VR 가상현실(假想現實, 영어: virtual reality, VR)은 컴퓨터 시스템 등을 사용해 인공적인 기술로 만들어 낸, 실제와 유사하지만 실제가 아닌 어떤 특정한 환경이나 상황 혹은 그 기술 자체를 의미한다. 이때, 만들어진 가상의(상상의) 환경이나 상황 등은 사용자의 오감을 자극하며 실제와 유사한 공간적, 시간적 체험을 하게 함으로써 현실과 상상의 경계를 자유롭게 드나들게 한다. 또한 사용자는 가상현실에 단순히 몰입할 뿐만 아니라 실재하는 디바이스를 이용해 조작이나 명령을 실행하는 등 가상현실 속에 구현된 것들과 상호작용을 할 수 있다. 또 가상현실은 사용자와 상호작용이 가능하고 사용자의 경험을 창출한다는 점에서 일방적으로 구현된 시뮬레이션과는 구분된다. 쉽게 떠올릴 수 있는 가상현실 시스템의 예로는 비행훈련시뮬레이션과 3D로 표현되었으며 사용자의 의지가 반영될 수 있는 세컨드라이프와 같은 게임이 있다.

AR 증강현실(增强現實, 영어: augmented reality, AR)은 가상현실(VR)의 한 분야로 실제로 존재하는 환경에 가상의 사물이나 정보를 합성하여 마치 원래의 환경에 존재하는 사물처럼 보이도록 하는 컴퓨터 그래픽 기법이다. 디지털 미디어에서 빈번하게 사용된다. 증강 현실을 이용해 마인크래프트 어스 같은 증강현실 게임을 제작하기도 한다.

• 제목 : 다수단 VR 시뮬레이터 기반 어린이 보호구역 내 교통 안전 설계기술 평가시스템 최종보고서
• 저자 : 울산과학기술원; 중앙대학교 산학협력단
• 발행처 : 국토교통부; 국토교통과학기술진흥원
• 출판년도 : 2023-04-19

1최종 목표

다수단 VR 시뮬레이터 기반 어린이 보호구역 내 교통안전 설계기술 평가시스템 개발

2연구개발 목표 및 내용

(1) 1차 목표 : 다수단 VR 시뮬레이터 개발

• 어린이 보행안전 위험요소 도출
  • 비디오 레코딩을 이용하여 등하교 시간대의 보행행태를 녹화하고 이를 딥러닝 기반 (CNN) 분석을 통하여 보행행태 지표화
  • 기존 TAAS에서 제공하는 교통사고 통계 자료를 기반을 둔 기존 연구에서 제공하지 못하였던 어린이의 위험회피 행동을 DB화 및 분석함으로써 보행행태 이론에 근거한 설계 지침 및 가이드 라인을 제시
• 다수단 VR 시뮬레이터 개발
  • 자전거-보행자-PM간 상호작용 유형을 정의하고 도로환경적 요인(도로유형, 보행안전 넛지설계)와 인적요인 (수단별 속도제한, 수단별 주행방향)으로 반영하여 시나리오 개발
  • 초등학생을 대상으로 보행안전 넛지 기술을 포함한 도로 환경적 요인의 영향 분석을 위한 VR 실험 수행

(2) 2차목표 : 어린이 보행안전영향 평가지수 개발

• 인지기반 행동결정모형 구축
  • 개별 피실험자의 인구학적 특성, VR 시나리오의 물리적 환경특성과 가로사용자 인지 및 태도의 변화, 가로사용자의 행태 변화를 종합적으로 설명하는 이론적 프레임워크 제시
  • 물리적 환경의 변화에 따른 인지-행위간의 관계를 확률론적 결과로 제시
• 어린이보호구역 보행안전영향 평가도구 개발
  • 가상현실 기술을 활용하여 다양한 어린이보호구역 설계안과 해당 공간 내에서의 수단 간 상충 시나리오를 구현하고, 해당 공간의 주체인 어린이들로 하여금 이를 체험 및 평가하도록 하는 ‘시험평가’를 통해 최적의 보행안전영향평가 도구를 개발함
  • 나아가 이를 활용하여, 보행안전영향을 최소화하는 어린이보호구역 설계 가이드라인을 제안함

3연구개발성과 활용계획 및 기대효과

• 성과활용방안
  • 넛지 효과를 반영한 환경-인지-행태 간 개념적 프레임워크 구축을 위한 이론적 근거 확보
  • 인지 기반 보행 안전 영향평가 지수의 활용
  • 지자체 중심의 교통사고 발생 선제적 대응을 위한 정책적 근거 마련
  • 어린이 안전교육을 위한 기초자료로 활용
• 기대효과
  • 지자체 교통환경개선 사업의 근거로써 교통정책 의사결정 과정의 투명성과 합리성을 제고
  • 교통안전 장비, 안전교육 시스템, 시설물 개발의 원천기술로 활용
  • 저비용으로 어린이 보행사고 발생을 줄임으로써 효율적인 대응
  • 개인형 이동 수단으로 인한 사고확률 줄이는 설계적 시사점을 제안함으로서, 개인형 이동 수단 관련 산업을 활성화 도모

• 제목 : AR 기반 Hololens를 이용한 지하 매설관 설계 도면 검증 기술 개발(Development of Verification Technology for Underground Design Drawing Using AR-based Hololens)
• 저자 : 안덕순; 김제원(한국건설기술연구원); 윤대훈; 김민규; 함동관((주)무브먼츠)
• 발행처 : 한국건설기술연구원
• 출판년도 : 2020-12

1연구개발 필요성

• 본연구에서 개발하고자 하는 시스템은 상·하수도와 같은 지하 시설물의 설계 도면을 검수하는 시스템으로써 2D 체계의 한계인 설계오류 및 시설 간 간섭 등 설계단계에서 파악하기 어려운 부분을 빠르게 파악함으로써 재시공 및 시공비상승을 예방하는 것임
• 기존의 지하 시설물 건설산업은 제조업 등 타산업 대비 생산성이 낮을 뿐 아니라 시공과정에서 설계변경 등과 같은 계획과 실행의 불일치, 공사 기간 지연 등의 이유로 수익성이 낮은 구조를 보이고 있는데 이는 설계 도면의 2D 체계가 큰 이유를 차지함
• 이러한 이유로 지하 시설물 건설산업은 타 산업에 비해 노동 생산성이 현저히 떨어져서 발주처 및 시공사의 비용이 예상보다 높아지는 일이 자주 발생됨

2연구 배경

노후 지하 매설관의 사고급증에 따른 경제/사회/환경적 피해가 발생하고 있으며, 4차산업혁명 정책에 대응할 수 있는 지하 매설관 분야의 스마트 건설 기술 개발의 필요성 대두

3연구 목표

• 창업기업의 스마트 건설 기술 개발 구현을 위한 기술지원
  • 건설산업 분야 설계 및 시공 실무자와의 협력 지원
  • BIM, 지하 매설관 전문가와의 네트워킹 조성
  • 지하 시설물 유지관리를 위한 설계 및 시공자료 데이터베이스 구축 지원
• 시 제품 제작 지원
  • 하드웨어 제작 노하우를 이용한 시 제품 제작 지원
  • 여러 도면 수집 및 공유를 통한 기술 검증지원
• 초기 사업화 및 영업활동을 위한 지원
  • 관련 기관 기술 홍보
  • 국내 전시회 및 기술 설명회 협력

4세부 연구내용

• 지하 시설물 2D 도면 분석 및 3차원 변환 기술 연구
  • 평면도, 종단면도, 격점 상세도의 데이터를 추출하여 하나의 2D 도면 생성
  • 절점 및 파이프 데이터의 Point를 매칭하여 관계성을 찾아 3차원 데이터 추출
  • 추출된 3차원 데이터를 이용하여 해당 구간의 3차원 설계모델을 생성함
  
  
  
• 실외 AR 정확도 고도화 연구
  • GPS를 이용하여 마커리스로 5cm이내의 오차범위를 갖는 AR 구현
  • GPS 수신기와 AR용 단말기를 거치할 수 있는 기구 제작
  
  
  
• 3차원 설계모델 Hololens 적용 연구
  • MS사의 Hololens2에 본 시스템 적용
  
  
  
• 현장 적용 및 홍보
  • 현장 적용, 전시회 참가, 학술홍보, S/W 등록

• 제목 : 세계시장 진출을 위한 구글맵(Google Maps) 기반의 증강현실(AR) 적용 실내공간용 보행자 내비게이션 플랫폼 개발 최종보고서
• 저자 : 한국교통대학교 산학협력단; (주)위드라이브; University of New South Wales
• 발행처 : 국토교통부; 국토교통과학기술진흥원
• 출판년도 : 2022-01-10

1최종목표

증강현실(augmented reality, AR) 적용 실내 공간용 보행자 내비게이션 플랫폼 개발과 세계시장 확대를 위한 구글 맵스와 인터페이스 서비스

2연구 내용

• 실내지도(2D, 3D 맵) 없이 증강현실 (AR) 기반의 실내경로 안내 기술 개발
• 보행자 행동의 유연성은 차량에 적용하는 node to node 단위 통행 규칙 기반 적용이 불가능한바, 이를 극복하기 위해 보행자 방향성 탐지가 가능한 측위 기술 개발
• 구글맵스와 인터페이스 서비스 개발

3연구개발성과

• 보행자 진행방향을 반영한 구글맵스 기반 증강현실을 적용한 실내 길안내시스템
  • 모바일 내비게이션(Android, iOS)
  • 실내 길안내 DB 생성 및 관리 시스템
• 스마트폰 카메라 Marker 인식 모듈 시험보고서 (한국과학기술원 스마트과학관 전시기술연구단) 실내보행내비게이션 실증 및 평가
  • 인천스타트업파크 (연구실성과물)
  • Web 기반 B2B 서비스 모델 개발 (엘지사이언스파크 사업화, WalkingMap)

4연구개발성과 활용방안 및 기대효과

(1) 공공분야의 활용방안

• 정보약자(관광객, 외국인)에게 목적지를 찾아 갈 수 있도록 하는 서비스로, 공공영역에서는 인천공항터미널, 서울역 등 다양한 교통수단이 집합되어 있는 복합 환승센터에서 유효하게 활용될 수 있도록 유스케이스 개발이 요구됨 (예 : 인천공항공사, 토론토국제공항)

(2) 민간부문의 활용방안

• 관광지나 박물관, 전시관 등에서 경로안내 서비스와 함께 관광 정보와 문화재정보 등의 부가정보 지원서비스∙쇼핑몰이나 백화점 등에서 행사나 프로모션 정보를 부가적으로 제공하는 지원 서비스

(3) 기대효과

• 포스트 COVID 시대 대응으로 비접촉 라이프 스타일이 확산될 것으로 예상되는바, 실내공간에서 길찾기 도움을 주는 유인으로 운양하는 안내에서 무인 운영으로 전환시키는데 기여
• 향후 자율주행자동차 등의 모빌리티 분야에서 호출형 서비스가 GPS 음영직역에서 위치기반 서비를 제공하는데 한계가 있는바, 이를 극복하기 위한 솔루션으로 기대

• 제목 : 3D 증강현실 기반의 구조물 점검시스템 개발(Development of Inspection System for structure based on 3D Augmented Reality
• 저자 : 구본성; 이병주; 최진웅; 정진덕; 윤원섭
• 발행처 : 한국도로공사 도로교통연구원
• 출판년도 : 2020-12
• 내용 요약

  현재 고속도로 구조물은 약 2만 개소이며, 30년 이상 노후 된 구조물은 전체의 11%정도를 차지하고 있다. 하지만, 공용기간 증가와 함께 노후화되고 손상이 발생하는 구조물의 비중은 급격히 증가할 것으로 예상된다. 고속도로 구조물을 효율적으로 관리하기 위한 목적으로 개발된 유지관리 정보화 시스템은 최초 HBMS에서 Hi-유지관리시스템 그리고 현 도로정보 통합플랫폼으로 점진적인 성능개선이 이루어져 왔다. 이 정보화 시스템은 점검 또는 현장조사 결과 등 입력되는 정보가 정확히 반영되어야만 신뢰도 높은 의사결정과 최적의 보수보강 작업을 연행할 수 있다. 하지만, 근원적인 문제인 인력과 작업시간의 부족, 담당자의 잦은 교체 그리고 기관평가에 대비한 부적절한 자료입력 등 시스템 운용상 한계점이 많이 노출되어 새로운 혁신적인 시스템으로의 전환이 필요한 시점에 있다. 따라서 본 연구에서 개발한 3차원에 기반한 구조물의 유지관리 입체 영상 플랫폼은 템플릿을 이용하여 대표 교량 형식별 3차원 모델을 생성하고, 이미지 등의 영상 점검 정보를 3차원 모델에 맵핑할 수 있으며, 유지관리 정보를 3차원 디지털 모델에 점검 객체별로 연계하여 확인할 수 있다. 또한 플랫폼에서는 임의 손상위치에 대한 정보를 입력 및 확인할 수 있으며, 입력한 모든 정보들을 보고서로 출력할 수 있다. 또한 시범 교량으로 선정하여 드론을 통한 스캔 모델링을 만들었다. UAV를 적용한 구조물의 촬영은 배포되어 있는 일반 소프트웨어를 활용하여 촬영을 수행하여도 문제없이 3차원 모델을 작성 할 수 있었다. UAV 스캐닝을 위한 가이드를 제작하여 적정 고도, 촬영 시 고려사항, 후처리 방법 등을 제시하였다. 또한 AR 장비를 통해 스캐닝 모델을 활용할 수 있는 방안을 제시하였다. 본 연구에서 개발하고자 하는 구조물 점검시스템은 기존 시스템의 문제점을 해결하고 최근 급속히 발전하고 있는 증강현실(AR) 기술을 기반으로 VR, BIM, 드론 기술 등과 융합하여 3차원의 단위 공간 내에서 구조물의 설계, 시공 및 유지관리 이력을 연계시키고 관리할 수 있는 새로운 유지관리 체계(BIMEX)이다.

• 제목 : BIM to VR 플랫폼과 가상실증실험실을 활용한 셉테드 인증 시스템 개발(2/2)(보고서) (Development of CPTED Certification System Using BIM to VR Platform and BIM Room(2/2))
• 저자 : 서명배; 박형진; 이상규; 이동윤
• 발행처 : 한국건설기술연구원
• 출판년도 : 2021-12

• 제목 : 가상현실을 이용한 K-water 건설현장 안전사고 예방 기술 연구(Study on VR(Virtual Reality) technology for the prevention od K-water construction accidents)
• 저자 : 한국수자원공사 안전혁신실
• 발행처 : 한국수자원공사
• 출판년도 : 2021-06

• 제목 : 생활권도로 선제적 교통사고 예방을 위한 VR기반 보행 시뮬레이터 및 위험인지지도 개발 최종보고서
• 저자 : 울산과학기술원; 중앙대학교
• 발행처 : 국토교통부; 국토교통과학기술진흥원
• 출판년도 : 2021-03

• 제목 : 증강현실기반 원격 공정관리 핵심기술 개발(1/2) (A development of AR based Telemanagement core technology for construction work)
• 저자 : 박형진; 김두식(한국건설기술연구원)
• 발행처 : 한국건설기술연구원
• 출판년도 : 2020-12

• 제목 : VR을 활용한 고속도로 교통안전진단 시행 연구(A Research on Development and Implementation of Expressway Traffic Safety Diagnosis Methodology using Virtual Reality(VR))
• 저자 : 김수희; 이기영; 박현진; 김용범; 현석규; 신기원
• 발행처 : 한국도로공사 도로교통연구원
• 출판년도 : 2020-12