펜실베이니아 주립대학교에서 몰입형 VR 기술 및 시뮬레이션으로 강화한 체험형 학습

Kevin Sliman 지음 - 에너지 및 환경 연구소 커뮤니케이션 매니저

많은 사람들은 보이는 것을 믿습니다. 이 사실은 알렉스 클리펠과 그의 팀이 펜실베니아 주립대학교의 몰입형 경험 센터 설립 이후 중요시해온 것입니다. 또한 에너지 및 환경 연구원들 몇몇도 그들의 과학을 더 잘 소통하도록 탐구해온 것입니다.

"몰입형 기술은 환경의 변화를 볼 수 있는 기회뿐만 아니라 경험할 수 있는 기회를 확장합니다."라고 몰입형 경험 센터의 책임자인 클리펠은 말했습니다. "우리는 원격 장소, 과거 또는 미래의 장소에 대한 구체화된 장소 기반 경험을 창조함으로써 환경에 대한 이해와 과학적 사실 전달 능력을 향상시킬 수 있습니다."

몰입형 경험 센터의 임무는 최신 몰입형 기술, 지식 및 기술을 펜 스테이트 커뮤니티에 제공하는 것입니다. 그것의 목표는 기초 과학을 발전시키고 연구, 교육 및 아웃리치를 통해 학문적 스펙트럼에 통합함으로써 몰입형 경험에서 리더십을 창출하는 것입니다. 이 센터는 12개 대학, 대학 도서관 및 계산 및 데이터 과학 연구소가 지원하는 대학 전반의 계획입니다.

Klippel은 시뮬레이션이야말로 많은 학문 분야에서 핵심적인 역할을 한다고 믿습니다. 오늘날의 기술로 상상력이나 과학적인 데이터가 만들어낼 수 있는 모든 경험을 시뮬레이션 할 수 있는 기회가 많습니다.

"그것은 단지 우리가 물리적 현실을 경험하도록 하는 것만이 아닙니다"라고 클리펠은 말했습니다. "그것은 보통 인간이 접근할 수 없는 규모와 관점입니다. 우리는 개미처럼 기어갈 수 있거나 기린이나 드론처럼 위에서 세상을 볼 수 있습니다. 우리는 보이지 않는 것을 보이게 할 수 있고, 우리의 행동의 결과를 경험할 수 있습니다."

에리카 스미스윅은 센터를 사용하는 연구원 중 한 명입니다. 그녀와 그녀의 팀은 "산림 미래 시각화( Visualizing Forest Futures )"라고 불리는 국립 과학 재단의 자금 지원 프로젝트를 진행하고 있습니다

숲의 미래를 시각화하는 것은 사용자가 숲과 상호작용하여 기후 변화가 다양한 나무 종에 미치는 영향을 탐구할 수 있게 해줍니다.

스미스윅 에너지환경연구소(IEE) 부소장은 "기후변화와 숲 관리에 대한 대화에 지역사회가 더욱 깊이 참여할 수 있는 매개체를 찾고 있었다"며 "가상현실(VR)의 몰입형 환경은 이해관계자들이 오늘날 실제로 방문할 수 있는 숲에 몰입감을 느낄 수 있는 환경을 만들 수 있게 해준다"고 말했습니다

스미스윅은 기후 변화가 숲에 미치는 영향을 모의 실험하는 데 사용되는 전통적인 경관 모델링이 일반적으로 경관 지도를 생성하며, 이는 토지 관리자나 과학자들에게만 유용할 수 있다고 말했습니다.

산림 미래 시각화에서 사용자는 현재 조건뿐만 아니라 기후 변화로 인해 발생할 수 있는 미래의 숲 시뮬레이션을 방문할 수 있습니다.

VR 시뮬레이션에 사용된 모델은 북부 위스콘신의 메노미네 네이션과 국립산림청의 숲 관리 팀에 의해 구동됩니다. 두 그룹은 모두 프로젝트 연구팀의 일부입니다. 시뮬레이션은 오늘날의 숲 외에도 미래의 숲이 어떻게 보일 수 있는지에 대한 기후 변화 시나리오도 제공합니다.

"이러한 경험을 통한 프로젝트의 목표는 일반적으로 숲에 대해 그들이 무엇을 가치 있게 생각하는지 깨닫는 것입니다."라고 스미스윅은 말했습니다. "시뮬레이션된 이 미래의 숲들의 가치가 완전한지 아닌지, 가치를 잃지는 않았는지 알아보는 것입니다."

숲 시뮬레이션을 가능한 실제처럼 만들기 위해 스미스윅과 그녀의 동료들은 몰입형 경험 센터와 깊게 협력했습니다. 그들은 모델에서 숲 데이터를 상호 연관시키고 많은 반복이 필요한 과정인 VR 환경으로 전송했습니다.

스미스윅은 "출력된 모델 중에서 현실적으로 제대로 보이고, 느껴지며, 들리는 방식으로 실제로 모델링하는 가상 경험으로 전환하는 것은 실제로 매우 복잡한 일입니다."라고 말했습니다.

IEE 연구원이자 Donald P. Bellisario 커뮤니케이션 대학의 미디어 연구 부교수인 Jessica Myrick은 가상 현실 게임과 관련된 프로젝트를 수행했습니다.

VR 게임을 통해 사용자는 임계지대의 천문대를 걸을 수 있고 주변 생태계와 역동적으로 상호작용할 수 있습니다.

이 게임에서 플레이어는 비 또는 새로운 개발 프로젝트와 같은 사건이 인근 생태계에 어떤 영향을 미칠 수 있는지 조사하기 위해 파견된 기자입니다.

"알렉스의 팀은 이 경험을 셰일 힐스 임계 지역(CZ) 천문대처럼 보이도록 디자인했습니다."라고 그녀는 말했습니다. "만약 여러분이 말 그대로 셰일 힐스 주변을 걷는다면, 여러분은 관련된 모든 다른 지구 시스템의 상호작용을 반드시 볼 수는 없을 것입니다."

가상 현실을 통해, 마이릭은 사람들에게 어떻게 물이 흙을 통해 흐르는지, 어떻게 수위가 식물, 공기, 그리고 인간에게 다른 시간 및 방식으로 영향을 미치는지를 보여준다고 말했습니다.

CZO 시뮬레이션을 통해 사용자는 지상 및 지하에서 비의 영향을 볼 수 있습니다.

"VR은 말 그대로 우리가 땅의 일부를 들어 올려 사람들에게 그 동안 우리의 발 아래에서 보이지 않았던 것을 볼 수 있도록 해줍니다."라고 Myrick은 말했습니다. "만일 보는 것이 믿는 것이라면, VR은 사람들이 임계 지대에 대해 배울 뿐만 아니라 우리 삶에서 그것의 중요성을 더 완전히 이해하도록 도와줍니다."

Shale Hills 임계 지역(CZ) 천문대의 시뮬레이션을 완료한 팀은 디지털 모델을 HTC VIVE Pro PC-VR 키트에 연결했습니다. VIVE Pro의 고급 이미지 해상도와 고화질 오디오는 학생들이 자연 생태계를 완벽하게 경험할 수 있도록 지원하여 보다 풍부한 학습 기회를 제공합니다.

Myrick은 그녀의 팀이 몰입형 경험 센터를 사용하기로 선택한 이유는 CZ를 연구하지 않은 사람들에게 CZ의 역학은 이해하기 어려울 수 있기 때문이라고 말했습니다.

"VR 게임을 통해 사람들이 시각화하고 이해하기 쉬운 방식으로 CZ 과학의 복잡하고 얽혀 있는 역학에 더 쉽게 접근할 것이라고 생각했습니다."라고 그녀는 말했습니다.

프로젝트에서 마이릭의 역할을 위해, 그녀는 어떻게 지구 과학과 관련된 VR 게임을 하는 것이 사람들이 지구 과학과 환경에 대해 더 궁금해하게 만들 수 있는지 탐구하고 있습니다.

"우리가 호기심을 만들어낼 수 있다면 VR 게임을 꾸준히 제공할 필요가 없습니다"라고 그녀는 말했습니다. "대신에 우리는 초기에 사람들이 호기심을 가진 뒤에도 호기심이 계속해서 학습 동기를 부여한다는 것을 알고, 많은 호기심이 미래에 추가적으로 지식 획득과 정책적 관심을 창출하는 데 도움이 되기를 바랍니다."

제니퍼 바카는 에너지에 대해 학생들을 교육하기 위해 센터를 이용했습니다.

현장학습을 통해 사용자들은 펜실베니아 주변의 다양한 에너지 현장을 방문할 수 있습니다.

IEE 연구원이자 지구 광물 과학 대학 지리학 조교수인 Baka는 "에너지 현장으로 가는 실제 현장학습을 조정하는 것은 매우 어렵습니다"라고 말했습니다. "그들은 주립대학에서 멀리 떨어져 있고, 사람들이 많이 사는 길에서 벗어나 있으며, 프래킹과 태양열의 경우 사유지에서 멀리 떨어져 있는 경향이 있습니다."

Baka는 VR 투어가 학생들이 이러한 어려움을 극복하기 위해 에너지 풍경에 몰입할 수 있는 좋은 방법이라고 말했습니다.

"앞으로, 저는 에너지 관리 및 대중 참여에 대한 작업에 VR 기술을 사용하고 싶습니다."라고 그녀는 말했습니다. "정부, 시민 사회, 산업 등 다양한 이해 관계자들이 모여서 차이점에 대해 이야기하고 싶습니다."

Baka는 에너지 논쟁에서 양극화를 극복하거나 에너지 결정을 더 민주적으로 내리는 것을 포함하여 이것이 많은 잠재력을 가지고 있다고 믿는다고 말했습니다.

"Alex와 Tom [Murphy, Baka의 프로젝트 동료]와 협업할 수 있어서 정말 좋았습니다. 우리는 각자 다른 상호작용을 할 수 있는 상호보완적인 기술을 테이블에 가져옵니다."라고 Baka는 말했습니다. "이 현장학습은 또한 수업에 큰 다양성을 더하고 수업을 높은 수준으로 발전시킵니다."