†Corresponding author: 종신회원, 선박해양플랜트연구소 해양안전연구부 연수연구원, 서 론
선원 훈련은 해양 사고의 큰 비중을 차지하는 인적 오류를 막기 위한 기초적인 예방책으로서 그 중요성을 가진다. 특히 화재, 침수, 충돌 등과 같은 선박의 비상상황에선 선원들이 당 황하여 판단 오류를 일으키기 쉽기 때문에 2차 사고를 유발할 가능성이 높아진다. 이를 대비하기 위해선 선원들의 신속하고 정확한 비상 대응 능력 배양을 위한 선원 훈련이 필수적이다.
선원 훈련에 있어 비상 대응 능력을 위한 하위 요구사항은 다음 세 가지와 같다: 장비 숙달, 절차 숙달, 환경 숙달. 장비 숙달은 소화기와 같은 비상 장비를 상황에 맞게 동작, 대응하 는 능력이며 절차 숙달은 비상 상황 시 비상배치표에 명기된 역할에 따른 절차를 오류없이 신속하게 수행하는 능력, 환경 숙달은 비상 상황에 대피로를 파악하여 안전하게 대피할 수 있는 능력으로 정의된다. 선원 훈련에서 이러한 능력을 성공 적으로 배양하기 위해선 다양한 비상 상황과 환경을 제어할 수 있는 가상 훈련 기법이 효율적인 기법으로 사용될 수 있다 (Capuano and King, 2015; Lim and Kim, 2003; Xu et al., 2014).
최근 HMD(Head-Mounted Display), 제스처 인식 센서, ODT(Omni-Directional Treadmill) 등의 고가 가상현실 장비 가 대중화되면서 가상현실과 관련된 연구가 활발해지고 있다. 해양 안전 분야에 있어 가상현실 시장 대중화는 기존의 고가 장비를 이용한 항해사 대상 풀미션 훈련으로부터 저가 장비를 이용한 일반 선원 대상의 훈련까지 훈련 대상의 범위와 상황 구현의 폭을 넓히는 영향을 끼치게 되었다. 몰입형 가상현실 장비로 인해 가상 환경의 몰입감이 커지고, 가상 환경에서의 체험이 보다 사실적으로 모사되는 것이다(Park et al., 2015).
이러한 가상현실 기반의 선원 훈련 기법은 시나리오 제어 가능, 안전성 향상, 훈련 비용 절감, 재사용성, 반복 훈련의 용 이 등의 장점을 가진다(Xu et al., 2015). 특히 화재나 침수와 같은 재난 상황에 대한 물리적 환경 기반 훈련은 구현의 어려 움, 위험성, 비용, 훈련 시간으로 인해 수행하기 어려운 점들 이 많다. 선원 훈련 기관 측면에선 IMO 규정(IMO, 2006)에 기반하여 다수의 선원들에게 정기적인 훈련을 제공할 수 있어 야 하기 때문에 이러한 물리적 기반 기법 대비 가상현실 기반 의 훈련 기법이 가지는 장점은 더욱 커진다.
본 논문에선 선박 화재 상황에 대한 가상 선원 훈련 플랫폼 을 제안한다. 기존의 물리적 화재 소방 훈련과 달리 제안하는 플랫폼은 가상 선박 환경에서 다수의 피훈련자가 참여하는 종 합 상황 훈련을 제공한다. 본 훈련 플랫폼은 선박 내 화재 상 황에 대한 선원의 초기 대응 능력, 대피 능력, 비상 대응 능력 배양을 목표로 한다. 각 피훈련자의 훈련 몰입도를 극대화 하 기 위하여 HMD 기반의 몰입형 모사훈련을 구현하며 피훈련 자는 가상 환경과 훈련 참여자와의 상호작용을 통해 절차를 수행하고 그에 대한 즉각적 피드백을 받는다.
제안하는 훈련 플랫폼은 보다 사실적인 훈련을 위해 실제 재난 상황과 근무 환경을 가상 환경에서 모사하기 위한 기법 들을 포함한다. 2장에서 본 훈련 플랫폼과 관련된 선행 연구 들을 2장에서 언급하고 3장에선 화재 모델을 기반한 실시간 시뮬레이션에 대한 연구를 다룬다. 4장에서는 가상 선박 훈련 환경과 피훈련자의 상호작용에 대한 내용을, 5장에서는 훈련 플랫폼에 사용된 선박 화재 상황에 대한 훈련 시나리오를 보 인다. 6장에서 훈련 플랫폼의 구현을, 7장에서 훈련 플랫폼에 대한 토의를, 8장에서 본 훈련 플랫폼에 대한 결론과 향후 연 구에 대하여 언급한다.
관련 선행 연구
컴퓨팅 환경에서의 사실적인 화재 모사를 위해 많은 컴퓨 팅 유체 역학 소프트웨어들이 공기 흐름, 탈 것의 종류, 건물 구조 등의 정보에 기반하여 화재 및 연기를 시뮬레이션해왔 다. 예를 들어, NIST(National Institute of Standards and Technology)에서 개발한 FDS(Fire Dynamics Simulator)의 경우에 실제 실험 데이터와 5~20% 오차를 가질 정도로 정밀 한 결과를 산출하기 때문에 많은 화재 시뮬레이션에서 이용하 였다(Peacock, 2013). 본 플랫폼은 선내 화재 상황을 two-zone 화재 모델을 통해 근사할 수 있는 CFAST(Consolidated Model of Fire Growth and Smoke Transport) 및 FDS를 기반으로 화재를 모사하였다.
최근 가상현실 하드웨어의 보급과 시장의 성숙도로 인해 몰입형 가상 훈련에 대한 기반 연구들이 발표되고 있다 (Chittaro and Buttussi, 2015; Xu et al., 2014; Capuano and King, 2015). Chittaro and Buttussi(2015)는 비행기에 탑승하는 일반 탑승객을 대상으로 비상 탈출 훈련에 대한 기 억 유지 효과를 몰입형 게임 기반 가상 훈련과 기존 카드 기 반 훈련에 대하여 비교분석하는 연구를 수행하였다. 해당 연 구는 부정적 경험이 기억 유지를 강화시킨다는 이론을 기반으 로 HMD 기반의 몰입형 환경 내에서 절차를 정상적으로 수행 하지 않았을 때 옆 승객이 다치는 등의 부정적 이벤트를 발생 시켰다. 훈련 직후 구두 검정 및 1주 후에 재 실시한 구두 검 정과의 결과 비교를 통해 몰입형 가상 훈련이 기존 카드 기반 훈련에 비해 기억 유지 측면에서 더 우수함을 보였다.
Xu et al.(2014)은 화재 상황에서의 주요 사망 원인인 연기 및 유독가스를 가상 환경 내에서 시뮬레이션하여 최적 대피 훈련 경로를 탐색하는 연구를 수행하였다. 연기 확산 및 위험 성의 시뮬레이션을 위하여 FDS와 FED(Fractional Effective Dose) 인덱스를 이용하여 연기의 열기 및 유독성을 시뮬레이 션하고 이를 시각화하였다. 해당 연구는 시뮬레이션에서의 연 기 및 열 확산 결과를 토대로 가능한 비상 대피 경로들의 안 전성을 각각 평가하여 최적 비상 대피 경로를 도출하였다.
Capuano and King(2015)은 학생들의 위급 상황에 대한 대피 능력을 배양하기 위하여 serious game을 기반한 탈출 가상 훈련을 발표하였다. 온톨로지 기반으로 정립된 비상 탈 출 능력을 배양하기 위해 그래프 기반의 행동 모델과 이를 평 가 하기 위한 행위 기반 평가 모델을 함께 제시하였다. serious game은 참여 학생이 게임 후 평가 뿐 아니라 게임 중에도 피드백을 통한 자가 평가 및 교정을 할 수 있도록 설 계되었다.
관련 선행 연구들은 가상 현실 기술을 실제 상황 모사 및 시각화 뿐 아니라 실훈련을 보완하거나 검증하기 위한 도구로 써 사용되었다는 점에 큰 의미가 있다. 본 논문에서 제안하는 가상 선원 훈련 플랫폼은 몰입형 가상 현실으로 모사된 화재 상황에서 개별 비상 대응 훈련 뿐 아니라 다수가 각자의 역할 을 수행하는 종합 협력 훈련이 가능함을 보임으로써 기존 물 리 시설 기반 화재 훈련이 가지고 있는 동시 실시 인원 수 및 종합 상황 훈련의 한계를 보완할 수 있음을 보인다.
화재 시뮬레이션
본 가상 훈련 플랫폼은 실제 화재 상황을 모사하기 위해 화 재 모델인 CFAST를 사용하였다. 화재 모델은 발화원으로부 터 발생하는 화재 확산을 모사하기 위하여 사용되었으며 본 훈련 시나리오에선 기관실에서 발생한 대형 화재를 가정하였 다. CFAST 기반의 화재 시뮬레이션은 프레임 당 1~3초 정 도로 연산이 오래 걸리기 때문에 실제 훈련 플랫폼에선 오프 라인 시뮬레이션 결과에 기반하여 온라인 화재 효과(불, 불꽃, 연기 등)를 구현하였다. 본 연구에서 화재 시뮬레이션 사용의 목적은 가상 환경의 사실적 환경 모사 및 근사를 위함이다. 본 훈련에서 사용하는 가상 선박 내부 환경은 두 종류의 방과 길 다란 복도의 조합으로 이루어져 있으며, 훈련을 위한 가상 환 경과 화재 시뮬레이션 환경 구조를 Fig. 1과 같이 동일하게 구성하였다.
Fig. 1.
Screenshots of fire simulation. (a) The virtual environment for training in Unity3D (b) The result of CFAST fire simulation. The degree of fire spread is visualized(t = 10.4 min, refer the color table for temperature)
CFAST를 기반으로 한 화재 확산 시뮬레이션 결과는 Fig. 1 (b)에 나타나있다. 가상 훈련을 위한 선박 공간 내 기관실 위치(빨간색 방 부분)에서 화재의 열기가 서서히 확산되는 것 을 볼 수 있다. 본 훈련 플랫폼은 시뮬레이션을 통해 환경 내 의 열기로 기인한 위험도(Xu et al., 2014)를 계산한다. 화재로 인한 열 위험도는 복사와 대류의 합으로 계산되며 이는 FED 에 기반하여 열에 노출되는 동안의 열기의 분할량을 계산하면 Purser(2000)의 식 1과 같다.
여기서 Δt는 고정된 단위 시간으로써 시뮬레이션에서 미 리 설정된 값이다. tconv는 대류열(단위: 섭씨)에 기인한 무능 력 상태까지 도달하는 시간(단위: 분)을 의미하며 식 2와 같이 계산할 수 있다.
식 1의 trad는 복사열에 기인한 무능력 상태까지의 도달하 는 시간을 의미하며 본 논문은 Purser(1996)의 수식을 차용하 여 식 3과 같이 qkWm-2의 방사속으로 정의하였다.
이렇게 정의된 열 위험도는 훈련 중 피훈련자가 적절히 대 피하였는지의 여부를 평가하기 위해 사용된다. 또한 열 위험 도 값은 가상 훈련 환경에서의 실제적 화재 효과 모사에 사용 된다. Fig. 2 (a),(b)에 화재 효과 요소들이 열 위험도 값에 맞 게 분포되어 있음이 나타나있다. Fig. 2 (c)는 구현된 화재 효 과를 사용자 시점에서 본 모습을 나타낸다.
Fig. 2.
Online fire rendering in the virtual environment based on offline CFAST simulation. (a) Simulated heat hazard of fire (b) Implemented training environment based on simulation (c) the fire effect from user’s viewpoint
본 연구에서는 보다 사실적인 훈련을 위해 FDS를 이용하 여 연기 확산 속도 및 농도를 측정하여 생존 가능 시간인 유 효 피난 시간을 탐색하였다. 발화원을 통해 기관실에서 생성 된 연기는 방에서 확산된 후 복도를 통해 다른 지역으로 확산 된다. 우리는 복도 영역 중 일부분에 대하여 확산된 연기의 투 명도가 30%, 가시 영역이 50 cm, 온도가 50도 이상이면 사람 이 걸을 수 없다는 가정을 하고 Majewski(2013)의 식 3부터 8 을 이용하여 이에 대한 soot density 한계값이 82.564 mg/m3 임을 도출하였다. Fig. 3와 같이 FDS 시뮬레이션을 통해 복도 에 시간에 따른 연기의 밀도를 측정해본 결과 한계값까지의 도달 시간이 4분 47초로 측정되었다. 이 결과를 통해 해당 환 경에서의 유효 피난 시간은 약 5분 내외로, 이 시간 안에 모든 대피 과정을 마쳐야 인명 손실 없이 대피할 수 있음을 증명할 수 있었다.
본 연구는 훈련 실시 중에 화재가 걷잡을 수 없이 번지게 되거나 연기가 복도에 가득 차게 되어 시야를 모두 가리게 되 는 등의 사실적 모사는 본 연구의 최우선 목표인 가상 선원 훈련 자체에 지장을 주기 때문에 화재 효과 및 연기가 기관실 주위 일정범위 밖으로는 나가지 않는다는 제약사항을 추가하 였다.
가상 선원 훈련 플랫폼
몰입형 가상 환경이 훈련 효과를 높임은 여러 연구 (Chittaro and Buttussi, 2015; Xu et al., 2014; Capuano and King, 2015)를 통해 입증되었다. 본 플랫폼은 몰입감을 향상시키기 위하여 디스플레이로써 HMD를, 입력 장치로 조 이패드, 청각 장치로 헤드셋을 사용하였다. 조이패드는 HMD 로 인해 시야가 모두 차단되는 상황에서 키보드-마우스보다 명확하고 직관적인 상호작용을 제공한다. 피훈련자는 상호작 용을 통하여 장비를 다룰 수 있고 환경을 답사할 수 있다. 보 다 사실적인 현장 모사를 위해 화재 소리 및 선장의 안내 방 송, 비상벨 등 위급한 상황에 대한 음향 효과를 구현하였다. 또한 다중 참여 훈련 시 다른 피훈련자를 3차원 모델로 시각 화하고 대화로 상호작용할 수 있게 함으로써 telepresence를 구현하였다. 몰입형 환경은 Fig. 4의 하단에 나타나있다.
Fig. 4.
Immersive interface setup in the proposed training platform. Interface for the initial fire extinguishing(top). Immersive VR setup using HMD, headset, and joypad(bottom)
본 훈련 플랫폼은 여러 사용자가 참여하는 종합 훈련 시스 템이기 때문에 Chittaro and Buttussi(2015)와 같이 단일 임 무 실패 시 훈련을 종료시키지 않는다. 본 연구는 훈련의 목 표를 절차 숙달과 긴급 상황에서의 임무 수행 시간 단축에 두 고 있기 때문에 훈련을 중간에 종료하지 않도록 하고 있다. 단일 임무 실패 시에는 임무 수행 시간에 패널티를 추가함으 로써 피훈련자의 평가를 오직 임무 수행 시간으로만 평가할 수 있도록 하였다.
4.1. 훈련 목표
본 가상 훈련을 통해 배양하고자 하는 피훈련자의 능력은 장비 숙달 능력, 절차 숙달 능력, 환경 숙달 능력 세 가지이 다. 피훈련자는 초기 화재 발견 시 초등 대응 중 가장 중요한 소화기 작동에 대한 장비 숙달 훈련을 수행한다. 긴급 상황에 서도 바른 순서대로 소화기를 작동시킬 수 있도록 조이패드를 이용하여 소화기 부위를 순차대로 선택하게 하고 틀렸을 경우 관련 교육 영상을 재생하도록 하였다.
절차 숙달은 훈련 시나리오 전체를 통해 수행하도록 한다. 예를 들어 피훈련자가 초기 화재 진압 실패한 후엔 즉시 선장 에 보고하고 비상배치표에 할당된 본인의 역할을 수행하도록 한다. 본 훈련 플랫폼에선 절차대로 수행하지 않았을 경우에 즉각적 피드백을 제시하고 행동을 교정할 수 있도록 함으로써 훈련 본연의 교육 목표를 확고히 하였다.
피훈련자의 환경 숙달 능력을 배양하기 위해 가상 환경은 여객선 내부를 가정하여 여객선의 기관실, 객실 및 통로의 실 내 구조를 축소 모사하여 제작하였다. 선박 실내에 배치되는 전화기, 비상벨, 소화기, 비상 탈출구 안내 표시 등을 배치하 여 가상 훈련에서의 훈련 내용을 바로 실제 상황에서 적용할 수 있도록 하였다.
4.2. 인터페이스
본 훈련 플랫폼의 인터페이스는 훈련에 필요한 최소한의 정보를 시각화하는 동시에 훈련의 흐름을 방해하지 않기 위해 2차원과 3차원 두 종류로 제공된다. 2차원 인터페이스는 현재 훈련에 대한 상태를 나타내며 Fig. 4의 상단의 흰색 사각형 형태의 인터페이스로 제공된다. 훈련 수행 시간과 전체 임무 목록 중 현재 진행 중인 임무를 시각화 함으로써 훈련 진행도 에 대한 자가 평가 및 개선을 가능하게 하였다. 또한 현재 진 행해야 하는 임무에 대한 보조 설명을 하단에 띄움으로써 원 활한 훈련 진행을 할 수 있도록 한다.
3차원 인터페이스는 상호작용이 직접 필요한 3차원 공간 및 물체에 시각적 지표를 둠으로써 사용자가 직관적으로 다음 임무를 수행할 수 있도록 돕는다. 예를 들어 Fig. 3의 상단에 서 화재 주위의 빨간 원은 소화기를 작동시켜 소화시켜야 할 대상임을 나타낸다. 비상전화기, 비상벨, 소화기 등의 경우엔 셰이딩 기법을 사용하여 대상 물체의 외곽선이 돋보이도록 구 현하였다. 또한 훈련 내용에 해당되는 상호작용 방법을 해당 물체 위에 3차원 텍스트로 증강하여 교육 효과를 높였다.
4.3. 다중 참여 훈련
다중 사용자 참여가 가상현실에서의 몰입감을 증진시킬 뿐 아니라 원격 작업, 디자인, 학습 등 다양한 어플리케이션에 활 용될 수 있음을 보여왔다(Benford and Greenhalgh, 2001; Goebbels et al., 2003; Hämäläinen et al., 2006). Hämäläinen et al.(2006)의 다중 참여자들의 협력을 통한 문 제 해결 방식에 대한 연구에서 협력 수행 집단과 비협력 집단 의 행위 분석을 통해 다양한 수준의 협력이 위험 상황에서 문 제 해결 능력을 향상시킨다는 결과를 보였다.
본 플랫폼은 다중 사용자 참여를 비상배치표의 역할에 따 른 협력 훈련으로써 구현하였다. 두 명의 피훈련자가 각자의 임무를 마치고 집합 장소로 모이게 되면 다중 참여 훈련이 시 작된다. 2인 1조로써 한 명이 각 객실을 돌아다니면서 고립된 승객들을 집합 장소로 유도하는 역할을 수행하는 동시에 다른 한 명은 승객 누락 현황을 파악하고 승객을 인계받으면 퇴선 경로로 지시해주는 역할을 수행한다.
다중 참여 훈련이 시작됨과 동시에 피훈련자는 자신 외의 피훈련자를 3차원 캐릭터로 볼 수 있으며 해당 캐릭터가 어떤 임무를 수행하는지도 애니메이션을 통해 실시간으로 볼 수 있 다. 마이크를 통한 음성 대화를 지원함으로써 시각적, 청각적 상호작용을 통해 실제 수준의 협력을 이끌어낼 수 있다.
훈련 시나리오
선박 화재 상황에서의 훈련을 위하여 Korea Institute of Maritime and Fisheries Technology(2015)의 선박 내 대형 화재 발생 시 대처 시나리오를 참조하여 훈련 시나리오를 개 발하였으며 이는 크게 Table 1의 순서와 같다. 대분류의 ‘화 재 감지 및 현장 초기 소화’는 개인별 훈련으로, 모든 피훈련 자가 독립된 가상 공간에서 수행하며, 모든 피훈련자가 개인 별 훈련을 마치고 대피 장소에 집합하였을 때 다중 참여 훈련 인 ‘여객 유도 및 대피’ 훈련이 시작된다.
Table 1.
Fire drill scenario used in proposed platform
개인별로 실시하는 화재 감지 및 현장 초기 소화의 순서는 다음과 같다.
가상 선박 환경을 순찰한다. 이 때 기관실 구역에서 화재 효과가 발생하며 피훈련자는 이를 감지한다.
피훈련자가 화재를 선장에게 보고하기 위해 비상 전 화기가 설치된 구역으로 이동한다. 선장에게 보고 시 선택지로써 피훈련자가 파악한 화재의 규모, 화 재 발생 위치, 화재 종류를 선택한다.
보고가 완료되면 가장 가까운 비상벨을 울려 비상 상황을 알린다. 비상벨을 작동시키면 비상벨이 울리 면서 비상 상황에 따른 선장의 경고 및 대처 방법에 대한 음성 안내가 나온다.
가장 가까운 소화기로 이동하여 소화기 근처에서 트 리거를 작동시킨다. 이 후 소화기 사진이 뜨며 동작 에 필수적인 부위에 선택지가 증강된다. 선택지를 순서대로 선택하는 경우 바로 소화기를 들게 되며 틀린 경우 처음부터 다시 선택하도록 한다.
빨간 색으로 시각화된 화재 구역으로 이동하여 소화 기를 이용해 초기 소화를 실시한다. 본 플랫폼에선 단순히 화재 영역을 향한 분사 뿐 아니라 흩뿌리기 를 통한 신속한 화재 제압을 구현하였다. 사용자가 좌/우 버튼을 눌러 소화기를 좌우로 흩뿌린다.
이 후의 훈련을 위해 5번에서 모두 소화를 수행했음 에도 다른 구역에서 화재 확산이 일어났다는 가정 하에 화재 진압 실패 보고를 단계 2와 같이 수행한 다.
모든 피훈련자가 대피 장소에 모여 협력 훈련을 수행하게 되었을 때의 세부 사항은 다음과 같다.
1. 대피 장소에 집합하여 각자의 임무를 부여받는다.
2. 2인 1조의 팀은 각각의 임무를 수행한다.
2.1. 각 객실을 돌며 고립된 승객을 유도한다. 가상 캐릭 터인 승객에게 가까이 접근하여 조이패드의 X 버튼 을 누르면 해당 승객이 피훈련자를 좇는다. 17개의 객실에서 6명 승객을 찾아 집합 장소로 유도한다.
2.2. 타 피훈련자가 유도한 승객들을 인계받으며 해당 승 객의 상태와 총 승객 수를 파악한다.
3. 계단을 통해 피훈련자를 퇴선시킨다.
구 현
몰입형 가상 훈련 시스템을 구현함에 있어 요구되는 핵심 요소는 몰입형 가상 현실 지원(양안 렌더링 및 HMD 지원)과 서버-클라이언트 기반의 실시간 다중 참여 시스템이다. 이와 같은 요구사항을 모두 만족하는 렌더링 엔진으로 Unity 3D 5.3.5f를 플랫폼 엔진으로 사용하였다. HMD는 Oculus Rift 2nd devkit을 사용하였으며 실험에 사용된 2대의 데스크탑 사 양은 Intel i7-6700K CPU와 32 GB 메모리를, 조이패드로는 Xbox 유선 조이패드를 사용하였다. 화재 시뮬레이션에 사용 된 소프트웨어는 FDS 6.5.1, SMV 6.3.9, CFAST 7.0.1이다.
본 가상 훈련 플랫폼은 자이로스코프 센서와 적외선 카메 라를 이용하여 머리의 3차원 위치 및 회전 정보를 추적하는 HMD를 통해 360로 완벽하게 3차원 경험을 제공해주는 몰입 형 가상 환경을 제공하였다. 또한 조이패드를 이용하여 직관 적으로 시점 변경, 이동, 가상 물체와의 상호작용, 선택지 선 택 등의 상호작용을 수행함을 보였다. 피훈련자 시점으로 촬 영된 가상 선원 훈련 플랫폼의 수행 화면은 Fig. 5와 같다. 그 림과 같이 화면 내에서 달성한 임무와 수행 시간, 현재 수행 해야 하는 임무를 즉각 확인할 수 있다.
Fig. 5.
Screenshots of fire drills in the proposed training platform at a trainee’s view. Elapsed time is represented in left-upper side of the screen. The trainee patroled in the ship and reported fire detection by selecting details of the circumstance when he/she found the fire(first column)
게임에 참여한 두 명의 피훈련자는 동일하지만 독립된 가 상 공간에서 각자 화재 감지 및 현장 초기 소화를 수행하며 이 때는 서로의 모습을 볼 수 없도록 하였다. 초기 화재 실패 보고 이후부터 서로의 모습을 보면서 Fig. 5와 같이 상호작용 이 가능해지며 상대방의 임무 수행 모습을 볼 수 있다. Fig. 5 의 네 번째 줄은 가상 승객 유도 임무를 수행하는 피훈련자의 시점을 나타낸다. 유도 방식은 가상 승객이 피훈련자를 쫓아 오는 방식으로 방향을 지시하여 승객을 유도하는 방식에 비해 효율이 떨어지지만 시야가 확보되지 않을 수 있는 화재 상황 에서 가장 안전하고 확실한 방법이기에 본 방식을 선택하였 다. 제안된 플랫폼의 몰입감에 대한 가장 기본적인 정량적 평 가로써 네트워크 기반의 본 플랫폼의 렌더링 속도를 측정해보 았다. 총 10 번의 훈련 횟수 동안 측정한 결과 제안된 플랫폼 은 평균 5.2 MB/s의 대역폭을 가진 클라이언트 시스템에서 1024 x 768 해상도에 대해 평균 42 fps의 렌더링 속도 성능 을 냄으로써 실시간 몰입형 체험을 제공할 수 있음을 입증하 였다.
결 론
본 논문은 선박 내 화재 상황을 가상 환경으로 구현하고 상 호작용을 통해 화재 대응 훈련을 수행하는 가상 선원 훈련 플 랫폼을 제안하였다. 구현을 통해 본 플랫폼이 여러 참여자가 참여하여 비상배치표의 임무를 수행하는 종합 훈련에 활용가 능하며 몰입형 훈련 시스템으로써 장비 숙달, 절차 숙달, 환경 숙달 능력을 배양할 수 있음을 보였다. 텍스트 기반의 해양 안 전 교재의 시나리오를 3차원으로 구현하였으며 피훈련자는 가 상 환경 내에서 교재에서 배운 내용을 그대로 실습할 수 있었 다. 또한 이러한 훈련이 5분 이내의 짧은 시간동안 집중적으 로 수행됨을 보였다.
훈련 플랫폼으로써 본 연구에서 구현을 수행하면서 훈련 도구로써 방향성에 대한 몇 가지 논의점이 발생하였다. 첫 번 째 논의 사항으로 다중 참여 기반 종합 훈련에서 개인 훈련과 집단 훈련을 어떻게 조합 시킬 것인가 하는 사항인데, 모든 가 상 훈련을 독립된 가상 공간에서의 개인 훈련으로써 구현하게 된다면 개인에 해당되는 훈련 효율성은 높아지지만 현장 상황 에 대한 사실성이 떨어지며 협동 능력에 대한 훈련도 수행할 수 없다는 단점이 있다. 반면 완벽한 집단 훈련의 화재 소화 훈련의 경우 진화 임무를 수행하는 소화반 외에는 다른 조들 (구조지원반, 작업반 등)은 짧은 임무를 수행하거나 대기 하고 있어야 하는데, 이는 현장과 같은 사실성을 나타내지만 개인 의 비상 대처 능력 배양 측면에서 봤을 때 비효율적인 점이 있다.
본 훈련 플랫폼은 제한된 시나리오 안에 개인 및 집단 훈련 을 효율적으로 수행하기 위해 개인 훈련을 독립된 공간에서 각자 수행하고 그룹 훈련을 같이 수행할 수 있도록 구현하였 으나 이보다 복잡한 훈련 시나리오의 경우 구현 및 훈련 방침 에 있어 보다 효율적인 훈련 방법에 대한 논의가 필요하다. 이는 완벽한 개인 훈련과 집단 훈련 시스템을 개별로 갖추고 이를 교육 기관에서 필요에 따라 활용하는 훈련 방식으로써 해결될 수 있을 것으로 보인다. 예를 들면 집단 훈련의 경우 소속 비상배치반 내에서의 피훈련자 역할을 바꿔가며 훈련하 는 훈련 방식으로 훈련 효율성 및 비상 대응 능력을 기를 수 있다.
두 번째 논의 사항으로는 피훈련자(개별 및 그룹) 평가에 대한 정량적/정성적 지표 설정이다. 이러한 평가가 중요한 이 유는 훈련 수행 후 훈련도에 대한 정량적 평가 기준의 필요와 훈련 받는 개인 및 그룹의 자가 평가 및 개선 동기 부여를 위 해서이다. 특히 반복 훈련 비용이 적다는 가상 훈련의 장점을 극대화 하기 위해선 후자의 의미가 더욱 중요한데 피훈련자의 적극적 참여를 유도함으로써 훈련 집중도와 실제적인 비상 대 응 능력을 향상 시킬 수 있을 것으로 보인다.
하지만 각 임무가 동일한 중요도를 지니고 있지 않으며, 동 일한 평가 지표를 적용할 수 없기 때문에 하나의 훈련에 대한 단일 정량적 지표를 산출하는 것은 어려우며 논란의 여지가 많다. 훈련 내 임무를 세분화 시켜 각 임무에 대한 정량적/정 성적 평가 지표를 정의할 수 있는 연구가 필요하다.
향후 연구로써 가상 훈련 플랫폼에서의 몰입감을 증진시키 기 위해 가상 현실 기기를 이용한 몰입형 상호작용 연구를 수 행하고자 한다. 예를 들어 소화기 작동의 경우 현재는 조이패 드 버튼을 반복으로 누름으로써 흩뿌림 소화를 수행하는데 이 를 손목에 부착된 센서를 이용하여 가상의 노즐을 조종할 수 있다면 보다 현실적이고 효과적인 훈련이 될 것으로 보인다.
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