바로가기 메뉴
본문 바로가기
대메뉴 바로가기

TECH M

가상/증강현실을 통한 융합교육의 현재와 미래

2016-05-18최재홍 강릉원주대학교 교수

1. 들어가면서

가상현실과 증강현실(Virtual Reality / Augmented Reality, 이후 VR/AR로 표시)은 현실과 가상세계의 상호 인터렉션을 통해 체험 기반형 콘텐츠 생산이 가능해 흥미, 만족 그리고 몰입형 서비스 개발에 적합한 기술이라고 할 수 있다.

VR/AR은 컴퓨터 그래픽(CG)와 홀로그램, 오감 인터렉션, 빅데이터, 다면영상(Screen X)과 클라우드 기술 등 다양한 기술들을 활용해 몰입형 실감교육, 심리ㆍ재활치료, 자동차 및 건축 설계, 테마파크 및 방송용 등 고부가가치 콘텐츠 생산이 가능케 한다.


그림1. VR/AR의 몰입감을 주기 위한 단말기들

(그림1. VR/AR의 몰입감을 주기 위한 단말기들)

여기에 HMD(Head Mounted Display)와 non-HMD, 그리고 반투명한 Optical see-Through HMD를 사용하여 더욱 현실감을 높이게 되는데, 최근 들어 해당 기술의 진입장벽이 낮아지면서 가격 하락과 보급이 원활하게 이뤄질 것으로 보여 관련 산업의 활성화가 기대되는 분야이기도 하다.

초기에 나타난 VR/AR은 단순 체험형으로 국방이나 교육, 의료와 스포츠 등 특정 분야에 사용되었으나, 최근에는 영화 및 성인, 게임 등의 오락 산업의 확장이 두드러지게 나타나며 더욱 몰입감도 깊어지고 있다.

또한 응용분야에 있어서도 군사용, 교육, 헬스케어, 의료, 패션, 관광, 안전교육, 쇼핑(가상피팅), 융합 스포츠, 미디어, 건축, 영화(아바타), 엔지니어링 등 너무도 다양하여 전 방위적으로 모두 적용되고 있다.

다만, 현재 많은 문제점들이 있는 것은 사실이며 생각한 만큼 녹녹하지는 않다는 것이 현실이다.

기술적으로 구현도구와 네트워크의 속도문제, 윤리적인 문제, 사회적인 합의와 아직 준비되지 않은 법·제도에 대한 마련 등 다양하지만 일단은 5G가 구현되는 2020년을 기점으로 원활한 구현과 산업의 동반 활성화를 기대하고 있다.

이러한 서비스의 실현 중에 가장 먼저 엔터테인먼트를 제외한 시장으로 교육을 손꼽고 있다. 어떻게 보면, 서비스 시장으로 가장 구현하기 위한 두 가지 시장이 있는데 그것은 교육과 의료시장이다. 그러한 이유는 가장 보수적이면서도, 인간의 생명을 다루면서 신중을 기해야 하는 큰 리스크가 있는 시장이기 때문이다.

그러나 VR/AR의 기술과 구현에 대한 장벽이 낮아지면서 황금알을 낳는 시장으로 변모하고 있는 것이다. 이러한 교육이 가능한 이유는 VR/AR이 실감형 콘텐츠를 제공하며 몰입감(immersion)과 신기효과(novel effect)로 체험 위주의 효율적인 학습이 가능하기 때문이다.

2. VR/AR 응용 교육의 필요성

최근 3차원 영상처리에 대한 기구나 기술, 컴퓨터의 능력, 저렴한 고화질의 디스플레이와 모션인식 등이 VR/AR의 더욱 현실감 있고, 빠르게 콘텐츠의 생산에 도움을 주고 있다.

VR/AR이 중심이 되는 실감형 교육은 연평균 25.8%로 고속 성장을 전망하고 있다. 과거의 e-러닝이 최근에 모바일을 중심으로 하는 m-러닝으로 바뀌고, 앞으로 VR/AR-러닝, Robot-러닝 등으로 발전을 거듭하면서 현실과 가상의 연결이 활발해지고 교육의 효과는 더욱 증대될 것으로 전망된다.

VR/AR을 이용한 교육은 전통적인 교육보다 2.7배의 효과를 보이며, 집중력이 기존보다 100% 향상된다는 조사결과를 보였는데 그 이유는 집중력과 관심 때문이다.

또한, VR/AR 기반의 교육에 있어서 큰 이점은 사용자 맞춤형이라는 점이다. 즉, 사용자의 선호도와 필요성, 호감도나 수준에 맞는 교육과 훈련이 가능하며 지능을 가지고 대응하는 상황인지형 콘텐츠의 구성이 가능하다는 것이다.

2014년에 하이퍼그리드 비즈니스의 논고에서 VR에 대한 교육을 언급하고 있는데, 교육과 기술의 접목으로 인하여 우리가 살고 있는 세계가 전환되고 있고, 교육은 크게 바뀔 것 중에 하나라고 예견하고 있다.

특히 그 중에서 5가지 이유로 미래의 교육이 변화될 것이라고 주장하고 있는데, 구체적인 내용은 아래와 같다.

1. 가상 교실에서의 협력은 학습자의 사회적인 결속을 증진한다.

2. 현실에서 불가능한 것들이 가상현실에서는 가능하다.

3. 가상 게임기반의 경험은 학습자들의 학습동기를 증진한다.

4. VR은 보상에 대한 새로운 접근을 알려준다.

5. 가상 플랫폼과 헤드셋들은 기존 교육의 경계를 깨고, 창의적 학습의 새로운 도구가 될 것이다.


더불어 이 논고에서는 오큘러스 리프트가 우리시대에 새롭고 끝없는 가능성을 열어주기를 희망한다고 덧붙이며, 오큘러스 리프트에 대한 신뢰와 기대를 반영하고 있다.

이렇게 가상현실을 기반으로 하는 교육은 단순한 호기심을 뛰어 넘어 몰입과 집중으로 뛰어난 학습과 실제적인 효과를 제공하기에 위와 같이 지금까지 기존교육에서 제공하지 못하는 가치를 제공하는 것이다. 또한 그러한 결과로 나타나는 학습자들에게 새로운 학습동기와 보상에 대하여 언급하고 있다.

VR/AR 산업은 초기 시장을 벗어나고 있는데, 현재 기기와 장비, 기술은 글로벌 기업들이 장악하고 있다. 그러나 아직도 콘텐츠 부분에 있어서는 절대강자가 존재하지 않기에(어려운 만큼 기회가 있기에) 글로벌 시장에서 새로운 개념의 창의적인 교육 콘텐츠는 교육의 틀을 바꾸고 의미 있는 변화를 가져올 수 있다고 보여 진다.

이러한 체험형 교육 콘텐츠는 학습 몰입과 공간지각능력 향상에도 큰 영향을 주고, 자기 주도적이고 실제적 이해를 도와 학업 성취에 긍정적이기에 성공 가능성이 큰 것이다.

그러나, VR/AR이 학업성취에 긍정적인 것만은 아니다. 엄청난 기회나 성공 가능성만큼이나 위험도 동반한다. 보수적이며 강의 중심인 현재의 전통적인 교육시스템과의 충돌과 다른 환경 서비스가 가져올 현상의 예측이 현재로써는 불가능하고 기능과 숙련, 위험성을 가진 교육 외에, 인성을 갖추어야 하는 인문 사회적인 교육의 적용에는 한계가 있을 것으로 보인다.

3. VR/AR 융합교육 동향

교과서나 교구재의 콘텐츠를 증강하거나 3D로 상호 인터렉티브하게 체험하는 활용에는 역시 VR/AR이 가장 뛰어난 수단이다.

이러한 도구에 더욱 현실감 있게 하기 위해 스위스 로잔 공대의 촉각을 느끼는 인공손 개발(2013년), 허니웰의 드론에 탑재된 전자코, 각 기업들의 경쟁적으로 개발 중인 몸으로 느끼는 4D VR 등이 VR/AR 세계에서 더욱 민감하고 섬세하게 느낄 수 있도록 실감을 증가시키고 있다. 비주얼 중심에서 인터렉션이 가능한 실감 중심으로 변화되고 있다.

특히 구현하기 가장 어려운 후각과 미각의 구현과 VR/AR의 결합은 단순한 시각과 단순 감각을 넘어 전체적으로 신체에 적정한 자극을 주는 4D VR로 상상 이상의 현실감을 부여하여 줄 뿐 아니라, 교육에 적용되는 경우에는 교육의 효과를 최대한 끌어낼 것으로 보인다.

그림2는 바이오닉사의 인공손과 영국의 전자코센서, 그리고 사이버리스 사의 버추얼라이저, 우리나라 SKT의 인공기구 VR을 보여주고 있으며 모두 VR/AR에 몰입감을 증대시키기 위한 보조 장치들이다.

그림2. VR/AR에 더욱 현실감과 몰입감을 주기 위한 장치들

 

 

 

(그림2. VR/AR에 더욱 현실감과 몰입감을 주기 위한 장치들)

물론 이러한 기기들이 교육에만 활용되는 것은 아니지만, 다양한 현실감의 부여를 교육에 맞추는 경우 실제의 교육과 근접할 뿐 아니라 위험한 상황을 미리 무한정 학습할 수 있는 효과로, 오히려 몰입감과 흥미, 그리고 안정된 심리도 교육 효과가 더욱 클 수 있다는 가능성을 이야기하는 것이다. 이러한 VR/AR을 이용한 교육의 예로는 다음 표 1과 같다.



표1. VR/AR을 이용한 교육 및 훈련, 가상경험의 예

 

 

 

(표1. VR/AR을 이용한 교육 및 훈련, 가상경험의 예)

2016년 4월 Umimmersive의 Education에 퍼블리싱된 ‘The State of Virtual Reality for Education’에 의하면 VR을 통한 교육을 시도했는지를 물었으며(Yes=43%), VR 교육이 새로운 것을 배우는데 도움을 줄 수 있을 것이냐는 질문을 했다(Yes=99%).

또한, VR 교육 경험을 위해 돈을 지불할 용의가 있는가도 물어보았다(Yes=85%). 이는 VR 교육이 비즈니스 모델에 적합한지, 이러한 교육을 통해 기업이 돈을 벌 수 있는지를 알아보려고 한 것이었다.

이외에도 VR을 통해 만들 수 있는 교육 분야에 대해 질문했는데 단연 과학이 53.4%로 1위였다

다만, 아쉬운 것은 설문에 대한 모수를 밝히지 않아서 이러한 조사결과가 어느 정도 정확성과 오차를 지니고 있는지는 확인할 수는 없지만, 일반적인 동향을 파악하는 것으로는 무리가 없다고 판단된다. 정리된 결과는 표2로 나타내었다.

표2. 가상교육에 관련한 질문과 답변 비율

 

 

 

(표2. 가상교육에 관련한 질문과 답변 비율)

4. VR/AR 융합교육 활용사례 - 의학

시장조사업체 GIA(Global Industry Analysts)의 2012년 보고에 의하면 2018년 북미에서만 수술과 진료에 관하여 VR/AR 기술을 이용하는 시장이 24억 3,000만 달러에 달한다고 한다.

다만, 이러한 시장이 현재 아무도 절대적 지배자가 없다는 것이다. 엄청나게 많은 응용 분야가 있음에도 그러하다. 예를 들어 VR/AR을 의료교육에 적용한다면, 기본적인 의료교육과 진단 및 치료, 모의수술, 심리치료, 고소공포증 등 외상에서부터 심리학까지 너무도 다양하다.

특히 의료 및 헬스케어 분야가 VR/AR을 통한 교육과 훈련에 적합한 이유는 학습자가 복잡한 인체에 대한 지식과, 생명을 취급해야 하는 고도의 능숙함을 가져야하기 때문이다.

실제로 경험하기 어려운 상황을 VR/AR을 통하여 비용과 시간을 절약하고 실제 위험한 상황을 모의실험을 통하여 현실감 있게 훈련할 수 있는 장점이 있는 최고의 적용 예이다. 때문에 MS의 홀로렌즈 시연에도 가장 큰 시장이라고 볼 수 있는 게임과 의학 교육, 훈련에 대한 예를 보여준 것도 연관성이 있다고 보여 진다.



그림3. MS의 홀로렌즈에 대한 시연장면(의료 교육과 게임 콘텐츠)

 

 

 

(그림3. MS의 홀로렌즈에 대한 시연장면(의료 교육과 게임 콘텐츠))

이미 오래 전부터 의료분야는 시공을 뛰어넘고, 비용절감과 치료의 효과성을 극대화 할 수 있다는 점에서 논의되어 왔다.

25년 전인 1991년에서부터 가상인체 데이터베이스를 가지고 3차원 화하여 시각화함으로써 해부학에 보다 쉽게 이해할 수 있었고, 3차원 가상 내시경을 통하여 장기의 위치와 크기, 형태를 정확하게 보여주었다. 이외에도 수술 전에 고해상도의 영상을 합성하여 수술 부위에 대한 정보를 더욱 면밀하게 검토하여 수술에 도움을 주며, 실제 수술 시뮬레이션을 실행 할 수 있도록 1990년 초부터 개발되기 시작하였다.

물론 현재와는 현격하게 차이와 한계를 보이지만 당시로써는 효과적인 연습 기반의 VR/AR 기반의 교육 서비스였다. 간단하게 의학 관련 시도를 정리하면 다음과 같다.

o 폴렉스텍 컨설팅 : 오큘러스 이용 환자와 의사 대면 검진, 간단한 치료

o 노스캐로라이나 대학 : 복강경 수술을 위한 3차원 영상 개발

o 캘리포니아 대학 창의적 기술연구소 : 가상현실 치료(고소공포,참전군인)

o 프랑스 토마스 그레고리(의사) : 오큘러스를 이용한 외과 수술 체험

o 이스라엘 모텍 : 가상현실 재활 요법 시뮬레이터. 등

VR/AR을 이용한 의료 교육 및 훈련에 대하여는 아직도 진행 중이다. 이는 앞에서 언급한 바와 같이 다양한 장점에도 불구하고 인간의 생명을 다루는 훈련이므로 더욱 정교해야 할 필요가 있다. 기술적인 문제보다, 환자의 정신적, 신체적인 특징이나 환자의 피드백, 특성 등에 대한 고려가 아직까지는 구현하기 어렵다고 보인다.

이는 일반적인 의료나 헬스케어 관련 교육 외에는 VR/AR 관련 기술자 뿐 아니라, 의사 및 심리학자, 사용자와 환자도 참여하여 더욱 세밀하게 구현되는 관련 콘텐츠가 필요하다는 것이다.

5. VR/AR을 활용한 융·복합 교육의 향후 전망

앞에서 개략적이나마, VR/AR 교육의 필요성과 효과에 대한 논의를 했다. 교육의 몰입감을 통한 VR/AR 교육은 시간과 공간을 뛰어넘고, 학습자의 흥미와 몰입, 만족 면에서도 뛰어나며, 교육의 효과에도 탁월하다.

또한 VR/AR의 교육 활용에 있어서도 고객들은 충분히 비용을 지불할 의사가 있다는 점도 설문조사로 확인할 수 있었다. 이는 앞으로 비즈니스의 산업화에 중요한, 필수적인 요소이다.

그러나 안타깝게도, 실제 세상이 VR/AR에 도취되어 모든 산업에 적용될 것으로 예상됨에도 아직까지 VR/AR에 있어서 절대강자나 우월적인 시장점유를 가진 그룹이 나타나고 있지 않다.

더구나 현재로도 HMD를 중심으로 단말에 치우쳐 있고 변변한 콘텐츠도 시장에 나와 있지 않은 실정이다.

이러한 이유로는 의료시장의 VR/AR 적용 예에서도 언급한 바와 같이, 일반적인 교육에 대하여는 큰 문제가 없겠으나 교육의 특성상, 산업의 특성이 충분히 반영된 섬세함은 아직 부족할 것으로 예상된다.

다시 말해서 기술은 성숙되어가는 반면에 아직까지 우리의 산업과 생활에 흡수되기에는 시간이 필요하다는 의미이다.

단순한 교육이나 엔터테인먼트의 적용에는 멀미나, 콘텐츠 시간 지연, 장시간 사용에 따른 장애, 모자라는 현실감, 시각 장애 등의 기술, 생리적인 문제는 가까운 시일에 해결될 것이지만 인간의 인성을 다루고, 심리를 치료하고, 개인들의 특성을 고려하는 사항들에 대해서는 시간을 두고 연구가 필요하고, 섬세해야 할 필요가 있다.

이제는 VR/AR과 웨어러블, 5G와 빅데이터, 인공지능과 사물인터넷 등 모든 인프라 기반의 기술과 사회, 문화적 배경들이 혼합되어 있다. 한 가지 기술이나 특정 분야에만 종속되는 것이 아니기에 전반적인 VR/AR 교육의 사회·문화적인 환경과 기술에 대한 동향을 예의 주시해야 할 것이다.

그렇다고 우리의 입장에서는 VR/AR 교육 시장이 성숙하도록 기다릴 수만은 없는 실정이다. 앞에서 언급한 바와 같이 VR/AR을 이용한 시장 패권은 크고 막강하며, 차기 미래 플랫폼 중에서 으뜸이기 때문이다. VR/AR 교육 플랫폼과 생태계에 대한 주도권 경쟁이 될 것은 분명하다.

얼마 전까지는 구글과 페이스북, 그리고 삼성과 마이크로 소프트, 소니와 중국의 단말 기업들의 단말 경쟁 중이었다. 이러한 단말은 앞에서보인 HMD에서 non-HMD까지 전 방위적으로 더욱 몰입감을 줄 수 있고, 가볍고, 착용 거부감이 없고, 값이 싸고의 경쟁이었다.

하지만 가까운 시일에는 콘텐츠와 서비스의 경쟁이 될 것이다. 이미 성인용과 게임에 있어서는 상당부분 초경쟁을 앞에 두고 있고, 단말기의 원활한 보급과 함께 확장 중이다. 2016년 올해 게임 개발자들의 50% 이상이 게임 개발용 HMD를 구매할 계획이라는 점에서 콘텐츠의 대량 생산이 다가오고 있음을 알 수 있다.



그림4. 5G에서의 콘텐츠와 서비스 흐름도

 

 

 

(그림4. 5G에서의 콘텐츠와 서비스 흐름도)

VR/AR 일반 교육 시장은 그 다음일 것으로 예상된다. 물론 교육 분야나 시범 서비스와 본 서비스의 차이는 있겠지만, 시장의 흐름 상 엔터테인먼트에서의 시장 진입 이후에 나타나는 공통적인 과정이었기도 하고, 단순한 엔터테인먼트와는 다르다는 이유 때문이다.

또한, 시기적으로 이러한 시점에서는 향후 나타날 VR/AR은 공간과 시간을 초월한 원격 VR과 홀로그램을 통한 실체 VR로의 진행이 예상된다.

그림4는 2020년부터 본격적으로 전개될 5G에서의 킬러 서비스에 대한 도표로, 한국전자통신연구소에서 발간된 콘텐츠 비즈니스의 도표에 본 필자의 생각을 입힌 것이다. 향후 5년을 기점으로 VR/AR 에 대한 교육 콘텐츠는 해당 산업의 콘텐츠 생태계인 CNDP(C=교육 콘텐츠, N=5G, D=IoT단말, P=VR/AR 플랫폼)을 중심으로 가장 큰 산업의 주축이 될 것이 분명하다.



공동기획