• 한국수학교육학회지시리즈A:수학교육
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• 제62권3호
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• pp.381-400
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• 2023

인공지능과 빅데이터를 활용하여 실세계의 다양하고 복잡한 문제를 해결해야 하는 시대가 도래함에 따라 수학적 접근을 통하여 실제적인 문제를 해결할 수 있는 문제해결역량이 요구되고 있다. 실제 2015 개정 수학과 교육과정과 2022개정 수학과 교육과정은 수학적 모델링을 실세계의 문제를 해결하는 활동과 역량으로써 강조하고 있다. 하지만 국내외 교과서에 제시되는 실세계 문제는 실제 상황에서 거의 일어나지 않은 인위적인 문제의 비율이 높은 실정이다. 이에 따라 국내외에서는 수학적 모델링 과제의 특징 중 현실성에 주목하며 학생들의 일상을 반영하고 있는 진정성 있는 과제의 필요성을 제안하고 있다. 하지만 기존의 연구들은 현실성에 대한 이론적인 제안에 초점이 맞춰져 있으며, 현실성에 대한 교사의 인식과 현실성을 과제에 반영하는 교사의 역량을 분석한 연구는 미흡하다. 이에 따라 본 연구는 수학적 모델링을 위한 과제의 특징 중 현실성에 대한 현직 수학 교사의 인식과 현실성을 과제에 반영하는 과제 개발 역량을 분석하는 데에 목적을 두었다. 먼저 이를 위해 선행연구를 분석하여 현실성을 위한 5가지 조건을 정립하였다. 이후 수학적 모델링을 주제로 교사 직무 연수를 시행하였으며, 이에 참여한 교사 41명을 대상으로 사전-사후 조사를 실시하였다. 이때 사전-사후 조사에서는 현실성이 반영되지 않은 과제를 제시하였으며, 주어진 과제가 현실성을 반영하고 있는지를 판단하고, 그 판단의 근거를 현실성을 위한 5가지 조건 중에 선택할 수 있도록 하였다. 이후 사전-사후 조사에서 현직 수학 교사들이 선택한 객관식 선택지를 코딩하여 빈도분석을 시행하였으며, 사전-사후로 빈도를 비교하여 현직 수학 교사들의 현실성에 대한 인식변화를 확인하였다. 또한 현직 수학 교사들이 제작한 수학적 모델링 과제를 현실성의 관점에서 평가하여 교사들의 과제 개발 역량을 확인하였다. 그 결과, 현직 수학 교사들이 과제에 대한 현실성을 판단할 때, '수학 밖의 실생활 소재를 사용' 이라는 현실성에 대한 단편적인 조건만을 고려하는 미흡한 인식에서 현실성의 5가지 조건을 다각도로 고려하는 인식으로 변화됨을 보여주었다. 특별히 사전-사후 조사에서 현실성에 대한 판단이 뒤바뀐 현직 수학 교사들을 중심으로 판단의 근거들을 확인한 결과, 현실성을 위한 5가지 조건들 중에 특정 조건을 사전 조사에서는 현실성의 기준으로 고려하지 않았다가 사후 조사에서는 현실성의 기준으로 고려하게 된 현직 수학 교사들의 인식의 변화를 확인할 수 있었다. 더불어, 현직 수학 교사들이 수학적 모델링을 위해 개발한 과제를 평가한 결과, 현직 수학 교사들은 현실성을 수학적 모델링 과제에 반영하는 역량을 보였다. 다만 현실성의 5가지 조건 중 '학생들의 일상에서 일어날 수 있는 상황', '문제 해결의 필요성', '실세계 현상으로서의 결론 요구'에 대해서는 상대적으로 낮은 반영 비율을 보였다. 또한 사후 조사에서 과제의 현실성에 대해 올바른 판단을 할 수 있었던 교사 집단보다 올바른 판단을 할 수 없었던 교사 집단에서 과제 개발 역량이 낮은 교사들의 비율이 좀 더 많이 나타났다. 이러한 연구 결과를 바탕으로 본 연구는 수학 교사들이 수학적 모델링을 수업에 활용할 수 있도록 하기 위한 교사 교육의 방향성을 제안하였다.

• 감성과학
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• 제24권4호
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• pp.17-28
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• 2021

본 연구의 목적은 현실, 가상현실에서 시야각 수준을 세분화하여 지각된 거리에 미치는 영향을 규명하는 것이다. 본 연구는 가상현실조건 제시에 현실조건 환경을 모방한 복제품을 사용하여 두 관찰조건을 동등하게 구성하였다. 시야각 조작을 위해 현실조건에서 시야각을 제한하는 안경을 사용하였고, 가상현실조건에서 HMD를 통해 현실과 동등한 방법으로 시야각을 제한함으로써 두 관찰조건에서 시야각 수준을 동일하게 조작하였다. 실험에 참여한 성인 18명은 현실, 가상현실 각 관찰조건에서 머리 움직임을 제한한 후 조건에 따라 상이한 제한된 시야로 대상을 관찰하였다. 이후 참가자들은 정신적으로 대상까지 걷는데 소요된 시간을 측정하는 상상보행 측정방법을 통해 지각된 거리를 보고하였다. 대상은 3 m, 4 m, 5 m 거리에 제시되었으며 각 거리수준마다 3회 반복측정 하였다. 측정한 시간 측정치는 거리로 환산하여 분석에 사용하였다. 실험 결과, 가상현실조건의 거리추정치는 현실조건보다 작았다. 또한 시야각 수준이 감소함에 따라 거리추정치가 감소하였다. 현실조건에서 거리추정치는 시야각 수준에 따라 달라지지 않았다. 그러나 가상현실조건에서 거리추정치는 시야각 수준이 감소함에 따라 감소하는 경향을 보였다. 논의에서 본 실험결과와 시사점, 한계점 및 추후 연구 방향에 대해 제시하였다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2014년도 춘계학술대회
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• pp.92-94
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• 2014

본 논문에서는 11m급 동력 낚시보트의 최적 설계 조건을 도출하였으며, 이를 위하여 CG 추정(Weight study), 스캔틀링(Scantling), 동력 계산(Power calculation) 등을 통해 현실성이 있는 시뮬레이션을 실시하였다. 그리고 도출된 선형을 바탕으로 3종류의 chine 폭과 Deadrise angle의 변화에 따른 Trim angle과 복원성을 평가하였다. 본 연구 결과를 통해 실제 보트 설계 시 최적 설계 조건으로서 현실성 있게 반영될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제21권1호
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• pp.321-332
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• 2021

본 연구에서는 가상현실을 사용한 영어 회화 학습 프로그램을 개발하고 이를 몰입형 가상현실과 모바일 기기 조건에서 비교하였다. 학습자는 가상 캐릭터와 일상에서 일어날 수 있는 회화 패턴을 9 개의 에피소드에 걸쳐 학습하였다. 학습을 시작하기 전(사전)과 모든 학습을 마친 뒤(사후)의 언어불안감을 비교한 결과, 언어불안감은 몰입형 가상현실과 모바일 조건 모두에서 유의하게 감소하였고, 특히 몰입형 가상현실 조건에서 언어불안감이 더욱 크게 감소하였다. 학습 성취도를 알아보기 위해 각 에피소드에서 회화 패턴을 학습하기 이전의 반응(1단계)과 가상 캐릭터와의 회화 학습이 일어난 후의 문장(4단계)을 문장 길이, 적절성 및 정확성으로 구분하여 비교하였다. 그 결과 두 조건 모두 1단계보다 4단계에서 문장 길이, 적절성, 정확성이 향상되었다. 그 중 문장 길이는 몰입형 가상현실 조건에서 더욱 길어진 것으로 나타났다. 본 연구의 결과는 몰입형 가상현실이 학습자가 영어 회화 학습과 관련하여 경험하는 언어불안감 감소 및 회화능력 향상에 긍정적인 영향을 줄 수 있다는 것을 보여준다.

• 한국게임학회 논문지
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• 제18권2호
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• pp.69-76
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• 2018

HMD의 대중적 도입으로 인해 가상현실에 대한 관심이 커지고 있다. 이런 가상현실에서의 활동은 현실과는 다른 효과들 가져올 것으로 예상되어 가상현실과 현실 간 비교 효과연구가 필요하다. 특히 가상현실에서의 교육적 효용성은 여러 연구에서 입증하고 있으나, 아직 특수교육의 경험적 맥락에 그치고 있다. 이 연구는 가상현실의 환경 안에서 교육게임콘텐츠의 기억 습득이 이루어 질 때 나타나는 장기기억효과에 대한 실증적 연구를 실시하였다. 가상현실이 아닌 e-러닝 조건과 가상현실조건 e-러닝 두 조건 내에서 학습기억실험을 실시하여 장기기억 감소율의 차이에 대한 평균차이를 검증한 결과 가상현실그룹에서 보다 낮은 기억감소율이 나타났다. 또한 배경의 유무에 따라 차이를 확인한 결과 가상환경배경이 제시된 경우에만 유의미한 차이가 나타나 가상현실의 가상환경이 장기기억의 중요한 요인임을 확인하였다.

• 한국기술혁신학회:학술대회논문집
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• 한국기술혁신학회 1999년도 춘계학술대회
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• pp.11-20
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• 1999

전동차 시뮬레이터는 제한된 공간상에서 영상 및 음향, 운동, 운전석에 있는 각종 계기와 모니터 시스템들을 이용해 운전자에게 실제 주행하고 있다는 현실감을 제공하는 일종의 가상현실 장비이다. 시뮬레이터의 유효성은 각종 차량 특성과 운전조건 변화에 대해 CAB 상의 승무원에게 실제에서 경험할 수 있는 각종 주행환경을 제공하는 데 있다. 주행 현실감을 확보하기 위해서는 CAB 승무원에게 소리, 영상, 운동, 촉각 신호 등과 같은 큐(Cue)를 현실적으로 제공해야 한다. 대부분의 큐는 운전자의 조작 명령에 반응하는 차량의 동특성 해석을 통해 결정되어 시각, 음향, 모니터 등에 제공된다. 그러므로, 시뮬레이터 운용에 있어서 핵심적인 위치를 차지하고 있는 실시간 전동차 시뮬레이션 시스템의 전동차 모델은 차량의 운동을 현실적으로 모사할 수 있어야 하며, 실시간으로 시뮬레이션 되어야 하는 서로 상충되는 조건을 만족시켜야 한다. 실시간 전동차 시뮬레이션을 수행하기 위해서 특히 공학적으로 검토되어야 할 요소는 전동차 모델의 적절성, 적분기법, 운용 소프트웨어 및 실시간 시뮬레이션용 컴퓨터 등에 관하여 연구하였다.

• 한국감성과학회:학술대회논문집
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• 한국감성과학회 2000년도 추계학술대회 논문집
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• pp.242-248
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• 2000

본 연구에서는 가상현실에서 simulator factor [FOV (field of view)와 운행속도, frame rate의 fluctuation]를 변화시키면서 사용자들의 시지각 과제수행도, 생리신호의 변화를 관찰하였고, 가상현실 경험 전·후에 실시한 설문지 조사를 통해 심리적 영향도 알아보았다. 1) 가상현실 운행시 눈깜박임이감소하고 Pz, O1, O2 영역의 알파파가 줄어들며 텔타파가 늘어나는 생리적 변화가 나타났다. 2) 특히 가상현실에서 멀미를 보고했을때 심박률, 피부전도도가 증가하고 피부온도가 감소하는 것으로 나타났다. 멀미 보고시 나타난 변화는 교감신경계의 활동성이 증가하는 방향과 일치하였다. 3) 빠른 운행속도가 느린 운행속도보다 높은 말초혈류량 최대-최소차이값을 나타냈고, 넓은 FOV가 좁은 FOV보다 높은 심박률을 나타냈다. 좁은 화면 보다 넓은 화면 조건에서 Cz, Pz 영역의 알파파는 더 낮게 나타났고 텔타파는 더 높게 나타났다. frame rate의 fluctuation이 없을 때에 비해 있을때 더 높은 피부전도도를 보여주었다. 4) 가상현실 평가설문지 분석결과 신체적 불편감은 좁은 FOV·느린 운행속도 조건에서 가장 적은 불편감을 나타냈다. 과제수행 곤란도는 느린 운행속도에서 가장 적게 나타났고 과제수행 적중률은 느린 운행속도에서 가장 높게 나타났다. 생리신호, 과제수행 적중률, 설문지 분석결과는 좁은 FOV·느린 운행속도의 가상환경이 가장 멀미에 덜 민감하고 과제수행하기에 가장 용이한 것으로 나타났다.

• 감성과학
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• 제19권3호
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• pp.71-80
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• 2016

이 연구는 가상현실 환경에서 디스플레이의 종류가 가상실재감에 미치는 영향을 검증하기 위하여, 착용형 디스플레이(head mounted display)와 모니터조건이 내비게이션 과제수행시의 가상실재감에 미치는 영향을 분석한 것이다. 가상 실재감을 구성하는 하위요인으로 공간실재감(spatial presence), 몰입감(involvement), 사실성(realness)을 구성했다. 과제수행시간과 가상실재감에 대한 지각점수를 종속변수로 해서 디스플레이 조건에 의한 차이를 분석했다. 분석결과에 따르면 모니터조건과 비교했을 때 HMD조건에서 전반적으로 과제수행시간이 길었다. 이런 결과가 나타난 것은 HMD에서의 몰입감이 높기 때문에 오히려 주변 사물에 대한 탐색활동이 더 늘어난 것으로 보인다. 가상실재감에서는 HMD 조건이 탁월하게 높았으며, 같은 HMD조건에서는 특히 공간실재감과 몰입감이 사실성 보다 모두 높게 지각되었다. 이 연구를 통해서 HMD와 모니터 조건에 따라서 가상실재감의 하위요인에 미치는 수준이 다르다는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국HCI학회:학술대회논문집
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• 한국HCI학회 2006년도 학술대회 2부
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• pp.810-814
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• 2006

그 동안 개발된 시뮬레이터들은 주로 단안 정보에 기초한 것들이 대부분이었고, 양안 정보를 제공하더라도 사용자의 움직임을 반영하지 못하였다. 양안정보를 제공하지 못하는 시뮬레이터는 게임으로써는 재미에 한계가 있고, 훈련 도구로써 실제 수행에 도움을 주기 어렵다. 본 연구는 사용자의 움직임을 고려한 양안 정보를 제공하는 외야수 뜬 공 잡기 가상 현실 시뮬레이터를 개발하여 이러한 문제점들을 해결할 수 있는 토대를 마련하였다. 그리고 양안 정보 제공의 중요성과 개발된 시뮬레이터의 타당성 및 유용성을 검증하기 위해 본 시뮬레이터를 이용하여 공의 위치 판단 과제를 실시하였다. 양안 시차가 주어진 조건과 주어지지 않은 조건 각각에 두 집단 구성원들을 무선적으로 배치하여 정답률과 반응 시간을 측정하였다. 숙련자들은 양안시차가 주어진 조건에서 더 좋은 수행을 보인 반면, 일반인들은 양안시차가 주어지지 않은 조건에서 더 좋은 수행을 보였다. 이는 뜬 공 잡기 상황에서 양안정보가 숙련자들에게는 유용하지만 비숙련자들에게는 그렇지 않았음을 보여준다. 또한 숙련자들이 정답률과 반응 시간 모두에서 일반인들보다 더 좋은 수행을 보였고 이는 통계적으로 유의미하였다. 이와 같은 가상 현실 시뮬레이터는 양안 정보를 제공함으로써 이전의 시뮬레이터들보다 게임이나 훈련 도구로 사용함에 있어 더 효과적이다. 또한 인간의 운동 수행에 관련된 연구를 하는데 유용하게 사용될 수 있다.

• 국방과기술
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• 5호통권267호
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• pp.52-59
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• 2001

본딩은 전기/전자 시스템뿐만 아니라 연료, 엔진, 비행제어, 유/공압계통 등에서도 안전한 전기적인 운용을 하기 위해서 필요하다. 항공기 개발에서 본딩은 설계시부터 요구조건을 두어 엄격히 관리해야 하며, 제작시에도 제시된 요구조건에 맞게 본딩을 해야 한다. 항공기의 전기/전자계통 설계시 요구성능과 항공기 및 운용자의 안전성 확보를 본딩 계통의 설계목표로 설정하고, 세부적인 본딩 요구조건과 유사기종의 설계개념을 보완하여 현실적으로 적용가능한 적용분야별 본딩 설치 및 설계 요구조건을 정립하는 것이 매우 필수적이라고 판단된다. 이 글에서는 항공기 설계시 고려해야 되는 본딩 일반요구조건에 대하여 기술해 보고자 한다.