인천학생과학관 체험전시물 제작 프로젝트

인천학생과학관은 학생들이 과학 원리를 직접 체험하며 학습할 수 있는 교육 공간입니다. 이번 프로젝트는 인체의 구조와 기능을 보다 직관적으로 이해할 수 있도록 체험 중심의 교육 콘텐츠로 기획되었습니다.

관람객은 디스플레이를 직접 이동시키며 인체 내부의 다양한 기관계를 탐색할 수 있으며, 단순히 정보를 보는 것을 넘어 직접 움직이고 체험하는 인터랙티브 전시로 구성하였습니다.

이번 글에서는 인천학생과학관에 설치된 인체 기관계 체험전시물의 제작 과정과 핵심 기술인 TH-Luna LiDAR 센서 적용 사례를 소개합니다

*관람객이 슬라이딩 디스플레이를 이동시키며 인체 기관계를 탐색하는 체험형 전시물

체험전시물 구성

이번 전시물은 사용자가 슬라이딩 방식으로 이동하는 디스플레이를 직접 움직이며 인체 기관계를 탐색할 수 있도록 제작되었습니다.

모니터 위치에 따라 인체의 다양한 기관계 정보가 순차적으로 표시됩니다.

• 골격계

• 근육계

• 호흡계

• 순환계

• 소화계

• 신경계

사용자는 디스플레이를 이동시키면서 인체 구조를 단계별로 학습할 수 있으며, 실제 움직임과 콘텐츠가 연동되어 높은 몰입감을 제공합니다.

• 모니터 위치에 따라 다양한 인체 기관계 정보를 확인할 수 있다.

슬라이딩 디스플레이 시스템 설계

이번 프로젝트의 핵심은 관람객이 직접 이동시키는 디스플레이 시스템입니다.

단순한 터치 방식이 아니라 실제 물리적인 움직임을 콘텐츠와 연결하기 위해 기구 설계 단계부터 안정성과 내구성을 고려하였습니다.

이를 위해 23.8인치 터치모니터와 LM 가이드를 적용하여 부드럽고 정확한 슬라이딩 인터랙션을 구현하였습니다.

23.8인치 터치모니터 적용

전시 콘텐츠의 가독성과 사용자 편의성을 고려하여 23.8인치 터치모니터를 적용하였습니다.

인체 기관계의 세부 구조와 설명을 효과적으로 표현할 수 있는 화면 크기를 확보하였으며, 어린이부터 성인까지 누구나 직관적으로 조작할 수 있도록 설계하였습니다.

또한 터치 기능을 활용하여 사용자가 원하는 정보를 직접 선택하고 탐색할 수 있는 환경을 구축하였습니다.

• 23.8인치 터치모니터를 통해 인체 기관계 정보를 직관적으로 확인할 수 있다.

LM 가이드 적용

관람객이 반복적으로 디스플레이를 이동시키는 구조이기 때문에 부드럽고 안정적인 직선 운동이 중요했습니다.

이를 위해 산업 현장에서 널리 사용되는 LM(Linear Motion) 가이드를 적용하였습니다.

LM 가이드는 높은 정밀도와 내구성을 제공하여 반복 사용 환경에서도 흔들림 없는 안정적인 움직임을 유지할 수 있습니다.

LM 가이드 적용 효과

• 부드러운 슬라이딩 동작 구현

• 반복 사용 시 마모 최소화

• 모니터 흔들림 방지

• 안정적인 위치 이동

• 장기간 운영 환경에 적합

전시물 프레임 제작

전시물은 반복적인 사용과 장기 운영을 고려하여 철제 프레임 구조로 제작하였습니다.

곡선 형태의 디자인을 구현하기 위해 반원형 프레임을 제작하고, 전체 구조의 강성을 확보하기 위한 보강 프레임을 추가 적용하였습니다.

또한 유지보수와 장비 설치를 고려하여 내부 공간을 효율적으로 구성하였습니다.

• 반원형 프레임 제작 과정

• 구조 강성 확보를 위한 내부 보강 작업

TH-Luna LiDAR 센서 적용

슬라이딩 디스플레이의 위치에 따라 콘텐츠가 변경되기 때문에 정확한 위치 검출 기술이 필요했습니다.

초기 설계 단계에서는 리미트 스위치, 엔코더 등 다양한 방식의 위치 검출 방법을 검토하였습니다.

하지만 전시물은 불특정 다수의 관람객이 반복적으로 사용하는 환경이므로 기계적 접촉에 따른 마모와 유지보수 문제를 최소화할 필요가 있었습니다.

이를 해결하기 위해 Benewake사의 TH-Luna LiDAR 거리 센서를 적용하였습니다.

TH-Luna는 ToF(Time of Flight) 방식을 사용하는 비접촉 거리 측정 센서로, 대상물까지의 거리를 실시간으로 측정할 수 있습니다.

• Benewake TH-Luna LiDAR 거리 센서

TH-Luna를 선택한 이유

1. 높은 측정 정확도

모니터 위치에 따라 기관계 콘텐츠가 전환되기 때문에 거리 측정의 정확성이 중요했습니다.

TH-Luna는 짧은 거리 구간에서도 안정적인 거리 데이터를 제공하여 콘텐츠 전환 구간을 정확하게 제어할 수 있었습니다.

2. 비접촉 방식

전시물은 장기간 운영되며 많은 관람객이 사용합니다.

TH-Luna는 비접촉 방식으로 동작하기 때문에 기계적 마모가 발생하지 않으며 유지보수 부담을 줄일 수 있습니다.

3. 빠른 응답 속도

사용자가 모니터를 빠르게 이동시키더라도 거리 변화를 실시간으로 감지하여 자연스러운 콘텐츠 전환이 가능합니다.

4. 공간 활용성

소형 크기의 센서로 제작되어 제한된 내부 공간에도 쉽게 설치할 수 있었으며 별도의 복잡한 기구 설계 없이 적용할 수 있었습니다.

5. 비용 효율성

산업용 LiDAR 대비 합리적인 가격으로 높은 성능을 제공하여 체험전시물 제작에 적합한 솔루션이었습니다.

인터랙션 구현을 위한 핵심 기술

이번 프로젝트는 세 가지 핵심 기술을 기반으로 구현되었습니다.

LM 가이드

정밀하고 부드러운 슬라이딩 동작 구현

TH-Luna LiDAR 센서

실시간 위치 검출 및 콘텐츠 연동

23.8인치 터치모니터

직관적인 사용자 인터페이스 제공

이 세 가지 기술의 조합을 통해 관람객의 움직임과 디지털 콘텐츠를 자연스럽게 연결하는 인터랙티브 전시 환경을 구현할 수 있었습니다.

현장 설치 및 최종 테스트

전시물 제작 완료 후 인천학생과학관 현장에 설치하여 최종 테스트를 진행하였습니다.

디스플레이 이동에 따른 위치 검출, 기관계 콘텐츠 전환, 터치 인터페이스 동작 등을 종합적으로 점검하였으며 안정적인 운영이 가능하도록 최적화 작업을 수행하였습니다.

마무리

이번 프로젝트는 사용자의 실제 움직임을 콘텐츠와 연결하는 체험형 전시물 제작 사례입니다.

LM 가이드 기반의 슬라이딩 구조, 23.8인치 터치모니터, 그리고 TH-Luna LiDAR 센서를 결합하여 인체 기관계를 직관적으로 학습할 수 있는 인터랙티브 교육 콘텐츠를 구현하였습니다.

앞으로도 다양한 과학관, 박물관, 전시관 환경에 적용 가능한 체험형 전시 콘텐츠를 지속적으로 개발해 나가겠습니다.