• 한국컴퓨터그래픽스학회논문지
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• 제28권3호
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• pp.31-43
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• 2022

최근, 메타버스는 다양한 분야에 적용될 수 있는 플랫폼으로서 그 영역을 급격히 넓히고 있다. 특히 다수의 사용자가 3차원 공간에서 상호작용 할 수 있는 기능은 VR/AR 기반의 교육 콘텐츠를 더욱 진보된 개념으로 활용할 수 있도록 해준다. 공학교육 특성상 3차원 물체를 기반으로 이루어지는 경우가 많다. 3차원 물체의 경우 2차원 동영상이나 문서를 통하여 설명하기 어렵고, 물체가 변하는 과정이 포함될 경우 더욱 표현이 어려워진다. 메타버스의 3차원 공간은 실시간 렌더링을 기반으로 하여 이러한 어려움을 개선해 줄 수 있다. 공학교육의 또 다른 특징은 실제 눈에 보이지 않는 요소가 많다는 점이다. 전자기장, 자기장, 힘 등 물체의 움직임에는 관여하나 눈에 보이지 않기 때문에 학습 난이도를 높이는 주된 이유가 된다. 이러한 문제 또한, 메타버스 공간에서 시각적으로 표현이 가능하기에 학습에 도움을 줄 수 있다. 본 논문에서는 공학교육을 위한 메타버스 플랫폼 구축 결과와 이를 기반으로 제작된 실시간 강의 콘텐츠를 설명하고, 적용한 결과와 강의 평가에 대해 다룬다. 총 9개의 메타버스 콘텐츠를 활용한 강의가 진행되었으며, 90%의 긍정적인 강의 평가 결과를 얻을 수 있었다.

• 문화기술의 융합
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• 제7권4호
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• pp.711-719
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• 2021

2000년대 초부터 전통적인 가상 스튜디오 제작 시스템을 활용하여 수많은 교육 콘텐츠를 제작해 온 EBS는 약 20년만인 2020년 10월에 AR 영상 제작 시스템을 도입했다. 카메라의 움직임과 렌즈 정보를 트래킹하여 실시간으로 그래픽 요소와 실사를 합성한다는 기본 개념은 유사하지만, 새로 도입된 AR 영상 제작 시스템은 이전보다 개선된 몇 가지 최신 기술이 적용되었다. 좀 더 자유로운 카메라의 움직임을 가능하게 해주고 안정적으로 위치 트래킹을 할 수 있는 마커 추적 방식의 트래킹 기술이 적용되었고, 운영 소프트웨어는 컴퓨터 게임 제작에 활용되는 대표적인 그래픽 엔진 중 하나인 언리얼 엔진이 적용되어 시스템의 렌더링 부담은 줄어들면서 고품질의 실시간 그래픽 효과가 가능하게 되었다. 해당 시스템은 생방송 전용 스튜디오에서 부감 촬영을 담당하는 크레인 카메라에 설치되어 어린이 대상 생방송 프로그램에 주로 활용되고 있으며, 2D 그래픽으로 표현되던 코너 소개나 퀴즈 이벤트 등의 영상 중 일부가 3D AR 영상으로 전환되었다. 본 논문에서는 AR 영상 제작 시스템의 도입과 적용이 EBS의 콘텐츠 제작 측면에 있어서 어떤 변화를 가져왔는지와 향후 발전 방향과 가능성에 대해 알아본다.

• 한국응용곤충학회지
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• 제61권1호
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• pp.249-254
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• 2022

오래전부터 산업곤충으로서 이용되어온 누에는 최근 바이오 신소재 생산을 위한 생체공장으로써 주목받고 있다. 소재생산을 위해서는 주로 형질전환 기술을 이용하게 되며, 이는 배아가 있는 알 속으로 목적 유전자를 삽입하는 마이크로인젝션(microinjection) 방식으로 이루어진다. 마이크로인젝션을 위해서는 알을 고정하는 과정이 필수적이며 시간 소모 및 피로도가 높은 작업이다. 따라서 본 연구에서는 시간 소모 및 피로도 개선을 통하여 형질전환 효율을 높이고자 3D 프린팅을 이용하여 알의 정렬 및 고정에 도움을 줄 수 있는 알 배열판(egg liner) 및 접착제 줄눈판(glue drawer)을 3DCADian 프로그램을 이용하여 모델링하고, Fusion 360를 이용하여 3차원 도면을 제작 후 프린팅하여 제작하였다. 제작된 두 도구를 이용하여 슬라이드 글라스에 알을 고정하고, 소요된 시간을 분석한 결과 도구를 사용하지 않았을 때에 비하여 2가지 도구를 이용했을 때 작업시간이 약18.6% 감소하였으며, 연구자의 작업 편의성을 향상시키고 마이크로인젝션을 위한 현미경 및 로봇 팔(manipulator) 조작을 유리하게 하였다. 따라서 알의 배열 수 또는 조작 편의성을 개선할 수 있는 추가적인 연구 및 개량이 이루어진다면, 알 배열판 및 접착제 줄눈판이 누에 형질전환 효율성 개선 및 다른 산업 곤충의 형질전환 연구에도 이용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 문화기술의 융합
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• 제8권6호
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• pp.979-986
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• 2022

본 연구에서는 3D 건축공간을 활용한 가상 전시를 관람자의 경험이라는 측면에서 분석하고 앞으로의 발전 방향을 모색하였다. 이를 위하여 가상 건축공간을 분석하기 위한 항목을 관람자의 시각으로 탐색하여 세부적으로 분류하여 실존하는 건축공간의 재현 여부, 초현실적 요소의 도입, 동선과 움직임의 자유도, 공간 표현의 포토리얼리즘 수준, 전시물의 재현 수준과 정보 제공 방법, 다른 참여자와의 상호작용 6가지 항목으로 설정하였다. 이 분석 항목을 저명한 건축가가 설계를 담당한 6개의 가상전시 프로젝트를 선정하고 여기에 적용하였다. 분석을 통하여 3가지 방향성을 발견할 수 있었는데 첫째는 자유도가 높은 가상의 전시공간을 설계하는 경우에도 익숙한 건축환경을 제시하는 경향이 많다는 것이다. 둘째는 현재 가상 건축공간을 제작하는 방법은 360도 렌더링 이미지를 이용하는 방법과 게임엔진을 이용하는 방법이 각각 장단점을 가지고 공존한다는 것이며, 셋째는 가상전시 참여자 간의 상호작용은 게임엔진을 이용하는 방법으로만 구현이 가능하다는 것이다. 최근 사실적인 렌더링을 실시간으로 구현하는 기술을 위한 하드웨어와 소프트웨어의 발전에 따라 게임엔진을 활용한 가상공간의 제작환경이 보다 유리해질 것으로 기대된다.

• 한국재난정보학회 논문집
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• 제18권4호
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• pp.806-816
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• 2022

연구목적:본 연구에서는 지하공동구 내 실시간 탈출 유도를 위한 비주얼 시그널 표출 광색에 대하여 연기발생 상태의 휘도측정 분석 결과에 대하여 고찰하고자 한다. 연구방법: 대기 중의 빛의 산란 특성 및 시인성 이론에 근거한 광학적 기술을 분석하고 탈출 유도를 위한 비주얼 시그널 표출 장치 시작품을 통하여 유도기능으로서의 요소기술을 분류하고자 한다. 연구결과: 연기 발생 조건 상태에서 수행한 실험에서 적색, 녹색, 황색 순으로 휘도비가 낮고 가시성이 좋은 것으로 결과가 도출되었다. 단, 본 결과는 연색성이 고려되는 일반 조명과는 다른 결과로 신호용, 감지용 등의 시그널에 국한된다. 결론: 신호용, 감지용 비주얼 시그널의 표출 광색에 대한 연기 발생 이벤트 상황에서의 휘도 측정 결과와 선행 연구에서 실시된 선호도 조사 결과를 모두 반영하여 결론을 도출하였다. 연기발생 이벤트 발생 시 적색 또는 녹색의 광색으로 탈출 유도 비주얼 시그널을 적용하는 것이 좋을 것으로 판단된다.

• 문화기술의 융합
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• 제8권3호
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• pp.313-321
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• 2022

5G기술의 발전과 함께 실감형 콘텐츠에 대한 관심이 커지고 있다. 영화 속에서나 가능했던 홀로그램과 같은 실감형 콘텐츠가 현실에서도 구현될 것이라는 전망이 나오고 있다. 1948년 데니스 가버가 기본 이론을 발표한 이후로 오랜 기간 연구되어 온 홀로그램 분야도 디지털 기술을 접목하여 새로운 방향으로 발전을 계속하고 있다. 빛의 간섭패턴을 기록하여 제작하는 전통적인 광학식 홀로그램으로부터 컴퓨터 형성 홀로그램 (computer generated hologram, CGH)과 디지털 홀로그램 프린터 분야로 발전하고 있다. 디지털 홀로그램 프린터를 이용해 홀로그램을 제작하기 위해서는 우선 여러 장의 다시점 이미지를 이용하여 호겔 (holographic element, Hogel) 이미지를 생성해야 한다. 연속된 다시점의 이미지를 획득하는 방법으로는 실사를 직접 촬영하는 방법과 3D 그래픽 제작 도구를 이용하여 오브젝트를 모델링하고 가상 카메라의 움직임을 렌더링하는 방법이 각각 사용되고 있다. 본 논문에서는 새로운 이미지 획득 방법으로 시각효과 (visual effect, VFX) 기법 중 한 가지인 크로마키 합성 기술을 이용해 다시점 이미지를 제작하는 방법을 제안한다. 실사를 그린 스크린 위에 배치하여 촬영하고, 3D 컴퓨터 그래픽 (comuter graphic, CG) 배경과 합성을 하는 전체 워크플로우를 제시하고, 각 단계의 역할을 설명한다. 제시된 워크플로우의 전체나 일부를 응용하면 추후 새로운 이미지 획득 방법을 연구하는 데에 도움이 될 것으로 기대한다.

• 예술인문사회 융합 멀티미디어 논문지
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• 제7권6호
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• pp.897-906
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• 2017

프로젝션 맵핑(공간증강현실)은 현실세계에서 다양한 가상의 환영(幻影)을 만들어내는 것으로 최근에 많은 분야에 사용되고 있다. 기존의 프로젝션 맵핑에서는 사용자와의 자연스러운 상호작용으로서 접히거나 구부러지는 것 과 같은 유연한 물체의 기하학적인 변형 속성(예: 용지)의 움직임을 고려하지 않았다. 또한, 정적 물체에 대한 프로젝션 맵핑에 대한 많은 연구가 있었지만, 유연한 타깃의 움직임을 추적하고 사용자와의 상호작용 측면에서 모양이 변형된 물체에 맵핑을 정확히 하는 다이내믹 프로젝션 맵핑은 여전히 도전해야할 연구 분야이다. 따라서 본 논문에서는 Unity3D와 ARToolkit을 이용한 실험을 통해 단단하지 않은 물체에 대한 견실한 추적과 정확한 맵핑 방법을 제안한다. 제안하는 방법은 큐빅 베지어 곡면 형성, 움직임 변형 값 렌더링 과정, 멀티플 마커 인식과 트래킹 과정, 실시간 웹캠 지속 촬영의 4가지 실험 단계로 구성된다. 사용자는 물체에 변형을 주기 위해 직접 접고, 휘고, 구부리고 비틀 수 있다. 제안 방법은 세 가지 긍정적인 결과를 도출할 수 있다. 첫째, 물체의 형태가 강하게 변형되어 있어도 감지 가능하다. 둘째, 사용자가 직접 물체에 변형을 주는 과정에서 물체의 일부분을 차단하고 있을 때의 Occlusion오류를 줄일 수 있어 정확한 트래킹을 할 수 있다. 셋째, 제안 방법의 견실하고 정확함은 빠른 속도로 물체의 움직임을 감지하게 하므로 실시간으로 결과 값을 물체에 투영할 수 있다.

• 한국차세대컴퓨팅학회논문지
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• 제13권6호
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• pp.124-131
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• 2017

최근 드론은 배송, 농업, 공업, 엔터테인먼트 등 다양한 분야에 적용되어 사용 영역을 넓히고 있다. 실제 드론을 제어하기 위해선 많은 경험이 필요하지만 이를 위해선 드론 분실, 파손 등 여러 위험한 상황에 노출되기 쉽다. 가상 드론 시스템은 이러한 위험성을 피하여 드론을 학습 할 수 있는 배경을 제공할 수 있다. 본 논문에서는 드론 학습을 위한 가상 드론 시스템 구축을 위한 요구기술들에 대해 논한다. 먼저, 다양한 형태를 가질 수 있는 드론을 가상의 환경에서 조립할 수 있는 저작도구가 필요하다. 가상의 저작도구는 실제 드론의 물리적 특성을 반영할 수 있어야 한다. 이에 실제 비행에 큰 영향을 비치는 로터의 위치나 배선의 간섭 등을 고려할 수 있는 가상 드론 저작 도구를 제안한다. 다음으로는 만들어진 가상의 드론을 실제 비행환경과 흡사한 물리적 조건하에서 구동 해 볼 수 있는 가상 드론 시뮬레이터가 필요하다. 이 시뮬레이터는 실제와 근접한 렌더링 품질을 보장할 수 있어야 하며 기체 역학에 근거한 물리적 환경 하에 구동이 되어야 한다. 여기에 가상 드론의 동역학적 특징이 움직임에 반영 될 수 있도록 SILS(Software in the loop simulation) 기반의 검증 기법을 추가하여 사실성을 높인다. 마지막으로 실제 드론 컨트롤러 기반으로 가상의 드론을 구동할 수 있는 환경이 필요하다. 범용으로 사용되는 드론 컨트롤러의 신호를 시뮬레이터에서 받아 사용할 수 있는 가상 드론 컨트롤러 기술을 제안한다. 완성된 가상드론 저작도구, 시뮬레이터, 및 컨트롤러 연동 기술을 포함한 가상 드론 시스템은 100명의 사용자 대상 만족도 조사 결과 10점 기준 7.64의 만족도를 나타내었다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제44권6호
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• pp.450-464
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• 2023

Pulse oximetry, a non-invasive technique for evaluating blood oxygen saturation, conventionally depends on isolated measurements, rendering it vulnerable to factors like illumination profile, spatial blood flow fluctuations, and skin pigmentation. Previous efforts to address these issues through imaging systems often employed red and near-infrared illuminations with distinct profiles, leading to inconsistent ratios of transmitted light and the potential for errors in calculating spatial oxygen saturation distributions. While an integrating sphere was recently utilized as an illumination source to achieve uniform red and near-infrared illumination profiles on the sample surface, its bulkiness presented practical challenges. In this work, we have enhanced the pulse oximetry imaging system by transitioning illumination from an integrating sphere to a multi-wavelength LED configuration. This adjustment ensures simultaneous emission of red and near-infrared light from the same position, creating a homogeneous illumination profile on the sample surface. This approach guarantees consistent patterns of red and near-infrared illuminations that are spatially uniform. The sustained ratio between transmitted red and near-infrared light across space enables precise calculation of the spatial distribution of oxygen saturation, making our pulse oximetry imaging system more compact and portable without compromising accuracy. Our work significantly contributes to obtaining spatial information on blood oxygen saturation, providing valuable insights into tissue oxygenation in peripheral regions.

• 산업융합연구
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• 제21권9호
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• pp.11-21
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• 2023

그동안 CG제작공정의 효율성을 향상시키기 위한 많은 연구가 있었지만, 작업 중간에 결과물의 확인이 어렵고 렌더링 타임에 많은 시간이 소요된다는 문제점을 극복하기는 쉽지 않았다. 그러나 최근 실시간으로 결과물의 확인이 가능한 언리얼 라이브 링크의 활용 가능성이 커지면서 제작공정의 효율성 향상에 대한 기대감이 높아지고 있다. 이에 이 연구에서는 언리얼 라이브 링크를 이용한 3D 애니메이션 제작공정의 효율성을 분석하였다. 이를 위해 마야로 모델링, 리깅, 애니메이션, 레이아웃 작업을 하고 언리얼 라이브 링크를 통해 언리얼 엔진에서 최종 아웃풋 이미지 시퀀스를 도출하는 방식으로 3D 애니메이션을 제작하였다. 그리고 3D 소프트웨어 자체에서 최종 아웃풋 이미지 시퀀스를 을 도출하는 기존의 제작공정과 본 제작공정의 차이점을 비교 분석하였다. 분석 결과 전통적인 3D 애니메이션의 제작공정과 달리 높은 퀄리티의 최종결과물을 보여주는 뷰포트 화면을 통해 작업을 진행함으로써 실시간으로 최종 작업 결과물을 확인하는 것이 가능하였으며, 실시간 화면 캡쳐를 통해 최종결과물을 도출함으로써 작업의 효율성이 극대화되는 것을 알 수 있었다. 최근 3D 애니메이션과 영화 산업현장에서 게임 엔진을 활용하는 사례가 점차 늘고 있는데, 언리얼 라이브 링크를 활용할 경우 작업의 효율성이 매우 극대화될 것으로 예상된다.