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ISSN : 2005-0461(Print)
ISSN : 2287-7975(Online)
Journal of Society of Korea Industrial and Systems Engineering Vol.48 No.2 pp.12-19
DOI : https://doi.org/10.11627/jksie.2025.48.2.012

A Study on Prioritization of Evaluation Criteria for VR HMD-Based Flight Simulators Using the AHP

Young Do Park*, Heungseob Kim**, Hyeonju Seol***, Sungho Kim****†
*Headquarters, Republic of Korea Air Force
**Department of Industrial & Systems Engineering, Changwon National University
***School of Integrated National Security, Chungnam National University
****Department of Systems Engineering, Republic of Korea Air Force Academy
†Corresponding Author : sunghokim1123@gmail.com
15/03/2025 06/04/2025 08/04/2025

Abstract


Virtual Reality Head Mounted Display (VR HMD)-based flight simulators have recently emerged as promising tools for enhancing pilot training effectiveness. This study aims to establish a set of evaluation criteria for the development of VR HMD-based flight simulators and to determine their relative importance and priority using the Analytic Hierarchy Process (AHP). Through an extensive review of the literature, a hierarchical evaluation model was constructed, consisting of three primary criteria and ten sub-criteria. A structured questionnaire was administered to experienced pilots, and the collected data were analyzed using the AHP methodology to assess the relative weights of each criterion. The analysis revealed that the fidelity of system performance is the most influential factor in evaluating VR HMD-based flight simulators. These findings present a structured evaluation framework and offer practical insights for guiding the strategic development and optimization of VR HMD-based flight training systems.


Analytic Hierarchy Process , Flight Simulator , Virtual Reality , Head Mounted Display , Evaluation Criteria

AHP를 활용한 VR HMD 기반 비행 시뮬레이터 평가 기준의 우선순위 선정에 관한 연구

박영도*, 김흥섭**, 설현주***, 김성호****†
*공군본부
**국립창원대학교 산업시스템공학과
***충남대학교 국가안보융합학부
****공군사관학교 시스템공학과

초록

    1. 서 론

    최근 항공 산업은 항공기 운항과 관련된 기술 발전 및 항공 교통량 증가에 따라 빠르게 성장하고 있으며, 이와 동시에 항공 조종사에 대한 수요 역시 지속적으로 증가하 고 있다. 이에 따라 조종사 훈련을 위한 모의 비행훈련 환 경을 제공하는 비행훈련 시뮬레이터의 필요성이 더욱 커 지고 있다. 비행훈련 시뮬레이터는 실제 항공기를 이용한 훈련에서 발생할 수 있는 여러 제약을 효과적으로 극복할 수 있는 대안으로 자리 잡고 있다[16]. 예를 들어, 실제 훈 련 시 발생하는 연료 및 정비 비용 부담, 날씨와 같은 환경 적 제한, 그리고 비상 상황 훈련 중의 사고 위험을 줄이면 서 실제 비행과 유사한 경험을 제공함으로써 훈련 효과를 극대화할 수 있다. 이러한 이유로 비행훈련 시뮬레이터는 민간 및 군용 항공 분야에서 필수적인 도구로 널리 활용되 고 있다.

    특히, 최근 가상현실 헤드 마운티드 디스플레이(Virtual Reality Head Mounted Display, VR HMD) 기술의 등장으 로 비행훈련 시뮬레이터는 한 단계 더 발전하고 있다. VR 기술은 사용자가 컴퓨터로 구현한 인공적인 공간에서 가 상 정보들과 상호작용할 수 있도록 함으로써 실제 환경과 유사한 경험을 제공한다[7]. 항공 분야에서는 이러한 VR 기술을 활용한 비행훈련 시뮬레이터가 기존 비행훈련 시 뮬레이터보다 개선된 해상도 및 넓은 시야각을 제공하면 서 비용적으로도 더욱 효율적인 특징을 가지기 때문에, 모 의 비행훈련의 대안으로 주목하고 있다[5]. 향후 VR HMD 기반 비행훈련 시뮬레이터는 기술 발전과 함께 더 높은 몰입감과 현실감을 제공하며, 조종사 비행훈련의 효과성 및 효율성을 높이는데 필수적인 도구로 활용될 것이다.

    한편, VR HMD 기반 비행훈련 시뮬레이터를 체계적으 로 개발하고 활용하기 위해서는 이와 관련된 속성을 도출 하고 우선순위를 선정하는 것이 필요하다. 구체적으로, VR HMD 기반 비행훈련 시뮬레이터의 지속적인 발전을 위해서는 시스템 설계 및 개발 시 고려해야 할 다양한 속 성들을 파악하는 것이 중요하다[13, 19]. 또한, VR HMD 기반 비행훈련 시뮬레이터는 시스템의 개발 방향, 구현 수 준, 그리고 비용 등에 따라 조종사들의 훈련 효과에 미치 는 영향이 달라질 수 있기 때문에, 이러한 속성들의 중요 도를 분석하고 우선순위를 선정하는 것이 필수적이다. 이 러한 다양한 속성 파악 및 우선순위 선정 문제를 합리적이 고 과학적으로 해결하기 위해 다기준 의사결정 방법론 중 하나인 계층적 분석과정(Analytic Hierarchy Process, AHP) 기법이 활용될 수 있다.

    따라서, 본 연구의 목적은 AHP 기법을 활용하여 VR HMD 기반 비행훈련 시뮬레이터의 개발과 관련된 평가 기준들을 도출하고 중요도 및 우선순위를 선정하는 것 이다. 이를 위해 기존 문헌 고찰을 통해 VR HMD 기반 비행훈련 시뮬레이터와 관련된 속성들을 도출하였다. 또 한, 조종사 대상 설문 조사로 획득된 데이터를 AHP 기 법으로 분석하여 도출된 속성들의 중요도와 우선순위를 결정하였다. 본 연구는 향후 VR HMD 기반 비행훈련 시 뮬레이터의 활용 및 개발 전략 수립에 기여하고자 수행 하였다.

    본 논문의 주요 구성은 다음과 같다. 제2장에서는 VR HMD 기반 비행 시뮬레이터 및 AHP 기법에 대한 이론 적 배경을 기술하였다. 제3장에서는 AHP 기법 적용을 위한 계층화 분석모형 설계 및 설문 자료 수집 방법을 기술하였다. 제4장에서는 도출된 VR HMD 기반 비행훈 련 시뮬레이터 속성들의 중요도 및 우선순위 선정 결과 를 기술하였다. 마지막으로, 제5장에서는 본 연구의 요 약, 의의, 한계점, 그리고 향후 연구 방향에 대하여 기술 하였다.

    2. 이론적 배경

    2.1 VR HMD 기반 비행훈련 시뮬레이터

    VR HMD 기반 비행훈련 시뮬레이터는 몰입형 가상 환 경을 활용하여 기존보다 개선된 비행훈련 환경을 제공하 는 과학화 시스템이다. VR HMD 기반 비행훈련 시뮬레이 터의 주요 특징은 다음과 같다[8]. 첫째, 사용자는 고해상 도 3D 그래픽 화면을 제공하는 VR HMD와 사용자 입력 에 따라 실시간 피드백을 제공하는 컨트롤러의 결합을 통 해 실제 비행과 유사한 가상 환경을 구현 가능하여 현실감 과 몰입감을 향상시킬 수 있다. 둘째, VR HMD 기반 비행 훈련 시뮬레이터는 기존 시뮬레이터를 활용한 훈련에 비 해 설치 및 유지보수와 같은 제반 비용을 크게 줄일 수 있고, 작은 공간에도 설치하여 운영 가능하기 때문에 시간 과 공간의 제약을 극복함으로써 훈련 접근성을 향상시킬 수 있다. 셋째, 신규 시뮬레이터 체계 개발은 합성훈련환 경(Synthetic Training Environment, STE) 플랫폼 구현을 위 한 토대 마련, 인공지능(Artificial Intelligence, AI) 기술을 결합한 개인 맞춤형 훈련 프로그램 개발 등 조종사 과학화 비행훈련체계 구축과 연계될 수 있는 확장성을 제공할 수 있다.

    VR HMD 기반 비행훈련 시뮬레이터의 구성 요소는 <Figure 1>과 같이 크게 하드웨어 요소와 소프트웨어 요 소로 구분할 수 있다. 하드웨어 요소는 세부적으로 VR HMD, 음향 장치를 포함하는 시각 및 청각 시스템과 Stick, Throttle, Rudder 등의 조종 인터페이스 및 모션 플 랫폼을 포함하는 비행 제어 시스템으로 구성될 수 있다. 한편, 소프트웨어 요소는 세부적으로 항공기의 물리적 특 성을 정확히 재현하는 비행 동역학 모듈, 현실적인 시각 적 환경을 렌더링하여 사용자에게 제공하는 시각화 모듈, 기상, 지형지물, 항공교통관제 등의 다양한 비행 조건을 제공하는 환경 모듈, 비행 임무와 관련된 데이터를 기록 및 분석하는 훈련 관리 모듈 등으로 구성될 수 있다. VR HMD 기반 비행훈련 시뮬레이터는 이러한 구성 요소들 의 체계적인 통합 및 조종사와의 상호작용을 통해 보다 현실감 높은 훈련 환경을 제공하며 이는 훈련 효과를 향 상시킬 수 있다.

    최근 해외 및 국내에서는 VR HMD 기반 비행훈련 시뮬 레이터의 잠재력을 확인하기 위해 다양한 응용 연구들이 수행되고 있다. 예를 들어, Auer et al. 연구에서는 가상 조종 석 환경에서 정보를 인지하고 장치를 조작하는 능력 측면에 서 VR 비행훈련 시뮬레이터와 기존 물리적 비행훈련 시뮬 레이터를 비교 분석하였다[1]. 또한, Kim et al. 연구에서는 VR HMD와 모션 플랫폼 기술을 결합하여 비행 중 조종사들 이 경험하는 비행착각(Spatial Disorientation, SD)을 훈련하 기 위한 시나리오를 개발 및 검증하였다[8]. 한편, 국방 분야 에서도 VR HMD 기반 비행훈련 시뮬레이터를 실제 조종사 훈련에 적용하려는 노력이 지속되고 있다. 한국 공군에서는 VR HMD 기반 시뮬레이터를 2019년부터 학생 조종사 모의 비행 훈련에 시범 적용하고 있으며[15], 최근에는 가상공간 상에서의 대규모 비행훈련을 통해 조종사 협업 능력 및 전술적 의사결정 능력을 향상시킬 수 있는 AI 기반 VR 모의비행훈련체계 개발 사업을 진행하고 있다[3]. 미국 공 군은 VR을 활용하여 가상공간에서 조종사들의 안전을 보 장함과 동시에 다양한 시험 평가와 훈련 수행을 통해 전투 능력을 제고할 수 있는 가상 시험 및 훈련 센터(Virtual Test and Training Center, VTTC)를 2027년까지 구축하는 것을 목표로 하고 있다[11]. 또한, VR 및 AI 기술을 통해 몰입형 비행훈련 환경을 제공하고 조종사별 개인화된 훈련 성과 분석 및 지도가 가능하도록 조종사 비행훈련을 현대화하는 조종사 훈련 변환(Pilot Training Transformation, PTT) 프로 그램을 지속 개발하고 있다[4].

    2.2 AHP 기법

    AHP는 의사결정의 계층 구조를 구성하는 요소 간 쌍대 비교(Pairwise comparison)를 통해 평가자의 지식, 경험, 그 리고 직관을 체계적으로 포착하고 분석하는 의사결정 기 법으로, 다기준 의사결정 상황에서 널리 활용되고 있다 [17]. 이 기법은 복잡한 의사결정 문제를 단순화하고 체계 적으로 분석할 수 있도록 설계되었으며, 특히 상대적 중요 도를 명확하고 간편하게 도출할 수 있다는 장점이 있다. AHP는 수치화가 가능한 정량적 요소뿐만 아니라, 수량화 가 어려운 정성적 요소도 포함하여 합리적이고 체계적인 분석이 가능하다는 점에서 유용한 방법으로 평가받고 있 다[2, 6]. 이는 전문가의 지식과 직관과 같은 정성적 데이 터를 기반으로 경쟁 요소 간 가중치나 중요도를 도출하는 데 효과적이며, 질적인 정보를 쉽게 처리할 수 있다는 장 점을 갖고 있다[9].

    Lee et al.[10]의 논문에 따르면, 의사결정 과정에서 체계 성과 정확성을 보장하기 위해 AHP 기법은 다음과 같은 4단계를 통해 수행된다. 1단계에서는 의사결정 문제를 상 호 연관된 요소들로 계층화하여 계층 구조를 설정한다. 이 단계에서는 의사결정의 목적, 기준, 대안을 명확히 정의해 야 한다. 계층의 최상층에는 가장 포괄적인 의사결정 목표 를 설정하고, 중간 계층에는 의사결정 목적에 영향을 미치 는 기준 및 속성이 포함되며, 최하층에는 의사결정 대안들 이 구성된다. 이 계층 구조 내 각 요소는 서로 비교 가능해 야 하며, 계층 간의 논리적 연결성이 유지되어야 한다. 2단 계에서는 쌍대비교를 통한 판단자료를 수집한다. 이 단계 에서는 상위 계층의 목표 달성에 기여하는 하위 계층 요소 를 쌍대비교하기 위한 행렬을 작성한다. 쌍대비교 자료는 평가자의 판단이 핵심이 되며, 의사결정 계층 내 요소들 간의 상대적 중요도를 평가하는 기초 데이터로 활용된다. 3단계에서는 가중치를 산정하고 일관성을 검토한다. 이 단계에서는 쌍대비교 행렬을 기반으로 고유값(Eigen value) 방법을 통해 각 요소의 상대적 가중치를 산정한다. 또 한, 의사결정의 신뢰성을 검토하기 위해 일관성 비율 (Consistency Ratio, CR)을 계산한다. 일반적으로, CR이 0.1 이하일 경우 판단의 일관성이 있다고 간주한다. 마지 막으로, 4단계에서는 대안의 우선순위를 최종적으로 도출 한다. 이 단계에서는 각 요소의 상대적 가중치를 종합하여 평가 대안에 대한 종합 순위를 산정한다.

    AHP 기법은 의사결정 과정의 체계성과 일관성을 강화 하기 위한 핵심 방법으로, 생산 및 품질관리, 비즈니스 의 사결정, 인적자원관리, 프로젝트 관리 등과 같은 다양한 분야에서 널리 활용되고 있는 것으로 알려져 있다[20]. 한 편, 최근 VR 및 증강현실(Augmented Reality, AR) 기술을 군사 분야 교육훈련체계에 적용함에 있어서 적용 대상, 개 발 수준 및 방향, 사업진행 우선순위 등에 대한 객관화된 의사결정의 필요성이 증가함에 따라 이와 관련된 AHP 기 법 응용 연구들도 수행되고 있다. 대표적인 예를 들어, [14]에서는 AHP 기법을 활용하여 중요도를 산출할 수 있 도록 VR 및 AR 기술 기반의 군 교육훈련체계 개발 방향 설정을 위한 평가 기준을 제시하였다. 또한, [12]에서는 AHP 기법을 통해 VR 기반 국방 교육훈련체계 사업화에 서 고려되어야 할 요소들을 도출하고 그 우선순위를 선정 하였다.

    3. 연구 방법

    3.1 평가 기준 도출

    본 연구는 기존 연구를 참고하여 VR HMD 기술을 활 용한 비행훈련 시뮬레이터 개발의 우선순위를 선정할 수 있는 평가 기준을 도출하였다. VR HMD 기술을 활용한 비행훈련 시뮬레이터 체계를 구축함에 있어 운영 효율, 훈련 효과, 사용자 경험 등의 관련 요인들을 종합적으로 고려하는 것이 중요하다. 이러한 관련 요인들을 한정된 예산 내에서 효율적으로 훈련 체계에 구축하기 위해서는 평가 기준을 활용한 체계적인 비교를 통해 우선순위를 선정하는 것이 요구된다. 본 연구는 우선순위 선정을 위 한 평가 기준을 도출하기 위해 박영도와 마정목의 연구 에서 기존 문헌들을 참고하여 선정하였던 VR HMD 기 반 시뮬레이터의 운용 효과의 하위 요인 중 사용자 경험 효과에 해당하는 10가지 항목들을 주로 활용하였다[15].

    구체적으로, 상위 요소 평가 기준으로는 시스템 성능, 사용자 영향, 그리고 훈련 활용도의 세 가지를 도출하였 다. 시스템 성능은 비행훈련 시뮬레이터가 실제 비행환 경 구현 및 훈련 운영에 영향을 미치는 정도를 의미한다. 사용자 영향은 비행훈련 시뮬레이터가 사용자에게 신체 적, 심리적 영향을 미치는 정도를 의미한다. 훈련 활용도 는 비행훈련 시뮬레이터가 해당 교육훈련목표 달성에 영 향을 미치는 정도를 의미한다.

    한편, 각각의 상위 요소별로 도출한 하위 요소 평가 기준은 다음과 같다. 먼저, 시스템 성능 측면에서는 충실 성, 적응성, 접근성, 그리고 신뢰성이 도출되었다. 충실성 은 비행훈련 시뮬레이터가 비행훈련에 필요한 기능들을 충분히 구현하는 정도를 의미한다. 적응성은 비행훈련 시뮬레이터가 상황에 따라 변경 또는 타 체계와의 연동 이 용이한 정도를 의미한다. 접근성은 비행훈련 시뮬레 이터가 시간적, 공간적으로 쉽게 접근하여 활용이 용이 한 정도를 의미한다. 신뢰성은 비행훈련 시뮬레이터가 주요 기능들을 에러 없이 정확하게 제공하는 정도를 의 미한다.

    다음으로, 사용자 영향 측면에서는 학습성, 현실성, 그 리고 안전성이 선정되었다. 학습성은 사용자가 비행훈련 시뮬레이터 활용 시 비행훈련 내용을 학습하기에 용이한 정도를 의미한다. 현실성은 사용자가 비행훈련 시뮬레이 터 활용 시 실제 비행과 유사한 현실감을 느끼는 정도를 의미한다. 안전성은 사용자가 비행훈련 시뮬레이터 활용 시 위험 영향으로부터 자유로운 정도를 의미한다.

    마지막으로, 훈련 활용도 측면에서는 효과성, 효율성, 그리고 편의성이 포함되었다. 효과성은 비행훈련 시뮬레 이터가 훈련 목표 효과를 제공하는 정도를 의미한다. 효 율성은 비행훈련 시뮬레이터가 운영관리 측면에서 경제 적인 정도를 의미한다. 편의성은 비행훈련 시뮬레이터가 사용자 측면에서 사용이 용이한 정도를 의미한다. 도출 된 평가 기준의 계층적 모형은 <Figure 2>와 같다.

    3.2 자료 수집

    평가 기준의 우선순위 선정을 위한 자료는 한국 공군 소속 전투기 조종사 25명을 대상으로 설문을 통해 수집되 었다. 설문 참여자들은 평균 비행시간이 980시간 이상이 고 평균 군 복무기간이 7년 이상인 숙련급 조종사들을 대 상으로 하였다. 또한, 설문 참여자들은 모두 기존 비행훈 련 시뮬레이터 체계에 대해 다수의 경험을 가지고 있었으 며, VR HMD 장치에 대해서도 다수의 경험을 가지고 있 었다. 설문 참여자들의 인구통계학적 특성은 <Table 1>과 같다.

    설문지는 평가 기준별 쌍대비교를 위해 Saaty, T.L.가 제안한 9점 척도를 활용하였으며, 동일 계층 내 요소들 간 쌍대비교를 수행할 수 있도록 구성하였다[18]. 연구자 들은 설문조사 전 각 설문 참여자들과 직접 대면하여 평 가 기준 정의 및 AHP 기법에 대한 설명을 실시함으로써 최대한 AHP 기법에 충실한 자료가 도출될 수 있도록 조 치하였다. 한편, 본 연구는 모든 평가 기준이 동일하다고 평가한 경우, 중복 응답을 한 경우, 그리고 설문 응답 시 일관성 오류(Consistency error)로 인하여 분석의 타당성 을 보장할 수 없는 경우(CR이 0.1 초과일 경우)를 제외 한 나머지 데이터에 대하여 분석을 실시하였다. 설문에 대한 분석은 AHP 전용 툴인 Expert Choice 2000을 활용 하였다.

    4. 연구 결과

    VR HMD 기술을 활용한 비행훈련 시뮬레이터 개발의 우선순위를 도출하기 위한 평가 기준 간의 상대적 중요도 는 계층별로 전체 가중치의 합이 1이 되도록 산출되었다. 구체적으로, 3개의 상위 평가 기준의 가중치 합, 각 상위 기준별 하위 평가 기준(시스템 성능: 4개, 사용자 영향: 3 개, 훈련 활용도: 3개)의 가중치 합, 그리고 상위 기준의 가중치를 반영한 총 10개의 하위 평가 기준의 종합 가중치 합이 각각 1이 되도록 하였다. 본 연구는 산출된 가중치를 바탕으로 각 평가 기준 우선순위에 대한 해석과 그 타당한 근거를 제시하고자 하였다.

    4.1 상위 평가 기준 우선순위

    상위 평가 기준 세 가지에 대한 가중치 결과, 시스템 성능(0.649)이 가장 높고 다음으로 훈련 활용도(0.274)였 으며 마지막으로 사용자 영향(0.077) 순으로 나타났다 (<Table 2> 참조). 이는 조종사들이 시뮬레이터를 활용한 비행훈련의 성공 여부가 시뮬레이터의 정확하고 충실도 높은 환경 구현 가능 여부에 크게 의존적이며, 이러한 요 소들이 훈련 결과에도 직접적으로 영향을 미칠 수 있다 고 판단하기 때문에 시스템 성능을 가장 중요하다고 평 가한 것으로 해석할 수 있다. 높은 시스템 성능을 갖춘 시뮬레이터는 실제 항공기 시스템과 유사하게 구현하여 신뢰성 높은 학습 전이(transfer of training)를 지원할 수 있다. 반대로, 시스템 성능이 부족하면 시뮬레이터에서 경험한 상황과 실제 비행 상황 간의 차이로 인해 조종사 들이 훈련에서 학습한 내용을 실전에 적용하지 못하거나 잘못된 대응 방식을 학습하여 실전에서의 오류 가능성이 증가할 수 있다. 한편, 조종사들은 비행훈련 시뮬레이터 의 시스템 성능이 충분히 보장되어야만 사용자 영향 및 훈련 활용도 역시 진정한 가치를 발휘할 수 있기 때문에, 시스템 성능의 중요도에 보다 높은 점수를 부여한 것으 로 보인다.

    4.2 하위 평가 기준 우선순위

    상위 평가 기준 각각에 대한 하위 평가 기준별 중요도 를 살펴보면 먼저, 시스템 성능 기준에서는 충실성 (0.630), 적응성 (0.206), 접근성 (0.104), 그리고 신뢰성 (0.060) 순으로 나타났다(<Table 3> 참조). 이는 조종사들 이 VR HMD 기반 비행훈련 시뮬레이터의 시스템 성능이 실제 비행과 유사한 경험을 제공할 수 있는 수준인가를 가장 중요하다고 평가한 것으로 해석할 수 있다. 충실성의 수준은 항공기의 물리적 특성(비행 동역학, 조종 제어 응 답), 시각적 환경(지형지물, 기상 조건), 그리고 인터페이 스(조종석 내 계기판) 등을 실제와 얼마나 정확하고 세밀 하게 재현할 수 있는가에 따라 달라질 수 있다. 비행훈련 시뮬레이터의 충실성이 낮으면 실제 비행 상황과의 경험 차이를 초래할 수 있어 조종사들이 현장에서 혼란을 겪을 가능성이 높아진다. 한편, 적응성, 접근성, 그리고 신뢰성 도 VR HMD 기반 비행훈련 시뮬레이터 개발에서 중요한 요소이긴 하나, 조종사들은 충실성이 어느 정도 확보된 이 후에 그 의미를 가질 수 있으며 충실성이 부족한 상태에서 는 달성 효과가 제한적일 것이라 판단한 것으로 보인다.

    다음으로, 사용자 영향 기준에서는 학습성(0.673), 현실 성(0.264), 그리고 안전성(0.063) 순으로 나타났다(<Table 4> 참조). 이는 조종사들이 시뮬레이터가 조종사들의 비행 기량을 향상시키는 학습 도구로서의 역할을 수행하는 것 을 가장 중요하다고 평가한 것으로 해석할 수 있다. 비행 훈련의 목적은 조종사가 특정 비행 기술, 비상 상황 대응 능력, 전술적 판단력 등을 포함하는 종합적인 비행 기량을 신속하고 정확하게 학습하는 데 있다. 만약 비행훈련 시뮬 레이터가 학습성이 낮아 조종사들의 비행훈련에 도움이 되지 못한다면, 이러한 비행훈련의 본래 목적을 달성할 수 없을 것이다. 한편, 현실성과 안전성은 VR HMD 기반 비 행훈련 시뮬레이터의 기본적인 특성으로, 이는 시스템 최 소 요건으로 이미 충족된다고 판단하여 학습성에 더 큰 가치를 두어야 할 것으로 보인다.

    마지막으로, 훈련 활용도 기준에서는 효과성(0.763), 효 율성(0.169), 그리고 편의성(0.068) 순으로 나타났다 (<Table 5> 참조). 이는 조종사들이 시뮬레이터 훈련을 통 해 실질적이고 의미 있는 훈련 결과를 얻는 것을 가장 중 요하다고 평가한 것으로 해석할 수 있다. 비행훈련의 효과 는 조종사가 비행훈련을 통해 습득한 다양한 비행 기술과 지식이 실전으로 전이되어 성과로 나타났을 때 확인될 수 있다. 만약 VR HMD 기반 시뮬레이터를 활용하여 비행훈 련을 수행한 조종사들이 실제 적용 가능한 비행 능력을 충분히 갖추지 못한다면 실전에서 위험을 초래할 수 있고 비행 안전을 보장할 수 없을 것이다. 한편, 효율성과 편의 성에 대해서는 VR HMD 기반 비행훈련 시뮬레이터가 아 무리 경제적이고 편리하게 훈련에 활용되더라도 조종사들 의 비행 기량 향상에 실질적으로 도움이 되는 것이 더욱 중요하기 때문에, 조종사들이 효과성에 비해 부차적인 요 소로 간주한 것으로 보인다.

    4.3 종합 평가 기준 우선순위

    종합 평가 기준 우선순위는 VR HMD 기반 비행훈련 시 뮬레이터 개발에 대한 평가 기준 10가지 항목들을 시스템 성능, 사용자 영향, 그리고 훈련 활용도 기준의 구분 없이 상위 및 하위 평가 기준의 중요도를 종합 반영하여 산출되 었다. 우선순위 산출 결과, 상위 순위로는 1순위로 충실성 (0.409), 2순위로 효과성(0.209), 그리고 3순위로 적응성 (0.134) 순으로 나타났다. 반면, 하위 순위로는 8순위로 현 실성(0.020), 9순위로 편의성(0.019), 그리고 10순위로 안 전성(0.005) 순으로 나타났다. 종합 평가 기준 중요도 및 우선순위 산출 결과는 <Table 6>과 같다.

    5. 결 론

    본 연구는 AHP 기법을 활용하여 VR HMD 기반 비행훈 련 시뮬레이터 개발 시 고려해야 할 평가 기준들을 도출하 고 그 우선순위를 선정하였다. 평가 기준은 기존 문헌들을 참고하여 도출되었으며, 세 가지 상위 평가기준과 10가지 하위 평가기준으로 구성된 계층적 모형이 구축되었다. 평 가 기준들의 중요도와 우선순위는 주 사용자 집단인 조종 사들을 대상으로 설문 수행을 통해 획득된 데이터에 AHP 기법을 적용하여 결정되었다. 연구 결과, VR HMD 기반 비행훈련 시뮬레이터 개발에 있어 시스템 성능의 충실성 이 가장 우선적으로 고려되어야 할 요소인 것으로 확인되 었다.

    본 연구는 다음과 같은 학술적 기여점들을 제공한다. 첫 째, 본 연구는 최근 부각되고 있는 VR HMD 기반 비행훈 련 시뮬레이터의 특성을 이해할 수 있는 계기를 제공하였 다. VR HMD 기반 비행훈련 시뮬레이터는 아직 그 기술 이 초기 단계에 머물러 있어 학술적으로 충분한 연구가 이루어지지 않았으며, 특히 시스템 개발 방향과 관련된 기 존 연구들은 극히 제한적이다. 본 연구는 VR HMD 기반 비행훈련 시뮬레이터에 초점을 맞춰 시스템의 특징, 구성 요소, 그리고 연구 동향 등을 종합적으로 확인하였다. 이 는 VR HMD 기반 비행훈련 시뮬레이터 시스템 개발에 대 한 기초 자료를 제시하고 학문적 기여를 확대하는 데 도움 을 줄 수 있을 것이다.

    둘째, 본 연구는 VR HMD 기반 비행훈련 시뮬레이터에 특화된 평가 기준을 도출하였다. 기존 비행훈련 시뮬레이 터의 평가 기준과 달리, VR HMD 기반 비행훈련 시뮬레 이터는 VR HMD가 제공하는 몰입형 환경의 특수성을 고 려한 맞춤형 평가 기준을 체계적으로 식별하는 것이 중요 하다. 본 연구는 기존 문헌을 체계적으로 분석하여 VR HMD 기반 비행훈련 시뮬레이터에 적합한 평가 기준을 도출하고 계층적 모형을 구축하였다. 이는 향후 VR HMD 를 활용한 비행훈련 시뮬레이터 간 비교 평가를 수행하거 나 타 분야의 몰입형 훈련 시스템에서도 활용할 수 있는 평가 기준 프레임워크를 제공하는 데 기여할 것이다.

    셋째, 본 연구는 VR HMD 기반 비행훈련 시뮬레이터 개발에 대한 체계적 방향을 제시하였다. VR HMD 기반 비행훈련 시뮬레이터는 항공 산업에서 조종사 훈련의 핵 심 도구로 주목 받고 있으며, 훈련 효과를 극대화하기 위 해 다양한 기술적 요소와 평가 기준이 요구된다. 본 연구 는 AHP 기법을 활용하여 각 평가 기준의 상대적 중요도와 우선순위를 체계적으로 도출함으로써 시뮬레이터 개발 과 정에서 의사결정에 필요한 학술적인 근거를 제공하였다. 이는 제한된 자원(비용, 시간 등)을 효과적으로 배분하고, 개발 우선순위를 명확히 설정하여 최적의 성능을 지닌 시 스템을 설계하는 데 지원할 수 있을 것이다.

    추가적으로, 본 연구에서 도출된 VR HMD 기반 비행훈 련 시뮬레이터의 평가 기준들이 실질적으로 활용될 수 있 도록 다양한 이해관계자들(개발자, 정책결정자, 교육담당 자 등)의 입장에서 다음과 같은 구체적인 제언을 하고자 한다. 먼저, 개발자 입장에서는 시스템의 충실성을 높이기 위한 제어장치 물리적 특성 정확도 향상, 유저 인터페이스 최적화, 시각적 피로도 최소화 등을 위한 설계 요소를 우 선적으로 고려해야 할 것이다. 다음으로, 정책결정자 입장 에서는 국방분야 사업관리 관점에서 비용-효과 분석, 사업 타당성 분석, 개발단계별 로드맵 수립 등을 통해 체계 도 입의 효율성을 명확히 해야 할 것이다. 마지막으로, 교육 담당자 입장에서는 비행훈련의 효과성에 초점을 맞춰 실 시간 피드백 제공, 교관의 인터랙티브 개입 기능, 훈련조 종사 성과 추적 시스템과의 연계 등을 통해 교육성과 기반 의 실효성 있는 운영 모델을 구축해야 할 것이다. 이러한 제언들은 VR HMD 기반 비행훈련 시뮬레이터의 실전적 활용 가능성을 높이고, 국방 훈련 시스템의 미래 발전 방 향을 구체화하는 데 있어 실질적 기준점을 제공할 수 있을 것이다.

    그럼에도 불구하고, 본 연구는 평가 기준 도출 및 우선 순위 선정 과정에서 일부 한계점을 가지고 있다. 먼저, 본 연구는 VR HMD 기반 비행훈련 시뮬레이터의 평가 기준 도출 시 기존 문헌을 주로 참고하였고 이에 대한 자료 수 집 시 시스템 주 사용자 집단인 조종사 25명에 한정하여 설문을 실시하였다. VR HMD 기반 비행훈련 시뮬레이터 개발에 대해 심층적으로 분석하기 위해서는 보다 많은 인 원 수의 조종사뿐만 아니라 시스템 개발과 관련된 다양한 이해관계자들(관리자, 개발자, 교육담당자 등)의 의견도 종합적으로 수렴하여 다양한 관점이 고려된 평가 기준을 도출하고 분석하는 것이 중요하다. 따라서, 추후 연구에서 는 보다 확장된 전문가 집단을 구성하여 델파이 조사, 포 커스 그룹 인터뷰(Focus Group Interview, FGI) 수행 등을 통해 VR HMD 기반 비행훈련 시뮬레이터의 평가 기준을 도출하고 이를 평가할 필요가 있다.

    또한, 본 연구는 AHP 기법을 활용하여 VR HMD 기반 비행훈련 시뮬레이터에 대한 평가 기준 우선순위 선정 시 정성적 데이터만을 활용하였다. VR HMD 기반 비행훈련 시뮬레이터는 조종사 설문과 같은 정성적 데이터뿐만 아 니라 물리적 제원, 기술 성능값 등과 같은 정량적 데이터 가 복합적으로 작용하는 다기준 의사결정 문제의 특성을 지니고 있다. 따라서, 향후 AHP 기법을 통해 정량적, 정성 적 데이터를 동시에 고려한 통합적 AHP 분석을 수행한다 면, 각 평가 기준의 중요도를 균형 있게 반영함으로써 현 실적인 개발 및 개선 방향을 제시할 수 있을 것이다. 추후 연구를 통해 이러한 한계점을 보완한다면, AHP 기법을 활 용한 VR HMD 기반 비행훈련 시뮬레이터 평가 기준의 우 선순위 선정에 대해 보다 학술적으로 가치가 있고 실용적 으로 개선된 연구 결과를 얻을 수 있을 것으로 기대한다.

    Figure

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    Components of VR HMD-based Flight Simulator

    JKSIE-48-2-12_F2.gif

    Hierarchical Structure of Evaluation Criteria for VR HMD-based Flight Simulator

    Table

    Demographic Information of Survey Participants

    Results of Weight and Priority Calculation for the Upper-level Evaluation Criteria

    Results of Weight and Priority Calculation for the Lower-level Evaluation Criteria: System Performance

    Results of Weight and Priority Calculation for the Lower-level Evaluation Criteria: User Impact

    Results of Weight and Priority Calculation for the Lower-level Evaluation Criteria: Training Usability

    Results of Weight and Priority Calculation for the Overall Evaluation Criteria

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