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AI MR, 맞춤형 체험학습 앞당긴다
[프로스트앤드설리번의 세계시장 동향] 디지털 기술로 진화하는 교육 현장
[92호] 2017년 12월 01일 (금) 강은주 eunju.kang@frost.com
직업 수명이 짧아진 요즘 제2, 제3의 일자리를 위해 평생학습을 꾸준히 하는 사람이 늘고 있다. 교육 환경은 과거 유년 시절과 같지 않다. 디지털과 교육은 뗄 수 없는 분야가 되었다. 오랜 기간 보수적이던 교육 환경에도 디지털 시대에 발맞춰 변화가 일어나고 있다. 기술 발전과 함께 교육 환경과 형태가 어떻게 변화할지 알아본다.
 
강은주 프로스트앤드설리번 연구원
 
   
벨기에 브뤼셀에서 열린 3차원(3D) 프린팅 전시회에서 한 업체 직원이 3D 프린터로 제작한 공룡 티라노사우루스의 두개골을 머리에 쓰고 있다. REUTERS
 
교육에 변화를 미칠 기술은 크게 인공지능(AI·Artificial Intelligence), 혼합현실(MR·Mixed Reality), 클라우드 서비스(XaaS·Everything As A Service), 3차원(3D) 프린팅, 로봇, 웨어러블 등이 있다. 인공지능은 컴퓨터로 인간과 같은 인지 기능을 구현하는데, 정보를 처리하고 복잡한 문제를 해결할 수 있다. 머신러닝, 딥러닝, 자연어 처리, 신경망 기술을 사용해 교육의 기능과 형태를 변화시키는 데 중요한 역할을 할 것으로 예상된다.
 
인공지능은 교사의 기록 관리, 채점 등의 업무를 대신할 것이다. 자동화 학습 알고리즘으로 객관식과 빈칸 채우기 유형의 시험 방법에 자동화 채점이 가능하다. 이렇게 업무 부담이 줄어드는 만큼 교사는 학생의 학습에 더 많은 관심을 기울일 수 있다. 과거에는 교실의 모든 인원이 같은 내용의 수업을 받았다. 하지만 인공지능으로 구동되는 시스템과 소프트웨어는 학습자의 능력을 분석해 개인에 맞춘 학습 수준과 진도에 따른 응용프로그램(앱)을 제공해 교실의 변화를 불러올 것이다. 또한 학습 결과에 즉각적인 피드백을 제공한다.
 
이와 관련해, 아이비엠(IBM)은 인지 솔루션으로 개인 맞춤형 학습 경험을 도입해 교육 분야를 변화시키고 있다. 교육용 앱 ‘아이비엠 왓슨 엘리먼트’(IBM Watson Element)로 여러 학문과 사회·행동 데이터를 통합해 교사에게 학생의 다양한 면모를 제공한다. 이는 학습자를 분석해 성과 향상을 돕는다. 또 ‘아이비엠 왓슨 인라이트’(IBM Watson Enlight)는 교사가 학습자 개개인의 요구에 부합해 조정하는 맞춤형 학습 콘텐츠를 계획할 수 있게 해준다.
 
몰입형 3D가 여는 새로운 차원
혼합현실(MR)은 증강현실(AR)과 가상현실(VR)의 장점을 결합한 것이다. 혼합현실은 가상현실에서 가능한 평면적 정보를 3차원화한 것이다. 센서, 고급 광학 및 차세대 컴퓨팅을 포함한 다양한 기술을 이용한다. 혼합현실은 학생들이 현실에서 경험할 수 없는 내용을 간접 체험하게 하므로 교육 분야에서 각광받는다. 교육자는 체험형 커리큘럼을 구성할 수 있다. 혼합현실 기법은 추상적 개념을 표현하고 상호 작용하는 몰입형 3D 기술로 교육과 학습에 새로운 차원을 펼쳐 보여줄 것으로 예상된다.
 
혼합현실 장치는 존재하지 않는 물체나 동물을 한 차원 가깝게 학습할 수 있도록 한다. 학생들은 몰입형 환경을 통해 역사적 장소 등 다양한 곳을 가상으로 여행할 수 있다. 예를 들어 공룡을 교실 한가운데로 불러올 수 있다. 로마 역사를 공부할 때 이전엔 단순히 2차원 사진으로만 수업을 했다면, 증강현실은 로마의 모습을 입체적으로 나타낸다. 혼합현실은 이를 뛰어넘어 로마와 교실을 혼합해, 교실에 로마의 모습이 있도록 보여준다.
 
혼합현실은 세계 곳곳의 학생과 교사를 연결해준다. 물리적 거리를 뛰어넘는 협업 교육 경험이 가능해지는 것이다. 이를테면 학생은 혼합현실 장치를 통해 미국 뉴욕의 학교에 등교할 수 있다. 외국인 친구들로 가득한 교실에 들어가 책상에 앉아 외국인 선생님의 수업을 들을 수 있다.
 
이 기술은 대학원 수준의 의료, 건축, 디자인 분야에서 더욱 각광받고 있다. 혼합현실 기법으로 디지털 콘텐츠와 현실의 모습을 결합해 설계도를 시각화한다. 이를 통해 건축 설계와 건설의 연결고리를 개선해 건축상의 결함을 감소시킨다. 의대생에게는 현실적인 의료 상황을 제공해 이해를 돕는다. 혼합현실 장치를 사용해 수술에 참여할 수 있다. 인체 내부로 들어가 장기가 어떻게 움직이는지 이해하고, 인체의 해부학적 상황을 체험하는 것도 가능하다.
 
2016년 5월, 마이크로소프트는 반투명 디스플레이로 주변 환경을 볼 수 있는 홀로렌즈(Hololens)를 출시했다. 그해 10월 글로벌 교육회사인 피어슨(Pearson)과 제휴해 3D와 혼합현실이 중·고등, 대학 수준의 교과과정에 적용되도록 협력하고 있다. 두 회사는 홀로렌즈를 온라인 학습을 포함한 다양한 형태의 학습 도구로 개발할 계획이다. 피어슨은 2018년까지 윈도 혼합현실 장치를 활용한 건강, 상업, 역사와 과학·기술·공학·수학(STEM) 커리큘럼을 제공할 예정이다. 이 밖에 미국계 이온리얼리티(EON Reality), 니어포드(Nearpod Inc), 마이크로소프트 그리고 아일랜드의 ‘이머시브 브이아르 에듀케이션’(Immersive VR Education)이 관련 소프트웨어를 개발 중이다. 프로스트앤드설리번은 미국의 혼합현실 교육 시장 규모가 2022년까지 60억달러를 넘어설 것으로 예측한다.
 
   
마이크로소프트의 수석디자이너가 미국 뉴욕에서 열린 윈도10 행사에서 혼합현실 기기 홀로렌즈를 시연하고 있다. REUTERS
 
클라우드 서비스로 접근성↑ 비용↓
클라우드 컴퓨팅 또한 비싸고 복잡한 컴퓨팅 자원을 서비스 형태로 활용할 기회를 제공한다는 점에서 교육 기회 확대에 기여한다. 클라우드 컴퓨팅 기술이 발전한 덕분에 인프라, 데이터 저장, 플랫폼 같은 주요 컴퓨팅 자원이 ‘서비스’로 사용된다. 이를 ‘XaaS’(Everything As A Service)로 통칭한다. 이전에는 데이터 저장을 위해 USB나 외장하드를 소지해야 했다. 요즘은 드롭박스, 네이버클라우드 등에서 제공하는 클라우드 스토리지 서비스를 활용해 데이터를 저장·이용할 수 있다. 어도비의 그래픽 소프트웨어나 마이크로소프트의 오피스 프로그램도 월 단위 구독 서비스로 이용 가능하다. 이렇게 모든 소프트웨어를 서비스 형태로 제공하는 XaaS가 교육 기회를 확대하는 것이다.
 
교육자는 클라우드를 통해 강의와 강의 노트를 시간과 장소에 구애받지 않고 업로드할 수 있다. 학습자도 이 내용에 손쉽게 접근해 학습할 수 있다. 이는 전통적 교육 시스템에 적합하지 않은 학습자를 포함해 다양한 학생 그룹을 대상으로 대체 교육을 추구할 수 있는 플랫폼을 제공한다. 예를 들어 교실로 이동하기 어려운 신체 상태의 학습자, 시간 제약이 있는 학습자에게 좀더 자유로운 교육 환경이 마련된 것이다.
 
다음은 3D 프린팅이다. 3D 프린터는 물체를 인쇄한다. 잉크 대신 플라스틱·금속·고무 등의 물질을 사용해 스캔한 대상을 구체적인 물체로 변환한다. 사실 이 기술은 이전에도 존재했지만 비용 등의 이유로 확대되지 않았다. 최근 3D 프린팅 기술을 저렴한 가격으로 더 쉽게 이용할 수 있음에 따라 교육 분야에서 3D 프린팅 채택이 늘고 있다. 3D 프린팅은 학습자가 실제로 물체를 만지고 느낄 수 있는 체험형 학습 기회를 제공한다. 화학 분야의 분자 구조, 의학 분야의 장기, 자동차 부품, 지리학의 지형도, 역사적 유물이나 직접 설계한 건물 등을 3D로 인쇄해 생생한 학습을 할 수 있다. 교육 분야에서의 활용에 힘입어 3D 프린트 시장은 연평균 24.5%의 높은 성장률을 보이고 있다. 시장 규모는 2022년까지 약 265억달러에 이를 전망이다.
 
이외에 빅데이터와 인공지능을 접목한 로보틱스가 개인의 학습을 지도하는 선생님의 역할을 대신할 수 있다. 대화형 수업 참여, 웨어러블 디바이스로 물리적 체험 학습이 가능한 시대도 다가오고 있다. 과거에는 고가의 교육비를 들이더라도 나만을 위한 강의를 받기 어려웠다. 이제는 인공지능, 빅데이터, 로보틱스 등으로 천편일률적이지 않은 맞춤형 학습과 관리가 가능하다는 것이 큰 장점이다. 기술과 교육의 결합은 콘텐츠, 학습 형태뿐 아니라 질을 높이고 교육 접근성을 개선했다.
 
앞에서 거론한 변화에 뒤처지지 않기 위해, 이제 평생학습은 선택이 아닌 필수임을 간과해서는 안된다. 하루빨리 관련 기술이 보편화돼 학습 효과가 향상되는 날을 기다린다.
 

* 프로스트앤드설리번(Frost & Sullivan)은 고객 성장의 가속화를 위해 협력하는 ‘성장 파트너’로서 팀리서치(TEAM Research), 그로스 컨설팅(Growth Consulting), 그로스팀멤버십(Growth Team Membership) 프로그램을 통해 고객이 효과적인 성장 전략을 수립·평가·실행할 수 있는 성장 위주의 문화를 창조할 수 있도록 지원하고 있다. 또한 50년 이상의 경험을 바탕으로 6대륙 40개 이상 사무소에서 1천여 개 글로벌 기업, 새로운 비즈니스 분야 및 투자계와 협력하고 있다. 

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