Prototype

1. 증강현실의 개념

증강현실(Augmented Reality) : (=혼합현실. Mixed Reality).현실의 이미지나 배경에 3차원 가상 이미지를 겹쳐서 하나

의 영상으로 보여주는 기술.현실에 실시간으로 가상의 매체(이미지, 텍스트, 사운드, 모션 등)를 합성하여 사용자에게 정보를

제공하여 사용자로 하여금 현실에 존재하는 것처럼 보이도록 하는 실제와 가상의 영상 혼합 기술.

기본 원리 : 증강현실 애플리케이션을 실행한 사용자가 스마트폰 등의 내장카메라로 특정 거리나 건물을 비추면 GPS 수신기를

통해 현재 위치의 위도/경도 정보, 기울기/중력 정보등이 스마트폰에 임시 기록된다. 그런 다음 이 GPS 정보를 인터넷을 통해

특정 위치정보 시스템에 전송한다. 해당 위치 반경의 지역이나 건물의 상세 정보를 모두 스마트폰에 저장하기가 현실적으로

불가능하기 때문이다.

사용자로부터 위치/기울기 등의 GPS 정보를 수신한 위치정보시스템은 해당 지역 또는 사물의 상세 정보를 자신의

데이터베이스에서 검색한 후 그 결과를 다시 스마트폰으로 전송한다. 여기에는 물론 특정 건물의 상호, 전화번호 등이 들어

있다. 이 데이터를 수신한 스마트폰은 증강현실 애플리케이션을 통해 현 지도 정보와 매칭시킨 후 실시간 화면으로 보여주는

것이다. 위의 데이터 송수신 단계는 지속적으로 유지, 수행되므로 스마트폰을 들고 거리를 지나면 해당 지역 및 주변에 대한

상세 정보가 순차적으로 화면에 나타나게 된다.

장점 :

# 현실감

- 기존의 현실과 똑같이 보이고 느껴지는 가상현실을 세계와의 인터페이스를 통하여 필요한 정보를 보여줄 수 있다면, 보다

직관적이고 강력한 실감형 체험과 상호작용이 가능할 것이다.

- 증강현실의 특성인 현실감은 학습자가 현실에 중첩되어져 보이는 정보를 직관적으로 쉽게 얻을 수 있게 하고 몰입감을

높이며, 인터페이스(Interface) 측면에서도 거부감을 적게 하고, 이해가 용이해 사용자는 한층 강력한 상호작용과 UX(User

Experience)를 창출한다.

-장소 의존적인 학습 환경을 구축할 수 있도록 만들어주기 때문에 학습내용에 대한 맥락인식을 증가시킬 수 있다. 학습자가

관찰하고 있는 대상이나 장소의 정보를 활용하여 학습에 필요한 자료를 부가적으로 제공해줄 수 있다.

# 몰입감

- 난이도 있는 과제가 수준 높은 실력과 결합하면 일상생활에서는 맛보기 어려운 심도 있는 참여와 최적의 몰입이

이루어진다. 몰입은 상호작용에 의해 촉진되는 연속적 반응의 결과로 본질적으로 재미있고 자아의식과 망각을 동반하며 자발적

강화의 특성을 가진다.

- 증강현실 기반 학습에서는 학습자가 관찰하고 있는 학습대상이나 장소에 대하여 감각적으로 몰입을 유발시키는 큰 장점을

가지고 있다. 감각적 몰입을 유발시키는 요소는 입체적인 영상물이 제공된다는 점이며, 이와 같은 보조적인 시각자료를 매개로

한 경우 학습자는 학습내용과 더욱 밀도 높은 상호작용을 수행할 수 있다.

- 증강현실은 학습자가 관장하고 있는 대상이나 장소에 대한 정보를 바탕으로 시각적으로 입체화된 자료 등을 추가적으로

제공하는 기술이므로 현장 실습을 하지 않고도 실습생이 마치 그 장소에 직접 있는 것처럼 몰입하여 익힐 수 있다.

# 이해도

- 미용, 기계, 디자인 등의 분야는 실용과목이라는 특성상 책이나 교사의 설명으로만 이해하는 데에 한계가 있다. 증강현실

프로그램을 통해 실습자가 직접 마커를 조작해 보고 이리저리 관찰함으로써 학습내용에 대하여 깊은 이해를 할 수 있고

시각적, 청각적 감상을 통해 학습의 필수 요소들을 습득할 수 있다.

- 증강현실 기술을 수업에 활용하여 다양한 객체를 직접 조작해보고, 조작 결과를 활용한 수업을 진행 한다면 심도 깊은

수업의 이해가 가능하다.

특징 : 상호작용성, 현실감, 불안감, 독창성

흥미, 쉬운 이해, 실시간/즉시성, 진보성

자연스러움, 사용자 중심, 감각적

능동적, 새로움, 차별화, 다양한 자극/경험

2. 공업계열 prototype

공업 : 원료를 인력이나 기계력으로 가공하여 유용한 물자를 만드는 산업.

Prototype 대상 : 기계과

학과 개요 : 산업 현장에서 기계기술을 담당할 전문기술인 양성. 고도의 기술이 요구되는 각종 정밀공작 기계와 자동화설비

의 설계, 제작, 운영, 관리에 필요한 기술인 양성

VR 수업 대상 과목 : 유체기계 - 수력원동기, 펌프, 유체전동장치를 비롯하여 공작기계 작동원리와 설치에 대한 이론을

다룹니다. 특히 원심펌프, 출류펌프 이론과 펠톤 수차, 프란시스 수자, 프로펠러 수차이론과 수차의 제어장치, 원심형 송풍기 및

압축기에 관한 이론 해석과 응용설계에 중점을 두어 배운다.

1] 수력 원동기(hydraulic motor) : 물이 가진 에너지를 이용하여 동력을 발생시키는 기계를 통틀어 말한다. 수차(水車),

물터빈 등이 있다.

수차 : 물의 위치에너지를 이용하여 러너 속을 물이 지나게 해서 기계적 동력을 얻는 회전형 원동기

역사 : BC 1 세기 초 서아시아에서 제분용 맷돌을 돌리기 위하여 최초의 수차인 물레방아가 고안되고 이것이 유럽으로

전해져서 점차 발달하였다. 수차는 동력원(動力源)으로 대단히 유용하였으므로 중세에 있어서는 이것을 이용하여 제분소가

발달되었다

수차는 고대 메소포타미아의 시대에 발명되었다고 여겨지며 농지 관개를 위해서 사용되었다는 기록이 남아 있다.

이슬람권에서는 하마의 수차가 유명하고 대규모 17 기의 농지 관개 용수차군이 현재에도 남아 있어 관광 명소가 되고 있다.

중국에서는 수력 원동기 같은 것을 한나라 때 볼 수 있고 송나라 때에는 수차의 힘을 이용해 방적 공장까지 만들어진 것

같지만 이상하게도 그 후의 발전은 볼 수 없다.

일본 서기에는 610 년 고구려로부터 온 승려 담징이 연애(碾磑)라는 수차로 움직이는 맷돌을 만들었다고 한다.

>> 고대 서아시아, 메소포타미아 문명, 동아시아에서 사용되었던 수차를 vr 수업을 통해 시간의 제약을 넘어 재현할 수 있다.

학생들이 증강현실프로그램을 통해 수차의 내부를 직접 들여다보고 구조를 살펴보며 원리를 이해한다면 기계의 작동원리와

에너지의 사용을 이해하는데 도움이 될 것이다.

물터빈 : 물의 운동 에너지와 위치 에너지를 기계적 작업으로 변환하는 회전식 기계

작동 방식 : 흐르는 물은 터빈 구동기의 블레이드(날개)로 전달되어 블레이드에 힘을 생성한다. 구동기가 회전하기 때문에 힘은

거리를 통해 작용한다. 이러한 방식으로, 에너지가 물 흐름에서 터빈으로 전달된다.

>> 터빈의 크기와 구조 상 아직 숙련이 미숙한 실습생들이 직접 다루기에는 위험한 변수가 많다. 실습에 앞서, 혹은 실습을

대체하여 가상의 터빈을 재현하여 간접 체험하고 작동하는 모습을 본다면 물의 에너지변화와 기계의 회전법을 더욱 안전하고

구체적으로 이해할 수 있을 것이다.

2] 펌프(pump)

정의 : 압력작용에 의하여 액체나 기체의 유체를 관을 통해서 수송하거나, 저압의 용기 속에 있는 유체를 관을 통하여 고압의

용기 속으로 압송하는 기계

사용 용도 : 광산에서의 지하수의 배수, 농업용수의 관개 등 양수(揚水)가 큰 문제가 되어 여러 양수장치가 고안되었다.

오늘날 농촌, 광산 ·토목공사장, 공장, 가정에 이르기까지 유체가 이용되는 곳에서는 대개 펌프가 사용되고 있다.

펌프는 물뿐만 아니라 석유나 각종 약품 또는 펄프 ·비스코스 ·슬러지 등 특수한 유체의 수송에도 광범하게 사용되고 있다

>> 펌프는 특성상 광산, 토목공사장, 공장 등 전문적이고 위험성이 높은 장소에서 주로 사용된다. 펌프 기계 하나를 떼어내어

구경하는 것은 현재의 학교수업에서도 가능하지만 실제 현장에서 어떻게 사용되는지 관찰하는 것은 쉽지 않은 일이다.

이를 대체하기 위해 가상의 실험장을 만들어 학생들이 고글을 쓰고 직접 현장에서 작업하는 것처럼 스틱과 도구를 가지고

체험한다면 보다 실제적이고 안전한 학습이 가능할 것이다.

종류 :

✓ 연료펌프(Fuel pump) : 열기관에 연료유를 공급하기 위하여 연료탱크에서 흡입하여 공급관에 압송하는 장치

✓ 분사펌프(Injection pump) : 내연기관의 실린더 내에 고압으로 연료를 불어 넣어주기 위하여 설치된 장치

✓ 윤활유 펌프(Lubricating pump) : 기계장치의 마찰부분에 마찰을 감소시키기 위하여 윤활유를 압송하는 장치

>> 펌프의 내부 구조는 초임자에게 너무 복잡해서 실제 기계를 가지고 체험하는 것은 학습의 효율성이 낮아질 수

있다. AR 프로그램으로 펌프를 띠우고 그 안의 구조를 하나씩 떼어와서 관찰하고 재조립하는 방식의 수업을 통해

내부구조의 각각의 쓰임새와 위치를 파악하여 효과적인 설비를 할 수 있다.

3] 압축기(compressor)

정의 : 외부에서 일을 주어 기체를 압축하여 고압의 가스로 송출하는 기계. 형식으로서는 기체에 운동에너지를 주어 압력을

상승시키는 터보형(turbo type)과 용적을 감소시켜서 압력을 높게 하는 용적형(screw type)이 있다. 외부로부터 끌어들인

기체에 기계적 에너지를 가해 기체의

역학적 에너지를 증가시킨 후 압력으로 바꾸어 고압기체를 얻는 기계

종류 :

✓ 왕복동식 압축기(reciprocating compressor) : 실린더 내에서 피스톤이 왕복운동하면서 냉매가스를 압축한다.

✓ 회전식 압축기(rotary compressor) : 로우터(회전자)가 실린더 내를 회전하면서 가스를 압축한다.

✓ 나사식 압축기(screw compressor) : 암나사(female) 및 수나사(male) 로 된 두 개의 로터가 맞물림에 의해

가스를 압축한다.

✓ 원심식 압축기(centrifugal compressor) : 터보 압축기라고도 하며, 고속 회전하는 임펠러의 원심력을 이용하여

냉매가스의 속도 에너지를 압력으로 바꾸는 냉동기이다

>> 압축기는 기구의 크기가 큰 편이고 순간의 힘으로 압축시키는 기능을 하므로 강도가 매우 세다. 이번 서귀포

고등학교 이군의 사망사건에서처럼 아직 장비의 조작에 미숙한 학생들이 현장에서 섣부르게 다루다가 잘못

작동된다면 큰 사고로 이어질 수 있다. 따라서 현장실습 전 먼저 기기에 익숙해지는 활동이 필요하다. 증강현실

프로그램에서 기계의 내부에서 기계가 작동되는 방식을 직접 작동하고 각 부품이 어떠한 역할을 하는지를 먼저

파악해야 한다. 이후 팀원들과 함께 협동하여 조립하고 설비하는 협동학습을 해야한다.

3. 상업/정보계열 prototype

✓ 경영정보학 : 세계적인 정보화 추세하에 기업경쟁력의 핵심요소인 정보기술을 이해하고 응용하여 기업의 경영관리

와 효율적 사업 수행에 필요한 정보를 수집, 저장, 관리, 분석할 수 있는 경영정보기술인의 양성

-경영학원론 : 경영학의 이론적 기초지식 습득과 더불어 실천적인 측면을 이해할 수 있도록

경영학의 본질과 시대적 발전과정을 고찰하고 경영자의 경영마인드의 기본을 익혀 이를

응용할 수 있도록 학습.

>> 경영자와의 원격 만남 혹은 경영인 job simulation을 통해 경영학의 실제를 체험할 수 있다.

-마케팅원론 : 현대자본주의 경제에 있어 마케팅의 역할과 현대기업의 마케팅관리의 중요성

과 영역을 설명하고 마케팅의 제 기법을 학습.

>> 마케팅은 상업혁명, 정보혁명 이래로 계속 진화해왔다. VR프로그램을 통해 학생들이 몇 년전, 몇십년전 시장과

환경을 가상으로 체험하고 마케팅이 어떠한 방식으로 이루어졌는지를 소비자 입장과 판매자 입장에서 게임형식 혹

은 체험형식으로 학습할 수 있다.

✓ 상업디자인 : 판매촉진 등의 상업적인 목적을 갖는 조형 및 기술을 중심으로 하는 디자인

>> 컴퓨터 그래픽스 활용 : 컴퓨터 그래픽스란 컴퓨터를 사용하여 만들어졌거나 처리된 화상으로서 컴퓨터를 도구

로 사용하여그림을 그리는 것이거나 수치나 기억을 화상이나 영상으로 바꾸는 일을 총칭한다. 디자인 분야에서 컴퓨터는

디자인을 위한 기초도구로 자리를 잡고 이 흐름에 따라 실업계 고등학교 상업디자인과에서도 컴퓨터 그래픽스를 전공과목

으로 설치하여 컴퓨터를 이용한 디자인 교육을 실시한다.

순수미술 분야의 활용 : 예술가는 캔버스와 붓 대신에 모니터와 전자팔레트, 스타일러스를 사용하여 화면에서

커서를 움직여 그림을 그린다. 구글의 홀로렌즈와 같이 가상환경을 보여주는 기구를 착용하고 그림을 그리면 자신의 그림이

3차원, 4차원으로 입체감있게 재생되는 것을 볼 수 있어 평면적 그림이 아닌 입체적 그림을 그릴 수 있다. 2d에 점,선,

면으로만 그림을 그리는 것이 아니라 그림의 각 요소들의 위치이동을 자유자재로 할 수 있고 내부에도 새로운 스케치가 가

능한 것이다. 또한 종이 위에 그리더라도 책에 그려진 평면 그림을 스마트폰 애플리케이션으로 찍고 화면에서 실제 사물

처럼 입체적으로 보이게 하는 기술을 도입하면 미술에 대한 흥미와 창의성이 높아질 것이다.

출판분야의 활용 : 컴퓨터 시스템을 사용하여 각종 문자와 그래픽, 사진 등을 원하는대로 배치하고 최종 인쇄, 출

판까지의 전체과정을 제작할 수 있다. 출판과정에서 오타와 실수를 줄일 수 잇고 섬세한 부분을 수정할 수 있다.

위와 같은 검열 과정을 3D,4D버전으로 입체적으로 구현할 수 있다.

건축설계분야의 활용 : 설계자는 입체적 단면도와 설계도를 구현함으로서 보다 고효율적이고 정밀하게 건물의 설

계를 꾸밀 수 있고 함께 다른 학습자들과 보며 의견을 교환하고 즉시 수정하는 것이 가능하다.

디자인 관련 분야 : 학습자는 타블렛과 스타일러스로 목표하는 제품의 디자인과 요소를 자유롭게 그릴 수 있고 배색

과 구성요소 조합의 시뮬레이션을 통해 다양한 시도를 할 수 있고 신속한 수정이 가능하다. 의류 업계에서는 패턴의 개

발, 색상, 패턴 직조, 스타일화 그리기 등에 컴퓨터 그래픽스를 활용할 수 있다.

(위 프로그램을 입체적으로 체험 가능)

✓ 관광경영과 : 관광에 관한 학문적 이론을 토대로 관광분야에서 요구되는 관광전문 지식 및 영어 · 일어, 중국어 등

의 외국어 능력을 향상시켜 유능한 관광 전문인력을 양성

>> 유능한 관광가이드가 되기 위해서는 미리 그 장소를 살펴보고 공부하는 활동이 필요하다. 하지만 지리적, 시간

적 여건으로 인해 실제로 방문하는 것이 어려울 때가 많다. 그럴때 가상 시뮬레이션을 통해 학습자가 마치 직접

그 장소를 방문한것처럼 체험할 수 있는 활동을 기획한다면 시공간의 제약을 넘어 다양한 경험을 쌓고 대체실습을

할 수 있다

.

4. 농생명계열 prototype

✓ 식물과학과

운영방향 : 조경·원예에 대한 이론과 실기를 기초로 하여 도시 내에 녹지 또는 자연 경관을 조

성하는 능력을 배양하여 21세기 친환경 농생명 분야 조경 전문가 육성

주요 교과내용 :

이론 – 조경, 원예, 생산자재

전문실습 – 조경기술, 산림자원기술, 원예기술, 화훼장식기술

조경 (landscape architecture) : 아름답고 유용하고 건강한 환경을 조성하기 위해 인문적·과학적 지식을 응용하여 토

지를 계획·설계·시공·관리하는 예술

>>

1. 조경의 역사 탐험 : 가상현실 프로그램을 통해 고대부터 현대까지 조경의 변천사와 종류를 직접 보며 탐색할 수 있다.

2. 입체적 설계 : 환경의 설계도를 어느 방향에서나, 어느 거리에서나 볼 수 있게 3D 로 구현하여 조경/원예/화훼기술을

보다 구체적이고 세밀하게 활용하여 제작한다.

✓ 애완동물과

운영 방향 : 각종 애완동물의 사육방법, 위생관리, 미용관리 및 질병의 예방관리 등을 교육시키고 졸업 후 사회에

진출하여 훌륭한 애완동물 관리인으로써 그 역할을 성실히 수행할 수 있도록 학습한다.

주요 교과목 :

- 애완동물학 개론 : 애완동물의 기본적으로 다루어야 할 견종, 애견미용, 사육, 번식, 고양이의 품종, 애묘관리,

애모번식 등의 특성을 이해한다.

>> 애완동물에 대한 충분한 이해와 적응 없이 직접적 접촉을 하면 사람과 동물 모두에게 안좋은 영향이 있을 수

있다. 3D 로 동물을 구현하여 각 종 동물의 외양과 특징을 배우고 익숙해지는 사전 실습을 통해 이론을 습득한다.

- 애완영양학/사양학 : 애완동물의 영양소의 소화흡수 및 대사에 관한 각종 영양소에 대한 기본개념 등의 특성을

이해한다.

- 견동물해부생리학 : 애완동물의 각 신체기관의 해부학적 형태, 구조, 생리학적 기능에 관한 기초 지식을

체계적으로 습득하고 실습한다.

>> 애완동물을 직접 해부하는 것을 꺼리는 학생들을 위해 3D 로 해부도와 영양소의 이동경로 영상을 관찰하여

책으로 배우는 것보다 더 실질적이고 시각적인 학습을 한다.

3. 조리과학과

운영 방향 : 조리과학 전반에 관해 연구하여 조리과학을 세계적으로 발전시키기 위한 노력을 경주하고 국민식생활 개선을

주도할 조리과학도를 양성하고 이론 및 실기를 겸비한 세계적인 조리 관련 분야의 전문인을 양성

주요 교과목 :

조리과학 : 식품과 조리에 관한 기초과학적인 이론을 바탕으로 조리과정 중에 일어나는 전반적인 물리, 화학적 변화에 관한

제반사항

>> 요리 중 일어나는 식품의 결과를 mr 프로그램을 통해 안전하게 살펴본다.

영양학 : 영양소를 섭취하고 소화, 흡수, 운반, 이용, 배설하는 전 과정을 이해하고 건강과 질병에 대한 식품, 영양소,

대사과정에서의 상호작용 및 균형에 대한 과학적인 지식을 습득한다.

>> 책을 통해 사람의 내부구조와 영양소의 운영 경로를 알 수 있긴 하지만 3d 영상과 물체를 통해 관찰하는 것이 더

직접적이고 이해하기 쉽다. 여러 학습자가 함께 입체적인 단면도를 보며 인간의 내장구조를 알아보고 영양소의 이동경로 및

분해과정을 탐구한다면 더욱 흥미로운 학습이 될 것이다.

5. 가사/실업계열 prototype

✓ 호텔조리과 : 호텔을 비롯한 각종 전문레스토랑에서 각광받고 있는 음식문화와 관련하여 다양한 실습교육과 조리사

이론시험에 대비한 이론 교육을 통해 각국의 수준 높은 조리실무 기술을 습득하도록 합니다. 호텔조리과는 국제화

시대에 발맞추어 창의력과 실력을 갖춘 호텔 및 외식산업에 종사할 수 있는 전문조리사를 양성

>> 아직 요리에 익숙하지 않은 실습자가 화기를 앞에 두고 요리하고 칼을 사용한다면 위험성이 높아질 수 있다.

정식으로 요리를 하기 전 먼저 음식문화와 요리문화에 익숙해지고 실무를 연습하는 시간이 필요하다. VR 로 가상으로

요리를 체험하고 가상 플레이어의 요리를 관찰하는 활동을 한다면 적응 기간이 더욱 빨라질 것이다. 쿠킹마마의

3d 버전 재현도 좋은 예시이다.

✓ 미용과 : 건강한 피부와 모발을 유지하기 위한 전문가 양성

- Set dry 이론 및 실습 : 물리적 변화로 일시적인 웨이브를 만드는 Set 드라이는, 모발의 피질층에 있는

알파(α)케라틴과 베타(β)케라틴의 변화 스프링 구조 때문에 탄력성을 가집니다. 장력 강도는

마른머리 1/3∼1/2 까지 텐션을 주어 늘어날 수 있는 이론과, 실기의 기본적 스타일링 기법을 배운다.

>> 미용사가 헤어를 디자인할 때 가장 안전에 유의해야 할 부분은 고데기와 드라이기를 사용해서 열을 통해

머리에 인공적인 웨이브를 주는 타이밍이다. 손님의 머리에 닿지 않도록, 본인이 열에 데이지 않도록 화기를

사용하는데 유의해야 한다. 3d 증강현실 프로그램을 통해 가상의 손님과 가상의 기구로 직접 연출하는 활동을

한다면 열의 위험성 없이 다양한 난이도의 스타일링의 이론을 잘 활용하여 실습할 수 있을 것이다.

- 염색과 탈색 이론 및 실습 : 개개인의 피부톤에 어울리는 헤어칼라의 분위기를 창출할 수 있도록 이론과 실기를

배운다.

>> 실습자가 헤어스타일링을 할 때 실제로 연습하지 않고도 AR 프로그램을 통해 실제 사람의 머리에 다양하게 가상의 색을

입혀 스타일링이 잘 맞는지 비교할 수 있다. 혹은 인공적으로 만들어진 마네킹에 각기 다른 종류의 헤어를 즉석에서 적용시킬

수 있다. 다양한 스타일링을 가상으로 시도함으로써 시간과 비용을 절약하고 사람의 외모와 분위기에 맞는 헤어컬러와

디자인을 연구할 수 있다.