최근 농도를 더해가는 미세먼지와 황사, 심해지는 자외선 등 환경문제 그리고 교과목의 우선순위에 밀려 학생들의 체육활동은 점점 더 위축돼가고 있다. 어렸을 때의 운동 습관이 평생운동으로 이어질 수 있고 결과적으로는 가족운동과 국민건강과 직결된다는 점에서 심히 우려되지 않을 수 없다.

VR스포츠기술, 체육기반 융합교육 콘텐츠 개발

학교체육 활성화를 위해서 가장 중요한 것은 학생들이 자발적으로 그리고 자기주도적으로 운동을 흥미롭게 즐길 수 있는 환경을 제공하는 것이다. 이를 해결할 방안 중 하나로 문화체육관광부 스포츠산업과와 국민체육진흥공단 한국스포츠개발원은 ‘스포츠산업기술개발사업’의 일환으로 ‘청소년용 실감 체험형 스포츠 통합플랫폼 기술 개발(약칭 청소년체육 과제)’을 정책지정 연구개발과제로 지원하고 있다. 한국전자통신연구원(ETRI)이 연구개발을 총괄하고, 에어패스와 모젼스랩, 알디텍이 공동연구기관으로 참여하고 있다. 연구개발과제는 학교체육 활성화를 위해 가상현실(VR·Virtual Reality) 기반의 스포츠콘텐츠 핵심원천기술과 가상현실 축구 등 흥미로운 스크린콘텐츠를 통합플랫폼으로 개발하는 것을 목표로 하고 있다. 연구결과물은 초등학교 학생들의 표준 체육활동으로 정의된 도전, 경쟁, 표현, 여가 활동용으로써 가상현실 스포츠교실에 적용되고 있다.

도전활동 중 하나인 태권도는 어린이 성장발육, 심신단련, 인성교육 등에 좋은 운동으로 인식돼 초등학교 저학년을 중심으로 많이 배우고 있는 추세다. 그러나 태권도는 동작이 어렵고 힘들기 때문에 일부 도장에서는 학생들을 모집하기 위해 태권도의 본질에서 벗어나 다른 부가적인 활동에 치우치는 경우도 있으며, 영세한 도장은 학생 수 대비 사범 수가 부족해 양질의 교육이 어려운 경우도 발생한다. 가상스포츠 기술을 활용한 태권도 코칭시스템은 사용자의 태권도 동작을 획득하고, 사범의 표준 자세와 비교해 결과를 보여줌으로써 스스로 학습이 가능함과 동시에 흥미롭게 태권도를 배울 수 있는 대안이 될 수 있다.
경쟁 활동은 구기 종목으로 구성되는데 ETRI는 2016년 6월부터 중간연구결과물로 축구 등을 지원하는 가상현실 스포츠 교실을 서울 옥수초등학교와 협력해 시범교육을 실시한 바 있다. 2016년 10월 옥수초등학교에서 서울시교육청과 MOU를 체결했고, 옥수초등학교 전 학년 체육수업에 적용하고 있다. 이를 위해 ETRI는 차거나 던진 공의 움직임을 카메라를 통해 인식하는 영상 기반 공 모션 및 충돌 인식 기술을 핵심으로 하는 가상현실 스포츠 플랫폼에 필요한 핵심원천기술을 개발해 왔다.

또한 공동연구기관과 함께 체육뿐만 아니라 국어, 영어, 수학, 과학, 역사 등 타 교과목을 같이 배울 수 있는 체육기반 융합교육 콘텐츠를 개발해 적용하고 있으며, 가상스포츠 구기활동과 이를 응용한 융합교육은 디지털 기반 체험형 교과 학습을 지원한다.

3차원 가상 태권도 교육

태권도 수업을 3차원 가상스포츠로 만들기 위해서는 먼저 사용자의 자세를 정확하게 획득해야 한다. 오랫동안 연구돼 온 모션캡처 시스템은 불편한 슈트를 입거나, 센서를 붙여야 한다는 문제로 인해 학생들이 사용하기에 불편하고 실제 동작에 장애요인으로 작용한다. 따라서 일반 복장이나 도복을 입은 상태에서도 동작을 획득하는 기술이 절실히 필요했다. 그 외에도 자세가 올바르게 됐는지 확인할 수 있는 기술 또한 필요하다. 최종적으로는 본인의 동작이 얼마나 정확한지, 어느 부분이 잘못됐는지를 확인할 수 있는 가시화 기술이 필요하다.
ETRI는 이를 위해 3차원 다중 깊이 센서를 활용한 동작캡처 시스템 및 가상 코칭 시스템을 개발하고 있다. 다중 깊이 센서에서는 사용자의 정보를 획득하고 각 센서로부터 입력된 불완전한 정보들을 혼합해 최종적으로 사용자의 동작을 3차원으로 복원하게 된다. 사용자의 동작은 저장된 전문가(사범)의 동작 데이터와 비교해 점수화할 수 있으며, 어느 부분이 잘못됐는지 가르쳐줄 수 있다. 이때 사용자의 움직임은 운동에너지로 변환해 칼로리 소모량으로 보여줌으로써 어느 정도의 운동효과가 있었는지 확인이 가능하다. 운동 결과는 지속적으로 저장돼 얼마나 실력 향상이 돼 가고 있는지를 매일 눈으로 확인할 수 있으며, 동시에 운동에 대한 동기 부여가 될 수 있다.
어린 학생들일수록 시각적인 효과가 중요해 자신의 동작을 보는 것만으로도 올바른 자세로 교정하는 것이 훨씬 쉬워지고 자발적 학습을 유도할 수 있다. 물론 태권도 사범 없이 가상스포츠 시스템만으로 모든 것을 해결하기 어렵지만, 태권도 동작을 배운 후 시스템을 통해 본인 스스로 자세를 올바르게 교정하는 데 활용할 수 있어서 태권도 교육에 충분히 활용 가능하다. 이러한 시각적인 효과, 경쟁, 보상 등이 어우러져 태권도 본질을 벗어나지 않으면서도 보다 재미있고 흥미로운 태권도 수업이 될 수 있다.

가상 스포츠기술 기반 구기스포츠 및 융합스포츠 교육

구기용 가상현실 스포츠 플랫폼을 구현하는데 필요한 핵심원천기술은 사용자가 공을 차거나 던진 축구공, 야구공과 같은 구기 스포츠에 사용되는 다양한 공의 움직임을 정밀하게 인식하는 기술이다. 이를 위해 ETRI는 공동연구기관들과 함께 적외선 고속카메라를 통해 정밀하게 획득된 공의 움직임 영상으로 공의 3차원 속도, 거리, 방향, 회전을 인식하는 영상 기반 공 모션 인식 기술과 차거나 던진 공이 실제 스크린에 맞는 위치를 실시간으로 인식하는 영상 기반 공 충돌 인식기술을 공동으로 개발했고, 보다 더 정밀한 고도화 기술을 개발하고 있는 중이다.
또한 중간 연구결과물인 영상 기반 공 모션 및 충돌 인식기술 기반의 구기용 가상현실 스포츠 플랫폼을 개발해 학생들을 위한 가상축구, 가상야구와 같은 가상현실 구기 콘텐츠뿐만 아니라 표적도전, 구기도전과 같은 실제 학교체육에서 이뤄지는 다양한 활동을 VR스포츠 교실을 통해 가상현실 체육 콘텐츠로 제공하고 있다. 또한 구기 및 체육뿐만 아니라 국어, 영어, 역사, 과학과 같은 다양한 교과목을 스포츠와 융합해 VR스포츠 교실에서 운동과 함께 학습하도록 하는 융합교육용 에듀스포츠 콘텐츠도 함께 제공하고 있다.

VR스포츠기술, 4차 산업혁명 혜택 앞당긴다

청소년체육 과제에서는 비디오 분석을 통해 일반 체육 수업과 비교해 가상현실 스포츠 교실에서의 체육활동에서 얻을 수 있는 신체 활동량을 분석했다. 초등학교 학생 70명을 대상으로 분석한 결과 가상현실 스포츠 교실에서의 체육활동이 평균 약 2.3(Kcal/min)의 분당 에너지 소비량으로 나타나 일반 체육 수업의 분당 평균 에너지 소비량 2.8과 비교해 크게 뒤처지지 않는 운동량을 확보할 수 있음을 확인했다. 가상현실 스포츠 수업이 향후에 태권도, 축구 이외에도 댄스, 티볼 등으로 지속적으로 확대된다면 미세먼지, 황사, 자외선 등 환경문제가 심각하게 엄습한다 하더라도 청소년체육 활성화 방안 중 하나가 될 것으로 기대된다. 또한 다문화가정 아이들, 몸이 불편한 아이들과 같은 사회적 취약계층 그리고 적극적으로 운동할 수 있는 환경이 부족했던 여학생들에게도 균등한 체육활동 기회가 주어지는 효과를 기대할 수 있다.
마지막으로 가상현실 콘텐츠기술을 기반으로 해 학교체육이 활성화되기 위해서는 주입식 체육교육보다는 학생들의 호기심과 흥미를 자극해 자발적이고 자기주도적인 학습을 유발할 수 있어야 하고 그렇게 하기 위해서는 재미있는 콘텐츠가 지속적으로 공급돼야 한다.
호기심이 강한 청소년들이 식상함을 느끼지 않게 해줘야 한다는 뜻이다. 이를 위해서는 학교에서는 재미있는 체육수업이 진행될 수 있게 커리큘럼을 마련해야 하고 관련 정부부처와 지자체에서는 소요 예산과 콘텐츠를 지속적으로 공급해줘야만 한다.
체력은 학생들의 건강과 실력이고 곧 국력이다. VR스포츠 등 스포츠콘텐츠기술이 그 역할의 중심에 있고, 자라나는 학생들에게 스포츠분야의 4차 산업혁명의 혜택을 누리도록 함으로써 건강하고 강한 대한민국이 될 수 있을 것으로 기대한다.