Academy Users Report
아카데미유저 소개 / 제36회
교토시립 교토공학 고등학교
프로젝트공학과 도시개발 전공

Kyoto Kogakuin High School

‘프로젝트 세미나’에서 탐구적 학습에 첨단 ICT 활용을 추진
고등학교에 UC-win/road를 초기에 도입하고, 시뮬레이션 콘테스트에서도 성과거둠


교토시립 교토공학원 고등학교 프로젝트공학과
URL https://cms.edu.city.kyoto.jp/weblog/index.php?id=300254
소재지: 교토시 후시미구
연구내용: 시민이 안심할 수 있고 안전한 생활을 지원하는 도시개발 창출을 위한 지식 및 기술의 교육





교토시립 교토공학원 고등학교
프로젝트공학과 도시개발 전공
교사 오시타 히로시

‘프로젝트 세미나’는 전국의 고등학교 공업 과정에서 산업 기술의 기초와 함께 필수 과목입니다. 프로젝트공학과의 도시개발 전공 교수인 오시타 히로시는 이름은 학교마다 다르지만 교토 시립 교토공학원 고등학교는 "프로젝트 세미나"라고 부르며 핵심 과목이라고 말합니다.

2016년 4월 교토시립 교토공학원 고등학교는 교토시에 위치한 후시미 공업고등학교 및 뤄요 공업 고등학교와 합병되었습니다. 학교는 현재 위치(교토시 후시미구 후카쿠사 니시이데야마초)에 개교했습니다.

2014년에는 당시 후시미 공업고등학교에서 Forum8의 3D 실시간 VR 소프트웨어 ‘UC-win/Road’를 프로젝트 세미나 수업에 도입한 최초의 고등학교였습니다. 같은 해 '제13회 클라우드 3DVR 시뮬레이션 콘테스트'(매년 가을 포럼 에이트 주최)에서 준그랑프리(우수상)을 수상했습니다. 그 후, 학생들은 본 수업을 통해 UC-win/Road를 적용하기 위해 다양한 노력을 하고 있습니다. 최근 신종 코로나 바이러스로 인해 중단되었지만 2014년부터 2019년까지 6년 연속 콘테스트 노미네이트상을 수상했으며, 2014년, 2016년 총 2회 준그랑프리를 수상하는 등 우리의 업적을 자랑스럽게 생각합니다.



STEAM 및 프로젝트 세미나를 통한 독특한 교육적 접근 방식

교토시립 교토공학원 고등학교는 현재 전문학과인 프론티어 과학 및 수학학과와 기존 엔지니어링 부서인 프로젝트 공학과로 구성되어 있습니다. 그 중 프로젝트 공학과는 제조 전공과 지역개발 전공을 설립했습니다. 또한 제조 전공은 메카트로닉스와 전자 분야로 나뉘며, 지역개발 전공은 도시 디자인과 건축 디자인 분야로 나뉩니다.

또한, 학교는 STEAM: 과학(Science), 기술(Technology), 공학(Engineering), 예술(Arts) 및 수학(Mathematics)을 교육의 기둥으로 설정했습니다. 커리큘럼 정책은 5개 분야를 체계적으로 구축하고 통합적으로 학습함으로써 학생들이 새로운 발견을 하고 유연하게 생각하며 문제를 해결할 수 있도록 돕는 것입니다.

이를 구체화하는 접근 방식 중 하나는 앞서 언급한 프로젝트 세미나입니다. 1학년 2학점, 2학년 3학점, 3학년 2학점으로 배정되어 있습니다. 그 중 2학년을 대상으로 하는 ‘프로젝트 세미나 I’에서는 학과와 학문의 경계를 초월한 팀이 구성됩니다. 탐색적 학습 활동은 학생 개개인이 가지고 있는 전문 지식과 기술 및 다양한 아이디어를 결합하여 개발됩니다. 

[프로젝트 세미나에서는 UC-win/Road를 활용하여 VR을 도시개발에 활용]

이번에 취재한 오시타 교수는 기존의 토목공학에 해당하는 도시개발 전공의 도시 디자인 분야에 속합니다. 또한 학교 업무 분담은 자신의 전문 분야와 관련된 프로젝트 세미나의 기획 및 관리를 담당하는 연구 부서입니다.

이러한 관점에서 학교 프로젝트 세미나의 가장 두드러진 특징은 지역 개발 전공의 학생들이 제조 전공의 학생들과 팀을 구성하고 VR을 사용하여 지역 협력을 수행하는 예비 수업의 능력을 배치했습니다. 우선 VR이 고등학교에서 채택되는 경우는 드뭅니다. 또한 그렇게 함으로써 자신이 생각한 것을 구체화하고 외부 이해 관계자와 공유하며 고유한 장점을 설명하는 새로운 아이디어와 연결할 수 있습니다.

동시에 오시타 교수는 시민동아리(회원 약 20명)을 가르치고 있습니다. 동아리는 측량, 교량 모형 및 콘크리트 카누 제작을 통해 콘테스트에 참여하고 VR을 사용하여 지역 사회에 기여하는 등 토목 공학과 관련된 다양한 활동을 펼치고 있습니다. 한편, 후시미공업고등학교를 졸업했으며 3학년 때 럭비 팀의 주축으로 전국대회(2001년)에서 우승한 경험을 바탕으로 약 90 명의 회원을 보유한 럭비 클럽의 고문으로도 활동하고 있습니다.



UC-win/Road의 도입부터 다양한 지역 과제에의 활용까지

오시타 교수가 UC-win/Road를 접한 것은 교토시립 교토공학원 고등학교의 전신인 후시미공업고등학교에 재학 중이던 2014년으로 거슬러 올라갑니다. 원래는 주제 연구 수업에서 지역 사회와 공동으로 다양한 노력을 통해 종이 기반지도와 GIS(지리 정보 시스템)를 사용했습니다. 그런 상황에서 ‘지금부터 플러스 VR을 사용할 수 있어야한다.’는 생각이 들었고 처음 보았을 때 재미를 확신하고 UC-win/Road를 사용한 클래스의 이미지에 연결되었습니다. 그는 UC-win/Road를 소개하기 위해 노력한 이력이 있습니다.

그 후, 프로젝트 세미나 첫 달에는 CAD, GIS, VR의 기본 조작을 교대로 배우는 ‘공간정보공학’수업에서 UC-win/Road의 사용법을 집중적으로 공부하고 있습니다. 처음 1년에는 FORUM8 직원이 공동 강사를 맡았고, 그 후 오시타 교수는 지속적인 지원 시스템 하에 강사로 일하고 있습니다.

"오늘 날의 고등학생들은 UC-win/Road의 기본 조작을 가르쳐주면 스스로 공부하고 어느정도의 VR을 만들 수 있습니다." UC-win/Road의 기본 조작을 가르친 후 학생들이 직접 도로를 측량하고 사진을 찍어 VR을 만든다고 덧붙였습니다.

UC-win/Road가 도입된 첫해(2014년도)에는 당시 후시미공업고등학교 부근을 흐르는 히가시타카세가와 강변의 교통과 방재, 경관의 관점에서 이웃 주민과 현장조사를 먼저 공유했습니다. 학생들은 경관 측면에서 지역의 요구에 초점을 맞추고 VR로 강 주변의 환경 개선 조치에 대한 아이디어를 시뮬레이션했습니다. 그 결과를 바탕으로 한 3DVR 시뮬레이션 콘테스트에서 준그랑프리를 수상했습니다.

2015년 수업에서는 전년도 경관에 방재 및 건설 요소를 추가하여 히가시타카세가와의 주변 환경을 개선하는 방안도 고려했습니다. 보다 현실적인 제안을 하기 위해 하천 단면과 주변 도로 폭을 기반으로 한 유량 계산을 고려하여 사용 가능한 중장비에 대한 조사를 실시했습니다. 이를 바탕으로 지역 주민들이 모일 수 있는 공간을 제안했습니다. 같은 콘테스트에서 Essense상을 수상했습니다.

교토시립 교토공학원 고등학교로의 통합 및 이전과 동시에 진행된 2016년에 프로젝트 세미나는 시미공업고등학교 건물을 3D 데이터로 변환하여 미래 세대를 위해 보존했습니다. UAV (무인 항공기)를 사용하여 3DVR에서 재현했습니다. 같은 대회에서 또 준그랑프리를 수상했습니다.

2017년 수업에서는 UAV 사진 및 SfM 분석을 통해 학교 주변 환경을 포인트 클라우드 데이터로 변환했습니다. 대규모 지진 발생 시 피난 및 구호 물자 공급에 도움이 되는 긴급 재해 대응 VR을 제안했습니다. 같은 콘테스트에서 심사위원 특별상(지역개발상)을 수상했습니다.


3D·VR 시뮬레이션 콘테스트 온 클라우드 수상 작품
제13회 준그랑프리 수상(2014년)
<히가시타카세가와 주변 환경 개선 시뮬레이션>
제15회 준그랑프리 수상(2016년)
<미래 세대에 남기는 나의 모교, 후시미 공업고등학교>
주민 설명회를 개최하고 도시개발에 대해 논의하기 위해 설문 조사를 실시했습니다. 주민들의 의견을 바탕으로 반딧불이가 살고 아이들이 놀 수 있는 아름다운 강으로 복원하는 것을 목표로 VR을 활용한 개선 계획을 세웠습니다. 철거될 건물 부분의 드론 사진을 찍어 VR로 변환하여 미래 세대를 위해 역사적인 학교 건물의 외관을 보존하려는 강한 열망에서 실현되었습니다.
제16회 심사위원 특별상(지역개발상) 수상(2017년)
<대규모 지진에 대비한 긴급 재해대응 VR의 제안>
제18회 에센스 어워드 수상(2019)
대규모 지진이 발생하면 드론 사진을 사용하여 피해 상황을 즉시 파악합니다. 포인트 클라우드 데이터를 피해 예측, 재해 발생 시 대피, 구호 물품 공급에 도움이 되는 VR로 변환하는 긴급 재해 대응 VR을 제안했습니다. 학교 도로로 가는 좁은 도로에서 이미지 험프를 이용한 자동차의 감속 효과 시뮬레이션을 지역 방재 훈련에서 주민들에게 제안하고 경험할 수 있도록 했습니다.
제17회 심사위원 특별상(프로젝트 대상) 수상(2018)
<나나세 강 복원 프로젝트의 VR 데이터 활용>
2019년 1월 교토 시청에서 가도카와 시장(사진 오른쪽 아래 중앙), 도시개발 위원회 위원장, 건설국 국장, 토목 기술 및 방재 및 완화국 국장 등이 교토 시청에 참석하여 UC-win/Road로 유지 보수 전후의 변화, 날씨 변화, 수위 변화를 알기 쉽게 소개했습니다.

2018년도에는 교토시 건설국 개발과의 요청에 따라 나나세 강 정비 계획에 대한 지역 주민 설명회를 위한 VR을 만들어 설명회에 활용하고 시장에게도 제출했습니다. 이 데이터는 같은 콘테스트에서 심사위원 특별상(프로젝트 상)을 수상했습니다.

또한 2019년 같은 수업에서는 일방 통행, 좁고 교통량이 많은 학교 근처의 혼 마치 거리를 VR로 재현했습니다. 다양한 이미지 험프에 의한 자동차의 감속 효과를 탐구하는 주행 시뮬레이션을 개발했습니다. 또한 같은 콘테스트에서 에센스 상을 수상했습니다.



3학년 신입생이 그린 UC-win/Road의 인상과 활용의 발전

"UC-win/Road는 주로 프로젝트 세미나 수업에서 사용되고 있지만, 시민 클럽의 경우도 있다"고 오시타 교수는 말한 현재의 상황을 바탕으로 도시 디자인 분야의 3학년 신입생 4명에게 UC-win/Road의 이용에 대해서도 질문했습니다. 먼저, 4명의 학생 중 3명이 도시개발 분야에서 1학년을 마치고 도시와 건축 분야를 전공으로 선택하기 위해 VR 공간에서 공원을 설계하는 시연을 통해 처음으로 UC-win/Road를 체험했습니다.

그 중 한 명인 하세가와 씨는 UC-win/Road를 사용하여 자신의 아이디어를 입체적으로 표현하는 반면, 자신의 아이디어를 그림으로 그릴 때는 보통 평평하게 만들어야 합니다. 이해하기 쉽고 상상력의 범위가 넓어진다는 것을 깨달았습니다. 우리는 어린 아이에게 길을 가르칠 때와 같이 정보를 전달하는 수단의 가능성을 언급합니다.

또한 무라오 씨는 VR의 사용이 다른 학교에서는 경험할 수 없는 귀중한 경험이라고 설명합니다. 머릿속에서 생각하는 것보다 더 시각적이고 상상하기 쉬운 특성, 거리감을 파악하기 쉬운 특성에 집중해야한다고 합니다. 쓰나미 예보 등의 방재 대책을 일상 생활에 맞게 볼 수 있는 기회가 늘어남으로써 실질적인 위기 의식의 발전이 촉진되기를 바란다고 합니다.

또한 니시카와 씨는 머릿속에서 상상하는 것을 VR의 미니어처처럼 그릴 수 있다고 표현했습니다. 그는 상상력을 3 차원으로 시각화 할 수 있는 '좋은 시간'이라고 말했다. 공공시설 내부는 3D VR로 제작하고, 지도 애플리케이션과 연동해 보행자 입장에서 새로운 편의를 만들어냈습니다.

한편, 중학교 때 학교 설명회에서 UC-win/Road를 처음 경험한 타니구치 씨는 독창적인 공원을 만드는 재미를 체험하고 더 활용하자는 아이디어를 생각해 냈습니다. 집에서 편안하게 PC로 체험할 수 있는 교통안전에 기여하는 콘텐츠의 주행 시뮬레이션을 개발하고자 합니다.



증가하는 VR 수요를 예상하고 VDWC의 과제도 고려

“문제를 설정하고 솔루션을 제안하는 수업에서 아이디어를 구체화하는 도구로 적극 추천합니다.”

오시타 교수는 UC-win/Road가 CAD와 같은 다른 소프트웨어와의 호환성이 좋은 사용 편의성에 주목했습니다. 또한 처음에는 장애물이 너무 높을 것이라고 우려했던 3D·VR 시뮬레이션 대회 참가가 실제로 고등학생들의 새로운 도전에 대한 동기를 자극했다고 회상합니다.

이러한 상황에서 최근의 프로젝트 세미나에서는 UC-win/Road로 작성한 VR에서 메타버스를 개발하려는 팀이 등장했습니다. 오시타 교수는 프로젝트 세미나의 활동은 학생들의 자율에 맡기고, "우리 쪽에서 해보는 건 어때?"라고 말하는 것이 아니라, 문제해결 수업의 목적에서 얻은 결과를 바탕으로 구체적인 제안을 할 수 있다면 향후 엔지니어들에게 요구되는 DX(디지털 트랜스포메이션)로도 이어질 것이라고 말했습니다.

앞서 언급한 시뮬레이션 콘테스트 외에도 VDWC(학생 BIM 및 VR 디자인 월드컵, (매년 가을 FORUM8 주최)에 대한 기대도 언급했습니다. 그러나 여러 전문 소프트웨어의 사용과 영어 프레젠테이션과 같은 더 높은 장애물이 있다고 지적했습니다. 그것을 해결하기 위해서는 학생들이 필요한 지식과 기술을 배우러 가는 것이 필수적입니다. 이것이 바로 수업이 지향하는 바입니다.

또한 오시타 교수는 수업을 통해 제안하는 방법으로서 효과적일 뿐만 아니라 BIM/CIM의 적용이 가속화됨에 따라 고등학교를 졸업한 후 토목 공학에서 VR에 관한 지식과 기술이 점점 더 중요해질 것이라고 설명합니다.

"물론 측량 등 기본적인 토목 공학 기술이 필요하지만 VR은 해마다 진화하고 사용 방식도 바뀌기 때문에 이러한 트렌드에 부응하는 수업을 진행해야한다고 생각합니다."

오시타 교수와 도시디자인 분야 3학년 신입생
작성: 이케노 타카시
(Up&Coming '23 봄호)



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