imskorea_logo_1 Part 2: 교육용 가상현실, 혼합현실 콘텐츠 활용 가이드라인
표준번호IMS KR 1014-2
발행일 2017년 12월 1일
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1 제작 지침의 이해

가상현실(VR: Virtual Reality), 혼합현실(MR: Mixed Reality)과 관련된 산업분야가 성장함에 따라 교육분야에도 이러한 기술을 도입하려는 시도가 이어지고 있다. 2~3년 안에 전 세계 초·중등교육에 가상현실 기술이 도입될 것으로 추정되며(NMC, 2017), 우리나라에서도 2018년부터 전국 초·중학교에 가상현실, 증강현실(AR: Augmented Reality) 기술을 도입한 실감형 디지털 교과서가 보급될 예정이다(교육부, 2016). 그러나 가상·혼합현실기술을 활용하는 성장기 학생들의 건강문제, 적절한 이용 환경에 대한 우려, 민간기업의 투자·개발 대상 선정에 관한 혼란 등 잠재적 위험요소도 일부 존재한다. 이 문서에서는 교육용 가상·혼합현실 콘텐츠를 제작할 때 고려할 사항을 제시함으로써 신기술 도입에 대한 현장의 혼란을 줄이고 제작자에게 도움을 주고자 한다.  

1.1 대상 독자

교육용 가상현실·혼합현실 콘텐츠를 제작하고자 하는 사람  

1.2 주요 내용

본 지침은 HMD(Head-Mounted Display) 등 기기(device) 분야는 범위에서 제외하고, 소프트웨어 및 콘텐츠 분야에서 해결할 수 있는 영역으로 한정해 고려할 사항을 제시한다. 교육용 가상·혼합현실 콘텐츠 제작에 앞서 호환성 및 접근성, 적절한 콘텐츠 분량, 어지럼증 감소를 위한 방법, 윤리성 및 개인정보 에 대한 고려, 학습데이터 저장 및 전송, 교사용 콘텐츠 제작, 메타데이터 작성 등과 같은 부분에 대한 고려가 필요하다. 보다 전문적인 내용이나 기술적인 부분은 기기나 플랫폼 제조사 등에서 제공하는 개발자 문서 등의 도움을 받을 수 있다.  

2 기술에 대한 이해

국제 표준화 기구와 다수의 전문가들은 가상세계와 현실세계 사이의 구분을 설명하기 위해 [그림 1]과 같은 스펙트럼을 주로 사용한다. [그림 1]의 현실-가상 스펙트럼에서 볼 수 있듯이 가상환경(Virtual Environment)은 현실세계(Reality Environment)와 대척점에 있는 상대 개념이다. 현실과 가상, 두 개념 사이에 있는 모든 현실은 혼합현실로 볼 수 있다. 혼합현실은 크게 두 가지로 구분할 수 있는데, 현실세계와 가상환경 중 어느 한쪽이 더 강조되는지에 따라 현실 세계에 가상의 객체를 겹친 증강된(augmented) 현실인 ‘증강현실(AR)’과 가상 세계에 현실의 객체를 겹친 ‘증강가상(AV: Augmented Virtuality)’으로 구분할 수 있다.

[그림 1] Reality-Virtuality Continuum. Milgram, Paul; H. Takemura; A. Utsumi; F. Kishino (1994)

 

2.1 가상현실(VR: Virtual Reality)

가상현실은 가공된 세계를 실존하는 것처럼 만든 것이다. 360 영상이나 3D 컴퓨터 시뮬레이션을 이용해 콘텐츠를 제작하게 된다. 현실 세계를 차단한 100% 가상의 세계를 사용자에게 보여준다는 점에서 증강현실과 차이가 있다. 사용자에게 압도적인 몰입감을 제공하기 위해 콘텐츠 재생에 See-Closed 방식의 HMD를 주로 사용하고 있다.  

2.2 증강현실(AR: Augmented Reality)

증강현실은 현실세계에 가상의 물체나 정보를 겹쳐 보여주는 기술을 의미한다. 스마트폰, 태블릿과 같은 모바일 기기를 이용하거나 현실 세계가 보이는 투명한 창이 있는 특수 안경을 착용함으로써 해당 콘텐츠를 활용할 수 있다. 최근 유행했던 ‘포켓몬 고(Pokemon Go’가 대표적인 증강현실 콘텐츠이다.  

2.3 혼합현실(MR: Mixed Reality)

혼합현실은 가상현실과 증강현실을 아우르는 용어로 쓰이기도 하고, 가상현실의 몰입감과 증강현실의 현실감을 결합한 또 다른 영역을 지칭하기도 한다. 다수의 사람이 동일한 가상환경을 체험할 수도 있고, 가상의 세계와 실제 세계가 상호작용 방식으로 서로 통합되기도 한다. 청각, 후각, 촉각 등의 감각기술이 더해지며 보다 실감나는 콘텐츠가 등장할 것으로 기대된다. 가상현실, 증강현실에 비해 혼합현실기술의 개발은 초기 단계다.  

3 휴먼 팩터에 대한 이해

휴먼팩터(Human Factor)는 인간공학(Ergonomics)과 동의어로 쓰이기도 하는 용어로, 인간에게 최적화된 기기나 시스템 개발에 이용되는 이론, 원리, 데이터를 포괄하는 과학적 전문 연구 분야를 뜻한다(IEA, 2000). 정보의 응용 및 인간의 행동, 능력, 장치 및 시스템의 설계 및 평가에 대한 물리적·심리적 특성에 대한 이해를 다루는 학제 간 분야를 지칭한다(Chapanis, 2016). 가상현실, 혼합현실의 휴먼 팩터는 크게 4가지로 구분할 수 있다.  

3.1 건강 문제

건강 문제와 관련해서 제기된 이슈들의 원인과 증상은 다음과 같이 정리할 수 있다.

  • 불쾌감: 가상·혼합현실을 체험하며 일부는 어지럼증, 현기증, 두통, 메스꺼움과 같은 불쾌감을 느끼곤 한다. 이러한 증상은 ‘VR sickness’, ‘simulator sickness’, ‘motion sickness’, ‘사이버멀미’ 등 다양한 용어로 불린다. 가상환경에서 발생한 시각적 자극에 대해 실제 물리적 움직임이 일어나지 않아 불쾌감이 유발될 수 있다.
  • 시력에 미치는 영향: 다수의 기기들이 사용자의 안구에 매우 가깝게 위치하고 있다. 이로 인해 장시간 착용 후에 시각적 피로를 느끼는 사람이 많고, 일부는 눈의 흐림, 복시, 기계근시를 경험하기도 한다.
  • 광과민성 증후군: 포켓몬 쇼크, 닌텐도 증후군이라고도 불리는 이 증상은 빠르게 깜박이는 빛의 자극으로 인해 발작(간질)이 일어나는 현상을 말한다.
  • 반복 작업으로 인한 근골격계 질환: 기기의 조작 등을 위해 오랜 시간 반복적으로 동일한 자세를 취하게 되면, 근골격계에 지속적인 자극이 가해져 통증이나 피로감이 나타날 수 있다.
  • 위생 문제: 다수의 사람이 기기를 공동으로 이용하거나, 한 명이 이용하더라도 동일한 기기를 반복적으로 사용하는 경우, 소독 등과 같은 방법으로 위생에 신경 쓰지 않는다면 전염성 질병의 감염과 같은 문제가 발생할 수 있다.

 

3.2 안전 문제

안전 문제와 관련해서 제기된 이슈들의 원인과 증상은 다음과 같이 정리할 수 있다.

  • 시야의 제한으로 인한 안전사고: 사용 시 주변 시야가 차단되는 See-Closed 방식의 기기를 사용 하는 경우에 주위를 살피지 못해 부딪힘, 넘어짐 등의 문제를 겪을 수 있다. 가상물체와 현실이 겹쳐 보이는 See-Through 방식의 기기를 사용하는 경우에도 주위를 면밀히 살피지 못한다면, 추락, 교통사고의 위험이 존재한다.
  • 현실과 가상세계의 혼돈으로 인한 안전사고: 가상세계의 의자나 벽이 실제 존재한다고 착각해 앉으려고 하거나 기대려고 하는 경우, 안전사고가 발생할 수 있다.

 

3.3 사회적 문제

사회적 문제와 관련해서 제기된 이슈들의 원인과 증상은 다음과 같이 정리할 수 있다.

  • 초상권 사생활 침해 문제: 기기에 탑재된 촬영 기능을 악용하거나, 의도치 않은 사용으로 상대방의 초상권 및 사생활을 침해하게 될 수 있다.
  • 과몰입 리셋증후군: 이용자가 증강·가상현실에 과도하게 몰입해 현실세계와 증강·가상 세계를 구분하지 못하거나, 현실세계를 가상세계로 착각해 리셋(Reset) 버튼을 누르면 다시 시작할 수 있다고 오인할 수 있다.

 

3.4 기타 문제

그 밖에도 콘텐츠를 이용할 수 없는 여건에 있는 사람들에 대한 고려가 필요한 경우도 있다.

  • 접근성 문제: 몸이 불편한 사람, 노약자, 경제적 환경이 녹록치 않은 사람도 모두 동일한 경험을 할 수 있을지에 대한 의문이 남아있다.

 

4 콘텐츠 제작에 고려할 점

4.1 분량

이용 대상 및 연령, 콘텐츠의 특성을 고려한 적절한 분량의 콘텐츠 제작이 요구된다. 동적인 콘텐츠나 급격한 화면 전환이 일어나는 콘텐츠 등은 5분 내외를 권장한다. 정적인 콘텐츠나 평이한 진행이 일어나는 콘텐츠 등은 10분 내외를 권장한다.  

4.2 어지럼증 감소를 위한 노력

최근에는 기술의 발전으로 인해 하드웨어적 요소가 어지럼증에 미치는 영향을 줄어들었다. 그래서 콘텐츠가 적절히 디자인된다면 VR Sickness와 같은 어지럼증의 발생 가능성은 낮아진다고 할 수 있다. 또한 교육현장에서는 예산 등의 이유로 노후화된 기기나 저사양의 기기를 사용할 수 있으므로 콘텐츠 설계 시 어지럼증 감소를 위한 노력이 요구된다.

  • 콘텐츠 배치: Comfort zone에 주요 콘텐츠를 배치하면 어지럼증을 감소시킬 수 있다. 사용자에게 너무 가깝거나 너무 멀리 배치하는 것은 좋지 않다.

[표 1] 화면 크기 및 밀도 예시

구분 Microsoft Hololens Oculus Rift
예시
출처 https://developer.microsoft.com/en-us/windows/mixed-reality/hologram_stability https://www.youtube.com/watch?v=id86HeV-Vb8
  • 이동 경로 제시: 사용자가 진행 방향을 예측할 수 있다면, 어지럼증이 감소할 수 있다. 이동이 필요한 콘텐츠라면, 이동 경로를 제시할 것을 권고한다. 우측 통행과 같이 사용자의 평소 이동방식과 유사한 형태로 경로를 제시하면 사용자가 훨씬 친숙하게 느낄 수 있다.

[표 2] 이동 경로 제시 방법 예시

구분 레일 형태 게임 아이템 형태 미니맵 형태
예시
출처 360° RollerCoaster at Seoul Grand Park (https://www.youtube.com/watch?v=8lsB-P8nGSM) LEGO – The Hobbit (https://www.youtube.com/watch?v=_pmRuH0n26s) GTA 5 (https://www.youtube.com/watch?v=d74REG039Dk)
  • 배경 설정: 수평선 등과 같은 광활한 배경을 사용하는 것이 도움이 된다.
  • 사용자 인근에 고정된 물체를 표시: 사용자 인근에 조종석, 의자 등과 같은 고정된 물체를 표시하면 어지럼증을 감소시킬 수 있다.

 

4.3 윤리성 준수 및 개인정보 보호

교육용 콘텐츠에서 윤리성은 중요한 요소이다. 콘텐츠 제작 시 배경, 담화, 캐릭터 디자인 등에 윤리적 요소를 고려할 필요가 있다. 또한 360도 촬영 이미지 등을 배경으로 이용할 때 개인의 초상 등이 활용될 우려가 있어, 주의가 필요하다.

  • 윤리성: 유행어, 비속어와 같은 부적절한 담화문은 배제하고, 논란이 될 만한 장소는 배경에서 배제하도록 한다. 캐릭터의 옷차림 등에 유의한다.
  • 개인정보 보호: 360도 촬영 등을 통해 얻은 실사 영상으로 배경을 제작하는 경우 영상에 포함된 개인의 초상 이용에 대한 동의를 받거나, 불투명 처리 등의 방법을 통해 개인정보 보호에 유의할 것을 권고한다.

참고: 윤리성 준수의 경우, 디지털교과서 제작지침을 참고할 있다.  

4.4 교사용 콘텐츠 제공

HMD나 Glass 형태의 기기들은 개인화된 기기이기 때문에 교사가 학습자의 상황(접속상태, 시선, 학습 진도) 등을 실시간으로 모니터링하거나 지원하기 어렵다. 효율적인 수업 지원을 위해 학습 진도 확인, 학습자 제어 등이 가능한 교사용 콘텐츠 제작에 대한 고려가 필요하다.

  • 예시

Google Expedition 교사용 콘텐츠: 접속 인원 및 학습자의 시선, 학습 보조 자료 등이 표시된다.

[그림 2] Google Expedition 교사용 콘텐츠

[표 2]와 같이 교사용 모니터링 화면을 별도로 구성할 수도 있다.

[표 2] 화면 예시

구분 학습자 교사용 모니터링 화면 Administrative Dashboard
예시
출처 https://www.youtube.com/watch?v=NInR7kBZHK0&feature=youtu.be http://manchoikorea.blogspot.kr/2016/04/os-pc.html https://help.blackboard.com/ko-kr/Edline/Super_User/Admin_Dashboard

 

4.5 학습 데이터 저장과 전송

가상·혼합현실 콘텐츠를 이용한 학습 성과를 평가하기 위해서는 학습데이터의 저장 및 전송이 필요하다. 지능형 학습 분석이나 적응형 학습 분석(Adaptive Learning Analytics)의 중요성이 대두되고 있으므로, 이에 대한 대비가 필요하다. 네트워크를 이용해 학습 데이터를 실시간으로 전송하거나, 학습 종료 후 학습 데이터를 일괄 전송하는 방법, 기기 저장소(SD 카드 등)에 학습 데이터를 저장하는 방법 등을 활용할 수 있다.  

4.6 메타데이터 작성에 대한 고려

콘텐츠의 체계적 관리와 사용자 편의성, 교육 효과의 극대화를 위해 메타데이터 작성을 고려할 수 있다. 메타데이터 규격인 LOM이나 KS X 7006-5 등의 활용을 고려할 수 있다.  

4.7 호환성

새로운 기기들이 계속 출시되고 있지만, 학교에서는 예산 등의 이유로 저(低)사양 기기나 구형 기기들을 사용할 수도 있다. 특히 BYOD(Bring Your Own Device) 형태로 기기를 활용하는 경우, 호환성을 고려하기 위한 요소는 훨씬 더 복잡할 수 있다.

  • 플랫폼(OS) 종류 버전: 기기에 따라 다양한 플랫폼을 사용하며, 동일한 플랫폼을 사용하더라도 버전이 다양할 수 있다. 콘텐츠 재생을 위한 플랫폼 수준에 대한 결정이 요구된다.
  • 화면 크기 밀도: 화면 크기 및 밀도에 대한 고려가 필요하다.

참고: 기기 제조사의 개발자 페이지 등을 통해서 콘텐츠를 재생하고자 하는 기기에 대한 정보를 얻을 있다. 모바일 기기용 콘텐츠를 개발하는 경우, Google Play 설치 통계(https://developer.android.com/about/dashboards/index.html#Screens), 애플 앱스토어(https://developer.apple.com/support/app-store/) 통해 기기에 대한 통계정보를 얻을 있다.  

4.8 접근성

장애를 가진 사람(시각 장애, 저시력 장애, 청각 장애, 지체 장애, 학습 장애, 지적 장애, 뇌병변 장애, 광과민성 증후 등)이나 컴퓨터나 인터넷을 다룰 수 있는 능력이 부족한 사람, 노화로 인해 접근 장벽에 직면한 사람 등 사회적 약자가 가상·혼합현실 기술을 활용해 학습할 수 있는 콘텐츠 설계가 필요하다.

  • 시각 정보: 색각이상을 고려한 색상 사용, 색상 없이도 인식 가능한 기호/패턴 사용, 기호나 선을 직접 가리키는 레이블 제공, 확대기능 제공 등을 고려할 수 있다.
  • 청각 정보: 자막, 수화, 구화 등의 형태로 소리를 대신할 방법을 찾을 수 있다.
  • 조작에 따른 피드백 인지: 음성인식, Eye-Tracking, Head-Tracking 등으로 다양한 방법의 제시가 필요하다.
  • 충분한 시간 제공:응답시간 조절, 정지기능 제공 등으로 사용자가 시간을 조절할 수 있게 도와줄 수 있다.

※참고:가상·혼합현실 콘텐츠의 접근성 지침은 아직 구체화되지 않았지만, 콘텐츠 제작에 아래 문서들을 참고로 활용할 수 있다.

  • ISO/DIS 9241-391.2, Ergonomics of Human System Interaction – Part 391:Requirements, analysis and compliance test methods for the reduction of photosensitive seizures : 광과민성 증후군 감소에 참고할 수 있는 문서다.

  • KS X ISO/IEC TR 29138-1 (접근성 고려사항)
  • KCS.OT-10.0003/R2 (한국형 웹 콘텐츠 접근성 지침 2.1)