가상훈련시스템 전 산업으로 영역 확대...구축 비용·시간 절감
3D 공간정보 가상훈련 기술
고위험, 고비용의 현장훈련 대신 실제와 유사한 가상증강 환경에서 안전하고 효과적으로 교육·훈련환경을 제공하는 가상훈련시스템은 기존 국방·항공·산업·의료 부문의 시장에서 점차 활성화되고 있다. 뿐만 아니라 재난안전·교육시험·스포츠·엔터테인먼트 산업까지 영역이 확대되면서 새로운 시장을 창출하고 있다.
하지만 고정밀 공간정보 콘텐츠를 활용한 가상훈련시스템은 외산 비중이 높으며, 이로 인해 개발 필수요소 중 하나인 고정밀 공간정보가 개조와 확장 제약에 따른 국산화를 저해하는 상황이다. 또한 현재 국내에서 가상훈련시스템 개발 시 도로, 건물, 도시모델 등 공간정보를 각 시스템 별로 촬영에서 3D모델링과 콘텐츠 적용까지 수작업으로 제작하면서 많은 시간이 소요되고 비용도 증가하고 있는 실정이다.
육상·비행 이동체 가상훈련 분야에서 실감형 콘텐츠의 현실감, 몰입감 증진과 사용자 경험 공유·확대를 위해 고품질의 가상훈련 콘텐츠 개발의 구축비용과 시간을 줄이기 위한 고정밀 3D 공간정보 기반 가상훈련시스템 활용 지원 기술의 개발이 필요한 상황이다.
이에 따라 급증하는 고정밀 3차원 공간정보 활용 수요에 대응하고, 실감형 콘텐츠 산업의 경쟁력 확보를 위해 추진된 다부처 협업사업을 통해 ‘고정밀 3D 공간정보 기반 유무인 이동체 가상훈련 지원 기술개발’이 착수됐다.
한국전자기술연구원이 주관연구기관을 맡은 이번 연구과제는 총 세 가지의 세부과제로 구분돼 연구개발을 수행하고 있다.
먼저 1세부에서는 고정밀 3D 공간정보 데이터와 가상훈련 데이터 수집·가시화, 지형 데이터(DEM), 건물과 시설물(3D 모델) 변형, 가상훈련 시스템에 적합한 포맷으로의 변환, OpenAPI 기반 공간정보연동형 가상훈련데이터 배포 기술을 개발하는 것이 목표다. 이를 통해 개발된 각 기술들은 가상훈련용 고정밀 3D 공간정보 콘텐츠 서비스 플랫폼으로 개발된다.
2세부에서는 공간정보연동형 가상훈련데이터 기반 육상 이동체용 3D 훈련환경 생성, 차량 흐름, 신호와 도로 정보를 반영한 가상차량의 자율 주행, 차량의 운동특성을 반영한 차량 시뮬레이션, 자동차 운전 가상훈련 시나리오 편집 기술이 개발된다.
이를 통해 인터랙티브 교통 시뮬레이션과 시나리오 저작/편집도구를 개발하고, 지능형 자동차 모의주행 적용 핵심기술 도출과 가상 GNSS/IMU/LiDAR 센서 모듈을 개발해 가상 교통 환경 모델을 구축한 것이 주요 성과다. 이에 따라 육상 이동체 가상훈련 성능향상에 따른 훈련비용·시간 절감과 가상운전 훈련 교통 체험으로 교육 후 교통사고 발생수를 감소시킬 것으로 예상되고 있다.
마지막으로 3세부는 공간정보연동형 가상훈련데이터 기반 비행체용 3D 훈련환경 생성, 유무인 비행체용 3D 훈련환경의 실시간 가시화, 무한 회전(360°yaw) 지원 모션플랫폼 연동, 훈련 모니터링 시스템과 사후강평 기술이 개발된다.
특히 유인 비행체 공간정위상실 대응 가상훈련 시뮬레이터는 국내 최초 개발사례로 비행 조종사 인적오류에 의한 대형 비행사고 예방을 통헤 사회적 비용 절감 효과를 기대할 수 있다.
한국전자기술연구원 VR/AR연구센터 박병하 책임연구원(사진)은 “다부처 사업을 통해 고품질의 3차원 공간정보를 가상훈련시스템 개발에 즉시 활용함으로써 비용, 시간절감과 함께 훈련콘텐츠 품질 향상으로 훈련 효과를 제고하는 등 시너지 효과 창출을 기대하고 있다”며 “가상훈련 콘텐츠에 고정밀 3D 공간정보를 활용하는 경우, 자체구축 대비 공간정보기반 가상훈련 콘텐츠 품질 향상과 개발의 80%를 차지하 는 공간정보 구축 공정의 비용·시간 절감을 통한 생산성 향상도 기대할 수 있다”고 말했다.
그는 이어 “고정밀 공간정보 기반 가상훈련시스템의 실증기반 고도화를 통해 상용화 성공 사례 구축과 타 분야의 가상훈련용 콘텐츠 개발에 활용·확산시킬 것으로 기대를 모으고 있다. 또한 자율주행 육상 이동체의 안전운용 시뮬레이션과 유무인 비행 이동체의 비정상 비행상황 감지·예측·대응 가상훈련에도 시뮬레이션 활용이 가능할 것”이라고 덧붙였다.
무엇보다 이번 연구과제를 통해 무인이동체의 자율주행 알고리즘 학습을 위한 데이터셋과 시험환경 구축비용을 절감하고, 유인비행체 항공안전 조종훈련을 실 비행 위주 훈련에서 고정밀 공간정보 기반 가상훈련으로 훈련 시간·비용을 절감하는 경제성과 함께 자율주행 육상이동체 개발용 시뮬레이션과 유무인 비행체 항공안전 분야 가상훈련 콘텐츠·시스템 개발용 고정밀 공간정보 활용 지원의 기술적 경쟁력을 확보했다.
이에 박 책임연구원은 “기술개발을 통해 자체 개발한 육상체 공간정보 속성데이터 GVN의 국내외 자율주행 분야 적용·확산을 위한 지원과 GVN 기반 자율주행 시뮬레이션 통합테스트·고도화, 나아가 실차 기반의 성능검증까지의 범위에 대한 개발을 수행할 예정”이라며 “항공안전 대응 가상훈련 시뮬레이터(공간정위상실 훈련 대응)의 비행 면장 보유자 실증을 통한 시뮬레이터 완성도 향상과 훈련 시뮬레이터 기술력을 확보할 예정”이라고 덧붙였다.
[공학저널 전찬민 기자]
