Korea Digital Contents Society
[ Article ]
Journal of Digital Contents Society - Vol. 26, No. 5, pp.1375-1383
ISSN: 1598-2009 (Print) 2287-738X (Online)
Print publication date 31 May 2025
Received 09 Apr 2025 Revised 29 Apr 2025 Accepted 29 Apr 2025
DOI: https://doi.org/10.9728/dcs.2025.26.5.1375

증강현실을 이용한 별자리 교육 어플리케이션 개발에 대한 연구

김태은*
남서울대학교 멀티미디어학과 교수
Development of Constellation Education Application Using Augmented Reality
Tae-Eun Kim*
Professor, Department of Multimedia, Namseoul University, Cheonan-si 31020, Korea

Correspondence to: *Tae-Eun Kim Tel: +82-41-580-2192 E-mail: tekim5@empas.com

Copyright ⓒ 2025 The Digital Contents Society
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초록

국내 증강현실 시장이 주목 받으면서 교육과 증강현실의 융합 콘텐츠 소비가 증가하는 추세이다. 본 연구에서는 별자리에 대한 동화를 이해하고 책에서 전달하고자 하는 교육적 의미를 체험자로 하여금 충분히 증강현실로 체험하면서 이해 할 수 있도록 단계별로 인터렉션이 가능한 콘텐츠로 개발하는 연구이다. 본 연구는 우주에 떠있는 신비로운 세계인 별자리에 대한 내용을 증강현실과의 융합 과정을 통해서 고품격의 증강현실 교육용 콘텐츠를 제작하는 과정을 서술하는 논문이다. 우리는 본 연구를 통해서 증강현실의 여러 가지 기술이 혼합된 새로운 형태의 현실감이 증대된 체험형 콘텐츠 제작에 대한 개발 경험을 공유하고, 어린이 교육 현장에서도 활용이 가능한 증강현실 콘텐츠를 제시하였다.

Abstract

As the domestic augmented reality market is attracting attention, the consumption of convergence contents between education and augmented reality is increasing. This study developed content that can be interacted with step-by-step so that users can understand the fairy tale of constellations and educational meaning to be conveyed in books through augmented reality. This paper describes the process of creating high-quality augmented reality educational contents through convergence with augmented reality, which is a mysterious world floating in space. Through this study, we shared the development experience of creating new types of experiential contents that increase the sense of reality mixed with various technologies of augmented reality and presented augmented reality contents that can be used in the field of children’s education.

Keywords:

Augmented Reality Content, Unity Engine, Realistic Educational Content, Constellation Education Application, Interaction Experience Content

키워드:

증강현실 콘텐츠, 유니티 엔진, 실감형 교육콘텐츠, 별자리 교육 어플리케이션, 인터랙션 체험콘텐츠

Ⅰ. 서 론

밤하늘을 올려다보며 수많은 별의 이름이나 어떤 별자리인지 궁금할 때가 많다. 별을 보고 방위나 시간 같은 지식을 전하는 과정에서 별을 몇 개씩 묶어 잘 알려진 이미지와 연관시켜 별의 위치를 쉽게 기억하였다. 여기에 신화나 전설이 더해져 별자리가 탄생 되었다. 옛사람들은 해가 진 바로 그 자리에 나타나는 별자리가 계절에 따라 바뀐다는 사실을 이용해 계절을 파악하고 육로와 바닷길의 방위 설정에 이용하였다.

현재 상용화되는 증강현실(Augmented Reality, AR) 콘텐츠중 많이 활용되는 대표적인 스카이맵(Sky Map) 애플리케이션은 Android 기기를 위한 휴대용 천문관이다. 이 앱은 별, 행성, 등을 식별하는 데 사용된다. 원래는 Google Sky Map으로 개발되었으나, 이제는 기부 및 오픈소스 프로젝트로 전환되었다. 특정 별이나 행성을 검색하여 위치를 찾아주거나, 천체의 이동경로를 예측하는 기능 등을 지원한다.

또 다른 유형의 별자리표라는 이름을 가진 애플리케이션은 안드로이드 장치를 통해 가상의 창으로 우주 전체를 볼 수 있도록 구성되었다.

최신 Giobal Positioning System(GPS) 기술과 3D 우주 모델, 안드로이드 장치의 첨단기능을 사용하여 별자리표의 지구에서 볼 수 있는 모든 별과 행성의 현재 위치를 실시간으로 계산하여 낮에도 정확한 위치를 알 수 있도록 개발된 애플리케이션이다. 위와 같이 사용빈도가 많은 별자리표에 관련된 대부분의 애플리케이션은 중고등학생들을 대상으로 첨단 Information Technoiogy(IT)기기와 연동되는 과학보조교재로 활용되는 콘텐츠들이다[1].

본 연구에서는 유치원생 및 초등학교 저학년 학생들을 대상으로 별자리표에 대한 기원을 애니메이션 2D콘텐츠로 설명하고, 증강현실을 이용한 3D 게임 및 고난도 퍼즐게임 형식으로 별자리표에 대해서 좀 더 친근하게 유래와 역사를 설명하면서 지식을 확장해서 전달하는 콘텐츠를 제작하였다.

본 논문은 황도12궁의 기원과 각 별자리에 대한 신화를 배울 수 있고, 카드와 퍼즐 게임도 할 수 있는 별이빛나는 자리 애플리케이션에 대하여 설명하는 논문이다. 현재 상용화 되고 있는 AR 콘텐츠는 어린 학생들이 접하기 어렵게 제작되어 있으며, 별자리 관련하여 AR 애플리케이션은 현저히 수가 적다. 그 점을 보완하여 이 콘텐츠는 사용자 연령대를 유치원생부터 초등학교 저학년으로 설정하였으며, 별자리 교육을 위해 별자리 요정의 스토리텔링을 넣어 아이들의 눈높이를 고려하였다.

모바일기기만 있으면 쉽게 접할 수 있는 AR콘텐츠이므로 다른 가상현실(virtual reality, VR) 콘텐츠보다 접근성이 용이하고 교육기관에서 보다 쉽게 사용하여 아이들을 교육할 수 있다.

이 애플리케이션은 단순히 별자리에 대해서 지식을 전달하는 내용뿐만 아니라, 카드와 퍼즐을 사용하여 직접 참여해야 하는 참여형 AR 콘텐츠이기 때문에 효과적인 교육 콘텐츠가 될 것이다[2].

본 연구는 교육적인 내용을 지루하지 않고 재미있고 자연스럽게 어려운 내용을 이해할 수 있도록 3단계로 나누어서 단계별로 콘텐츠를 개발하였다.

첫 번째 단계에서는 황도12궁의 기원과 각 별자리에 대한 신화를 애니메이션이 첨부된 동화책 형식으로 배울 수 있도록 제작하였다[3].

두 번째 단계에서는 별자리군집에 대한 교육을 위해서 증강현실기술을 활용하여 우주에 있는 별자리군집의 빈곳을 채우는 형식으로 증강현실 콘텐츠를 제작하였다. 방위나 시간 같은 지식을 전하는 과정에서 별을 몇 개씩 묶어서 잘 알려진 이미지와 연관시켜 별의 위치를 쉽게 기억하고 별자리에 대한 지식을 자연스럽게 취득할 수 있도록 제작하였다.

세 번째 단계에서는 증강현실 어플을 이용하여 3차원 지도(3D 맵)를 완성하여야만 풀 수 있는 별자리 고난도 퀴즈게임을 제작하였다[4].

단계별로 체험하면서 지식을 확장해 나가고 양방향으로 소통하는 교육 콘텐츠 등으로 제작 완성하였다.


Ⅱ. 본 론

본 논문은 증강현실을 사용하여 제작된 별이 머문 자리에 대해 설명하는 논문이다. 또한, 카드 게임을 접목하고 2D와 3D 애니메이션을 활용하며 아이들이 지루해하지 않을만한 교육용 애플리케이션 제작에 힘쓴 과정에 대해 소개하는 글이기도 하다.

개발방향은 크게 교육과 게임 두 가지 방향으로 설정하였다. 교육 콘텐츠와 게임콘텐츠를 융합하여 자연스럽게 별자리에 대한 지식을 습득할 수 있도록 하였다.

2-1 증강현실이란

증강현실(Augmented Reality, AR)은 사람이 직접 볼 수 있는 현실 세계 위에 가상 물체를 겹쳐 보여주는 기술이다. 그래서 증강현실이 가상현실(virtual reality, VR)에 비해 현실감이 뛰어나다는 특징이 있다. 대표적인 예로 나이앤틱 회사가 출시한 포켓몬 고(Pokemon Go)가 있다.

증강현실은 4차 산업혁명 시대의 초기 단계 기술이며 사용자가 핸드폰과 이미지 마커만 있으면 쉽게 접근할 수 있어 가상현실보다 빠르게 성장하고 있다.

증강현실은 지리/위치 정보를 받아 송출하는 GPS 장치 및 중력 센서(또는 자이로스코프 센서)가 필요하며 증강현실을 구현할 수 있는 증강현실 애플리케이션, 콘텐츠를 디스플레이로 출력할 기기가 필요하다.

별이 머문 자리 콘텐츠는 중력 센서를 사용하여 AR 콘텐츠를 다방면으로 볼 수 있게 구현하였으며, 다양한 기기에서 사용할 수 있도록 개발하였다.

오감을 활용해 느낄 수 있는 직관적이고 체험적인 학습이 가능하므로 학습에 대한 흥미와 몰입을 느낄 수 있다. 3차원 입체 영상을 통한 학습정보의 제공은 직관적 이해를 가능하게 함으로써, 사용자의 이해 및 분석 능력을 향상한다. 또한 증강현실의 인식형태에 따라 세 가지로 구분할 수 있는데 GPS 좌표를 통한 위치기반 증강현실과, 이미지의 색의 패턴을 분석해서 그 이미지를 중심으로 증강현실을 구현하는 이미지 기반 증강현실, 어떤 물체를 특정위치로 잡고 증강현실을 구현하는 마커기반 증강현실이 있다.

별이 머문 자리 콘텐츠는 중력 센서와 마커기반 중 이미지 기반 증강현실을 이용하여서 AR 콘텐츠를 다방면으로 볼 수 있게 구현하였으며, 다양한 기기에서 사용할 수 있도록 개발하였다[2].

2-2 기획

본 연구는 교육적인 내용을 지루하지 않고 재미있고 자연스럽게 어려운 내용을 이해할 수 있도록 3단계로 나누어서 단계별로 콘텐츠를 개발하였다.

처음에는 애니메이션과 동화이야기로 별자리를 설명하였다. 두 번째에서는 별자리군집에 대한 기본지식을 스토리텔링을 통한 동화이야기를 증강현실기술을 접목하여 흥미롭게 별자리군집에 대한 지식을 전달하는 콘텐츠를 제작하였다. 마지막으로 증강현실 어플을 이용하여 3D 맵을 완성하여야 풀 수 있는 별자리 고난도 퀴즈게임을 체험하면서 양방향으로 소통하는 콘텐츠를 개발하였다.

현대화 사회에서 하늘의 별을 볼 기회는 흔치 않다. 별이 빛나는 자리는 교육용 별자리 AR 콘텐츠로 실제로 내가 보는 환경 안에서 별자리를 보며 별자리의 기원과 신화를 배울 수 있어 사용자들의 흥미를 끌어낼 수 있다.

스토리텔링과 증강현실기술을 활용하여 즐길 수 있는 세 종류의 콘텐츠를 기획하여 기존에 앱스토어에서 다운 받을 수 있는 별자리 콘텐츠들과의 차별성을 가졌다. 단순한 증강현실 콘텐츠가 아닌 단계별로 난이도를 조절하여 참여가 가능한 참여형 증강현실 콘텐츠이다[5],[6].

표 1은 타사 별자리 교육용 콘텐츠와 비교하는 내용이다.

Compare Starry Place with other content

타 콘텐츠와 비교하여 별이 빛나는 자리에서 내세울 수 있는 강점은 스토리텔링을 사용했다는 것이다.

스토리텔링을 사용하여 사용자들이 지루하지 않게 하고 자연스럽게 콘텐츠 내용에 몰입되어 콘텐츠를 진행하면서 별자리 지식을 습득하는데 의미가 있다.

또한, 별자리 모델링을 활용하여 실제 별의 상대적 위치를 알 수 있으며 정적인 이미지가 아닌 별자리를 회전하면서도 볼 수 있으므로 사용자가 쉽게 별자리를 배울 수 있다. 그리고 증강현실 어플을 이용하여 3D 맵을 완성하여야 풀 수 있는 별자리 고난도 문제 퀴즈게임 등 단계별로 체험하면서 자연스럽게 별자리 관련 지식을 습득할 수 있도록 개발된 점이 강점이다.


Ⅲ. 디자인

어린아이들을 대상으로 제작한 애플리케이션이기 때문에 어린아이가 읽어도 이해가 잘되도록 UI 명칭을 하고 귀여운 이미지의 그림을 넣어 디자인하는 것에 초점을 맞추었다.

별자리와 우주에 어울리는 보라색을 주로 사용하여 부드럽고 신비로운 이미지를 살렸고 홈 버튼, 음향 버튼 등 애플리케이션을 사용할 때 유저의 눈에 버튼들이 잘 보이도록 발광 효과를 넣은 보라색을 사용했다.

어린아이들이 이해할 수 있을 만한 단어들을 사용하여 UI에 글자를 삽입하여 누가 보더라도 이해하기 쉬운 UI를 제작했다[7],[8].

3-1 2D 이미지 디자인

밤에 볼 수 있는 별자리를 강조하기 위해 배경을 보라색과 검은색을 사용하였다. 사용자의 시선을 제목을 보고 START UI로 내려오게 하도록 배경에 은하수를 넣어 자연스러운 시선 처리를 유도했다[9].

그림 1은 별이 머문 자리 실행 화면이다.

Fig. 1.

The execution screen of the place Where the Star Stayed*The age group of users of educational game contents was created for the lower grades of elementary school

그림 2는 별자리이름에 맞는 동물카드 맞추기 콘텐츠이다.

Fig. 2.

Picture when you put the Taurus in place

아이들의 눈높이에 맞추어 콘텐츠 실행 시 별자리표를 맞추면 화려한 파티클 효과와 함께 3D오브젝트가 나오도록 제작하였다.

그림 2는 황소자리를 맞추었을 때 그림이다.

틀린 카드를 인식했을 때 X 표시와 함께 힌트 보기 UI를 출력하여 퍼즐을 맞추는 데 어려움이 없도록 하였다. 또한, 힌트를 바로 나타내지 않고 버튼을 눌러야만 나올 수 있게 함으로써 힌트가 필요한 경우에만 볼 수 있도록 하였다.

그림 3은 틀린 카드를 인식했을 때 X 표시를 나타내는 그림이다.

Fig. 3.

Mark X when recognizing the wrong card*The age group of users of educational game contents was created for the lower grades of elementary school

그림 4는 틀린 카드를 인식했을 때 X 표시와 함께 힌트 보기 UI를 출력하는 그림이다.

Fig. 4.

View hints with X mark when recognizing an incorrect card UI*The age group of users of educational game contents was created for the lower grades of elementary school

사용자가 퍼즐 콘텐츠를 경험할 때 사용에 혼란을 겪지 않도록 콘텐츠를 경험하기 전 이용방법을 넣어 콘텐츠를 숙지하도록 하였다[10]. 콘텐츠 내 퍼즐을 실행하였을 때 퍼즐을 올바른 위치에 놓도록 유도하기 위해 UI를 화면에 맞게 제작하였다.

사용자는 카드 사이의 거리가 얼마나 되는지 수치로 표시하도록 하여 카드를 잘 배치할 수 있도록 디자인하였다.

그림 5는 카드를 올바른 위치에 놓도록 유도하기 위해 UI를 화면에 맞게 제작한 그림이다.

Fig. 5.

Run screen to match constellations Where Stars Stayed*The age group of users of educational game contents was created for the lower grades of elementary school

UI를 보고 직접 알 수 있으며 맞는 거리에 배치할 경우 해당되는 별자리 오브젝트와 요정이 뜨며 다음으로 넘어갈 수 있는 버튼이 생성된다.

그림 5는 별이 머문 자리 별자리 맞추기 실행 화면이다.

3-2 카드디자인

유치원생 및 초등저학년 학생 사용자를 위해 카드를 기존 카드 크기(8.5cm*5.5cm)보다 크게 제작하였다. 우드락을 카드 뒷면에 덧대어 카드를 반복하여 사용 할 수 있도록 하였다.

그림 6은 별이 머문 자리 카드 디자인이다.

Fig. 6.

Design of the place card Where the Star Stayed*The age group of users of educational game contents was created for the lower grades of elementary school

별자리 콘셉트에 맞게 타로카드 디자인에서 착안하여 모서리 테를 두르는 디자인으로 제작하였다. 게임 메뉴에서 쓰이는 카드는 총 16장으로 제작하였다.

필요한 마커 디자인은 관련 별자리를 한눈에 알아볼 수 있게 중앙에 배치하고 사용자가 3가지 퍼즐게임을 즐길 때 카드의 혼란을 방지하기 위해 서로 다른 디자인을 적용하여 퍼즐을 제작하였다.

기존에 있는 직소 퍼즐에서 아이디어를 얻어서 본 연구에서 제작된 퍼즐은 사용자가 쉽게 맞출 수 있도록 퍼즐을 맞추면 큰 별이 완성되도록 하였다. 모든 퍼즐에 별 모양을 넣어 별자리 콘텐츠임을 한 번 더 강조하였다.

3-3 애니메이션

이 애플리케이션은 정적인 책이 아닌 사용자가 퍼즐을 사용하여 능동적으로 게임을 즐기면서 별자리에 대한 지식을 습득할 수 있다는 것이 큰 장점이다. 유저의 관심을 끌기 위해서는 다양한 시각적 청각적 효과를 주어 흥미를 유발하는 것이 중요하기 때문에 2D와 3D에 애니메이션 효과를 다양하게 주었다. 2D 애니메이션은 유니티 엔진 안에서 위치와 크기 조절을 통해 제어하였고, 3D 애니메이션은 믹사모 사이트[11]에서 캐릭터 애니메이션을 가져오기도 하고 직접 코딩을 통해 애니메이션을 만들기도 하였다.

1) 2D 애니메이션

요정의 스토리텔링 부분에서 요정이 눈을 깜빡이는 것, 요정이 팔을 흔드는 것, 동물들이 눈물을 흘리는 것, 별이 반짝이는 효과 등 2D 이미지에도 애니메이션 효과를 주어 동적인 효과를 내었다. 별이 반짝이는 것도 속도와 크기를 다양하게 적용하여 정말 별이 반짝이는 듯한 효과를 주었다.

별이 반짝이는 효과는 사용자가 인지하기 힘든 작은 효과이라고 생각 할 수도 있지만 정적으로 박혀있는 이미지일 경우 사용자가 밋밋함을 느껴 지루하다고 느낄 수도 있다. 이 애플리케이션은 어린이를 대상으로 한 콘텐츠이기 때문에 시각 효과를 중요하게 고려하였다[2].

그림 7은 동물 눈물과 요정의 움직임 2D 애니메이션 장면이다.

Fig. 7.

Animal tears and fairy movement 2D animation*The age group of users of educational game contents was created for the lower grades of elementary school

2) 3D 애니메이션

별자리 설명 부분에 요정의 동작에 박수치는 동작, 춤추는 동작, 환호하는 동작을 넣어 아이들이 보고 호기심을 느끼게 하였다. 춤동작 이외에도 전투 동작, 점프 동작 등 다양한 움직임을 제작하였는데 애니메이션에 필요한 여러 정보를 믹사모(mixamo) 사이트를 참고하였다. 자신이 원하는 캐릭터에 뼈대만 맞추면 재미있는 동작을 넣어 볼 수 있어서 활용도가 높은 사이트이다[11].

그림 8은 쌍둥이 별자리를 설명과 함께 3D 애니메이션으로 즐거운 율동을 첨부해서 구연동화 형식으로 지식을 전달하는 장면이다.

Fig. 8.

3D animation with a description of twin constellations*The age group of users of educational game contents was created for the lower grades of elementary school

3-4 스크립트

본 연구논문의 독자 중에 유사한 콘텐츠를 제작하고자 하는 연구자들을 위해서 Vuforia의 이미지 인식 기술 활용에 대한 내용을 서술한다. 카드인식 증강현실을 사용하기 위해서 Vuforia의 이미지 인식 기술을 사용해야 한다. 준비물로는 Vuforia 계정과 앞서 디자인해 놓은 카드 디자인 이미지 파일이 필요하다.

다음은 이미지 마커를 제작하여 유니티 파일로 Import 하는 방법이다.

먼저 Vuforia에 가입하여 응용하는 과정에 대한 설명이다.

그림 9는 Vuforia 메인화면이다[12].

Fig. 9.

Vuforia main screen

Vuforia는 증강현실 마커 제작 회사이며 Image 타겟 이외에도 Cuboid 타겟, Cylinder 타겟, 3D오브젝트 타겟으로 증강현실을 구현할 수 있도록 응용기술을 지원한다.

Vuforia 사이트에서 회원가입과 로그인 후 Downloads 카테고리에 들어가면 Vuforia SDK Download for Unity를 눌러 다운을 받을 수 있다. 다운받은 Unity package 파일은 작업 중인 Unity 파일에 Import를 하여 불러들인다.

다음은 License Manager와 이미지 마커 등록하는 방법이다. Develope 카테고리에는 License Manager와 Target Manager 두 가지 메뉴가 있다. License Manager에서는 Get Develope Key를 누른 뒤 App Name을 적고 체크박스에 체크를 한 뒤 확인 버튼을 누르면 된다. 만들어진 App Name을 누르면 회색 박스에 license가 뜨는데 이것은 유니티 AR Camera에 붙여넣기를 해준다. Target Manager는 이전에 만든 App Name의 Database에다가 등록하는 방식이다. 카드 이미지로 제작해 놓은 이미지 파일을 모두 등록한 뒤 Download Database(All)를 누르면 또 하나의 Unity package가 생성되는데 이 파일 또한 작업 중인 유니티 파일에 Import를 하면 마커 등록까지 된다.

그림 10은 Unity package(좌), Image 타겟 등록(우) 하는 그림이다.

Fig. 10.

Unity package (left), Image target registration (right)

그 외에 몇 가지 핵심적인 기능을 하는 스크립트들을 소개한다.

첫 번째로 소개할 스크립트는 게임 메뉴 중 별 맞추기에 사용된 스크립트로 두 마커 사이의 거리를 인식한 후 설정해 놓은 거리에 두 마커가 존재할 시 ‘맞았어요’라는 UI가 뜨며 마커 위에 요정과 해당 마커의 오브젝트가 뜬다.

별자리 군집에서 게자리의 마커 두 장을 비추어서 두 마커 사이의 거리를 올바르게 맞추었을 경우 마커 위에 요정과 게 오브젝트가 뜨며 ‘맞았어요’라는 UI가 뜨게 된다. 만약 두 마커 사이의 거리가 설정해 놓은 거리보다 가깝거나 먼 경우 ‘가까워요’, ‘멀어요’라고 UI가 뜨며 노란 별 오브젝트가 뜨게된다.

별을 보고 방위나 시간 같은 지식을 전하는 과정에서 별을 몇 개씩 묶어 잘 알려진 이미지와 연관시켜 별의 위치를 쉽게 알 수 있다.

표 2는 두 마커 사이의 거리를 인식할 때 사용되는 스크립트를 보인다.

Script used to recognize the distance between two markers 1

표 3은 거리에 따라 오브젝트와 UI를 제어하는 코드를 나타낸다.

Code for controlling objects and UI according to distance

두 번째로 소개할 스크립트는 게임 메뉴 중 퍼즐 맞추기에 사용된 스크립트로 네 조각의 퍼즐을 모두 맞추면 요정이 돌아가야 하는 성이 완성된다. 그리고 다음 버튼을 누르면 요정이 나타나서 성으로 걸어가는 애니메이션이 실행된다. 이때 요정이 걸어가다가 성을 뚫고 지나가지 않게 하도록 콜라이더를 만들어 놓았다.

표 4는 요정이 성으로 걸어가게 하는 애니메이션 코드를 나타낸다.

Animated code for fairy to walk to the castle


Ⅳ. 실행결과

황도 12궁의 기원과 각 별자리에 대한 신화를 애니메이션이 첨부된 동화책 형식으로 배울 수 있도록 제작하였다.

그림 11은 황도 12궁에 대한 구연동화를 보여주는 그림이다.

Fig. 11.

A narrated fairy tale about the 12 zodiac signs*The age group of users of educational game contents was created for the lower grades of elementary school

그림 12는 별자리마커를 이용하여 별자리에 해당하는 동물을 맞추어 보는 증강현실 콘텐츠이다. 아이들의 눈높이에 맞추어 효과음을 삽입한 증강현실 콘텐츠로 별자리를 맞추면 화려한 파티클 효과와 함께 3D오브젝트가 나오도록 제작하였다[2].

Fig. 12.

Use a constellation marker to match constellations*The age group of users of educational game contents was created for the lower grades of elementary school

그림 13은 별자리에 대한 기본지식을 스토리텔링을 통한 동화이야기를 바탕으로 한 별자리에 대한 지식을 자연스럽게 취득할 수 있도록 제작하였다.

Fig. 13.

Complete the constellation cluster

별을 보고 방위나 시간 같은 지식을 전하는 과정에서 별을 몇 개씩 묶어 잘 알려진 이미지와 연관시켜 별의 위치와 방위를 쉽게 알 수 있다.

그림 13은 별을 몇 개씩 묶어 잘 알려진 이미지와 연관시켜서 완성시키는 별자리군집 콘텐츠이다.

그림 14는 증강현실 어플을 이용하여 3차원지도 (3D 맵)를 완성하여야만 풀 수 있는 별자리 고난도 문제 퀴즈게임이다.

Fig. 14.

The 3D puzzle game process that matches puzzle pieces 1*The age group of users of educational game contents was created for the lower grades of elementary school

그림 14그림 15는 별자리 성으로 돌아가려면 퍼즐을 맞춰야 하는데 퍼즐을 풀이하는 과정이다.

Fig. 15.

The 3D puzzle game process that matches puzzle pieces 2*The age group of users of educational game contents was created for the lower grades of elementary school

각 이미지에 맞는 퍼즐 조각을 맞추는 3D 퍼즐게임과정1 및 과정2를 나타내는 그림이다.

네 조각의 퍼즐을 모두 맞추면 요정이 돌아가야 하는 성이 완성된다. 그리고 다음 버튼을 누르면 요정이 나타나서 성으로 걸어가는 애니메이션이 실행된다.

그림 16은 3D 퍼즐 조각을 완성되어 요정이 성으로 걸어가는 장면을 보여준다[13].

Fig. 16.

3D puzzle pieces complete picture*The age group of users of educational game contents was created for the lower grades of elementary school

별이 머문 자리 별자리 맞추기 콘텐츠는 단계별로 체험하면서 지식을 확장해 나가는 양방향으로 소통하는 교육컨텐츠 등으로 제작완성하였다.


Ⅴ. 결 론

본 연구에서 설명한 별이 머문 자리라는 애플리케이션은 증강현실을 사용하여 별자리에 관한 오브젝트를 볼 수 있고, 별자리 모델링을 통해 별자리의 상대적 거리를 입체로 볼 수 있다. 이를 통해 별자리에 대해 자세히 배울 수 있고, 직접 보기 힘든 별자리를 생동감 있게 볼 수도 있다. 단순히 별자리에 관한 설명만 있는 것이 아닌 증강현실을 이용한 스토리가 있는 게임[13]-[15]을 추가하여 보다 흥미롭게 별자리에 대해 접근할 수 있게 하였다. 기존 끼워 맞추는 2D 퍼즐의 방법과 달리 카드(마커) 간의 거리를 인식하는 방법을 사용한 것이 특징이며, 3D 모델링을 증강현실로 보여줌으로써 3D로 퍼즐을 즐길 수 있도록 하였다. 이는 사용자에게 색다른 흥미요소가 될 수 있다. 이 애플리케이션은 게임 내 스토리와 관련된 요소들을 3D 모델링으로 나타내고 게임까지 연결된다는 점이 사용자에게 이해도와 몰입도를 높였다고 볼 수 있다.

별자리뿐만 아니라 다양한 콘텐츠와 접목하여 본 연구와 같은 애플리케이션을 제작된다면 해당 콘텐츠에 대한 사용자의 이해도와 흥미도가 높아질 것이다. 예를 들어 십이지신을 콘텐츠로 하더라도 신화와 유례 등에 대하여 스토리텔링으로 풀어내고 퍼즐을 통해 게임형식을 만들어 낸다면 유저는 콘텐츠에 대해 쉽고 재미있게 배울 수 있다.

Acknowledgments

이 논문은 2024년도 남서울대학교 학술연구비 지원에 의해 연구되었음.

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저자소개

김태은(Tae-Eun Kim)

1989년:중앙대학교 전기공학과 졸업 (공학학사)

1992년:중앙대학교 전자공학과 졸업 (공학석사)

1997년:중앙대학교 전자공학과 졸업 (공학박사)

1995년: 삼성전자 휴먼 테크 논문대상 은상수상

1993년~1996년: 한국연구재단 참여연구원

1997년: 영상처리관련 3건의 특허취득확정

2001년: Pattern Recognition저널 게재(제1저자)

1997년~현 재: 한국연구재단 평가위원    한국멀티미디어협회 멀티미디어기술사     남서울대학교 멀티미디어학과 교수

※관심분야:교육용게임콘텐츠제작, 영상인식, 증강현실, 컴퓨터비젼

Fig. 1.

Fig. 1.
The execution screen of the place Where the Star Stayed*The age group of users of educational game contents was created for the lower grades of elementary school

Fig. 2.

Fig. 2.
Picture when you put the Taurus in place

Fig. 3.

Fig. 3.
Mark X when recognizing the wrong card*The age group of users of educational game contents was created for the lower grades of elementary school

Fig. 4.

Fig. 4.
View hints with X mark when recognizing an incorrect card UI*The age group of users of educational game contents was created for the lower grades of elementary school

Fig. 5.

Fig. 5.
Run screen to match constellations Where Stars Stayed*The age group of users of educational game contents was created for the lower grades of elementary school

Fig. 6.

Fig. 6.
Design of the place card Where the Star Stayed*The age group of users of educational game contents was created for the lower grades of elementary school

Fig. 7.

Fig. 7.
Animal tears and fairy movement 2D animation*The age group of users of educational game contents was created for the lower grades of elementary school

Fig. 8.

Fig. 8.
3D animation with a description of twin constellations*The age group of users of educational game contents was created for the lower grades of elementary school

Fig. 9.

Fig. 9.
Vuforia main screen

Fig. 10.

Fig. 10.
Unity package (left), Image target registration (right)

Fig. 11.

Fig. 11.
A narrated fairy tale about the 12 zodiac signs*The age group of users of educational game contents was created for the lower grades of elementary school

Fig. 12.

Fig. 12.
Use a constellation marker to match constellations*The age group of users of educational game contents was created for the lower grades of elementary school

Fig. 13.

Fig. 13.
Complete the constellation cluster

Fig. 14.

Fig. 14.
The 3D puzzle game process that matches puzzle pieces 1*The age group of users of educational game contents was created for the lower grades of elementary school

Fig. 15.

Fig. 15.
The 3D puzzle game process that matches puzzle pieces 2*The age group of users of educational game contents was created for the lower grades of elementary school

Fig. 16.

Fig. 16.
3D puzzle pieces complete picture*The age group of users of educational game contents was created for the lower grades of elementary school

Table 1.

Compare Starry Place with other content

Product Contents Characteristics
Sky Map An application that recognizes the actual night sky and shows constellations suitable for the location through AR Use AR to view constellations and constellation symbols
A table of constellations An application that tells you about constellation myths You can learn about myths related to constellations
A starry spot Educational application that informs constellation origins through explanation and storytelling -Using AR, you can see constellation symbols together with animation and education.
-The relative location of the star can be known by looking at constellation 3D modeling along with the mythical content

Table 2.

Script used to recognize the distance between two markers 1

var targetPos = TargetITB.transform.position;
var sourcePos = transform.position;

float distance = Vector3.Distance(targetPos, sourcePos);

HelpText.text = distance.ToString();

if (distance < 170.000000 && distance > 120.00000)
{
CurrectBG.SetActive (true);
closeBG.SetActive (false);
farBG.SetActive (false);
nextButton.SetActive (true);
starmodel_2_1.SetActive (false);
starmodel_2_2.SetActive (false); FairyModel_2_1.SetActive (true);
ObjectModel_2_2.SetActive (true);
}
else if (distance > 170.00000){
CurrectBG.SetActive (false);
closeBG.SetActive (false);
farBG.SetActive (true);
nextButton.SetActive (false);
starmodel_2_1.SetActive (true);
starmodel_2_2.SetActive (true);
FairyModel_2_1.SetActive (false);
ObjectModel_2_2.SetActive (false);
}
else {
CurrectBG.SetActive (false);
closeBG.SetActive (true);
farBG.SetActive (false);

Table 3.

Code for controlling objects and UI according to distance

farBG.SetActive (false);
nextButton.SetActive (false);
nextButton.SetActive (false);
starmodel_2_1.SetActive (true);
starmodel_2_2.SetActive (true);
FairyModel_2_1.SetActive (false);
ObjectModel_2_2.SetActive (false);
}

Table 4.

Animated code for fairy to walk to the castle

public class fairy_move : MonoBehaviour{
void Update()
{  
transform.Translate(new Vector3(0, 0, 1), Space.World);
}
void OnTrigger(Collider coll)
{
if (coll.GetComponent<Collider>().tag == "cube")
{
  transform.position = new Vector3(0, 0, 0);
  Debug.Log("collider");
}
}
}