훌륭한 학습도구로 자리하는 미래 기술

현재진행형 기술 중 간과해서는 안 될 주요 포인트와 곧 다가올 3년 또는 5년 뒤 미래 기술은 크게 ‘증강/가상/혼합현실(AR/VR/MR) 체험학습’, ‘인공지능’, ‘3D 프린팅/드론/로봇’으로 나눌 수 있다.
먼저 ‘증강/가상/혼합현실 체험학습’을 살펴보겠다. 2015년에 출시된 마이크로소프트의 3차원 ‘홀로렌즈(HoloLens)’는 현존하는 증강현실(AR, Augmented Reality)과 가상현실(VR, Virtual Reality)을 하나로 묶어 시공간을 디자인할 수 있는 극강의 ‘혼합현실(MR, Mixed Reality)’ 기기다. 이미 미 항공우주국 나사(NASA)와 협력해 화성의 가상 입체 탐험을 하는 ‘사이드킥(Sidekick)’ 프로젝트를 진행하고 있다.
여기서 중요한 점은 가상현실은 오직 시간만 디자인할 수 있다는 점이다. 하지만 혼합현실에 포함되는 증강현실은 시간과 공간을 디자인할 수 있어, 학습자 간 협력 모델에 있어 매우 뛰어난 기술적 장점이 있다. 즉, 과거 시간 여행만 할 것인가, 아니면 과거 공간으로 이동까지 할 것인가의 문제다. 따라서 혼합현실에 포함되는 증강현실은 교육 현장에서 매우 핵심적인 요소로 영향을 미칠 것이다.
여기에 ‘인공지능’이 일반화되면서 학습과정 및 지식 정도에 대한 데이터를 분석하고 개인 맞춤형으로 적극 개입한다. 또한, 인공지능은 교수자에게 학습자의 교육에 대한 참여도 및 학습상황 등을 알려주어서 어떤 시점에 어떤 내용으로 학습자를 지원해줄지를 판단할 수 있다. 예를 들어, 학습모형기술 중 ‘액티브 러닝 포럼(Active Learning Forum) 음성인식 시스템 및 영상분석 시스템’은 화상 토론 중 발언이나 시선, 표정 등을 분석해 곧바로 교수자에게 알려주어 해당 학생을 대상으로 맞춤형 토론을 진행케 한다. 또 애플이 인수한 표정 인식 기술개발 업체 이모션트(Emotient)의 ‘표정 분석 기술’은 교실 안의 학생 최대 100명의 얼굴을 정확히 인식하고 감정을 읽어낸다.
또한 인공지능 기반 음성인식 기술과 자동 통·번역 기술은 웬만한 수준을 넘어섰다. 예를 들어, 학생들이 해외 자료를 검색하고 이해하는 것이 아주 어렵지 않다는 의미다. 이에 따른 교수자의 학습 준비 및 학습 진행 등이 철저히 준비되지 않으면 안 된다는 뜻이기도 하다.
3D 프린트도 이미 학교 현장에 많이 구비되어 있어서 학생들이 3D 프린팅을 통해 창의적 창작 욕구를 실현할 수 있다. 이는 상상을 현실로 만드는 즐거운 과정임에 틀림없다. 현재 과학, 미술, 수학 등에서 3D 프린팅 적용이 가능한 단원을 추출하고 수업에 직접 적용하는 시도는 매우 바람직하다. 드론과 로봇 역시 상상하고 디자인한 것을 현실로 구현하는 훌륭한 학습 도구로 자리하고 있다.

다가올 에듀테크, ‘컴퓨팅’과 ‘BCI(뇌-컴퓨터 인터페이스)’

3~5년 뒤 스스로 학습하는 신개념 컴퓨터인 오감 컴퓨팅 학습도구를 통해 디지털 트윈으로 실제 세상을 경험할 수 있도록 하는 에듀테크가 다가올 것이다. 즉, 컴퓨터가 사람의 감각을 모방해 독특한 방식으로 보고, 냄새 맡고, 만지고, 맛보고, 들을 수 있는 인간의 오감 능력에 초점을 맞추는 것이다. 그 기술은 다음과 같다.

촉각(Touch) 인간의 오감 중에서 촉각은 가장 복잡한 감각이다. 촉각은 다른 감각들과는 달리 온몸에 존재하고 그 촉각으로 얻는 정보는 인간의 인지와 행동에 깊이 연계되어 있어 오감학습에서 가장 중요하다. 현재 페이스북, 디즈니연구소, 스탠퍼드대학, 탠바스, 액손 등이 활발하게 연구 중이다.

시각(Sight) 인간의 눈은 가시광선(Visible Light)만 감지하지만, 향후 컴퓨터는 라디오(Radio), 극초단파(Microwave), 적외선(IR), 극자외선(UV), X-선, 알파선, 감마선, 베타선까지 감지하고, 인간이 감지할 수 없는 시각정보(이미지), 예술(artwork) 정보, X-선 이미지, MRI 이미지를 분석해 인간에게 제공할 것이다.

청각(Hearing) 인간의 귀는 16Hz~20kHz의 소리만 감지한다. 하지만 향후 컴퓨터는 20kHz 이상의 초음파를 모두 감지해, 인간이 감지할 수 없는 소리나 진동까지 감지할 것이다. 컴퓨터가 자연의 소리를 패턴별로 분류하고 예측해 학습자 분석에 기초한 소리를 인지하고 솔루션을 제시할 것이다. 한편, 최근 미국 MIT대학과 이스라엘 텔아비브대학 연구진들은 머신 러닝으로 쥐와 박쥐들의 대화를 통역했다.

미각(Taste) 디지털 미각세포를 통해 실제와 같은 맛을 체험할 수 있다. 음식 재료들을 분자 수준으로 쪼갠 다음 사람이 선호하는 맛과 냄새를 심리학적 요소와 결합한 시스템으로 새로운 맛까지도 창조할 수 있다. 이미 일본에서는 소금을 넣지 않아도 짠맛을 낼 수 있는 ‘전기 포크(Electric Fork)’를 개발했고, 싱가포르 국립대학에서는 단맛, 짠맛, 신맛을 흉내 낼 수 있는 디지털 미각 자극제인 ‘디지털 사탕’을 개발했다.

후각(Smell) 인간의 후각은 1만 개의 냄새 분자를 감지하지만, 컴퓨터는 10만 개의 냄새를 맡을 수 있다. 미국과 유럽, 일본뿐만 아니라 국내에서도 이러한 전자코(Electric Nose)를 개발 중이다.

뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI, Brain–Computer Interface) 인간의 두뇌와 컴퓨터를 직접 연결해 뇌파를 통해 컴퓨터를 제어하는 인터페이스 기술이다. 일종의 텔레파시 기술로써 생각만으로 기계를 마음대로 조작할 수 있도록 하는 기술이다. 이는 미래 학습에서 매우 중요한 기술로 주목받고 있다. 또한 장애 학생 학습에서 매우 유용하게 활용될 것이다. 이 기술은 페이스북, 뉴럴링크, 삼성전자, 한국전자통신연구원 등에서 연구 중으로 3~5년 안에 상용화될 것으로 예견된다.

이처럼 미래 교실에서는 미래 기술을 활용해 이론적인 개념과 실용적인 지식을 보다 효과적으로 전달하는 효율적인 교육이 진행될 것이다. 즉, 생생한 체험을 할 수 있는 미래 기술을 통해 학생들을 교실에 더 이상 묶어 놓지 않는다는 의미이기도 하다.