ISSN : 1229-6783(Print)
ISSN : 2288-1484(Online)
ISSN : 2288-1484(Online)
Journal of the Korea Safety Management & Science Vol.23 No.3 pp.35-45
DOI : http://dx.doi.org/10.12812/ksms.2021.23.3.035
DOI : http://dx.doi.org/10.12812/ksms.2021.23.3.035
A Study for Improving the Effectiveness of Safety and Health Education Based on the Empirical Education Utilizing Virtual Reality
September 13, 2021
September 27, 2021
September 30, 2021
Abstract
Activities to prevent industrial accidents can be divided into management of disaster risk factors of production facilities, disaster prevention systems and procedures, and human factors management. Human factor management is the last and most effective means to minimize disaster incidence and loss costs. The key strategy for this is safety and health education. However, formal or fictitious education is still being carried out in the industrial field. In addition, it is true that the application of practical use is insufficient due to the simple theoretical education based on knowledge transfer. In order to change the safety consciousness of employers and workers, we think that the paradigm of education should be changed from the traditional text and video-oriented lecture education method to experience-oriented education. The purpose of this study is to measure and analyze the effectiveness of safety education through education contents using VR(Virtual Reality) and AR(Augmented Reality) technology in keeping with the changing times of the 4th Industrial Revolution, And to suggest the direction of future safety and health education and content development trend.
Virtual reality, Occupational safety and health education, Safety education, Health education, Safety and health education
안전보건교육의 실효성 제고 방안에 관한 연구 : VR·AR기반 체험교육 중심으로
초록
1. 서 론
1.1 연구의 배경 및 목적
1970년대 4.85%였던 우리나라 산업재해율은 2020년 0.57%로 지속해서 감소하였으나, 산업재해로 인한 사고 사망자 수가 여전히 높은 수준(‘20년 882명)이다. 정부는 2018년 대통령 신년사를 통해 2022년까지 자살, 교통사고, 산업안전 등 3대 분야 사망사고 절반 줄이기를 목표로 “국민생명 지키기 3대 프로젝트” 추진을 발표하였다. 이에 고용노동부는 산업재해 사망사고 감축 목표를 사고사망만인율(연간 근로자 1만명당 사고사망자 수 비율) 0.2 7‱(퍼미리아드)로 정해 추진하고 있으나, 2020년 발표 [Figure 1]에 의하면 0.46‱에 그치고 있다[11].
산업재해를 예방하기 위한 활동으로 설비 위험요인 관리, 재해 예방 시스템 구축, 인적 요인 관리 측면으로 구분 할 수 있다. 이중 재해발생율과 재해로 인한 손실 비용을 최소화 할 수 있는 최후의 수단이면서 가장 효과적인 방법이 바로 인적 요인 관리이다. 또한 이를 위한 핵심 전략은 안전보건교육이라 할 수 있다. 최서연, 조기홍, 박현아 (2020)에 의하면 산업안전보건법 적용제외 사업장 중 안전보건교육을 실시하는 사업장의 근로자를 대상으로 설문한 결과 98%가 교육이 필요하고, 91.2%가 교육이 효과적이라는 인식하는 것으로 나타났다[3]. 그러나 산업 현장에서는 여전히 형식적이며 허위로 교육이 이루어지고 있다. 또한 지식전달 위주의 단순 이론 중심 교육 실시로 실무적용이 미흡하여 흥미를 반영하지 못하고 있는 것이 현실이다. 이런 사회적 문화 속에서 안전보건교육을 접하고 있는 사업주 및 근로자의 안전의식 전환을 위해 기존 텍스트 및 영상 위주의 강의식 교육방식에서 교육에 참여하고 인지할 수 있는 현장 교육, 체험중심으로 교육의 패러다임이 변화되어야 한다. 이에 고용노동부는 인정받은 안전체험교육장에서 체험교육을 이수한 교육 시간을 2배로 인정하는 관련 고시[10]를 개정하였다. 또한, 안전보건공단 체험교육장 3곳을 추가 건립 예정이며, 15개의 민간 안전체험교육장[12]을 인정하여 체험교육을 확대해 가고 있다.
최근 우리 사회의 경제, 산업, 기술적 환경 변화의 가장 큰 화두는 4차 산업혁명이다. 이와 관련된 VR·AR 기술은 게임, 영화, 의료, 관광, 국방, 교육 등 산업의 모든 분야로 확장되고 있다. 특히 경험 위주의 VR 교육은 파격적인 지식과 경험을 전달할 수 있는 최고의 기술이며 상상을 초월하는 새로운 교육의 영역으로 자리 잡아가고 있다[2][14]. 안전보건공단에서는 17년부터 매년 2~4억 원의 예산을 VR·AR 콘텐츠 및 시뮬레이터 개발 등에 투자하고 있으며, 개발된 콘텐츠는 7월 국제안전보건전시회 및 10~11월 대한민국안전산업박람회를 통해 공개하고 있 . 코로나바이러스 감염증-19(COVID-19)가 발생한 20년을 제외하고 매년 동일한 설문 내용으로 전시회 방문 체험자를 대상으로 설문조사 결과를 차년 개발 방향 설정 시 참고하고 있다. 17년에는 시뮬레이터 연동 PC기반 VR, 모바일기반 VR, AR 등 다양한 형태의 콘텐츠를 전시하였다. 이중 시뮬레이터 연동 PC기반 VR은 현재까지도 높은 수준의 콘텐츠로 인정받고 있다. 이는 약1.2천만 원 상당의 고가의 콘텐츠이지만 COVID-19 발생 전인 19년 까지 S社, P社, K社 등 대형 건설사 및 발전소를 중심으로 전국 22개소에 설치되어 현재까지 활용되고 있다.
VR 콘텐츠는 제작방식에 따라 사진 기반, 모바일 기반, PC 기반으로 나눌 수 있다. VR을 이용하여 안전보건교육에 관한 선행연구는 사진 기반 1편(오명석(2021)), 모바일 기반 1편(김종민(2019)), PC 기반 3편(김기훈(2019), 최호길(2019), 김성한(2021))이 있으나, 시뮬레이터를 이용한 PC기반 및 AR을 활용한 안전보건교육 관련 선행연구는 확인할 수 없었다. 또한일부 대기업의 현장에서 안전 교육에 활용되고 있는 VR은 1인 위주의 PC 기반으로 큰 변화를 가져오지 못하고 있다. 이에 17년에 개발·보급된 안전보건공단 콘텐츠 및 체험자를 연구범위로 선정하였다.
본 연구는 산업안전보건 분야에서 기존 강의식 교육과 비교해 VR·AR 기술이 적용된 체험교육의 효과성을 분석하여 산업 현장에서 안전보건교육이 실제 이루어질 수 있는 방안, 콘텐츠 개발 방향 및 안전보건교육 발전 방안을 제안하고자 한다.
1.2 연구 방법
본 연구의 목표를 위해 첫 번째로 문헌 고찰과 선행연구를 바탕으로 VR·AR 기술, 체험교육 및 VR·AR 교육의 효과를 알아보았다. 또한 이 기술을 안전보건교육에 최초 접목한 안전보건공단 콘텐츠를 살펴보았다. 두 번째로 VR·AR 체험교육의 효과성을 분석하기 위해 서울 코엑스에서 개최한 제50회 산업안전보건강조주간에 이를 체험한 참여자 399명과 안전보건공단에서 운영하는 체험 교육장에 방문‧체험한 230명의 설문조사를 하여 분석하 였다. 이를 바탕으로 산업안전보건교육의 전환 방향과 실효성 제고 방안을 제시하였다.
2. 이론적 배경
2.1 VR‧AR 기술의 개념
가상‧증강현실은 가상현실(VR, Virtual Reality)과 증강현실(AR, Augmented Reality)을 아울러 부르는 말로 컴퓨터를 이용해 구축한 가상현실 또는 증강현실 공간 내에 시각, 청각, 촉각 등 사람의 오감을 활용한 인터페이스를 통해 체감형 콘텐츠를 제작하여 가시화하고 상호작용 하는 기술이다. ‘가상현실 기술’은 컴퓨터로 어떤 특정한 환경이나 상황을 만들어 그것을 사용하는 사람이 마치 실제 환경처럼 상호작용을 하게 해주는 인간과 컴퓨터 사이의 인터페이스를 말한다. 한마디로 컴퓨터를 이용하여 현 실세계에서 실질적으로 경험하기 어려운 상황을 실감나게 체험할 수 있게 해주는 기술이다. 한편 ‘증강현실 기술’은 가상현실 기술의 한 분야로 사용자가 눈으로 보는 현실세계에 사물의 이미지나 가상 정보를 합성하여 사용자에게 보다 많은 체험 서비스와 정보를 제공하는 기술이다. 이는 실제 환경에 가상 사물을 합성하여 이질감 없이 인식할 수 있도록 하는 컴퓨터 그래픽 기법이라고도 할 수 있다. 따라서 가상현실은 HMD(Head Mounted Display) 등과 같은 몰입형 장치를 통해 현실세계와 단절된 콘텐츠를 체험하는 반면, 증강현실은 실제 환경과 융합된 콘텐츠를 제시하는 차이가 있다[8]. [Figure 2]는 안전보건공단에서 가상‧증강현실 기술을 적용‧개발한 콘텐츠 사례이다.
가상현실의 원년이라고 불리었던 2016년 기술영향평가에서는 가상‧증강현실을 ‘현실세계와 가상세계의 융합을 통해 사용자의 감각과 인식을 확장함으로써 현실세계에서 경험할 수 없는 다양한 상황을 체험하고 가상-현실 세계 간의 실시간 상호작용을 할 수 있게 하는 기술’로 정의를 내렸다[6].
최근에는 가상현실‧증강현실에서 나아가 혼합현실(MR, Mixed Reality) 기술이 등장하고 있다. 이는 가상세계와 현실세계 사이의 구분을 설명하기 위해 1994년에 토론토 대학 폴 밀그램(Paul milgram) 교수가 현실-가상 연속성(Reality-virtuality continuum)을 발표하면서 개념화된 용어이다. [Figure 3]에서 볼 수 있듯이 가상세계 (Virtuality environment)는 현실세계(Reality environment)의 상대 개념이며, 가상과 현실 사이의 모든 영역은 혼합 현실(MR)로 구분됨을 알 수 있다.
또한 가상과 현실 중 어느 쪽에 더 강조되는지에 따라 증강가상(AV)와 증강현실(AR)이 구분된다. 예를 들어, [Figure 4]와 같이 기상 캐스터가 일기예보를 할 때 사용하는 크로마키 기법과 같이 가상 세계에 현실의 객체를 겹쳐 표현한 것이 증강가상(AV)이며, 2016년 선풍적인 인기를 끌었던 포켓몬 고(Pokemon GO) 게임처럼 스마트폰을 통해 현실세계에 가상의 객체인 포켓몬과 몬스터볼을 겹친 것이 증강현실(AR)이다[9]. [Figure 5]의 첫 번째, 두 번째 화면은 울산 간절곶에서 증강된 사례로 현실세계에 가상의 캐릭터와 몬스터 볼을 겹쳐지도록 증강한 화면이다.
VR‧AR을 구현하기 위해서는 콘텐츠(Contents), 플랫폼(Platform), 네트워크(Network), 디바이스(Device)가 필요하며, VR‧AR은 이들이 결합된 C-P-N-D 생태계형 산업이라 할 수 있다. 다시 말해 VR‧AR을 사용하는 사람은 디바이스를 착용하고 유‧무선 통신망을 통해 플랫폼에 접속하여 VR‧AR 콘텐츠를 이용하는 방식이다. 플랫폼은 콘텐츠를 제작할 수 있는 도구를 제공하는 기술 플랫폼과 콘텐츠를 사용자에게 제공하는 유통 플랫폼으로 나 눌 수 있고, 디바이스는 VR‧AR을 체험하기 위해 사용되는 디스플레이 기기(HMD), 안경 형태의 스마트 글라스 디스 플레이, 스마트폰 등 이동식 통신기기, 영상 촬영기기 및 사용자 인터페이스(UX) 등 하드웨어를 포함한다[4].
2.2 체험 및 VR‧AR 교육의 효과
교육학 분야에서 많이 연구된 체험교육의 효과는 미국 교육자인 에드거 데일(Edgar Dale)이 1969년 고안하여 제시한 경험의 원추(Cone of Experience)로 알 수 있다. 변경화(1985)는 경험‧개념이 부족한 교육생에게는 경험의 원추(Cone of Experience) 하단의 체험교육 등 능동적인 방법이 효과적이며 반대로 경험·개념이 많은 학생에게는 강의식 교육 방식이 효과적이라고 해석하였다[1]. VR·AR 교육의 효과에 대해서 황정은(2015)은 2015년 서울에서 개최된 K–ICT 가상현실 페스티벌에서 이온 리얼리티 社의 최고기술경영자인 닐스 앤더슨(Nils Anderson)은 VR을 이용한 교육은 전통적인 교육에 비해 2.7배의 효과를 보이며, 3D 인터랙티브(Interactive) 교육 실시 결과 집중력이 100% 향상됐다[13]고 하였다. 또한 한국과학기술기획평가원(2017)에서는 150여 개의 BIO 기술 관련 학교 및 연구기관 등에서 교수와 학생들이 이용하고 있는 랩스터 社의 가상 연구실 시뮬레이션 랩스터를 과학 교육에 활용한 경우, 랩스터만 이용할 때는 76%, 전통적인 교육 방법과 함께 사용했을 때는 101%가량 학습 효과가 높아진다는 사례가 Nature Biotechnology(Vol 32.2014)에 보고되어 있다고 발표하였다[7].
국내에서는 김승현 et al.(2019)은 신체 내 탄수화물 대사 사이클의 가상현실 시각화 모델을 개발하여 생화학 교육에 대한 사전 지식이 없는 19~23세의 미술 교육 학생 40명을 VR 그룹과 PPT 그룹으로 나누어 단기기억과 장기 기억을 평가하였다. 그 결과 주요 카테고리 아이템 경우 VR과 기존 학습 간 큰 차이는 없는 반면, 하위로 내려갈수록 메모리 향상에 VR 학습이 더 효과적이었다. 즉, 장기 기억 측면에서 VR 학습이 2.2배 향상했다는 연구 결과였다[5].
3. 안전보건공단 콘텐츠
‘17년 고용노동부 산하 정부출연기관인 안전보건공단에서는 산업환경 변화에 대응한 체험형 안전보건 콘텐츠를 개발해 안전보건교육에 활용함으로써 교육 참여자에게 대한 집중력과 전달력을 향상해 산업재해예방에 기여함을 목적으로 가상체험형 콘텐츠(VR(4종)‧AR(2종))를 개발 하여 제50회 산업안전보건대회에서 선을 보였다.
3.1 VR(가상현실) 콘텐츠
안전보건공단은 제조업과 건설업에서 발생하고 있는 산업재해 유형을 소재로 모바일 기반 콘텐츠 3종과 PC 기반 콘텐츠 1종을 개발하였다. 모바일 기반 VR 콘텐츠는 스마트폰(갤럭시 S7)을 HMD(삼성전자 기어 VR)에 끼워 체험할 수 있도록 하여 휴대 및 이동이 편리하며 별도 PC나 유선 장비 연결 없이 체험할 수 있고, PC 기반 콘텐츠는 별도의 시뮬레이터를 이용해 체험할 수 있도록 개발했다. 모바일 및 PC 기반 VR 콘텐츠는 안전보건공단 홍보관 (울산 소재)과 공단 안전체험교육장 5개소(인천‧김해‧경산‧담양‧공주 소재)에 근로자 체험교육에 활용할 수 있도 록 설치‧운영하고 있다.
3.1.1 모바일 기반 VR 콘텐츠
모바일 기반 VR 콘텐츠 개발은 공단과 업무협약을 체결한 삼성안전환경연구소에서 기업 사회공헌 활동(CSR) 의 일환으로 비용 지원을 받아 개발을 진행하였다. 콘텐츠는 사망사고 발생 위험이 큰 사고유형 중 교육의 몰입도와 VR 구성 효과가 큰 사례 중심으로 떨어짐 사고, 크레인 사고, 로봇 사고를 선정하였으며, <Table 1>과 [Figure 7]은 개발 콘텐츠의 주제, 주요 내용, 런닝타임 및 주요 장면을 나타낸 것이다.
3.1.2 PC 기반 VR 콘텐츠
2017년 제50회 산업안전보건강조주간 기간 국제안전 보건전시회에서 선을 보인 PC 기반 VR 콘텐츠는 건설 현장 가설통로에서 발생 할 수 있는 재해 유형을 직접 체험 할 수 있도록 별도 시뮬레이터를 제작하였다. 콘텐츠는 3 가지 재해(낙하, 맞음, 떨어짐) 상황 및 스토리텔링 기법을 반영하여 단계별로 전개하였고, 단계별로 재해 유형을 직접 체험한 후에는 ｢산업안전보건법｣에서 규정하고 있는 안전보건 대책을 제시하여 체험교육의 학습 효과를 극대화하려고 노력하였다. 이 콘텐츠의 체험유형, 주요 내용 및 주요 장면은 <Table 2>, [Figure 8]과 같다.
3가지 재해 유형을 직접 체험할 수 있고 체험 효과를 극대화하기 위해 건설 현장에서 사용하고 있는 파이프 비계와 작업발판을 이용해 [Figure 9]와 같이 별도 시뮬레이터를 제작하였다. 시뮬레이터 도입부에는 지상에서 50[m] 높이에 있는 가상의 작업 장소까지 랙과 피니언으로 운행되는 건설용 리프트의 느낌을 재현하기 위해 유압 리프트를 설치하였고, 낙하물에 의해 머리를 맞는 재해 상황을 현실감 있게 구현하기 위해 안전모 내피 소재에 충격 장치 2개를 부착하고, 충격장치 내에 설치한 솔레노이드를 제어하여 효과를 극대화하였다. 작업발판과 함께 떨어짐 체험의 효과를 주기 위해 설치한 것은 바이브레이터 (Vibrator)와 완충장치이다. 불안전하게 설치된 작업발판을 걸어가는 동안 흔들리는 느낌을 주기 위해 바이브레이터를 이용해 3~4회 진동을 주었고, 작업발판의 2/3지 점까지 걸어오면 작업발판이 약 10[cm] 아래로 떨어지도록 안전난간 양쪽에 스프링을 설치하여 가상공간의 50[m] 높이에서 지상으로 작업발판과 함께 떨어지는 느낌을 줄 수 있도록 구현하였다. 또한 체험자의 안전을 고려하여 안전난간, 완충재 및 보호 가드 등을 추가 설치하였다.
VR의 몰입장치인 HMD는 시뮬레이터의 크기를 고려하여 위치추적 장치(베이스 스테이션)를 통해 5[m] 반경의 트레킹이 가능하고 체험자의 모든 움직임을 정확하게 감지할 수 있는 장점을 가지고 있는 HTC사의 VIVE 제품을 선택하였다. 리프트, 충격장치, 바이브레이터, 완충장치 등이 가상공간에서 단계별로 이루어지는 체험 상황에 맞게 상호 작용될 수 있도록 설정하여 파이프 비계와 작업 발판으로 구성된 시뮬레이터를 제50회 산업안전보건강조 주간 국제안전보건전시회 동안 안전보건공단 부스에 설치하여 방문한 관람객을 대상으로 직접 체험해 볼 수 있는 기회를 제공하였다.
3.2 AR(증강현실) 콘텐츠
AR 콘텐츠는 사고 빈도가 높고 강도가 큰 재해의 기인물인 타워크레인과 지게차를 선정하여 각 기계의 주요 구조 부분의 명칭, 위험요인 및 주요 재해사례를 볼 수 있도록 개발하였다. AR 콘텐츠가 반영된 포스터와 리플릿을 스마트폰으로 스캔하면 3D 입체영상으로 각 설비가 도출 된다. 핸드폰을 설비의 주요 구조 부분에 포인트 하면 각 부위에 아웃라인이 나타나고, 명칭과 위험요인 등 추가 정보가 표출된다. 또한 중대재해가 많이 발생하고 사회적 이슈화를 가져오는 타워크레인 설치작업 시 텔레스코핑 게이지(Telescoping gauge)에 의한 재해사례를 동영상으로 구현하고 이와 관련된 안전대책을 제시하고 있다. 지게 차 콘텐츠는 주요 구조 부분 이외에도 엔진 및 제어장치의 내부구조를 살펴볼 수 있도록 하였고, 지게차 관련 주요 산업재해 형태인 과적에 의한 운전 시야 미확보, 과속 및 급선회에 의한 전복사고를 동영상으로 보여주고 예방대책 을 제시하였다. <Table 3>은 타워크레인 및 지게차 AR 콘텐츠의 주요 내용이다.
또한 외국인 근로자의 교육용으로 활용할 수 있도록 영어버전으로 구현되도록 개발하였으며, 산업 현장에서 안전보건 교육 시 활용할 수 있도록 안전보건 정보자료를 다루는 교재, OPL(One Page Lesson), 홍보용 달력 등에 AR 콘텐츠를 추가 개발하여 수록하였다. 이 모든 AR 콘텐츠는 안전보건공단 애플리케이션(Application)인 ‘위기탈출 안전보건’ 메뉴에 게시하여 무상으로 보급하였으며, 해당 콘텐츠의 주요 장면은 [Figure 10]과 같다.
4. VR‧AR을 활용한 안전보건교육
산업재해는 인적‧관리적‧기술적‧환경적 원인 등 다양‧복 합적 원인으로 발생하며, 이를 재현하기는 쉽지 않고 현실적으로 불가능하다고 할 수 있다. 안전보건공단은 산업안전보건법 제4조(정부의 책무), 제65조(권한 등의 위임‧위탁)에 따라 산업재해 예방을 위해 정부로부터 산업재해에 관한 조사 및 통계 유지‧관리 업무를 위탁받아 수행하고 있으며, 산업재해 발생 사업장, 산업재해 취약 사업장 등 다양한 업종과 형태의 사업장에 대해 기술지원, 재정지원, 교육, 인증 등 여러 업무를 겸하고 있다. 이를 바탕으로 다양한 시나리오로 VR‧AR 기술이 적용된 가상체험형 콘텐츠를 활용한 안전보건교육은 효과적인 산업재해 예방이 가능할 것이며, 사업장의 산업재해예방에 기여하고자 개발한 가상현실(VR) 및 증강현실(AR) 교육 콘텐츠를 산업안전보건강조주간 동안 국제안전보건전시회에 방문하여 체험한 부류와 안전보건공단 체험교육장 4곳을 방문하여 체험한 교육생을 대상으로 교육 효과성을 2회 측정‧분석하고 향후 콘텐츠 개발 및 안전보건교육 패러다임의 방향을 제시하고자 한다.
4.1 VR‧AR 콘텐츠 안전보건교육 효과 측정
4.1.1 국제안전보건전시회 체험자 대상
VR‧AR 안전보건 콘텐츠를 직접 체험한 고객들의 일반적인 특징은 [Figure 11]에서 [Figure 14]와 같다. 설문 응답자의 직책 중 안전‧보건관리자가 136명(34%)으로 가장 높았으며, 근로자가 99명(25%), 관리 감독자가 47명(12%), 경영층이 21명(5%), 기타가 96명(24%)으로 조사되었고, 제조업 종사자가 133명(40%)으로 가장 높았으며, 건설업 72명(21%), 기타산업 68명(20%)이 많은 비중을 차지하였다. 이외에 전기가스수도, 위생서비스, 보건복지, 음식숙박업, 도소매수리업 등은 5% 미만으로 낮게 나타났다. 또한 근로자 300인 이상 규모의 회사에서 근무하는 종사자가 218명(55%)으로 가장 많았으며, 다음으로는 5~49인 규모 회사가 74명(19%), 100 ~299인 규모 회사가 58명(15%) 등으로 조사되었다.
VR‧AR 콘텐츠가 사업장 산재예방에 도움이 된다고 생각하십니까 라는 질문에 [Figure 14]와 같이 응답자 96%는 사업장의 산재 예방에 도움이 된다고 생각하는 것으로 나타났으며, VR‧AR 콘텐츠가 책자, 포스터, OPL 등 기존 안전보건 자료에 비해 정보전달에 효과적이라고 생각하십니까 라는 질문에 [Figure 15]와 같이 응답자 97%가 효과적으로 생각하는 것으로 조사되었다. 또한, [Figure 16]과 같이 전시된 VR‧AR 콘텐츠 중 가장 흥미롭게 여겨진 콘텐츠는 시뮬레이터 기반 VR(건설업)이 61%를 기록했으며, 이외에 모바일 VR(제조업)과 AR 콘텐츠(타워크 레인, 지게차)는 각각 20%, 18%를 기록하였다.
4.1.2 안전보건공단 체험 교육장 체험자 대상
안전보건공단에서 운영하는 체험 교육장 4개소(경남, 경북, 중부, 호남)를 방문하여 모바일 기반 VR과 시뮬레이터가 연동된 PC 기반 VR 안전교육 콘텐츠를 체험한 교육생들의 일반적인 특징은 [Figure 17]에서 [Figure 20]과 같다. 설문 응답자의 연령대 중 30대가 75명 (32.6%)으로 가장 높았으며, 40대 64명(27.8%), 20대 54명(23.5%), 50세 이상 20명(8.7%), 20대 미만 17 명(7.4%)으로 조사되었으며, 직책은 근로자가 113명 (49.1%)으로 가장 높았으며, 관리감독자 64명(27.8%), 기타 35명(15.2%), 안전보건관리책임자 11명(4.8%), 안전·보건관리자 7명(3.1%)으로 조사되었다. 업종별로 는 제조업 종사자가 81명(35.2%)으로 가장 높았으며, 건설업 60명(26.1%), 기타(기타의 사업, 군인, 공무원 등 포함) 56명(24.4%), 운수‧창고‧통신업 21명(9.1%), 전기‧가스‧상수도 12명(5.2%)으로 조사되었고, 종사 사업장 규모로는 근로자 100~299인 규모의 회사에서 근무하는 종사자가 87명(37.8%)으로 가장 많았으며, 다음으로는 500인 이상 규모 회사가 63명(27.4%), 50~99인 규모 회사가 39명(16.9%) 등으로 조사되었다.
[Figure 21]과 같이 VR 콘텐츠를 통해 직접 경험하기 힘든 사고 상황에 대한 경험을 할 수 있다는 긍정적인 응답을 한 체험자가 215명(93.5%)으로 대부분 위험 상황을 직접 체험하지 않더라도 가상으로 체험을 할 수 있다고 하였으며, [Figure 22]와 같이 텍스트, 동영상을 내포한 PPT 방식으로 진행되는 강의식의 기존 교육보다 VR 콘텐츠를 활용한 교육이 효과적이라고 응답한 체험자가 217명(94.3%)으로 대부분의 콘텐츠 경험자는 긍정적인 반응을 보여 교육 효과를 극대화하기 위해서는 교육 방식의 전환이 필요할 것으로 보인다.
[Figure 23]과 같이 VR 콘텐츠를 확대 개발‧활용하는 것이 좋다고 생각하십니까 라는 설문에 매우 그렇다가 183명(79.6%), 그렇다는 32명(13.9%) 순으로 응답하여 215명(92.1%)가 VR 콘텐츠 개발·활용에 대해 좋다는 의견이 대부분이었으며, [Figure 24]와 같이 VR 콘텐 츠를 체험하고 설문에 응답한 대부분의 체험자 211명 (91.8%)은 소속 사업장에서 안전보건교육 시 VR 콘텐츠 를 활용할 의향이 있다고 응답하였다. 또한 개선의견으로는 모바일 기반 VR 콘텐츠는 어지러움을 호소한 체험자가 13명(5.6%)이었고, 각 체험장에 5개 세트가 비치되어 수량이 부족하다는 의견을 주었다. PC 기반 VR 콘텐츠는 제조업 등 다양한 콘텐츠 개발 요구 9건과 현장과 유사, 동료에게 추천하고 싶음 8건 등 총 17건의 콘텐츠에 대한 개선의견을 수렴하였다.
4.2 VR‧AR 교육의 효과 및 시사점
안전보건공단에서는 산업재해 예방에 기여하고자 안전 보건 자료를 리플릿, 핸드북, 책자, PPT, 교재, 포스터, OPL(One Point Lesson), 애니메이션, 동영상 등 여러 형태로 개발‧제작하여 산업 현장에 무상으로 배포하고 안전보건 교육 시 활용할 수 있도록 홈페이지에 게시하고 있다. 산업 현장의 안전보건교육이 형식적으로 이루어지고 4차 산업혁명이라는 사회적 변화에 맞추어 VR‧AR 교육 콘텐츠를 제작‧보급하고 있다. VR‧AR 교육의 효과는 [Figure 14], [Figure 15]와 같이 콘텐츠에 대한 VR 체험자들의 체험 설문 결과 응답자의 96%가 가상체험형 콘 텐츠가 사업장 산재 예방에 도움이 되고, 97%가 기존 안 전보건 자료보다 정보전달에 효과적이라고 응답하였다.
안전보건 분야에서의 VR‧AR 교육 콘텐츠는 흥미 및 동기 유발의 요소를 갖추고 있어 교육생의 적극적인 교육 참여를 유도할 수 있고 인터넷, 모바일, 디지털 디바이스 등 을 이용하여 시공간의 제약 없이 다양한 교육 기회 제공이 가능하며, 실제 체험할 수 없는 산업 현장의 다양한 위험에 노출되지 않고서도 가상 및 증강 현실을 통해 반복적인 경험을 가능하게 한다. 기존의 텍스트 및 영상 위주의 교육 콘텐츠의 한계를 벗어나 시청각적 효과 등을 통해 안전 보건교육 효과를 극대화 할 수 있을 것이다.
산업재해 예방을 위한 교육용 콘텐츠로 VR과 AR 기술을 활용하는 것이 실제 사업장에 더 높은 교육 효과가 나타나는 것으로 나타났으며, VR과 AR 기술을 활용한 콘텐츠는 기존 책자, 포스터, OPL 형태의 교육 자료와는 다른 간접적인 체험을 가능케 함으로써 산재 예방의 경각심을 불러일으키는 데 강점을 보였다.
향후 교육용 콘텐츠 개발 시 이번 조사에서 가장 흥미로운 반응을 보인 시뮬레이터 기반의 VR 콘텐츠를 중심으로 개발을 할 필요가 있으며 VR 및 AR 콘텐츠의 성공적인 현장 도입을 위해서는 콘텐츠의 상용화 및 보급 시스템에 대한 개발도 필요한 것으로 나타났다.
4.3 VR‧AR 교육 콘텐츠 개발 시 고려사항
다양한 업종과 근로자 근무환경을 고려한 세분된 콘텐츠 개발을 통해 근로자 개인별 수준에 맞춘 교육 콘텐츠 지원이 필요하며, 화질, 초점 등 교육 콘텐츠를 체험하면서 어지러움이나 과장된 효과 둥 교육 효과를 감소시킨 기술적인 장해 요인들에 대한 극복이 필요하다. 단순한 체험을 넘어 실제 산업 현장의 위험요소를 발견하고 이를 제거하는 등 문제해결 능력을 키울 수 있는 형태의 콘텐츠로 발전할 필요가 있으며, 실제 산업 현장 및 다양한 교육장에서 AR‧VR 교육 콘텐츠를 쉽게 접근할 수 있도록 상용화 및 보급 등의 인프라 구축 및 콘텐츠 개발이 동시에 추진해야 할 것이다.
5. 결론 및 향후 연구방향
본 논문에서는 산업안전보건법에서 시행하고 있는 안전보건교육의 실효성을 제고하기 위해 VR‧AR 기술 접목을 제시하고, 안전보건교육 발전을 위한 필요사항, VR‧AR 의 안전보건교육 적용방안 및 개발 방향을 제시하는 데 목적이 있다. 이를 위해 17년에 안전보건공단에서 개발·보급한 시뮬레이터 연동 PC 기반 VR, 모바일 기반 VR, AR 등 다양한 형태의 콘텐츠와 체험자를 대상으로 설문한 결과를 살펴보았다.
국제안전보건전시회 체험자의 96%가 산업재해 예방에 도움이 된다고 응답했으며, 기존 안전보건 자료와 비교할 때 정보전달에 효과적이라고 생각한 체험자가 96.5%였다. 또한 가장 흥미 있는 콘텐츠는 체험자 60.9%가 시뮬레이터 기반 VR 콘텐츠였다.
체험교육장을 방문해 체험교육을 받은 근로자를 대상으로 실시한 설문에서는 체험자의 93.5%가 VR 콘텐츠를 통해 떨어짐, 끼임 등 간접 체험을 할 수 있다는 긍정적 대답하였고, 책자, 이론 교육 등 기존 안전보건교육에 비해 효과적이라는 응답이 94.3%였다. 또한, 92.1%의 응답자가 VR 콘텐츠를 확대 개발하기를 원했으며, 91.8%의 체험자가 근무하는 회사에 활용할 의향이 주었다. 이외 일부 체험자는 모바일 기반 VR 콘텐츠 체험 시 어지러움 등 사이버 멀미를 호소하였으나, 다양한 PC 기반 VR 콘텐츠 개발 및 체험 장비 확대 등을 요구하였다. VR‧AR 기술은 외형적으로 빠른 발전 속도를 보이고 있으나, 안전교육 분야에서는 아직도 초기 단계라 할 수 있다. 본 논문의 내용은 산업 현장에서 VR‧AR을 안전보건교육에 활용하고자 하는 사업장 및 스텝 라인 관계자에게 참고자료를 제공해 줄 수 있다고 판단한다. 또한 기존 선행연구에 비교해 다양한 VR 형태로 연구되어 산업 현장의 안전보건교육의 본 격적 연구를 위한 기초연구의 역할을 했다는 점에서 본 논 문의 의의를 찾을 수 있을 것이다. 교육 효과가 확인된 VR‧ AR을 활용한 안전보건교육이 산업 현장에 적용되기 위해서는 시스템 측면, 콘텐츠 측면, 보급·활용 측면의 요구 사항, 적용 방안 및 콘텐츠 개발 방향을 정리하였다.
5.1 안전보건교육 발전을 위한 요구 사항
산업재해 고위험군인 신규 근로자 등을 대상으로 VR‧ AR 교육용 콘텐츠를 필수 이수 조건으로 하는 온라인 교육제도 마련과 교육 콘텐츠의 품질 향상 및 배포망의 효율적 구축을 위해 VR‧AR 콘텐츠 개발 관련 주요 기업들과 협업을 통해 공동으로 교육 콘텐츠 개발이 필요하다. 또한 미래 산업 인력에 대한 안전의식 강화 등을 위해 다양한 엔터테인먼트 형식의 VR‧AR 교육용 콘텐츠 개발 및 보급이 요구된다.
5.2 VR‧AR의 안전‧보건교육 적용 방안
교육 콘텐츠는 향후 현장감과 몰입감을 극대화 할 수 있는 방향으로 기획‧개발되어야 한다. 현장감을 높이기 위해 소프트웨어의 그래픽이나 원활한 구동이 가능한 체험기기 등에 대한 업그레이드와 몰입감을 높이기 위해 교육 콘텐츠에 흥미도 향상을 위한 게이미피케이션(Gamification) 적인 시나리오 구성 적용이 중요할 것으로 보인다. 여기서 게이미피케이션이란 게임이 아닌 분야에 대한 지식 전달, 행동 및 관심 유도 혹은 마케팅 등에 게임의 메커니즘, 사고방식과 같은 게임의 요소를 접목시킨 것을 말한다. 또한, 인지 부조화에 의한 어지러움, 두통 해소를 위해 카메라 이동 최소화, 90 FPS 이상의 프레임 레이트, 1인칭 시점 경우 걷는 동작에서 헤드 밥(Head bob) 효과 지양 등 제작 단계에서부터 고려해야 할 것이다.[8]
이를 기반으로 VR(가상현실)은 건설 현장의 사고 체험 등 체험 중심으로 근로자에게 안전보건의 중요성을 몸으로 인식할 수 있는 인식변화 중심 교육으로, AR(증강현실)은 안전보건에 관한 다양한 정보 제공 중심으로 교육 현장에 적용되어야 한다. 특히 별도의 장비가 없어도 스마 트폰만 있으면 누구나 접근할 수 있다는 점에서 불특정 다수의 사업장에 자율적인 안전보건 교재로 활용될 수 있도록 개발할 필요가 있다.
또한, 교육 콘텐츠 공유는 VR의 경우 기존 공단의 교육 과정(교육원, 체험교육장 및 지역본부 등)에 별도의 프로그램을 만들어서 운영하고, AR은 공단의 안전보건교육 시 교육생의 주목도를 높일 수 있는 부교재로 활용해야 한다. 또한 사업장에서 자율적으로 안전보건교육에 활용할 수 있도록 업종·직종별 다양한 콘텐츠를 지속적으로 개발하여 제공해야 할 것이다.
5.3 향후 안전보건공단 콘텐츠 연구개발 방향
본 연구에서 다룬 VR 교육용 콘텐츠는 시뮬레이터를 이용해 1명만 체험할 수 있어 체험하고자 하는 수요를 맞추기에는 시간과 공간이라는 한계점이 있었고, 교육 내용에 대한 체험 전과 후의 지식 습득 차이에 대해 분석을 하지 못한 것이 아쉬움으로 남는다. 시판되고 있는 HTC사의 VIVE 제품에 따르면 4인까지 동시 이용을 구현할 수 있다고 하나, 기술 부족으로 현실화 되지 않고 있다. 몇 년 이내 10~20명의 다수 인원이 동시에 체험할 수 있고 가상현실 내에서 체험자들의 모션을 인식하며 시뮬레이터가 없는 일정 공간에서도 효과를 구현할 수 있는 가상현실 기술이 나올 것으로 예상된다. 향후 이런 기술발전으로 개 발되는 콘텐츠에 대해 체험 전과 후의 학습 효과 측정‧분석 등으로 안전보건교육의 정보 전달력, 교육생의 습득력 등 을 상세 분석하여 교육 발전 방향을 제시한다면 산업 현장에서 안전보건교육의 진행 방향과 정책 결정 등에서 많은 도움이 될 것이다.
Figure
Table
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Online Submission
http://submission.koreasafety.or.kr
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KSSM
The Korean Society of Safety ManagementWaste Society
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Editorial Office
Contact Information- Tel: +82.31.336.2844
- Fax: +82.31.336.2845
- E-mail: safety@mju.ac.kr -
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