<테마특강> 원격교육시스템 기반기술 동향

송동호

◇84년 경북대 전자공학과 졸업

◇86년 한국과학기술원(KAIST) 전기 및 전자공학 석사

◇91년 영국 뉴캐슬대 전산학 박사

◇86~95년 한국전자통신연구원(ETRI) 컴퓨터연구단 분산멀티미디어연구실장

◇92~93년 KAIST 전기 및 전자과 대우교수

◇현재 한국항공대 컴퓨터공학과 부교수

　원격교육은 DL(Distance Learning), IDL(Interactive Distance Learning), CATS(Computer Aided Teaching System) 등으로 불린다. 이러한 원격교육은 80년대 중반 멀티미디어와 인터넷의 활성화에 힘입어 본궤도에 올랐다. 국내에서도 최근 교육부문의 현안으로 떠오르고 있는 교육기회의 확대와 교육환경의 개선, 다양한 사회교육 서비스의 제공 및 질적 향상 문제 등을 효과적으로 해결할 수 있는 대안으로 원격교육에 대한 관심이 높아지고 있다.

　CATS는 원격교육 서비스를 제공하기 위해 요구되는 시스템 기술이다. CATS 응용프로그램은 영상회의·전자칠판·주문형비디오(VOD)·멀티캐스트·원격 컴퓨터제어·웹기반 애플리케이션·전자도서관 등이 있다.

　이들 응용프로그램을 정보교류방식에 따라 분류해 보면 시간과 공간적인 동기 및 비동기적인 측면에서 동시동장(同時同場)·동시이장(同時異場)·이시동장(異時同場)·이시이장(異時異場)형으로 나뉜다. 또 다른 분류방식을 적용할 경우에는 오디오비디오(AV)솔루션과 데이터기반 솔루션으로 구분되며, AV솔루션은 다시 단방향AV·단방향V양방향A·양방향AV·다방향(Nway)AV로, 데이터기반 솔루션은 그룹웨어와 인터넷으로 세분된다.

　또한 미디어의 형태에 따른 구분으로는 실시간 정보에 비중을 둔 스트림방식과 웹의 HTML문서와 같이 비실시간적인 정보를 이용한 교육분야도 있다. 이밖에 교사 대 학생의 일 대 일 교육방식이 있는가 하면 다중교사와 다중학생까지 포함하는 다 대 다의 그룹웨어(CSCW : Computer Supported Collaborative Work)방식이 있다.

　원격교육용 소프트웨어(SW)분야는 전세계적으로 국내기술이 상당히 앞서 나가고 있다. 지난 5년 이상 교단선진화사업, 초고속 정보통신 응용기술 개발사업 등 정부주도사업을 통해 원격교육 SW개발이 꾸준히 추진돼 왔다. 특히 교단선진화·학내전산망 구축·종합생활기록부·교육용 PC보급·교육용 SW구매 지원 등과 같이 교육기관 전체를 대상으로 한 교육인프라 개선에 연간 1000억원 이상 투입됨에 따라 관련 패키지SW·네트워크·멀티미디어·시스템통합(SI)산업이 크게 성장하는 계기를 맞았다.

　각 교육기관은 이러한 기반을 바탕으로 VOD·원격교육·가상대학·전자도서관·종합정보시스템 등 멀티미디어 교육을 구현하기 위한 서비스를 서두르고 있다.

　하나의 그룹을 지원하는 기술인 그룹웨어 혹은 CSCW는 교육용 SW의 핵심 역할을 담당한다. 그룹웨어는 또한 검색형 서비스인 웹기술과 통합되면서 그 영역을 넓혀가고 있다.

　기존 그룹웨어 개념은 그룹웨어 자체가 그룹워크를 지원하는 단일 개념으로 정의됐지만 그룹웨어가 발전하면서 그룹웨어기능도 통신·협동·조정이라는 관점에서 좀더 세분화되는 경향을 보이고 있다. 이 세가지 기능 중 어떤 부분이 강조되는가에 따라 통신지원 그룹웨어, 협동지원 그룹웨어, 조정지원 그룹웨어로 나눌 수 있다.

　통신지원 그룹웨어는 전자우편과 콘퍼런싱 등 다양한 부가기능과 결합되면서 쓰임새를 넓혀가고 있다. 교육에서는 전자우편을 이용해 정보의 흐름을 원활하게 하고 비디오회의는 지리적으로 분산된 교사와 학생들간에 사용된다. 탁상용 콘퍼런스는 통신 관점에서 작업의 효율성을 높이는 데 초점을 맞추고 있다.

　협동지원 그룹웨어는 하나 혹은 여러 개의 공동문서에 대한 대화형 조작이 가능하게 함으로써 협동성을 지원해준다.

　예를 들면 문서관리시스템에는 액세스 제어, 버전 관리, 문서검색 및 상태 추적 등의 기능이 포함돼 팀의 협동성을 키운다. 로터스 노츠와 같은 응용프로그램 개발환경은 시스템의 구조와 기능을 특정 업무에 맞춰 적용할 수 있도록 지원하는 일종의 미들웨어다.

　마지막으로 조정지원 그룹웨어를 이용하면 교육장에서는 수업 및 실험, 토론과정 등을 모델링하고 개선함으로써 강의의 품질을 높이고 학생들의 이해도를 증가시킬 수 있다. 그룹워크를 조정하는 것은 이러한 과정 및 경로를 추적해 최적화하는 작업이다.

　워크플로 관리시스템은 하나의 작업내에 있는 서브태스크의 시퀀스와 각 개인이 행하는 역할을 모델링한다. 각 서브태스크가 완료됐을 때 그 작업은 자동으로 다음 서브태스크를 책임지고 있는 사람에게 이송된다.

　그룹웨어의 운용을 동적으로 변화시킬 수 있는 기술언어는 오랫동안 주요 연구대상이 돼왔다. 특히 자원·세션·역할자(사용자)간 연계가 그룹웨어에서 요구하는 업무의 동적 측면을 제대로 수용하지 못한 것이 사실이다. 하지만 제록스 팔로알토연구소의 인터메조(Intermezzo) 연구는 공동작업용 응용프로그램의 운용시 동적인 기술을 지원하기 위해 「정책(Policy)」과 「역할(Role)」을 정의했다.

　이것을 정의한 목적은 공동작업이 일반적으로 단일작업에 비해 여러 계층의 사용자들이 주어진 SW운용을 주로 대화형으로 진행, 자칫 예기치 못한 결과를 낳는 경우를 대비해서다. 이러한 원치 않은 결과를 방지하기 위해 그룹웨어를 운용하는데 있어 어떤 제약을 두는 방식을 채택하고 있다. 제약을 가함으로써 그룹웨어 운용상의 불확실성 및 비예측성을 현저히 줄이자는 것이 목적이다.

　인터메조는 정적역할자, 액세스 제어관점의 정책에 대한 기본을 제공한다. 사용자관점에서 이 언어는 정책이나 역할자를 기술하는 선언문으로 동작된다.

　따라서 시스템 관리자나 응용프로그램 개발자가 응용프로그램 사용자의 역할이나 정책을 재조정하는 용도로 사용된다. 정책의 명시는 선언적으로 기술되며 이전의 역할자와 같이 자신의 이름을 갖는다.

　하나의 정책사양은 이 정책에 연관된 자원과 어트리뷰터에 관한 액세스 제어사양으로 구성된다.

　스트림은 대용량 미디어를 네트워크를 통해 서버로부터 클라이언트로 연속적으로 전송, 재생할 수 있는 기술이다. 스트림은 기존의 파일 다운로딩 방식과 비교를 하면 큰 차이가 있다. 클라이언트 측에서 재생을 시작하기 위해 다운로딩이 완료될 때까지 기다릴 필요가 없으며 재생된 거대한 AV파일을 보관할 필요성이 전혀 없다. 물론 파일을 네트워크 파일시스템을 통해 공유한 다음 이를 재생하는 네트워크 파일방식에 비해 구현이 어렵다는 단점이 있다.

　현재 국내에 출시되어 있는 VOD제품 중에는 비스트림방식이 아직 판매되고 있으나 점차 스트림방식이 시장의 주도권을 잡고 있다.

　스트림의 ISO/IEC국제표준안은 MPEG그룹에서 제안한 DSMCC(Digital Storage Media Command and Control)와 DMIF가 있다.

　이들은 VOD와 같은 스트림 처리기에 대한 표준안으로 원격쇼핑·원격가라오케·게임·원격의료·원격교육 등에도 이용된다. DSMCC는 분산환경에서 다양한 이기종 컴퓨터에서 실행되는 클라이언트들이 원격지의 서버가 제공하는 멀티미디어 스트림서비스의 전달·수신·제어에 관련된 연산을 수행할 수 있도록 마련된 표준프로토콜이다.

　DMIF(Delivery Multimedia Integration Framework)는 객체기반 코딩을 추진하는 MPEG4의 일부로 원소 스트림의 배달을 위한 과정 및 위치 투명한 제어용 미들웨어다.

　DMIF의 기능은 첫째 대화형 리모트·방송·파일시스템과 같은 분산 콘텐츠 소스 위치에 대한 재생기의 위치 투명성, 둘째 하나의 세션 동안 확장성있는 스트림전송서비스 품질에 대한 응용프로그램 요청에 응답 제공, 셋째 하나의 세션내에 있는 네트워크 자원의 사용에 대한 로깅 및 어카운팅, 넷째 응용프로그램에 투명한 네트워크들의 통합, 다섯째 원소 스트림간의 멀티플렉싱을 처리한다.

　NAS(Network Attached Storage)는 대용량 멀티미디어 스트림의 요구를 충족시킬 수 있는 차세대 대용량 디스크저장장치로 크게 「서버 스토리지」방식과 「애니 클라이언트 투 스토리지」방식으로 구분되어 추진된다.

　서버 스토리지는 SAN(System Area Network, Storage Area Network, Server Area Network) 및 OOD(Object Oriented Devices)로 구성되어 있는데 클러스트된 서버에 광섬유로 구성된 SAN 디스크 컨트롤러를 접속하는 방식으로서 SCSI를 대체할 수 있는 고속 버스를 활용하면서 운용체계에 보다 많은 변화를 추구하고 있다.

　클라이언트 투 스토리지 방식은 보다 혁신적인 방식으로 응용프로그램이 직접 NAS를 액세스할 수 있도록 하기 위해서 디스크드라이버기능을 확장, 파일시스템을 재파티션하는 모델, LAN프로토콜을 드라이버에 통합하는 방식 등을 수행할 필요가 있다.

　기존 사용자 영역에서의 스트림 처리방식을 커널 내부에서 수행함으로써 「커널 스트리밍 처리구조」로 개선해 성능을 향상시킬 필요가 있다.

　즉 VOD 클라이언트 기술의 핵심으로 대용량의 압축된 MPEG 형태의 스트림을 네트워크 드라이버로부터 받아서 이를 SW디코더를 거치고 동기화 및 최종 렌더링을 하기까지 전과정은 사용자 영역에서 여러개 필터의 연속동작으로 처리되어 왔다.

　이러한 기존방식은 대용량 멀티미디어 데이터를 커널 버퍼로부터 사용자프로그램 영역의 버퍼로 3∼4회 복사하는 오버헤드를 가져왔다.

　이를 개선하는 방식이 이러한 필터를 커널 내부에서 동작하도록 하여 데이터 복제를 최소화함으로써 성능향상을 기할 수 있는 기술이다.

　이를 도입하면 스트림 처리를 위주로 하는 응용프로그램의 성능을 더욱 향상시키고 세트톱박스와 같은 저가·저성능의 처리속도를 가진 하드웨어상에서도 원활한 스트림 처리를 이룰 수 있으며 저가형 PC를 스트림 펌핑용 서버로 활용할 수도 있다.