“VR기반의 응급환자 처치 및 제독 절차 교육훈련 시스템” 운용효과 분석

2-1 개발의 목적 및 특징

적용된 교육 훈련시스템은 테러 및 화생방물질의 우발적인 누출로 인해 발생한 피해를 감소시키기 위해 대응인력을 반복적으로 훈련시키기 위한 시스템이다. VR 기반으로 개발되어 평시 민방위, 재난 안전훈련이나 전시 화학전 상황에서 응급환자 처치 및 제독 절차 훈련시스템으로 활용 가능하며, 다음과 같은 특징을 가지고 있다.

• ⦁ 시·공간 제약 없는 자유로운 가상 교육훈련 플랫폼
• ⦁ 다자간 동시 팀워크 프레임 워크
• ⦁ NUI 기반의 능동형 교육훈련시스템
• ⦁ 몰입감 향상 가능한 실감 정보 제공
• ⦁ 멀티훈련 활성화를 위한 가상환경의 물리 엔진 경량화
• ⦁ 들것 제독소 훈련과정으로 대량 전상자 2종 이상 다양화

2-2 교육훈련시스템 구성

적용된 교육훈련시스템은 4인 1조의 대량 전상자 처리 교육훈련이 가능한 시스템으로 전체 시스템 구성도는 <그림 1>과 같으며, 하드웨어와 소프트웨어를 연동하여 몰입감을 극대화한 멀티협업 훈련시스템이다.

Fig. 1.

Overall configuration diagram of the VR education and training system

훈련시스템 구조는 응급환자 처치 및 제독 훈련의 통제 및 모니터링을 위한 교관 통제 시스템(MASCAL_CTRL), VR 환경에서 응급환자 처치 및 제독 훈련을 수행하는 훈련기(MASCAL_TRNG), 전상자, 훈련 시나리오 및 훈련생 이력 기록을 위한 데이터베이스 시스템(MASCAL_DB), 통제 시스템과 각 훈련기 간의 대용량 데이터의 실시간 연동을 위한 통신 모듈(UTO_CASTING) 등으로 구성되어 있다.

2-3 교육훈련시스템 SW구성

본 교육훈련시스템의 SW는 3D Modeling, 훈련통제 SW, 훈련생 SW로 구성되어 있으며 세부 내용은 <그림 2>와 같다.

Fig. 2.

SW Structure of Education and Training Systems

2-4 주요 실습 구성 내용

본 교육훈련시스템은 VR 환경에서 응급환자 처치 및 제독 훈련을 수행하도록 개발하였으며, 들것 환자 제독소 훈련과정인 피복 제독, 응급처치, 피부 제독, KCAM2을 이용한 제독 완료 등을 훈련할 수 있는 확인 및 평가시스템을 보유하고 있다. 세부적인 훈련 가능 내용은 다음과 같으며, VR을 활용한 훈련장면은 <그림 3>과 같다.

• ⦁방독면 및 노출된 피부 제독
• ⦁전상자 제독소 운용 준비
• ⦁ 들것 교체 시 유의사항
• ⦁보호 두건 제독/제거
• ⦁응급처치표, 환자분류표지 제독
• ⦁보호의 상의 제거
• ⦁보호 장갑 제거
• ⦁보호의 하의 제거
• ⦁전투화 덮개 제거
• ⦁추가 피복 제거 절차
• ⦁들것 교체
• ⦁피부 제독 전 잔류오염검사
• ⦁피부 제독 및 탐지
• ⦁2차 잔류오염검사

Fig. 3.

Emergency patient treatment training scene using VR

3-1 AHP기법

AHP(Analytic Hierarchy Process) 즉 계층적 분석방법은 전문가의 정성적 지식을 정량화하여 특정 대안의 효과를 측정하거나 대안별 우선순위를 판단하는 데 유용하게 활용할 수 있는 분석기법이다. 계층적 분석으로 얻어낸 각각의 평가요소와 대안 간의 쌍대비교(pairwise comparison)를 통해 각 요소들의 중요도 및 대안의 선호도를 찾아내는 방법이다[3]. AHP 분석 절차는 5단계 과정을 거치게 된다. 먼저, 의사결정 문제를 계층화한다. 주어진 의사결정 문제를 상호 관련된 요소들로 계층화하여 주어진 문제를 분리하는 과정이다. 두 번째는 계층으로 분리된 각 요소들을 쌍대 비교하는 것으로서 요소들 간의 상대적 중요도를 평가한다. 세 번째는 쌍대 비교된 각 요소들 간의 상대적인 가중치를 추정한 후 네 번째, 각 응답 내용의 논리적인 일관성을 검증한다. 일반적으로 일관성 비율이 0.1 이하일 경우 일관성 있는 설문으로 판단하는데 일관성은 CR(Consistency Ratio)를 이용하여 검증한다. 일관성은 “0”에 가까울수록 완벽한 값을 가진다. 마지막은 각 계층에서 계산된 평가요소 간 중요도의 가중치를 합산하는 단계이다. 이러한 AHP 기법을 적용하여 분석을 시도하는 경우에는 각각의 분석목적에 적합하도록 평가요소와 대안들을 설정하게 된다[4]. 본 논문에서는 계층적 분석방법(AHP)을 적용하여 VR을 적용한 교육훈련 방법의 효과를 분석하였다. 이에, 이러한 분석목적에 부합할 수 있도록 평가요소와 분석대안을 설정하고, 분석대상 훈련시스템을 설정된 평가요소를 중심으로 비교 분석을 실시하였다.

3-2 효과 평가요소 설계

VR기반 교육훈련시스템의 효과를 평가하기 위한 요소들은 매우 다양하고 복합적이다. 본 논문에서는 교육훈련 시스템 개발에 관련되는 기술 발전이나 경제적 효과 등의 요소들은 제외하고, 순수한 교육훈련 효과만을 분석대상으로 하여, 교육훈련 효과에 중요하게 영향을 미칠 수 있는 훈련효과 증진, 훈련여건 개선, 훈련 관리의 효율화 등 3개의 1단계(상위) 평가요소를 설정하였다. 그리고 이를 좀 더 구체화한 10개의 2단계(하위) 평가요소를 설정하였으며, 그 상세한 내용은 <그림 2> <표 1> <표 2>와 같다[5].

Table 1.

“enhancement of training effectiveness” Evaluation factor

Table 2.

“Improvement of training conditions” Evaluation factor

3) 훈련관리의 효율화

훈련관리의 효율화는 <표 3>과 같이 훈련성과를 실시간으로 평가하거나, 학생 통제 및 학생과의 의사소통을 활성화하는 등 훈련관리의 효율성을 개선시키는 정도를 의미하며, 성과관리, 학습 진행, 의사소통 등 3개의 하위 평가요소로 구성되어 있다.

Table 3.

“Increase efficiency of training management” Evaluation factor

3-3 효과측정 구조

1) 분석 대안 설정

VR을 적용한 교육훈련 시스템의 운용효과를 분석하기 위한 분석 대안은 <그림 4>의 level 4에 제시된 바와 같이 “기존 훈련시스템”(대안 1), “VR 훈련시스템”(대안 2), “기존 + VR 훈련시스템 혼합운용”(대안 3) 등 3가지로 설정하였다.

Fig. 4.

Structure of measuring effectiveness of education system

4-1 개요

AHP 분석은 설정된 단계별 평가기준의 상대적 중요도를 쌍대비교를 통하여 산출하고, 답변내용의 일관성을 검증한 후, 최종적으로 대안별 효과수준이나 우선순위를 도출하게 된다. 본 연구에서의 최종 분석결과는 평가대상인 “가상현실(VR) 교육훈련시스템”을 활용한 교육훈련이 CBT 등을 활용한 기존 교육방법과 비교하여 상대적으로 어느 정도의 효과가 있는지를 산출하는 것이다. 분석을 위한 설문조사는 국군의무학교에서 “응급환자 처치 및 제독 절차 훈련시스템”을 활용한 교육훈련을 이수한 각 군의 중사~대위급 훈련생 60명을 대상으로 설문지를 작성, 회수하였다. 설문지 작성내용 중 일관성 비율이 기준보다 높거나(CR > 0.1), 작성내용이 부적절한 20개를 제외한 40개 설문지를 대상으로 전문기관에서 제공한 AHP 분석 프로그램을 활용하여 분석하였다. 분석 프로그램은 GALEB ABC에서 인터넷을 통해 제공한 B-BOX 프로그램을 활용하였다[8].

4-2 평가요소별 가중치 산정

AHP 분석 프로그램을 활용하여 1단계 평가요소별 가중치를 산정한 결과는 <표 4>의 Tier1에서 보듯이 훈련효과 증진 0.405, 훈련여건 개선 0.325, 훈련관리 효율화 0.27 등이다. 1단계 평가요소를 세분화하여 설정한 2단계 평가요소 10개에 대한 각 요소별 가중치 산정 내역은 <표 4>의 Tier 2와 Final importance에 제시된 바와 같다. 이렇게 산정된 평가요소별 가중치는 3개의 분석 대안들이 교육훈련시스템 운용 효과에 영향을 미치는 비율을 의미하게 된다[4][9].

Table 4.

Weight calculation result of evaluation factors

4-3 대안별 훈련효과 분석

설정된 3가지 분석 대안인 기존 훈련시스템 적용 방안, VR을 적용한 개발 훈련시스템 적용 방안, 기존 훈련시스템과 VR 훈련시스템을 혼합 적용하는 방안 등에 평가요소별 가중치를 적용한 대안별 훈련 효과 분석 결과는 <표 5>와 같다.

Table 5.

Final analysis result of training effect by alternative

대안별 훈련 효과는 기존 훈련시스템을 적용하는 방안의 적용 효과가 1일 때 VR을 적용한 개발 훈련시스템 적용 효과는 2.13, 기존 훈련시스템과 VR 훈련시스템을 혼합 적용하는 방안의 효과는 2.44로 산정되었다.

설문작성 훈련생의 대부분은 VR 기술을 적용하여 개발한 “응급환자 처치 및 제독 절차 훈련시스템”은 상당한 교육훈련 효과가 있다고 인식하고 있었으며, 기존의 교육훈련 방법(강의 및 교보재 활용)과 개발된 훈련시스템을 혼용하는 경우에는 교육훈련 효과가 더욱 증대될 것으로 판단하고 있었다.

1단계 평가요소인 훈련효과 증진, 훈련여건 개선, 훈련관리 효율화 등에 대한 대안별 훈련 효과 산정결과는 <표 5>에서 보는 바와 같이 대동소이한 결과가 도출되었으나, 훈련여건 개선 측면에서 상대적으로 효과가 더 큰 것으로 분석되었다[7]. 추가적으로 개인별로 의견을 작성할 수 있도록 하여 분석한 결과에 의하면 VR을 적용한 교육훈련시스템의 장점으로는 흥미 유발로 능동적 교육 참여 증진(45회), 현실적으로 체험이 곤란하거나 위험한 상황에 대한 훈련 가능(27회), 현장감 있는 교육훈련 가능(10회) 등을 선택하였고, 단점(제한사항)으로는 직접 체험 효과 미흡으로 야전과의 연계성 부족(26회), 다양한 훈련내용 콘텐츠 확보 제한(26회), 장비 조작이 어렵고 사용이 불편(10회) 등을 선택하였다.