VR Juggler와 OpenSceneGraph를 이용한 가상현실 사용자 인터페이스 프레임워크

허영주 ( Hur¸youngju ) 한국정보처리학회 2012 한국정보처리학회 학술대회논문집 Vol.19 No.1

가상현실 환경은 사용자가 데이터와 상호작용하면서 직관적으로 데이터를 인지할 수 있게 해주는 인터페이스를 제공한다. 이런 가상현실 환경은 고해상도 디스플레이 장치에서 사실상 유일하게 사용할 수 있는 사용자 친화적인 인터페이스 방식이기도 하다. 본 논문에서는 고해상도 디스플레이 장치를 이용한 몰입형 가상현실 환경에서 사용되는 사용자 인터페이스 프레임워크를 소개하기로 한다. 이 인터페이스 프레임워크는 VR Juggler와 OSG(OpenSceneGraph)를 기반으로 하며, 다양한 형태의 디스플레이 장치를 이용한 몰입형 가상현실 환경에서 사용자가 가상현실과 상호작용하는데 필요한 기반 환경을 제공한다.

중등교사의 융합교육 역량지표 및 성취수준 개발

허영주 ( Hur¸ Youngju ) 인하대학교 교육연구소 2021 교육문화연구 Vol.27 No.4

본 연구의 목적은 중등학교의 교사들이 효과적인 융합교육을 진행하기 위하여 갖추어야 할 역량을 모델링 함으로써 융합교육 역량 및 역량지표, 성취수준을 개발하는 것이다. 이를 위하여 선행연구 분석을 통해 융합교육 역량 및 역량지표와 성취수준 초안을 개발하였고, 20명의 전문가가 참여한 3번의 델파이 조사를 통해 내용타당도를 제고하였다. 또한 336명의 중등교사가 참여한 예비조사를 실시하고 탐색적 요인분석을 하였으며, 440명의 중등교사가 참여한 본조사를 실시하고 확인적 요인분석, 신뢰도 분석, 다집단 확인적 요인분석을 하였다. 이를 통해, 최종적으로 5개 역량의 24개 역량지표와 역량지표별 3단계의 성취수준을 개발하였다. 최종도구의 신뢰도는 0.962로 매우 높고, 역량과 역량지표 간 요인구조는 모형 적합도 지수와 CR 수치가 모두 기준값을 만족하여 우수하였다. 또한 역량지표와 역량 간의 경로계수가 통계적으로 유의할 뿐 아니라 표준화계수가 높아 타당도가 높았다. 다집단 확인적 요인분석 결과는 학교급 간 요인구조가 같고 형태, 측정, 절편, 분산/공분산 동일성이 모두 성립되었다. 이를 통해, 이 역량모형이 중학교와 고등학교 교사에게 모두 활용될 수 있음을 알 수 있었다. 마지막으로 본 연구를 통해 개발된 융합교육 역량모형은 중등교사의 융합교육 역량 수준을 보다 정확하게 진단하거나 융합교육 연수 프로그램의 효과성을 검증하는 데 활용할 것을 제안하였다. The purpose of this study was to develop convergence education competency, competency indicators, and achievement levels, by modeling competencies that teachers in secondary schools must have in order to conduct effective convergence education. To this end, this research developed a draft of convergence education competencies, competency indicators, and achievement levels through prior research analysis, has enhanced it’s content validity through the three Delphi survey involving 20 experts. Also this study conducted an exploratory factor analysis used a pilot survey involving 336 secondary teachers, and conducted an confirmatory factor analysis, reliability analysis, multi-group confirmatory factor analysis used a main survey involving 440 secondary teachers. As the result, the final model was composed of 5 capabilities and 24 competency indicators, and achievement levels in three stages by capability indicator. The reliability of final instrument was be very high level as 0.962, factor structure between the competencies and competency indicators was excellent because both the model fit index and the CR value had a higher than reference values. Also, validity of factor structure was high due to high standardized coefficient between the competencies and competency indicators. The results of a multi-group confirmatory factor analysis informed that the factor structure was the same, and informed that the structure, measurement, intercept, dispersion/covariance was the same for two group. The this result showed us that this competency model could be used for both middle and high school teachers. Last, this study suggested that the convergence education competency model developed in this study will be used for more accurately diagnose the level of convergence education capabilities of secondary teachers, and will be used to verify the effectiveness of the convergence education training program.

타일형 디스플레이 장치를 이용한 볼륨 데이터 가시화

허영주 ( Hur¸youngju ) 한국정보처리학회 2005 한국정보처리학회 학술대회논문집 Vol.12 No.1

볼륨 렌더링은 스칼라 데이터로 구성된 3 차원 볼륨 데이터를 가시화하는 기법을 가리키며, 유체 역학, 지진, 기상, 해안, 천문, 의료 등 다양한 분야에서 데이터를 분석하는데 널리 사용된다. 최근에는 대용량 볼륨 데이터가 생성되면서 고해상도 디스플레이에 대한 요구가 높아졌으며, 이에 따라 타일형 디스플레이 장치에서 볼륨 데이터를 가시화하려는 시도가 많이 이뤄지고 있다. 본 논문에서는 타일형 디스플레이 장치에서 볼륨 데이터를 가시화하는 기법을 구현했다. 볼륨 데이터 렌더링은 타일형 디스플레이 장치와 연결된 PC-클러스터에서 그래픽스 하드웨어를 사용하는 볼륨 렌더링 기법으로 수행했으며, 이렇게 렌더링된 결과 이미지를 컴포지팅함으로써 해당 디스플레이 장치에 적절한 이미지를 생성했다.

ParaView-VR: 가상현실(VR) 환경에서의 과학 데이터 가시화를 위한 프레임워크

허영주 ( Youngju Hur ),금복희 ( Bokhee Keum ),구기범 ( Geebum Koo ),이중연 ( Joongyoun Lee ) 한국정보처리학회 2008 한국정보처리학회 학술대회논문집 Vol.15 No.2

과학 데이터는 대부분 과학 시뮬레이션의 결과로 얻게 되며, 사람이 직관적으로 이해하기 어려운 숫자의 나열인 경우가 많다. 이런 수치 데이터를 가시화하면 보다 쉽게 이해해서 분석할 수 있는 형태가 갖춰지게 되며, 가시화 환경을 VR 환경으로 옮기면 사용자와 상호작용하면서 사용자가 원하는 형태로 데이터를 가시화하는 것이 가능할 뿐만 아니라 몰입형 환경 덕분에 데이터에 대한 이해도도 높일 수 있다. 그러나 VR 환경의 시스템적 한계와 다양한 가시화 알고리즘에 대한 필요성 때문에 VR 환경에서 과학 데이터를 가시화하는 데는 한계가 있다. 본 논문에서는 VR 환경에서 과학 데이터를 가시화하는 프레임워크를 제안한다. 이 프레임워크는 VTK에 기반을 둔 애플리케이션인 ParaView를 활용함으로써 과학 데이터를 가시화하는 알고리즘을 제공하며, VTK를 이용해서 보다 다양한 방식으로 과학 데이터를 분석하는 틀을 제공한다. VR과의 인터페이스로는 VTK와 CAVELib을 기반으로 하는 VtkCave를 활용해서 시스템에 맞는 VR 인터페이스를 제공한다. 향후에는 이 프레임워크에 보다 다양한 인터페이스와 가시화 기법을 더해서 풍부한 서비스를 제공할 수 있도록 할 예정이다.

클러스터를 이용한 병렬 그래픽스 하드웨어 볼륨 렌더링 시스템의 구축

허영주 ( Youngju Hur ),이중연 ( Joongyeon Lee ),구기범 ( Geebum Koo ) 한국정보처리학회 2004 한국정보처리학회 학술대회논문집 Vol.11 No.2

컴퓨터 그래픽스 렌더링은 실재감 있는 영상을 만들어내기 위해 엄청난 양의 연산을 필요로 한다. 특히, Scientific visualization, CAD, 자동차, 시뮬레이션, 가상 현실 등은 수백 MFLOPS 단위의 연산과 GBytes/sec 단위의 메모리 용량 등을 필요로 하는데, 이런 사양은 단일 프로세서로는 불가능한 사양이다. 따라서, 병렬 렌더링을 지원하는 하드웨어 및 소프트웨어 시스템 개발에 대한 필요성이 대두되고 있다. 특히, 볼륨 렌더링 분야에서는 대용량 데이터 가시화의 필요성이 대두됨에 따라 병렬 렌더링의 필요성이 오래 전부터 제기돼 왔으며 다양한 병렬 렌더링 시스템이 구축, 사용되고 있다. 볼륨 렌더링이란 스칼라 데이터로 구성된 3 차원 볼륨 데이터를 가시화하는 기법을 가리키며, 볼륨 데이터는 CT 나 MRI 촬영을 통해 얻은 인체 데이터뿐만 아니라 컴퓨터 시뮬레이션 결과로 나온 유체 역학, 지진, 기상, 해양, 천문 등 다양한 분야의 데이터를 모두 포함한다. 최근에는 일반 PC용 그래픽스 카드의 성능 향상으로 볼륨 데이터를 가시화하는데 PC 그래픽스 하드웨어를 사용하는 경향이 늘고 있다. 특히 Vertex/Fragment 프로그래밍이 가능해지면서 실시간 볼륨 렌더링을 일반 PC에서도 구현할 수 있게 됐으며, 렌더링 속도나 이미지의 질적 측면에 있어서도 눈에 띄는 향상이 이뤄지고 있다. 본 논문에서는 그래픽스 하드웨어를 이용한 볼륨 렌더링 기법을 PC 클러스터에서 구현한 병렬 그래픽스 하드웨어 볼륨 렌더링 시스템의 설계와 구현을 논한다. Sorting 기법으로는 Sort-Last 기법을 사용했으며, 컴포지션(composition)된 최종 결과 이미지는 한 화면에서 디스플레이된다.

Daubechies 웨이블릿 필터를 이용한 시간가변 볼륨 데이터의 압축

허영주 ( Youngju Hur ),구기범 ( Geebum Koo ),이중연 ( Joongyoun Lee ) 한국정보처리학회 2007 한국정보처리학회 학술대회논문집 Vol.14 No.1

볼륨 데이터에 대한 압축 기법의 필요성은 데이터 용량의 증가와 네트워크 사용량의 증가와 함께 더불어 증가해 왔다. 현재에는 다양한 압축 기법이 개발돼 있으며, 사용자는 데이터 유형이나 응용 분야에 맞춰 압축 기법을 선택, 적용할 수 있다. 그러나 최근에는 응용 과학자들로부터 생성되는 데이터의 용량이 기하급수적으로 증가했는데, 이렇게 응용과학 분야에서 생성되는 데이터는 대부분 3차원 볼륨 데이터다. 2차원 이미지나 3차원 동영상 데이터의 경우에는 다양한 표준 압축 방식을 사용할 수 있지만 3차원 볼륨 데이터에 적용할 수 있는 방법은 한정돼 있으며, 특히 시간가변(time-varying) 볼륨 데이터에 대한 압축 표준은 거의 존재하지 않는다고 볼 수 있다. 본 논문에서는 시간가변 볼륨 데이터에 대한 압축 방식을 제안한다. 이 방식은 가시화를 목적으로 하는 시간가변 볼륨 데이터의 인코딩을 목적으로 하며, MPEG의 I-프레임과 P-프레임 개념을 사용해서 압축률을 높인다. 본 방식은 시간가변 부동 소수점 데이터(single precision floating-point data)로 구성된 시간가변 볼륨 데이터를 대상으로 하는데, 한 블록 단위의 무작위 복원을 지원하며 Daubechies 웨이블릿 필터와 프레임간의 상관 관계를 사용, 대형 시간가변 볼륨 데이터를 이미지 화질을 보존한다.

가상현실 환경에서의 로터 동역학 데이터 가시화를 위한 통합 인터페이스

허영주 ( Youngju Hur ),김민아 ( Minah Kim ),이중연 ( Joongyoun Lee ),( Geebum Koo ) 한국정보처리학회 2009 한국정보처리학회 학술대회논문집 Vol.16 No.2

컴퓨터에서 생성된 시뮬레이션의 결과는 컴퓨터 그래픽스 기술을 이용한 일련의 가시화 과정을 거쳐서 인간이 해석하기 쉬운 형태로 변형되게 된다. 최근에는 고성능 컴퓨터(HPC: High Performance Computer)의 발달로 인해 데이터의 크기가 점점 더 증가하는 추세에 있으며, 이런 복잡한 데이터를 해석하는 데는 클러스터 시스템을 이용한 고해상도의 디스플레이 장치가 필요하다. 하지만 이런 디스플레이 장치에서 사용자 인터페이스를 제공하는 방법은 VR(Virtual Reality, 가상현실) 환경을 활용하는 것이 거의 유일한 해결책이다. 하지만 현재 VR 환경에서 시뮬레이션 데이터 해석에 필요한 적절한 사용자 인터페이스를 제공하는 툴은 존재하지 않는다. 이에, 본 논문에서는 시뮬레이터 데이터, 특히 로터 동역학 분야의 시뮬레이션 데이터를 VR 환경에서 가시화하는 GLOVE 프레임워크의 통합 인터페이스를 소개한다. 이 인터페이스는 VR 환경에서 시뮬레이션 데이터를 실시간으로 상호작용을 통해 분석하는 데 필요한 기반 환경을 제공한다.

GIVI: 몰입형 가상현실 환경에서 가시화된 데이터를 제어하는 통합 인터페이스

허영주 ( Youngju Hur ),이중연 ( Joongyoun Lee ),김민아 ( Minah Kim ) 한국정보처리학회 2010 한국정보처리학회 학술대회논문집 Vol.17 No.2

HPC에서 시뮬레이션을 수행한 결과로 생성된 데이터는 크기가 방대하고 구조가 복잡해지는 양상을 보이고 있다. 데이터 크기로만 보더라도 기가바이트를 넘어 테라바이트에 이를 정도로 대형화되는 경향을 보이고 있으며, 이렇게 복잡도가 놓은 대형 데이터는 이미 컴퓨터 한 대에서 처리하고 분석할 수 있는 범주는 넘어서고 있다. 본 논문에서는 이런 복잡한 과학 시뮬레이션 데이터 중, 특히 로터 동역학 분야의 데이터를 가시화하고 제어하는데 필요한 통합 가상현실 인터페이스를 소개하기로 한다. 현재 개발중인 GLOVE 프레임워크는 대용량 데이터를 연구자가 필요로 하는 형태로 다양하게 가공해서 가시화해서 분석할 수 있게 하는 프레임워크이며, GIVI는 그 중 사용자와의 인터페이스 부분을 담당하는 프레임워크다. GIVI는 가상현실 환경에서 시뮬레이션 데이터를 실시간으로 상호작용을 통해 분석하는데 필요한 기반환경을 제공하며, 향후에는 실시간 시뮬레이션을 위한 인터페이스로도 확장될 것이다.

인문지향 및 실용지향 비교과 프로그램의 참여지속의향에 영향을 미치는 요인

허영주(Hur Youngju) 한국핵심역량교육학회 2020 핵심역량교육연구 Vol.5 No.1

이 연구는 대학생의 개인적 요인과 환경적 요인뿐 아니라 교육적 요인을 포함하여 인문지향과 실용지향 비교과 프로그램의 참여지속의향에 영향을 미치는 요인을 분석하고자 수행되었다. 연구결과는 두 가지다. 첫째, 인문지향 비교과 프로그램의 참여지속의향에 영향을 미치는 요인은 경제적 어려움, 비교과 프로그램 만족도와 중요도 인식이었다. 경제적으로 어려울수록 참여지속의향이 낮았고, 교육적 요인인 비교과 프로그램 만족도가 높을수록 그리고 비교과 프로그램이 중요하다고 생각할수록 참여지속의향이 높았다. 둘째, 실용지향 비교과 프로그램의 참여지속의향에 영향을 미치는 요인은 성별, 경제적 어려움, 비교과 프로그램 만족도와 중요도 인식이었다. 여학생이 남학생보다 참여지속의향이 높았다. 경제적 어려움과 비교과 프로그램 만족도, 중요도 인식은 인문지향 비교과 프로그램과 동일하게 나타났다. 그리고 인문지향 및 실용지향 비교과 프로그램 참여지속의향 모두 교육적 요인이 추가(모형2)되었을 때, 개인적 요인과 환경적 요인(모형1)의 영향력이 감소되는 것을 알 수 있었다. 이와 같은 연구결과를 토대로 하여, 실용지향과 인문지향 비교과 프로그램 모두 학생들의 참여를 지속시키기 위해서는 비교과 프로그램에 참여한 학생들의 만족도를 높이는 데 노력할 필요가 있으며, 비교과 프로그램의 중요성을 알리는 데 홍보활동에 주력해야 함을 제안하였다. The aim of the study was to discover the impact of educational factors with individual and environmental factors on students’ intension to participate in two types extra-curricular programs of humanities-oriented and practical oriented. The results were as follows. First, economic difficulty, satisfaction level and degree of importantly think about its was influential factors on students’ intension to participate. Student have that the more difficult the economy were lower behavioral intension to participate, but that the more satisfaction level and more degree of importantly think about extra-curricular programs were high intension to participate. Second, gender, economic difficulty, satisfaction level and degree of importantly think about its was influential factors on students’ intension to participate. Female has highly intension to participate than male. Economic difficulty, satisfaction level and degree of importantly think have the same characteristics as humanities-oriented. And both humanities-oriented and practical oriented extra-curricular programs, when we analyzed the influencing factors with educational factors(model 2), influence of influencing of individual and environmental factors has been conspicuously reduced. Based on these findings, this study proposed that both two types extra-curricular programs should try to improve students’ satisfaction and degree of importantly think.

CAVE 환경에서의 문화재 가상협업 환경 구축 - 가상 경복궁 1868

허영주 ( Youngju Hur ),이중연 ( Joongyeon Lee ),조민수 ( Minsu Joh ) 한국정보처리학회 2004 한국정보처리학회 학술대회논문집 Vol.11 No.1

몰입형 가상현실 시스템의 발전은 더욱 현실감 있는 가상 현실의 구현을 가능케 했으며, 이런 몰입형 가상 현실의 현실감으로 인해 자동차 설계나 시뮬레이션 실험 등의 공학 분야에서부터 의료 분야에 이르기까지, 가상 현실은 그 실용 범위를 꾸준히 넓힐 수 있었다. 최근에는 문화재 복원 분야에 몰입형 가상현실 시스템을 사용하는 연구가 활발하게 이뤄지고 있으며, 가상현실과 네트워크 환경을 접목해서 원거리에 있는 시스템 사용자들 간에 컨텐츠를 공유하고 상호작용을 교류하는 가상 협업 시스템도 실용화 단계에 이르렀다. 본 논문에서는 가상협업환경에 가상 문화재 복원이라는 컨텐츠를 접목시킨 소프트웨어의 설계와 구현에 관해 논한다. 복원에 사용된 컨텐츠는 1868 년 흥선대원군이 중건했을 당시의 경복궁이며, 경복궁의 3D 모델링 데이터를 몰입형 가상 현실 시스템인 CAVE 환경에서 가시화하고 협업 환경을 구축하는데 구현의 초점을 맞추었다. 몰입형 가상 현실을 사용한 협업 시스템은 협업환경을 필요로 하는 모든 응용 분야를 확장해서 사용자의 이해도와 체험도를 최대로 이끌어낼 수 있으므로, 향수 다양한 분야로 그 범위를 확장해서 적용할 수 있다.