미래창조과학부 산하 한국기계연구원(KIMM, 원장 임용택)이 VR(Virtual Reality, 가상현실)을 이용해 화학 플랜트의 사고 발생 현장, 특수작업 기기 가동 등 쉽게 접하기 어려운 환경에 대한 사전 훈련용 VR 시뮬레이터를 개발했다.

  기계연 기계시스템안전연구본부 시스템신뢰성연구실은 기계의 작동과정을 정밀하게 분석하고 사고발생 상황을 가정한 정보를 바탕으로 ‘가상훈련 시스템 및 고몰입형 휴먼인터페이스 기술’을 개발했다. VR 콘텐츠와 트레드밀, 가상 장치조작이 결합된 안전대응 사전훈련 시스템이다. 주로 시각적인 훈련에 그쳤던 기존 시뮬레이터와 달리 트레드밀을 이용한 보행탐색과 양손 작업까지 훈련할 수 있어 실제 상황에 보다 가까운 체감훈련을 할 수 있는 것이 장점이다.

 작업자는 바닥이 움직이는 트레드밀에 서서 눈앞에 펼쳐진 고화질의 대형 스크린을 통해 사고환경이나 작업환경에 맞는 영상을 보며 훈련할 수 있다. 이때 모션인식을 통해 훈련자의 시선방향과 팔, 다리의 움직임이 실시간으로 VR 콘텐츠 내 소화전이나 제어반, 밸브조작에 반영된다. 또 트레드밀을 이용해 설비 현장을 직접 이동하는 가상경험을 함으로써 시설물 간 거리감을 파악하고 필요한 작업시간도 예상할 수 있다.

 연구팀은 이를 구현하기 위해 기계설비의 형상 CAD 모델에 기반한 정적인 가상환경과 훈련자의 조작이나 설비 운영 상태에 따라 실시간으로 변화하는 동적인 가상환경을 모두 구축했다.

  특히 사고 상황을 보다 실제와 같이 구현하기 위해 기계공학적 시뮬레이션 기술을 적용했다. 화재나 폭발, 가스누출 같은 사고는 기계장치의 물리적인 거동에 근거해야만 실제 작업환경과 괴리감 없는 훈련효과를 거둘 수 있기 때문이다.

 이 시스템은 특수작업 기계나 건설기계 같은 대형 기계장치 훈련에도 활용가능하다. 실제 이런 장비를 쓰는 작업 현장에서는 사흘에 한명 꼴로 충돌 및 협착 등의 인사사고가 발생하고 있는 것으로 집계되고 있다. 공사현장 등 열악한 작업 조건에서 충분한 경험 없이 장비를 접하다 보니 주위의 위험요소를 인지하는 데도 한계가 있기 때문이다.

 하지만 이 시스템을 이용하면 수억 원에 달하는 장비 없이도 현장에서 발생할 수 있는 수많은 가상 상황을 훈련할 수 있다. 이를 통해 작업자의 현장 감각을 키우고 사고 예방 효과를 얻을 수 있다. 뿐만 아니라 향후 국방 전투 훈련이나 의료 재활치료, 스포츠 기량 향상 등 다양한 분야에도 응용할 수 있을 것으로 전망하고 있다.

 이 기술은 기계연 주요사업인 ‘안전신뢰성기반 Smarter 모바일 작업 기계시스템 기술개발’과 ‘대형 기계설비 안전기술 개발사업’의 일환으로 수행됐다.

 차무현 선임연구원은 “화학공정 플랜트 같은 고위험 기계설비의 안전을 확보하기 위해서는 사고 예방도 중요하지만 발생 시 작업자의 신속하고 정확한 대처를 위한 훈련이 필요하다”며 “시뮬레이터를 활용한 가상현실 기반의 모의 훈련을 통해 사고 위험을 줄이고 국내 산업계 발전에 이바지 할 것”이라고 말했다.