확장현실(XR)기술을 활용한 헤어커트교육시스템 연구

Abstract

4차 산업혁명 핵심 요소 기술의 하나인 XR은 가상현실(VR), 증강현실(AR), 혼합현실(MR)의 테크놀로지를 포괄하는 개념이다. XR의 가장 큰 장점은 현실 세계와 가상 세계를 융합하여 새로운 경험과 상호작용을 제공하는 것이다. XR 기술은 엔터테인먼트, 교육 및 훈련, 의료 및 건강관리 등 다양한 분야에서 XR 활용 사례들이 가시화되고 있다. 숙련된 기술뿐만 아니라 시술자의 예술적 감성과 디자인이 필요한 뷰티 서비스 산업의 경우 인공지능으로 완전히 대체하기는 어려우나, 인건비의 상승 등으로 인해 업무 일부분을 보조하거나 일 처리 속도를 증가시킬 수 있는 다양한 뷰티 서비스의 수요는 지속해서 증가할 전망이다. 외면적인 아름다움을 추구하는 뷰티 서비스에서 확장현실(XR)의 응용은 엔터테인먼트, 원격교육에서도 활용할 수 있다. 헤어커트 교육은 대면 교육 중심으로 운영되고 있으나 국내에 21개의 원격대학에서 실습 위주의 비대면 교육을 하고 있으며, 향후 또 다른 팬데믹으로 인한 대면 활동의 제한이 예측됨에 따라 비대면 교육은 지속해서 발전할 전망이다. 따라서 뷰티 서비스에 관련된 교육도 전문가가 비대면으로 교육을 진행하고 피드백을 제공할 수 있는 시스템이 필요하다. 본 연구는 확장현실(XR) 기술을 활용하여 헤어커트 시술자 스스로 헤어커트교육을 수행할 수 있는 방안을 제시하였다. 이를 위해 XR 기반 헤어커트 가이드라인 설계를 위한 3D 모델링을 제시하였고, 이를 기반으로 XR 기기인 홀로렌즈2를 활용한 헤어커트 가이드라인을 설계하고 구현을 통해 효용성을 검증하였다. 연구 범위로 헤어 국가자격증의 헤어커트 과제 중 레이어 헤어커트를 기본으로 시술자가 홀로렌즈2를 착용하고 제시된 가이드라인에 따라 실제 마네킹의 머리카락을 구분하고, 빗질한 후 레이어 헤어커트를 연출하기 위해 미리 정의된 Cut Point와 정합을 맞춰 커트할 수 있도록 헤어커트교육시스템을 설계하였다. 헤어커트 교육시스템은 실제 마네킹과 홀로렌즈 오브젝트 조정, 헤어커트 단계 표시, 커트할 만큼만 머리카락을 나누는 Grab 구획, 구획된 머리카락을 Cut Point로 이동, Hair Cut 시행 후 음성명령을 통한 다음 단계로의 이동으로 분류하였다. 연구 내용으로 실제 마네킹의 모발과 홀로렌즈2에서 보여지는 헤어커트 가이드라인의 정합을 위해 핸드헬드스캐너를 사용하여 홀로렌즈2에 적용하기 위한 가상 마네킹의 3D 모델링을 수행하였다. 홀로렌즈2에 생성되는 모든 오브젝트는 3D 좌푯값이 정의되어야 한다. 따라서 헤어커트교육시스템 가이드라인 3D 좌푯값을 정의하기 위해 기존의 국내외 여러 기관에서 정의하는 헤어커트 형태를 변화시키는 요인과 헤어커트를 시술하기 전에 작성하는 헤어커트 도해도 분석을 통해 기존 방식의 한계를 도출하였다. 이를 기반으로 확장현실(XR)을 활용하여 헤어커트를 시술하기 위해 필요한 형태 변화 결정 요인을 X축(오버 다이렉션), Y축(엘레베이션), Z축(모발 길이)으로 단순화하여 정의하였다. 실제 마네킹의 머리카락을 홀로렌즈2의 가이드라인에 따라 커트하기 위해서는 커트할 수 있을 만큼의 모발을 두피 표면에서 구획하는 베이스 작업이 필요하다. 실제 현장에서 시술하는 헤어커트 베이스는 그 수가 너무 많기 때문에 헤어커트교육시스템에서는 두상의 골격에 따라 중력 방향으로 떨어지는 모발의 특성을 감안하여 헤어커트 베이스를 14개로 나누었다. 14개의 헤어커트 베이스를 X축 0°, Y축 0°, Z축 14cm의 길이를 설정하여 가이드라인을 설계한 후 홀로렌즈2 디바이스에 구현하였다. 홀로렌즈2상의 가상 마네킹의 상하좌우 및 높이 조정 기능을 통해 실제 마네킹과의 정합을 맞추고, 시술자가 원하는 베이스를 선택하여 커트할 수 있도록 설계하였다. 홀로렌즈2상의 가상 마네킹과 실제 마네킹이 정합을 이룬 상태에서 1단계 Nape 부분에서 14단계 Front 부분에 이르기까지 단계별로 모발을 구획하고 구획된 모발을 Cut Point로 빗질하여 홀로렌즈2에 정의된 헤어커트 Point에서 정합이 이루어지도록 왼손 두 번째 손가락을 실시간으로 트래킹하도록 설계 및 구현하였다. 실제 모발이 홀로렌즈2에 정의된 Cut Point와 정합이 일어나면 이때 오른손의 가위를 사용하여 Cut을 시행하고 Cut Okay라는 음성명령을 내리면 다음 단계로 넘어가도록 하였다. 홀로렌즈2를 활용한 헤어커트의 정확성 평가를 위해 헤어커트 베이스의 중심과 각 모서리의 끝을 두피에서부터 시작하여 각 베이스별 5개의 길이를 측정하였다. 14개 헤어커트 베이스의 중심의 오차는 0~1cm, 각 모서리의 끝은 0.3~2cm의 오차를 발생했다. 이러한 수준의 오차는 실제 현장에서 시술하는 경우보다 오차가 크기는 하지만 각 모서리를 베이스의 중심으로 하는 크로스체크를 통해 오차를 더 줄일 수 있고 이는 현장에서도 반드시 사용하는 기술 중의 하나이다. 확장현실 기술을 활용한 헤어커트시스템의 사용성 평가를 위해 현장 디자이너와 대표로 구분되는 전문가 그룹 13명, 헤어자격증 취득자 그룹 19명, 헤어를 처음 접하는 미용 대학생 그룹 25명으로 나누어 사용성 평가에 대한 설문을 진행하였다. 사용성 평가에서 전문가 그룹은 새로운 시스템에 대한 홍보에 관심을 보였고, 일반 그룹은 타 그룹과 달리 좌푯값에 대한 이해가 빠른 차이를 보였다. 본 연구의 성과로 헤어커트 시술 시 영향을 미치는 여러 가지 요인을 단순화하여 헤어커트 교육을 처음 접하는 사람들에게 도움이 될 것이라 기대되며, 3차원인 두상의 도해도가 2D로 표현되어 있어 이해하기 어려운 부분을 3차원 스캐닝을 통해 모델링한 마네킹 위에 헤어커트 가이드라인을 제시하여 이해도를 높였다. 또한, 실시간으로 손가락을 트래킹하여 커트하고자 하는 좌푯값으로 손가락이 이동할 수 있는 가이드를 제시함으로써 확장현실기술 탑재 디바이스를 활용하여 원하는 헤어커트 스타일을 스스로 훈련할 수 있는 방법을 제시하였다. 확장현실기술 기반의 다양한 헤어커트 스타일의 교육시스템의 확장성 및 효용성을 높이기 위해 세분된 베이스의 분할, Grab Point와 실제 마네킹의 정합 등에 관한 연구가 필요할 것이다.