하여 상기 HMD로 무선 전송하는 단계;
   (d) 상기 HMD에서 구현되는 가상 현실 속에서 상기 목업 수류탄에 대응하는 가상 수류탄의 가상 경로를 상기 투척 경로에 대응하여 보여주는 단계를 구비하며,
   상기 센서는 상기 목업 수류탄이 던져지는 순간을 감지하며, 상기 타이머는 상기 목업 수류탄의 투척시부터 폭발하기까지의 시간인 폭발 시간을 카운트하며, 상기 위치인식장치는 상기 타이머 작동시 상기 목업 수류탄의 투척 경로를 계산하며, 상기 무선 통신부는 상기 폭발 시간 정보와 상기 투척 경로 정보를 상기 HMD로 무선 전송하고 상기 HMD에서는 가상 현실 속에서 상기 목업 수류탄의 투척 경로에 대응하여 가상 수류탄의 투척 경로를 보여주고 상기 폭발 시간에 맞추어 소정의 폭발 장면과 폭발음을 출력하는 것을 특징으로 하는 가상 현실 기술을 이용한 수류탄 투척 시뮬레이션 방법.
   
   

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