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메타버스를 구현하기 위한 필요 기술 요소는 크게 4가지로 나눌 수 있다. 첫 번째, 현실의 센서 정보(IoT;Internet of Things;사물인터넷) 수집, 관리, 공유기술, 두 번째, 현실의 가상모형화 기술, 세 번째, 현실과 가상의 증강기술, 네 번째, 현실과 가상의 연동 및 상호작용 기술이 필요하다[4].

- 현실의 센서 정보 수집, 관리, 공유기술 : 사용자를 포함한 현실 세계에서 모든 정보를 검출하여 수집하고 관리하여 가상에서 공유하는 기술

- 현실의 가상모형화 기술 : 사용자를 포함한 현실 세계의 모든 객체를 가상 콘텐츠로 모형화하는 기술로, 주기적인 갱신이 필요

- 현실과 가상의 증강기술 : 현실 세계에 가상 정보를 증강하는 현실증강과 가상세계에 현실 정보를 증강하는 가상 증강, 시각·청각·촉각·후각·미각의 증강을 포함

- 현실과 가상의 연동 및 상호작용 기술 : 현실 세계와 가상세계의 데이터가 연동하여 객체가 상호 작용할 때 서로의 결과가 함께 반영되어 음성인식, 동작 인식, 모션 인식, 뇌-컴퓨터 인터페이스 등의 상호작용 인공지능 소프트웨어를 포함

일반적으로 메타버스라고 하면 대부분 가상현실을 많이 떠올리지만, 실제는 현실과 기술이 접목된 광범위한 개념으로서, 비영리 기술연구단체인 ASF(Acceleration Studies Foundation)는 <그림 1>과 같이 메타버스를 ‘증강과 시뮬레이션’, ‘내적 요소와 외적 요소’라는 두 개의 축을 기반으로 증강현실, 라이프로깅, 거울세계, 가상세계 등 네 가지로 분류하고 있다[5].

Fig. 1. 
four types of Metaverse.

- 증강현실(Augmented Reality, AR)은 현실 세계 모습 위에 가상의 물체를 보여주는 기술로서, GPS(global positioning system;위성항법장치) 정보와 네트워크를 활용하여 가상세계를 구축하는 것이다.

- 라이프로깅(Lifelogging)은 자신이 삶에 관한 경험과 정보를 기록하고 저장하여 공유하는 기술이다. 대표적인 예가 소셜미디어, 페이스북, 인스타그림, 트위터, 카카오스토리 등이 포함된다.

- 거울세계(Mirror World)는 실제 세계의 모습, 정보, 구조 등을 가져가서 복사하듯이 만들어 낸 것이다. 가상지도, 모형화, GPS, 라이프로깅 등 다양한 기술을 활용해 실제 세계의 정보를 디지털 환경에 접목해 현실 세계에 효율성과 확장성을 더해 만들어진다. 배달앱, 구글어스, 네이버 지도 등이 대표적인 예시이다.

- 가상세계(Virtual World)는 디지털 데이터로 구축된 가상세계로, 이용자의 자아가 투영된 아바타 간의 상호작용을 통해 정보를 획득할 수 있다. 대표적인 예로 제페토, 로블록스 등을 들 수 있다.

이번에 개발된 야전치료소 개소훈련 시스템은 최근 비대면 시대를 경험하게 되면서 교육훈련 콘텐츠 분야에서 급부상하고 있는 메타버스 개념에 기반하고 있다. 지식의 전수 및 교육을 단방향적인 교육방식으로 전달하는 이러닝과는 달리, 실제 업무 현장의 경험을 연계하여 훈련자에게 능동적으로 학습을 촉진하고 이를 통하여 교육적 효과를 극대화할 수 있도록 구성하였다. 이러한 목적을 달성하기 위하여 XR 기술을 결합하여 아바타를 통해 훈련자의 페르소나를 작동시킬 수 있는 새로운 형태의 훈련시스템을 개발하였다. <그림 2>는 실제 본 논문에서 구현한 메타버스 기반 XR 기술을 적용한 야전치료소 개소 훈련시스템 화면으로 아바타를 통하여 훈련에 필요한 계획/준비, 실행, 분석 단계 등을 실습할 수 있도록 실전과 매우 유사하게 내용을 구성하였다.

Fig. 2. 
Metaverse-based Field Clearing Station opening training system

개발된 교육훈련 시스템은 <그림 3>에서 보듯이 교관통제 영역과 메타버스 훈련 영역으로 구성하였다. 교관통제 영역에서는 교관에 의해 운용되는 훈련에 필요한 전반적인 훈련통제, 훈련 환경관리 및 시나리오 기능 등을 수행할 수 있도록 하였다. 메타버스 기반 훈련 영역의 경우 아바타를 통하여 훈련생들이 야전치료소 개소에 필요한 의료장비 배치 등과 같은 숙달훈련을 할 수 있도록 구성하였다.

Fig. 3. 
System configuration

메타버스 기반 야전치료소 개소 훈련시스템은 <그림 4>와 같이 계획/준비 단계에서는 교관통제 소프트웨어를 통하여 훈련을 계획하고 통제할 수 있으며, 실행단계에서는 메타버스기반 야전치료소 콘텐츠를 활용하여 야전치료소 개소 절차를 관람하고 장비를 배치하는 훈련 등을 진행할 수 있다. 마지막으로 분석 단계에서는 사후분석 소프트웨어를 통해 성과를 분석하고 결과를 강평할 수 있도록 구성하였다.

Fig. 4. 
System operation concept

1) 교관통제 소프트웨어

교관통제 소프트웨어의 경우 교관에 의해 훈련에 필요한 훈련통제, 훈련 상황 통제, 모니터링, 훈련생 관리, 시나리오 관리, 아바타 생성, 의료장비 및 물자 관리 등을 할 수 있도록 <그림 5>와 같이 구현하였다.

Fig. 5. 
Instructor control software

2) 야전치료소 개소 체험 소프트웨어

야전치료소 개소 체험 소프트웨어의 경우 교관과 훈련생들이 메타버스인 가상공간에서 각 시설인 야전 천막, 컨테이너, 고정시설 등에 개소된 치료소를 함께 관람하며 교관의 설명 하에 훈련생들에게 교육을 하는 것이다. 이때 아바타를 통하여 훈련자의 페르소나를 자극하여 교육적 몰입도를 극대화할 수 있도록 <그림 6>과 같이 구현하였다. 또한 비응급환자 진료소, 외과적 처치, 응급환자 처치 등 의료장비에 따라 메타버스 공간에서 훈련생이 자유롭게 장비를 배치하고 숙달할 수 있도록 구현하였다. 이를 통하여 훈련생들은 상호작용에 따라 배치 훈련을 하고 이를 통해 수동적 학습 방식이 아닌 능동적으로 학습방식 채택을 통해 보다 향상된 훈련 효과를 기대할 수 있다.

Fig. 6. 
Field therapy opening experience software

3) 사후분석 소프트웨어

사후분석 소프트웨어의 경우 훈련 시에 발생하는 학습 결과, 절차 수행 결과, 시나리오 처리 결과 등 학습 결과를 수집하여 분석을 위한 데이터 구축 및 분석 결과를 차트로 가시화하여 강평을 보다 효율적으로 할 수 있도록 <그림 7>과 같이 구현하였다.

Fig. 7. 
After Action Review software

AHP는 정성적 지식을 계량화하여 검토 대안의 효과를 측정할 수 있으며, 여러 대안 중에서 우선순위를 판단하는데 활용가능한 분석방법이다. AHP 분석 절차는 평가요소 간의 중요도에 대한 상대적인 가중치를 설정하는 과정과, 이렇게 설정된 평가요소별 가중치를 적용하여 평가대안 별 효과를 분석하는 단계를 거치게 된다[6]. 먼저, “평가요소간의 중요도에 대한 상대적인 가중치를 설정하는 과정”에서는 첫 번째는 의사결정 문제를 계층화하고, 두 번째는 비교요소들을 쌍대 비교하는 단계이며, 세 번째는 쌍대비교 결과를 분석하여 각 요소들의 가중치를 산정한다. 네 번째는 CR(Consistency Ratio;일관성 비율)을 측정하여 각 응답 내용의 일관성을 검증하는데, 일반적으로 CR < 0.1 이면 일관성이 있다고 할 수 있다[3][6]. 마지막은 평가요소 간 중요도의 가중치를 합산한다. “평가대안별 효과를 분석”하는 단계에서는 각 평가대안이 설정된 평가요소별로 얼마나 효과적인가를 분석하는 과정이다. 쌍대비교 기법을 적용하여 각 평가대안이 평가요소별로 얼마나 효과적인지를 상대적인 값으로 산정하는 것이다. AHP 방법을 적용하는 경우에는 분석목적에 부합하도록 평가요소를 선정하고 평가대안을 설정하는 것이 중요하다.

본 논문에서는 교육훈련 시스템의 운용효과에 중요한 영향을 미치는 훈련효과 증대와 훈련환경 개선 등 2개의 1단계(상위) 평가요소를 설정하였다. 그리고 이를 좀 더 구체화한 8개의 하위 평가요소를 설정하였다[1][7].

AHP 분석 프로그램을 활용하여 1단계 평가요소별 가중치를 산정한 결과는 <표 3>의 Tier 1에서 보듯이 훈련효과 증진 0.492, 훈련환경 개선 0.508 등이다. 2단계 평가요소 8개의 가중치 산정 결과는 <표 3>의 Tier 2에 제시된 바와 같다.

이러한 1단계, 2단계 가중치 산정결과를 반영한 2단계 평가요소 8개 각각의 가중치는 <표 3> 맨 오른쪽에 제시된 Final Importance와 같다.

설문분석 결과 대안별 훈련효과 분석결과는 <표 4>에서 보듯이 기존 훈련시스템 적용 방안의 효과가 1일 때 메타버스를 기반으로 한 훈련시스템을 단독으로 운용하는 방안은 운용효과가 2.91, 기존 훈련시스템과 메타버스 훈련시스템을 혼합하여 적용하는 방안은 그 효과가 3.16으로 산정되었다.

설문작성 훈련생의 대부분은 메타버스를 기반으로 개발한 “야전치료소 개소훈련시스템”은 상당한 수준의 교육훈련 효과증진이 있다고 인식하고 있으며, 기존 시스템과 혼합하여 운용하는 경우에는 효과가 좀 더 증대될 것으로 판단하고 있었다.