‘17년도 창의산업미래성장동력사업(가상훈련) 신규과제 RFP

관리번호

2017-가상훈련-일반-지정-01

기술분류

중분류Ⅰ

중분류Ⅱ

과제성격

원천기술형(  ), 혁신제품형(√)

지식서비스

이러닝

융합유형

신제품형(√), 고부가가치형(  ), 해당없음(  )

신성장동력

ICT융합(√), 바이오헬스(  ), 고급소비재(  ), 신소재부품(  ), 주력산업고부가가치화(  ), 에너지신산업(  )

해당여부

특허연계(  ), 표준연계( ), 디자인연계(√), 글로벌R&D(  ), 초고난도(  ), 경쟁형R&D(  )

과제명

안전하고 경제적인 가상현실 환경에서 효과적인 과학 실험역량 배양을 지원하는 가상 과학실험 지원 시스템

1. 필요성

ㅇ 국민의 전반적인 과학적 사고역량 배양을 위해 초·중·고 및 대학의 일반 물리·화학 등 과학교육 교과에서 체험적 교육을 위한 과학실험이 매우 중요하나 일선 교육현장의 여건은 이를 제대로 뒷받침 하지 못하고 있음

- 실험장치 및 시약 등의 구입 및 유지에 소요되는 비용부담, 과학 실험에 따른 위험 증가, 중학생 이후에 급격히 저하되는 과학에 대한 흥미, 고학년이 될수록 줄어드는 과학 실험의 비중 등으로 과학실험 기회 감소

ㅇ 국내 초·중·고 및 대학 교육환경을 대상으로 가상환경에서 안전하고 효과적으로 다양한 과학실험을 체험적으로 학습할 수 있는 가상 과학실험 시스템의 개발 및 보급 필요

- GIST는 VR 기반의 과학실험 실감 책 시범 개발을 통해 VR 적용 가능성 확인

- 논리적 사고, 과학적 추론, 그리고 문제 해결을 위한 창의력 배양을 위하여 VR 기반의 도구 및 교구와 이를 이용한 과학실험 콘텐츠 및 교과 개발을 지원함으로써 개발된 시스템의 사업화와 보급 확산을 유도할 필요가 있음

- 일방적인 전달식 시청각 자료가 아닌 교사와 학생이 스스로 창작 및 설계 가능한 과학 실험 통합환경 제공 필요

2. 연구목표

ㅇ 최종목표 : 안전하고 경제적인 가상현실 환경에서 다양한 과학실험을 효과적으로 학습할 수 있는 체험형 가상 과학실험 지원 시스템 개발 (TRL : [시작] 5단계 ~ [종료] 8단계)

ㅇ VR 기반의 가상 과학실험 지원 시스템 프레임워크 설계

- 과학실험 대상 분야, 콘텐츠 선정

- 과학실험 콘텐츠별 실험 프로세스, 시나리오, 운영환경, UI/UX 설계

- 가상 과학실험 지원 정보·지식관리·콘텐츠 저작도구 설계

ㅇ 가상 과학실험 지원 시스템 개발

- 가상 과학실험 콘텐츠

- 가상 과학실험 콘텐츠 저작 도구 및 교구

- 가상 과학실험을 위한 지식베이스

- 가상 과학실험 콘텐츠 공유 및 실행 플랫폼

ㅇ 가상 과학실험 지원 시스템의 시범 적용 및 검증

- 가상 과학실험 지원 시스템을 활용한 교과 개발

- 가상 과학실험 교육 콘텐츠 및 교과의 시범적용 및 성능 검증

ㅇ 개발목표

핵심 기술/제품 성능지표		단위	달성목표	국내최고수준	세계최고수준 (보유국, 기업/기관명)
1*	가상 과학실험 대상 교과분야	개	≥ 5	N/A	N/A
2*	가상 과학실험 콘텐츠	종	≥ 30	N/A	N/A
3*	가상 과학실험 콘텐츠 저작 도구 및 교구	개	≥ 10	N/A	N/A
4*	가상 과학실험 시스템을 이용한 교과(교재)	개	≥ 6	N/A	N/A
5*	시범 적용 사례	회	≥ 10	N/A	N/A

* 주 : 1) 실험대상 교과 : 물리, 화학, 생물, 지구과학, 기술, 정보, 논리 등

2) 콘텐츠 : 실험대상 분야별 실험 유형(미시관찰형, 거시관찰형, 상호작용형, IT융합형 등)

3) 저작도구 및 교구 : VR 기반의 콘텐츠 저작툴 및 실행 플랫폼과 이를 활용한 학습과정(교육과목)

4) 교과(교재) : 초중고 및 대학 과학교육 학습과정과 연계한 교과(워크북, 교재, 교안 등)

5) 시범적용 사례 : 초중고/대학 교육, 교사 연수, 체험전시회 등 적용 사례

※ 서비스 사업모형(BM)을 제시할 것 : 컨소시움 구성(사업자, 수요자 참여필수), 서비스 시나리오, 목표시장, 영업전략, 수익창출 전략 등

3. 지원기간/예산/추진체계

ㅇ 기간 : 21개월 이내  (1차년도 개발기간 : 9개월)

ㅇ 정부출연금 : ‘17년 3억원 이내(총 정부출연금 6억원 이내)

ㅇ 주관기관 : 중소·중견 기업

ㅇ 기술료 징수여부 : 징수

※ 총괄과제인 “경험지식기반 현장체감형 가상훈련시스템개발”의 세부과제로 진행

관리번호

2017-가상훈련-일반-지정-02

기술분류

중분류Ⅰ

중분류Ⅱ

과제성격

원천기술형(  ), 혁신제품형(√)

지식서비스

서비스 고도화

융합유형

신제품형(√ ), 고부가가치형(  ), 해당없음(  )

신성장동력

ICT융합(√), 바이오헬스(  ), 고급소비재(  ), 신소재부품(  ), 주력산업고부가가치화(  ), 에너지신산업(  )

해당여부

특허연계(  ), 표준연계( ), 디자인연계( ), 글로벌R&D(  ), 초고난도(  ), 경쟁형R&D(  )

과제명

인터랙티브 사격훈련을 지원하는 이동형 가상 사격훈련시스템 개발

1. 필요성

ㅇ 군의 전력유지를 위하여 주기적인 사격훈련이 필수적이나 이에 소요되는 비용과 소음 등 환경 문제로 갈수록 실탄 사격훈련 실시가 어려워짐에 따라 효과적인 대안 마련이 필요함

- 군용 사격장 1,453개, 군인 1회 사격 비용 150천 원

- 소음 피해가구 24만 가구 69만 명, 소송 건수 182건, 소송비용 3,262억 원(자료:국방개혁 2020, 녹색연합발표자료/2008.11.4)

ㅇ 국내외에서 안전한 환경에서 저렴하게 효과적인 사격훈련을 시행하는 방안으로 VR 기반의 가상 사격훈련시스템의 개발 및 보급이 확산되고 있음

- 미 육군은 2011년 미국 SAIC 사(www.saic.com)의 시스템을 도입, 실총 사용과 각종 구조물로 시스템이 복잡하며 설치공간이 많이 필요

- 미국의 방위산업체의 레이져 사격훈련시스템은 컴팩트한 박스형태의 사격 시뮬레이션 시스템을 개발, 군사·경찰·엔터테인먼트 등 다양한 수요에 대응

- 한국군이 도입하여 부분 사용 중인 가상 사격훈련시스템(예비군용 사격훈련시스템 등)은 별도의 훈련 건물이 필요하고, 평면 스크린 대상의 조준 사격훈련만 지원하여 내용이 단조로우며, 정기적인 유지보수가 필요함

ㅇ 시·공간 훈련 제약사항을 해소하며 다양한 상황과 환경의 연출을 통해 사격훈련을 지원하는 인터랙티브 가상 사격훈련시스템의 개발 및 보급 지원 필요

- 다양한 환경과 상황에서 효과적인 사격술 훈련을 위한 컨텐츠 개발

- 내무반 등 작은 공간에 설치와 이동이 용이한 소형 이동형 가상훈련 시스템

- 다양한 단말기 및 장비 등 異기종 장비 간 실시간 연동 기술 구현

- 군, 경찰, 스포츠 등 다양한 수요에 맞춰 유연하게 변용할 수 있는 플랫폼 개발

2. 연구목표

○ 최종목표 : 좁은 공간에서 설치·운영과 이전이 간편하며 인터랙티브 사격훈련이 가능한 이동형 가상 사격훈련시스템 개발  (TRL : [시작] 5단계 ~ [종료] 8단계)

○ PC-모바일 연동 이동형 인터랙티브 가상 사격훈련시스템 프레임워크 설계

- 개념설계, 프로세스, 시나리오, 운영환경, 구성

- 효과적인 사격훈련을 위한 컨텐츠 설계 : 확률론적 모델 기반의 동적 시나리오, 훈련자 피격 등 훈련자와 캐릭터 간 쌍방향 인터랙션, 게임적 요소 부가

- 異기종 장비 DB 연동 네트워크

- 몰입감을 위한 FOV 확장형 모듈 디스플레이 설계

○ 이동형 인터랙티브 가상 사격훈련시스템 요소기술 개발(HW)

- 이동·설치·운영이 간편한 모듈형 패키지 시스템 제작

- 총기 격발 인식 사격 모듈 제작

- 캐릭터와의 쌍방향 인터랙션을 지원하는 웨어러블 기기

- 프로젝터기반 모듈(확장형) 디스플레이 시스템 개발

○ 이동형 인터랙티브 가상 사격훈련시스템 요소기술 개발(SW)

- 확률론적 모델 기반의 동적 쌍방향 인터랙티브 사격훈련 컨텐츠 구현

- 총기 움직임의 누적오차를 보정하는 이동물체 인식 기반 기술

- 디스플레이 영상 보정을 위한 웹캠 기반 Image Warp & Edge Blend SW 솔루션

- 異기종 장비 간 실시간 콘텐츠 연동(PC-PC 간, PC-모바일 간, 모바일-모바일 간) 기술 개발

○ 시스템 통합, 시범적용 및 검증

- 이동형 인터랙티브 가상 사격훈련시스템 통합, 구현

- 사격훈련 필요 현장에 시범 적용 및 검증

○ 개발목표 :

핵심 기술/제품 성능지표		단위	달성목표	국내 최고수준	세계최고수준 (보유국, 기업/기관명)
1	훈련 시나리오 / 콘텐츠 수	종	10 / 1	N/A	美國, Virtra, Milo
2	이기종 장비 간 콘텐츠 실시간 연동지연	ms	20ms	N/A	N/A
3	이기종 장비 간 호환 인식 모듈	종	Window / Android	N/A	N/A
4	모듈형 디스플레이	식	1	N/A	N/A
5	모듈형 패키지 시스템	-	패키지 사이즈 및 Type 제시(이동형/일체형)	N/A	N/A
6	시범적용	건	≥ 2	N/A	N/A

※ 서비스 사업모형(BM)을 제시할 것 : 컨소시움 구성(사업자, 수요자 참여필수), 서비스 시나리오, 목표시장, 영업전략, 수익창출 전략 등

3. 지원기간/예산/추진체계

ㅇ 기간 : 21개월 이내  (1차년도 개발기간 : 9개월)

ㅇ 정부출연금 : ‘17년 4억원 이내(총 정부출연금 8억원 이내)

ㅇ 주관기관 : 중소·중견 기업

ㅇ 기술료 징수여부 : 징수

※ 총괄과제인 “경험지식기반 현장체감형 가상훈련시스템개발”의 세부과제로 진행

관리번호

2017-가상훈련-일반-지정-03

기술분류

중분류Ⅰ

중분류Ⅱ

과제성격

원천기술형(  ), 혁신제품형(√)

의료기기

융합유형

신제품형( √), 고부가가치형(  ), 해당없음(  )

신성장동력

ICT융합(√), 바이오헬스(√), 고급소비재( ), 신소재부품(  ), 주력산업고부가가치화(  ), 에너지신산업(  )

해당여부

특허연계(  ), 표준연계( ), 디자인연계(√), 글로벌R&D(  ), 초고난도(  ), 경쟁형R&D(  )

과제명

보행장애 치료를 위한 고실감형 VR 보행 재활훈련 시스템 개발

1. 필요성

ㅇ 고령화 사회로의 진입, 뇌졸중, 파킨슨씨병 등의 장애유발 질병 확산, 그리고 각종 재난/재해 증가로 재활훈련이 필요한 보행 장애인의 수가 급증함에 따라 사회적 비용 절감과 더불어 효과적인 보행 재활훈련을 위한 기술 및 시스템 개발 필요

- 기존의 보행재활 치료는, 담당 의사의 판단에 따라 경사침대, 평행봉, 보행보조기구 등을 이용하며, 회복 단계에 따라 치료사의 도움을 받아 시행되고 있으나, 치료사 개인 역량의 차이, 보행 관련 구체적 데이터의 부족 그리고 환자 순응도의 저하 등의 문제로 보급에 한계

ㅇ 이에 대한 대안으로 가상현실(VR) 기술을 이용한 장애인 재활훈련 시스템의 개발 및 보급이 국내외 전문기관을 중심으로 활발히 전개

- 해외 사례 :　네덜란드 Motek사는 모션베이스 및 모션캡쳐 등을 활용한 VR 재활훈련시스템(CAREN, GRAIL 등)으로 세계 뇌졸중 환자 및 의족 장애자 재활훈련 시장 선점

- 국내 사례 : 피앤에스미캐닉스의 워크봇, 현대중공업의 모닝워크, KIST의 보행재활로봇, GIST의 K-Walker

- 문제점

· 외산 CAREN 시스템은 고가(3억~17억)라 국내 병원, 재활센터 등의 도입이 어려움

· 국산 시스템들은 단순 콘텐츠를 기반으로 시각정보 전달 등 정적인 단순 기능으로 구성되어 사용자의 지속적인 훈련동기 유발이 어려워 보급에 한계

ㅇ 국내 현실에 맞게 다양한 훈련 콘텐츠와 인간공학적 요소를 가미하여 재활훈련 효과를 높일 수 있는 가상현실 기반의 고실감 보행 재활훈련 시스템의 개발 지원 필요

- 시각정보 전달에 더하여 인간의 행동, 촉각 등의 동적 상호작용 실현

- 제어, 소음, 안전장치, 구조물의 감성미 등 인간 중심의 시스템 설계

- 능동적 재활훈련 동기유발을 위한 재미와 게임적 요소를 주입한 콘텐츠

2. 연구목표

○ 최종목표 : 보행 재활훈련을 지원하는 2 자유도 이상의 고실감형 VR 보행 재활훈련 시스템 개발   (TRL : [시작] 5단계 ~ [종료] 8단계)

ㅇ 모션베이스기반 VR 보행 재활훈련 시스템 서비스 프레임워크 설계

- 재활훈련 대상 장애 선정, 훈련 프로세스, 시나리오, UI/UX

- 재활훈련 구성 Architecture 설계 : HW, SW, 정보/지식베이스

- 재활훈련 콘텐츠 디자인

- 임상시험 결과 분석 및 평가 모듈

ㅇ 모션베이스기반 VR 보행 재활훈련 시스템 구현기술 개발

- 2방향 모션플랫폼 : 경사효과 구현, 환자(보행자) 보행 트레킹, 안전 하네스

- 컴팩트 디스플레이 : 3D 가상공간 콘텐츠 제작, 실감형 상호작용 가상화

- 시스템 제어 : 환자 중심의 감각 센서 융·복합, 환자 보행 인지/추적 처리

ㅇ 모션베이스기반 VR 보행 재활훈련 시스템 시범 적용 및 검증

- 임상적 유효성 시험 및 신뢰성 측정 기술 개발

- 재활이 필요한 환자를 대상으로 시험 적용 및 검증

- 의료기기 인증 취득

ㅇ 개발목표

핵심 기술/제품 성능지표		단위	달성목표	국내 최고수준	세계최고수준 (보유국, 기업/기관명)
1	VR 재활훈련 콘텐츠	수	≥ 5	N/A	4 (네덜란드, Motek )
2	센서정보 반응 정확도	ms	≤ 5	N/A	< 2ms (미국, Xsens)
3	2방향성 모션 크기(반경)	m	0.6	N/A	3.5m (네덜란드, Motek)
4	모션 센싱 정확도/ latency	mm/ms	5/ 50	N/A	sub-mm/ 10ms (미국, Valve)
5	모션제어 컨트롤러	ms	≤ 5	N/A	< 1 (일본, 야스카와전기)
6	의료기기 인증	건	1	N/A	N/A
7	환자대상 테스트	명	≥ 50	N/A	N/A

※ 서비스 사업모형(BM)을 제시할 것 : 컨소시움 구성(사업자, 수요자(의료기관) 참여필수), 서비스 시나리오, 목표시장, 영업전략, 수익창출 전략 등

3. 지원기간/예산/추진체계

ㅇ 기간 : 21개월 이내  (1차년도 개발기간 : 9개월)

ㅇ 정부출연금 : ‘17년 4억원 이내(총 정부출연금 8억원 이내)

ㅇ 주관기관 : 중소·중견 기업

ㅇ 기술료 징수여부 : 징수

※ 총괄과제인 “경험지식기반 현장체감형 가상훈련시스템개발”의 세부과제로 진행

관리번호

2017-가상훈련-일반-지정-04

기술분류

중분류Ⅰ

중분류Ⅱ

과제성격

원천기술형( ), 혁신제품형(√)

인적자원역량개발서비스

소프트웨어

융합유형

신제품형(  ), 고부가가치형(√), 해당없음(  )

신성장동력

ICT융합(√), 바이오헬스(  ), 고급소비재(  ), 신소재부품(  ), 주력산업고부가가치화( ), 에너지신산업(  )

해당여부

특허연계(  ), 표준연계(  ), 디자인연계(√), 글로벌R&D(  ), 초고난도( ), 경쟁형R&D(  )

과제명

VR 및 AR 기술 기반의 물류창고 화재대응

가상 안전훈련 시스템 개발

1. 필요성

ㅇ 물류창고의 화재 발생 시 많은 재산 및 인명피해가 발생하나 물류창고의 안전관리를 위한 훈련 및 교육이 대부분 이론 수업에 의존하고 있어 유사시 효과적인 대응을 못하고 피해가 가중되는 상황이 반복적으로 발생

* 창고업의 산업재해로 인한 경제적 손실 추정액은 약 368억원(2008년), 2007~2008년 간 물류창고 화재건수는 1,721건에 이름 (화재통감)

ㅇ 소방관 대상의 키보드/마우스를 활용한 재난대응훈련은 있으나 물류창고와 같은 특정 가상 및 실제 공간을 활용한 고실감 훈련 시스템의 부재로 훈련 참여자들의 참여동기 유발이 미약하고 훈련 효과가 저하되어 대안 마련이 시급함

- VR 및 AR 기술 기반의 물류창고 화재상황 대응 가상훈련 기술 개발을 지원함으로써 화재 방지와 사회적 손실 저감을 추진할 필요가 있음

- AR 기술을 이용한 물류창고 화재 안전훈련 기술의 개발을 위하여 실내 측위 기술이 필수적이나, 현재의 복합 실내 측위기술은 정확도가 2~3m에 불과하여 측위 정확도를 높일 수 있는 기술개발 필요

* 세계 가상훈련 시장은 제조·국방 부문에서 의료·스포츠·여가·재난대응 산업으로 확대되면서 2017년 529억 달러, 2018년 884억 달러 규모에 달할 전망

2. 연구목표

ㅇ 최종목표 : 물류창고 화재 발생에 대비하여 가상 및 실제 공간에서 근로자들의 효과적인 대응 훈련을 지원하는 VR 및 AR 기반의 가상 안전훈련 시스템 개발  (TRL :  [시작] 3단계 〜 [종료] 7단계)

ㅇ VR 및 AR 기술 기반의 물류창고 화재대응 가상훈련시스템 프레임워크 설계

- 물류창고 화재 대응 훈련 모델  : 환경설정, 프로세스,  지식/정보관리

- 물류창고 화재 및 대응 시나리오 : 화재, 파생사고, 대피, 구조, 안전관리 등

- 개발 요소 기술 및 운영환경 설정

ㅇ VR 및 AR 기술을 적용한 물류창고 화재대응 가상훈련시스템 개발

- VR 및 AR 엔진을 적용한 가상공간 내 화재 및 파생사고 재현

- 가상공간 내 이동모사를 위한 이동모사장치

- 훈련 시 주요 제스처 수행을 위한 입력장치

- 물류창고 내 정확한 실내 측위를 위한 복합 측위 기술

- 물류창고 화재대응 가상훈련시스템 구축

ㅇ 물류창고 화재대응 가상훈련에 효과적인 교육관리 체계 개발

- 교육효과를 높이기 위한 학습수행 평가체계

- 가상현실 환경에서 교육관리자와 학습자 간 1:n 양방향 관리

- 학습자에 대한 훈련결과의 Feedback

ㅇ 물류창고 화재대응 가상훈련시스템 시범 적용 및 검증

- 시범 적용 및 검증 방안 제시 및 시행

ㅇ 개발목표

핵심 기술/제품 성능지표		단위	달성목표	국내 최고수준	세계최고수준 (보유국, 기업/기관명)
1	물류창고 재난대응 시나리오	종	≥ 5	N/A	N/A
2	가상현실 재난대응 교수 및 학습 시스템	건	≥ 3	N/A	N/A
3	가상현실 인식 제스쳐	수	≥ 5	5	5
4	물류창고 내 실내위치 측위 정밀도	m	≤ 1.5m	3m	2m
5	특허	건	≥ 2 해외 1건, 국내 1건	N/A	N/A

※ 서비스 사업모형(BM)을 제시할 것 : 컨소시움 구성(사업자, 수요자 참여필수), 서비스 시나리오, 목표시장, 영업전략, 수익창출 전략 등

3. 지원기간/예산/추진체계

ㅇ 기간 : 24개월 이내 (1차년도 개발기간 : 9개월)

ㅇ 정부출연금 : ‘17년 4억원 이내 (총 정부출연금 8억원 이내)

ㅇ 주관기관 : 중소․중견기업

ㅇ 기술료 징수여부 : 징수

※ 총괄과제인 “경험지식기반 현장체감형 가상훈련시스템개발”의 세부과제로 진행