가상현실 학습환경에서 걷기 동작을 적용한 내비게이션이 가상실재감에 미치는 영향

류지헌,한승연,김선 한국교육방법학회 2019 교육방법연구 Vol.31 No.1

The purpose of this study was to verify whether the effect of the navigation using the walking motion in the virtual reality environment affects the virtual presence. For this purpose, two research objectives were constructed. In order to achieve these objectives, two experiments were carried out. For Experiment I, a difference test was conducted based on the device attributes of joystick and treadmill. For the Experiment 2, the various navigation modes (vehicle driving mode, flight mode, and walking mode) were applied to verify the effect of walking motion on virtual reality. To conduct two different experiments, the researchers created virtual contents of Seokguram and Nakan-eupseong. 24 undergraduates voluntarily participated in the study. The students walked on the treadmill, and explored Seokguram and Nakan-eup castle, wearing Oculus with HMD. In order to measure virtual presence (spatial presence, involvement, and realness), data were collected using a research instrument with 15 items. In the first experiment, joystick and treadmill conditions were higher than those of joystick only regardless of scene in spatial presence, involvement, and realness. In the second experiment, we analyzed the interactions of spatial presence, involvement, and realness of virtual reality by navigation type. As a result of walking method using treadmill method, spatial presence and involvement were found to be higher than realness. In driving and flight mode, involvement was found to be higher than spatial presence and realness. 이 연구의 목적은 가상현실 환경에서 걷기 동작을 적용한 내비게이션의 방법에 따라서 사용자가 지각하는 가상실재감에 영향을 미치는가를 검증하기 위한 것이다. 이를 위하여 두 개의 연구목적을 구성했으며, 연구목적1은 조이스틱과 트레드밀이라는 장치적인 속성에 따른 차이검증을 실시했다. 연구목적2는 단순하게 걷기 동작을 적용하는 것을 넘어서 다양한 내비게이션 모드(차량의 주행모드와 비행모드)를 적용해서 걷기 동작이 가상실재감에 미치는 결과를 검증했다. 이러한 연구목적을 달성하기 위하여 실험(1)과 실험(2)가 실시되었다. 실험(1)에서는 석굴암을 체험할 수 있는 가상현실 콘텐츠를 개발했고, 24명의 대학생이 실험에 참여했다. 실험(2)에서는 25명의 대학생을 대상으로 읍성의 모형을 활용한 가상현실 콘텐츠를 적용했다. 실험참가자들은 HMD를 착용하고 트레드밀에서 실제 걷는 동작을 하며 석굴암과 낙안읍성을 탐색하는 활동을 수행했다. 보행기반 내비게이션을 활용한 가상실재감(공간실재감, 몰입감, 사실성)을 측정하기 위해 7첨척도 15문항으로 개발된 연구도구로 자료수집이 이루어졌다. 첫 번째 실험에서는 가상실재감 요인인 공간실재감, 몰입감, 현실성에서 장면에 관계없이 조이스틱만을 사용한 조건보다는 조이스틱과 트레드밀을 사용한 조건이 높은 것으로 나타났다. 두 번째 실험에서는 내비게이션 유형에 따라 가상실재감의 공간실재감, 몰입감, 사실성 요인의 상호작용을 분석한 결과, 트레드밀 방식을 적용한 걷기 방법에는 공간실재감과 몰입감이 사실성보다 높은 것으로 나타났으며, 조이스틱을 적용한 차량이용 방법과 비행 방법에서는 모두 몰입감이 공간실재감과 사실성보다 높은 것으로 나타났다. 이 연구의 결과는 단순히 보행기능을 활용하는 것만으로 가상실재감이 높아지는 것은 아니며 프로그램의 목적과 사용자의 의도에 적절한 내비게이션 설계가 중요하다는 것을 시사한다.

증강현실 학습자료에서 가상캐릭터의 제시방법이 학습자의 의인화 지각, 인지부하의 변화와 주의집중에 미치는 효과

류지헌,양은별 한국교육방법학회 2019 교육방법연구 Vol.31 No.2

The purpose of this study was to examine the effects of presentation methods of the virtual character in the augmented reality learning environment. For this study, the dependent variables were persona effect by the virtual character, cognitive load, and attention level in the augmented reality-based learning material. The participants were 54 college students, and three conditions were analyzed: 1) distributed presentation with a virtual character, 2) simultaneous presentation with a virtual character and 3) virtual character only condition. Three contrast analysis was conducted to measure the impact of presentation methods with a virtual character and 3d graphics. In order to meet the purpose of this analysis, three planned comparisons were conducted. The first contrast test was to identify a graphic effect, which was to compare 3D graphics presentation and virtual character only condition. The second contrast test was to test the distribution effect of the virtual character. It was to compare the conditions with one-by-one presentation and virtual character only condition. The last contrast one was to identify the effect of presenting graphics contents with the virtual character. The results revealed that the distribution effect was reported consistently with all of the dependent variables of persona effect, cognitive load, and attention. No effect of simultaneous effect was identified with any of the dependent variables. There were two significant differences of the graphic effect, the first contrast analysis, on one of the cognitive load factors and attention level. The result indicated that attention could be the primary factor to cause the distribution effect. 이 연구는 증강현실 기반 학습자료에서 가상캐릭터의 제시방법이 학습에 미치는 영향을 검증하기 위한 것이다. 이 연구를 위해 증강현실 학습자료에서 가상캐릭터와 3D 그래픽의 배치 방법에 따른 학습자의 의인화 지각과 인지부하, 주의집중이 어떻게 달라지는가를 확인하기 위한 실험이 진행되었다. 실험에 참가한 대학생 54명은 처치조건(분산배치 vs. 동시배치 vs. 가상캐릭터만 제시)에 따라 증강현실 학습자료를 활용하여 심장의 구조와 기능에 대한 내용을 학습하고, 의인화 지각, 인지부하, 주의집중 설문을 실시하였다. 가상캐릭터가 투입된 조건에서 3D 그래픽 제공 방법의 효과성을 알아 보기 위해 계획비교에 의한 대비분석을 실시하였다(대비①: 그래픽효과, 대비②: 분산배치 효과, 대비③: 동시배치 효과). 연구결과에 따르면, 모든 의인화 지각의 하위요인에서 분산배치 효과가 유의미 하게 높았다. 또한 분산배치 조건에서 인지부하 하위요인인 자기평가, 사용편의성 요인과 주의집중요인이 가상캐릭터만 제시한 조건보다 높게 나타났다. 이 결과는 증강현실 학습환경에서 가상캐릭터를 제시할 때 그래픽자료를 번갈아 제공하는 것이 가상캐릭터에 대한 학습자 지각을 높이고 사용편의성과 주의집중을 높이는데 긍정적임을 의미한다. 또한 인지부하 하위요인인 사용편의성 요인과 주의집중 요인은 그래픽 효과에서도 유의미한 차이가 나타났는데, 이를 통해 3D 그래픽을 제시하였을 때 학습자가 사용편의성을 높게 지각하고, 학습자료에 더욱 집중함을 알 수 있다.

오큘러스를 사용한 3D기반 가상교실 개발 사례

류지헌,유승범,이형주,전별,이지연 한국교육공학회 2015 한국교육공학회 학술대회발표자료집 Vol.2015 No.1

이 발표는 몰입형 가상환경을 만들기 위하여 오큘러스를 적용한 개발절차 및 방법을 소개하기 위한 것이다. 몰입형 가상환경을 구축하기 위해서는 감각적 몰입이 가능하도록 해야 하는데, 사실적인 표현이나 움직임을 구현하는 것이 중요하다. 그러나 몰입감을 높이는 가 장 중요한 요인 중의 하나는 상호작용성이다. 시각적으로 표현된 가상환경 요인과 즉각적인 상호작용을 경험함으로써 감각적 몰입을 높일 수 있기 때문이다. 이 연구에서는 오큘 러스라는 head mounted device를 적용한 3D기반의 가상교실 개발과정을 보고하기 위한 것이다. 오큘러스 장비에서 3D 그래픽을 운영하기 위해서 유니티 게임엔진을 사용해서 그래픽 전환작업을 진행했다. 가상교실을 구현하기 위해서 우선 3D모델링 과정이 진행되었고, 교실장면을 그래픽으로 구성하기 위해서 아이클론이라는 그래픽 에디터를 적용했다. 또한 교사자문 및 수업관찰을 토대로 수업장면 모델링 작업이 진행되었다. 오큘러스를 구성하기 위한 기술적인 방법 등에 대해서 논의할 것이다.

그림과 텍스트 자료를 활용한 협력학습이 학습자의 인지부하 및 마인드맵 작성에 미치는 효과

류지헌,정효정 한국교육방법학회 2013 교육방법연구 Vol.25 No.1

이 연구는 마인드맵을 활용한 교수방법을 적용할 때, 학습유형(개별학습 vs. 협력학습)과 자료유형(텍스트 vs. 그림+텍스트)에 따라서 인지부하 및 마인드맵 작성에 미치는 효과를 분석하기 위한 것이다. 이 연구의 대상자는 대학생 61명이었으며 학습활동에 대한 측면과 마인드맵 작성의 측면을 분석했다. 협력학습은 다중작업기억 모형에 근거하여 개별학습을 수행할 때보다 학습자의 인지부하를 효율적으로 관리할 수 있을 것으로 간주되고 있다. 또한 협력과정을 촉진시키기 위해서는 쉽게 공유인지를 형성할 수 있는 학습자료의 활용이 필요하다. 이를 위하여 그림+텍스트 유형의 자료와 텍스트만으로 구성된 자료를 비교하여 효과를 분석했다. 분석결과에 따르면 인지부하요인에서는 자기평가에 서 유의미한 주효과가 나타났는데, 협력학습을 수행할 때 학습자의 자기평가 지각이 높아졌다. 또한 그림+텍스트 자료를 활용한 집단에서 더 높은 과제몰입이 나타났다. 협력학습 과정에 대한 만족도 분석에서도 그림+텍스트 자료를 활용하는 것이 더 효과적이었다. 마인드맵의 평가에 대한 분석에서는 학습유형과 자료유형에 의한 상호작용이 유의미했다. 단순주효과 분석에 의하면 협력학습을 하면서 그림+텍스트 자료를 사용하는 것이 가장 효과적인 것으로 나타났다. 그러나 그림+텍스트 자료를 개별학습에 적용하면 오히려 마인드맵의 점수가 낮아지는 것으로 나타났다. 이 연구의 결과를 바탕으로 협력학습을 위한 운영전략과 마인드맵을 사용한 교수방법의 운영전략을 제안하였다. The purpose of this study is to investigate the effects of the instructional material formats (visual and text vs. text only) and types of learning (individual learning vs. collaborative learning) on cognitive load, task flow, satisfaction of collaboration, and mindmap. Based on the cognitive load theory, multiple working memory perspective was proposed to enhance learning result by facilitate collaboration. Moreover, visual information is very effective to help learners to share their cognition with peers. In this study, there was a main effect by a collaborative learning on increasing learners' self-evaluation. However, visual and text information was more effective to increase the task flow than text only information. Furthermore, the visual and text had a positive impact on the learners' satisfaction on collaboration process. There was a significant interaction effect for the mindmap evaluation. It indicated that the visual and text information combined with collaboration is a more effective way to enhance learners' shared cognition. This study suggested several instructional strategies to facilitate collaborative learning and use of mindmap.

학습동료로서의 감성적 상호작용을 위한 아바타의 개발: 공간탐색형 가상현실에서의 활용

류지헌,유승범,김선,임성민 한국교육공학회 2017 한국교육공학회 학술대회발표자료집 Vol.2017 No.1

이 연구에서 의미하는 공간탐색형 가상현실은 그래픽으로 구현된 가상의 활동공간을 자유롭게 탐색하는 방식으로 운영되는 방식을 지칭한다. 이런 활동환경은 가상공간에서 활동하기 때문에 학습자의 흥미를 촉진하는 요인을 갖고 있다. 그렇지만 공간탐색 시간이 길어질수록 흥미가 낮아지거나 무의미한 활동탐색 과정이 지속될 수 있다. 이 연구에서는 그 동안 개발된 공간탐색형 가상현실 시스템의 내용을 공유하고, 학습자의 몰입을 돕고 학습활동 안내를 위한 연구 아이디어를 제시하기 위한 것이다. 이 연구에서는 감성동반자(Emotional COmpanion: ECO)라는 개념을 적용해서 가상학습공간에서 학습자의 활동을 안내하고 유도하는 설계전략에 대한 개발결과를 공유하기 위한 것이다. ECO는 시스템 진행자에 의해서 조정되는 로봇형 아바타이다. ECO는 비지시적 메시지를 활용해서 학습자의 활동을 유지시키는 기능을 수행한다. 이 연구에서는 그 동안 개발했던 3가지 공간탐색형 가상현실 시스템(고대 아시아의 민속마을-한중일 문화차이를 소개하기 위한 시스템, 만파식적-통일신라에 대한 역사적인 내용을 학습하기 위한 학습콘텐츠, 낙안읍성-조선의 신분제도를 이해하고 지방문화재를 활용한 문화융합형 콘텐츠)을 소개하고, 이론적인 함의에 대해서 논의할 것이다.

리튬 이차전지의 음극재료인 천연흑연의 충방전 속도에 따른 충방전 용량

류지헌,오은영,오승모,Ryu Ji Heon,Oh Eun Young,Oh Seung M. 한국전기화학회 2004 한국전기화학회지 Vol.7 No.1

리튬 이차전지의 음극재료로서 천연흑연의 충방전 속도에 따른 용량특성을 조사하였다 정전류 조건에서 $0.0-2.0V(vs. Li/Li^+)$의 범위에서 충방전 하였을 때, 충전전류가 증가할수록 충전반응의 과전압이 증가하여 $Li^+$이온이 충분히 삽입되지 못한 상태에서 컷오프 전압(0.0 V)에 도달하기 때문에 충전용량은 충전전류의 크기가 클수록 감소하였다. 한편, 방전전류가 증가함에 따라 방전반응의 과전압도 증가하여 0.0-0.3V범위에서 방전반응이 일어나나 방전 컷오프 전압(2.0 V)과는 격차가 커서 $Li^+$이온이 탈리되지 못한 상태에서 방전 컷오프에 도달하는 현상은 없기 때문에 방전용량이 방전전류의 크기에 영향을 받지 않았다. 충전전류가 증가함에 따라 부반응인 리튬 전착반응의 과전압도 증가하므로 충전 컷오프 전압을 0.0V 이하로 낮출 수 있었다. 그러나 $Li^+$이온의 삽입반응에 비해 전착반응의 저항이 적어 충전전류에 따른 전착반응의 과전압 증가에는 한계가 있었다. 1C조건에서 -0.04V까지 충전 z컷오프 전압을 낮추었을 때 리튬의 전착반응은 없었고, 이로부터 약 $11\%$의 방전용량을 증가시킬 수 있었다. The charge/discharge capacity of natural graphite anode in lithium secondary batteries was examined as a function of charge/discharge rate. When the natural graphite anode was galvanostatically cycled in the range of 0.0-2.0V $(vs.\;Li/Li^+)$, the charging capacity decreased with an increase in the charging rate, which is caused by an earlier approach to the charging cut-off (0.0 V) before the complete charging that is in turn caused by an ever-increasing overpotential at higher rates. Even if the overpotential of discharging reaction also increased at higher discharge rates, the discharging reaction took place in the range of 0.0-0.3 V that is far below the discharge cut-off (2.0 V). As a result, the discharge capacity was not affected by the discharge rate because all the lithium ions once intercalated are fully discharged even at high current condition. As the overpotential of lithium deposition reaction also increased at high current condition, the charge capacity of natural graphite could be enlarged by lowering the charging cut-off voltage below 0.0 V, There is, however, a limitation for the lowering of cut-off voltage because the resistance for lithium deposition is smaller than that of lithium intercalation into graphite. When the charge cut-off voltage was lowered down to -0.04 V under IC condition, lithium ions were inserted into graphite without lithium deposition such that the discharge capacity could be raised up to $11\%$.

스마트패드용 e-북의 설계에서 인지활동 수준과 화면크기가 인지부하에 미치는 영향 : 왜 단순한 설계가 더 나은가

류지헌 한국교육방법학회 2015 교육방법연구 Vol.27 No.2

The purpose of this study was to examine if the interactivity of e-book has impacts on cognitive load factors in reading and performing tasks with smartpad. the use of smartpad. In this study three types of e-book format were tested: 1) PDF with a single column edition, 2) PDF with two column edition, and 3) app-book with swiping and link functions. Seventy-seven college students (male=35 and female=42) were recruited as a paid participant. With the consideration of various screen sizes, two types of smartpad were used: iPAD and iPAD-mini. As experiment tasks two activities were required to the participants: 1) reading e-book and 2) finding specific information in e-book. As a result, a significant main effect was found that the PDF formats were generally more effective than app-book format. However, no significant differences were found by the screen size. Moreover, there was a significant difference between the levels of activity (reading vs. finding information). Reading required less cognitive loads than finding information. However, it was not for all of the cognitive load factors. This study concluded that simple design may be a better principle for e-book design. It may not be necessary to consider the screen size to design and develop e-book. Different types of interface design may need to be applied depending upon types of activities. 이 연구는 스마트패드용 e-북의 설계유형과 읽기활동의 목적에 따라서 인지부하의 수준이 달라질 것인지를 검증하기 위한 것이다. 읽기활동의 목적은 단순한 읽기와 정보탐색이 포함된 과제수행으로 구분하였다. 이 연구를 위하여 77명의 대학생(남학생 35명과 여학생 42명)이 참여했다. 스마트패드는 iPAD와 iPAD-mini를 활용했으며, 스마트패드용 e-북은 PDF를 활용한 간단한 방식(1단 편집조건과 2단편집조건)과 다양한 화면조작이 가능한 앱북이 적용되었다. 수행수준은 읽기단계와 과제수행단계로 구분되었다. 읽기단계에서는 내용숙지를 위해서 읽도록 했고, 과제수행 단계에서는 문제가 제시되었으며 문제에 대한 정답을 찾아서 정리하기 위해서 e-북을 참조하도록 했다. 읽기와 과제수행에 의한 반복측정을 통해서 활동수준에서의 인지부하 차이를 검증했다. 또한 e-북의 유형과 화면크기가 인지부하에 미치는 효과를 검증했다. 실험결과에 따르면 전반적으로 활동수준이 과제수행으로 전환됨에 따라서 인지부하가 올라가는 것으로 나타났으며, PDF를 사용한 간단한 형태의 e-북이 오히려 인지부하의 관리에 유리했다. 그러나 화면크기는 아무런 영향이 없었다. 이 연구의 결과를 바탕으로 효과적인 e-북의 설계전략에 대해서 논의하고 있다. 연구결과를 통하여 활동수준에 적합한 인터페이스에 대한 연구와 단순한 구조의 e-북이 더 효과적일 수도 있음을 제시하였다.

기업 이러닝의 학습자 만족도에 영향을 미치는 요인

류지헌 한국기업교육학회 2007 기업교육과인재연구 Vol.9 No.1

The purpose of this study was to identify the impact of factors associated to the learner satisfaction in e-learning for corporation. Learner satisfaction is one of the most predictable indices to assess the effectiveness of e-learning experiences though the performance result would not be easily measured specifically in corporation setting after implementing online based instruction. In an effort to meet the purpose one corporation A was selected and survey was administrated. 1,4850 responses were collected and analyzed. The accuracy of sample size was estimated at a 99 percent level of confidence with ±3% confidence interval. The sample was grouped into two comparison samples for a cross validation. The sample sizes of comparison groups were 770 and 716 for group1 and group2 respectively. A multiple regression was applied to the originally sampled group and two comparison samples. The result indicated that adjusted R square were significant for comparison group1 and group2 with .82 and .81 at p=.05 level. The most impressive result of this study was able to identify the significant impact by organizational culture to increase learner satisfaction in e-learning. For both of two comparison groups, the factor of motivation level to engage in e-learning experience in organizational culture showed significant association to learner satisfaction. Additionally, the perceived level of utilization of the learning content through e-learning had a significant impact on e-learning satisfaction. However, the interpretations of result would be limited to a single company, which can have idiosyncratic features to other corporative environment in terms of nature of business and works. 이 연구의 목적은 기업 이러닝에서 학습자들의 만족도에 영향을 주는 요인들을 밝히기 위한 것이다. 국내 A 기업의 이러닝 학습자 1,486명을 대상으로 이러닝 학습에 대한 만족도 지각에 영향을 미치는 회귀분석이 실시되었다. 교차타당도 검증을 하기 위하여 2개의 대조집단(집단1=770명, 집단2=716)으로 구분하였다. 회귀분석결과 집단1과 집단2의 모형적합성은 통계적으로 유의한 것으로 나타났다(집단1: R2 =.83, 수정된 R2= .82, F=153.51, p<.01, 집단2: R2 =.82, 수정된 R2= .81, F=137.42, p<.01). 그러나 두 회귀분석에서 독립변수의 실제적 중요성(practical importance)을 분석해 보았을 때, 만족도에 실질적으로 영향을 미치고 있는 변수는 학습내용에 대한 유용성 인식과 자기 학습관리인 것으로 나타났다. 유용성 인식은 이러닝을 통하여 제공되는 학습내용이 실제 업무수행 향상에 유용한가에 의한 인식이며, 자기학습관리는 기업교육에서 자기주도적 학습성향이 강한 학습자일수록 이러닝에 만족도를 느끼고 있는 것으로 볼 수 있다. 그 밖에 조직문화 및 상호작용과 관련된 유의한 독립변수를 확인할 수 있었다. 이 연구의 한계점은 단일 기업을 대상으로 했기 때문에 조직풍토 및 이러닝 콘텐츠의 성격이 제한적이라는 점이며, 학습자들이 사용한 이러닝 콘텐츠의 품질을 통계적으로 충분히 통제했다고 보기 어렵다는 점이다.

리튬이온 이차전지 음극용 무기소재의 특성 및 활용

류지헌 한국공업화학회 2010 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2010 No.1

토론봇의 윤리적 편향성 방지를 위한 고려 요인

류지헌,김국현,정무석 한국인터넷윤리학회 2019 The Digital Ethics(디지털 윤리) Vol.3 No.2

With the development of artificial intelligence technology, attempts to use chatbot in education are increasing. Debate Bot with natural language processing technology can communicate naturally with user by recognizing users' Intentions and context. Debate Bot can be used for debate education. Learning debate can improve students' communication skills, data analysis skills, and critical thinking skills. It is difficult to conduct the debate at the school site due to time limitation and participation issues. Debate Bot can solve these problems by providing users with automated responses. However, various ethical issue such as data bias can arise because what chatbot say is provided by algorithm based on collected data. Based on this problem, this study suggested principle for developing debate chatbot. As results, the most important principle was to eliminate designer’s bias on collecting data. And inhuman like conversation needs to be removed for make the communication be more human like.