2.1 연구 대상

본 연구의 대상을 각 연구 문제별로 정리해 보면 다음과 같다. 연구 문제 1은 솔더링 직무내용 및 특징을 파악하기 위해 국가직무능력표준 솔더링 직무를 포함하는 능력단위 13건과, 학습모듈 20건을 대상으로 하였다.

연구 문제 2는 국내 산업체에서 요구하는 솔더링 직무 특성과 그 필요성에 대한 인식을 알아보기 위해서는 관련 직무 현장 경력 10년 이상의 산업체 전문가 8명을 대상으로 하였다. 선정 대상은 근무자의 기업 환경에 따라 솔더링 직무 역시 영향을 받을 수 있고, 2024년 현재 대략 80%의 근무자가 중소기업에 근무하고 있음을 고려하여, 대기업, 중견기업 및 소기업의 현장 전문가를 각각 2인, 3인, 3인으로 총 8인을 선정하여 조사하였으며, 선정 산업 분야는 NCS에서 관련 직무가 표출된 분야의 경우 산업현장에서의 솔더링 직무 필요성을 나타내는 것이기 때문에, 전기·전자 분야 4, 기계분야 2, 정보통신분야 1, 의료분야 1로 선정하였다^[9].

연구 문제 3은 솔더링 직무와 유사한 직무와 관련된 가상현실 기반의 실습 교육 콘텐츠의 내용 및 특징을 파악하기 위해서는 솔더링과 물리적으로 가장 유사한 용접직무 콘텐츠 장비 프로그램 중 일반인과 기업에서 손쉽게 접근할 수 있고, 직업교육 콘텐츠 평가 기관인 한국기술교육대학에서 개발 및 운영하고 있는 ‘STEP-VR 기반 콘텐츠’를 연구 대상으로 선정하였다.

2.2 연구 분석 및 절차

본 연구의 목적을 달성하기 위한 분석 방법 및 절차를 정리하면 다음과 같다. 첫째, 연구 대상 선정을 위해 전기·전자 계열 교육 전문가(교수경력 29년) 1인의 자문과 연구진 간의 토론과 합의를 통해 기준을 설정하였다. 국가직무능력표준 및 NCS 학습모듈 분석을 위해서 선정한 연구 대상 키워드로는 ‘솔더링’과 ‘납땜’이 관용적으로 사용되는데, 두 키워드 모두 널리 사용되고 있으므로, ‘납땜’과 ‘솔더링’의 두 가지 키워드를 사용하는 것으로 선정하였다. FGI 대상자 선정 조건으로는 관련 산업체 경력 10년 이상의 전기·전자 분야 엔지니어로서 현재 산업체에 재직 중인 전문가로 한정하였다. 또한, 산업현장의 경우 기업체의 여건에 따라 직무의 필요도가 달라지는 점을 고려하여, 기업의 규모를 대기업, 중견기업 및 소기업으로 구분하여 3인 이상을 선정하는 것으로 하였다.

둘째, 연구 대상 선정 기준에 따라 연구 대상을 선정하였다. NCS 능력단위 학습모듈을 통한 직무내용 및 특성을 파악하기 위해서 국가직무능력표준 누리집(ncs.go.kr)의 능력단위와 학습모듈을 대상으로 조사하였다. 학습모듈의 검색어 조사는 전술한 연구 대상 선정 키워드에 따라 ‘납땜’의 경우 ‘땜’과 ‘납땜’ 두 검색어로 조사하여 두 검색어 중 다수를 조사 대상으로 하고, 해당 단어가 등장하는 경우를 전수 조사하여 솔더링 직무에 해당하는 내용만 분석 대상에 포함시켰다. 또한 ‘솔더링’의 경우에도 ‘솔더링’ 검색어와 함께 ‘솔더’ 검색을 동시에 조사하여 솔더링에 관련된 내용이 조사 대상에서 누락 되지 않도록 주의하였다. 조사 결과, 13건의 능력단위와 20건의 학습모듈이 조사 되었으며, 기술분류는 능력단위 기준으로 의료 2건, 기계 2건, 재료 2건, 전기·전자 6건, 정보통신 1건으로 조사되었고, 학습모듈의 경우 의료 1건, 기계 3건, 재료 2건, 전기·전자 13건, 정보통신 1건으로 조사되었다.

넷째, 유사 직무의 가상현실 혹은 증강현실 기반 교육 콘텐츠의 특징을 파악하기 위해 가상현실 기반의 한국기술교육대학교 온라인평생교육원(STEP)에서 개발한 용접 증강현실 교육 콘텐츠를 대상으로 선정하였다. 프로그램의 분석을 위한 항목으로는 교육 분량, 화면구성, 별도의 입력 도구 사용 여부로 선정하여 분석하였다.

다섯째, 이상의 모든 분석은 Microsoft Excel을 활용하여 정리되었으며, 총 4회에 걸친 연구진의 협의를 통해 연구결과를 도출하였다. 또한 연구결과의 타당성을 확보하기 위해 전기·전자 계열 전문가 1인의 자문내용을 반영하여 연구내용을 수정 및 보완하였다. 전문가 자문을 통해 수정, 보완된 주요한 내용에는 전공서적에 나타난 직무가 마이크로 솔더링과 무연 솔더링 기술 동향에 제한되어 있어 연구 대상에서 이를 제외하기로 한 것, NCS 학습모듈 분석 시 의료, 정보통신, 기계분야 등의 학습모듈을 모두 포함하여 연구결과를 도출하기로 한 것 등이 포함된다.

3.1 국가직무능력표준 및 NCS 학습모듈에 나타난 솔 더링 직무특성과 학습내용

솔더링 직무특성과 학습내용을 알아보기 위해 국가직무능력표준과 NCS 학습모듈을 면밀히 분석한 결과는 다음과 같다. 먼저 국가직무능력표준(NCS)에 나타난 솔더링 직무 특성 및 내용을 분석한 결과, 분야별 분포는 의료, 기계, 재료가 각 15%, 전기·전자 46%, 정보통신 8%로 나타나 전기·전자 분야뿐 아니라 타 분야에서도 솔더링 직무에 대한 기술적인 필요성이 존재하는 것으로 파악되었다. 재료분야 능력단위의 경우 현재 전문대학에서 이루어지고 있는 교육과정의 내용에 관련지어 판단하면 기계분야에 가까운 것으로 판단할 수 있다. 분석 대상 13건의 능력단위에 대해서 해당 키워드가 어느 부분에서 다뤄지는지를 조사한 결과, 능력단위 요소인 경우 2건, 수행준거인 경우 4건, KSA(지식·기술·태도)인 경우가 7건으로 조사되었다. 이런 결과는 솔더링 직무의 중요성을 나타내는 결과로 해석할 수 있으며 NCS에 나타난 솔더링 직무의 특성을 정리하면 다음 표 1과 같다^[10-22].

또한, 표 2에 나타낸 바와 같이 NCS 학습모듈의 조사 결과 학습내용에 해당 키워드가 등장하는 경우는 조사 대상 20건 중 20건으로, 이 중 평가에서 다뤄지고 있는 경우는 8건으로 조사되고 있으며, 평가에 반영한다는 것이 기술 내용을 단순히 필요한 지식으로 취급한다기보다는 평가를 통한 학습자의 확실한 내용 숙지를 추구한다는 측면이 있음을 고려한다면, 전체 학습모듈 중 40%의 학습모듈에서 솔더링 직무가 중요하게 다뤄지고 있음을 파악할 수 있다. 기술 분야별로 구분하여 살펴보면, 능력단위에서 나타난 경향이 학습모듈의 분석 결과에서도 동일하게 나타나고 있다. 평가에서 ‘납땜’ 혹은 ‘솔더’ 키워드를 다루고 있는 학습모듈은 전기·전자 분야가 3개인데 비해 의료, 기계, 재료분야에서는 5건이 조사되었다. 이는 전술한 바와 같이 솔더링 직무를 다루고 있는 학습모듈에서는 해당 직무를 학습자들이 숙달되어 있다고 간주하거나 숙달할 수 있도록 학습을 유도하고 있는 것으로 판단된다^[23-44].

검색 키워드가 다뤄지는 학습내용 측면을 살펴보면, 전기·전자 분야의 경우 “납땜을 이용하여 코일을 연결할 경우 인두기와 접하는 시간을 가능한 짧게 하여 코일의 에나멜이 녹아내리지 않도록 지도한다.”거나, “PCB 기판에 회로 소자를 납땜할 때 부품의 극성에 주의하며, 타 부품과 오결선 되지 않도록 과납땜에 주의한다”와 같이 단순히 납땜 작업 시의 유의사항을 기술하는 부분도 있고, “납땜 공정을 숙지하고 연습용 부품으로 납땜을 실습한다”에서와 같이 실습작업을 납땜의 단계별로 상세하게 다루고 있기도 하다^[30,32,34].

의료기기와 기계분야의 경우 “인터페이스 보드가 없는 모듈은 사이즈가 작고, 굉장히 세밀한 납땜이 필요하다. 납땜 초심자는 어려울 수 있으므로 크기가 크더라도 편리한 인터페이스 보드가 달린 것을 사용하는 것이 바람직하다.”라던가 “납땜을 위한 인두기 및 연결선 등을 추가로 준비한다. 블루투스 모듈의 경우 워낙 납땜부위가 작아서 쉽게 떨어질 수 있으므로 글루건으로 굳혀서 고정하는 것도 좋다” 등과 같이 학습자가 솔더링에 익숙하지 않을 것을 전제로 학습내용을 구성하는 경우도 있다^[35,36].

이와 함께, 자동화된 솔더링 공정을 학습내용으로 다루기도 하는데, 전술한 학습자에게 실습 솔더링 연습을 언급한 학습모듈에서 “부품 실장 과정은 인쇄기에서 솔더페이스트(크림 솔더) 바르기, 칩 부품 장착기에서 칩 부품 장착, 이형 부품 장착기에서 IC 등의 이형 부품 장착, 리플로 납땜에서 장착한 부품 납땜, PCB 부품 실장 검사기로 PCB에 실장된 부품 상태를 검사하게 된다”와 같이 솔더링 공정의 단계를 상세히 설명하고, 솔더링 장비와 함께 이를 설명하기도 한다. 통상적으로 ‘납땜’은 수작업을 의미하고 솔더링은 장비에 의한 자동화된 작업을 의미하지만 결국 두 공정 모두 ‘납땜’ 작업임을 고려하면, 두 내용 모두 학습자가 수작업으로 이루어지는 솔더링에 대하여 그 내용을 숙지하고 있어야 자동화된 공정에 대한 이해를 높일 수 있고, 현장에서 발생할 수 있는 자동화 솔더링 공정에서의 문제 발생 시에도 대응할 수 있음을 강조하는 학습내용이라 판단된다^[34].

3.2 산업현장에서 요구하는 솔더링 직무특성과 직무 필요도

국내 산업현장에서 요구하는 솔더링 직무특성과 필요성에 대한 인식을 알아보기 위해 실시한 산업현장 전문가의 FGI의 결과는 다음과 같다. 전문가들이 속한 기업 규모별로 구분하여 대기업 근무 전문가 2인을 전문가그룹 1, 중견기업 근무 전문가 3인을 전문가그룹 2, 소기업 근무 전문가 3인을 전문가그룹 3으로 나누어 살펴보면 다음과 같다. (전문가의 답변에서 ‘납땜’으로 답변한 부분은 용어의 통일성을 위해 솔더링으로 수정하였음.)

먼저 전문가그룹 1에서는 답변한 전문가 모두 개발업무를 수행하는 현장에서는 납땜 업무는 대부분 자동화되었으며, 특히 안전기준 등의 요인에 의해 사업장 내부에서의 납땜은 이루어지지 않고 외주 처리로 작업을 수행하고 있어, 특별히 이에 대한 교육을 전반적으로 실시할 필요성은 느끼지 않고 있으며, 교육이 필요한 경우는 공정으로서의 솔더링 작업에서의 불량 선별, 자동화 솔더링 설비 조작 및 수리, 검수 작업의 직무와 관련하여 선택적으로 실시하는 것이 바람직할 것으로 의견을 제시하였다.

전문가그룹 2에서는 일부 전문가는 소속 회사에서는 대부분의 납땜 업무를 외주 처리하고 자동화 장비로 PCB를 조립하고 있는 상황이고 솔더링(수납땜)이 대부분 사라지고 자동기계로 대체되고 있어, 일부 수작업 부품(인덕터와 트랜스포머 등)에만 솔더링이 필요하다고 언급하며, 신입사원이 직접 솔더링을 하는 업무에 배정된다면 현장에서 선임의 교육으로 관련 직무를 수행하는 것이 가능할 것으로 판단하고 있으며, 실제로 현장에서 지도 후 실습을 통해 교육받고 있다고 하였다. 솔더링 교육에서 가장 어려운 부분이 납의 성분 구조와 특성을 이해시키는 것이고 이는 ‘냉땜’ 현상의 방지에 필수적이라고 강조하였다. 그룹 내 다른 전문가는 “생산 제품이 의료용 기기여서인지 작업자가 솔더링에 익숙하지 않은 경우가 많아, 이에 대한 교육이 필수적으로 요구된다. 이는 기업으로서는 또 다른 비용으로 부담이 된다”라며 “작업자들이 솔더링 작업을 꺼리는 경우가 많은 것도 문제”로 지적하기도 하였고 또 다른 전문가는 무연 납 사용에 대한 요구 증가에 대한 언급이 있었다. 향후 솔더링 교육의 방향성에 대해서는 세 전문가 모두 현장에서의 실무 교육 등 전반적인 솔더링의 기초 기술교육이 중요하며, “현재 수작업으로 솔더링 업무를 하는 분야는 점점 줄어들고 있으므로 자동기계를 통한 솔더링 작업과 관련한 교육과정 개발과 자동기계를 다루는 직원에 대한 교육도 필요”하다는 의견을 제시하였다.

전문가그룹 3의 한 전문가는 제품의 불량 원인 중 상당수가 부적절한 솔더링에 기인하고 있다고 강조하며, 이는 냉납, 과도한 솔더 사용, 불충분한 솔더 사용, 플럭스 잔여물, 부적절한 솔더 온도 제어, 솔더 환경 요인(습기, 먼지 등) 등이 주요 원인이며, 불량률을 줄이기 위해서는 체계적인 솔더링 교육이 필수적이라고 주장하며, 특히 소기업에서는 체계적인 교육 환경이 부족하여 선배들의 경험에 의존하는 경우가 많다고 강조하고, 이를 해결하기 위해서는 체계적인 이론 교육과 실습 교육을 수행할 수 있는 전문 기관이 필요하다 하였다. 같은 그룹의 기계분야의 사업체에 소속 중인 전문가는, 솔더링 작업이 제품 개발 과정에서 간헐적으로 일어나기 때문에 기초적인 솔더링 작업을 수행하는데 필요한 교육이 오히려 요구되고 있다며 기초 솔더링 작업에 대한 교육을 강조하였고, 다른 전문가는 솔더링 기술교육은 매우 전문적이므로 모든 엔지니어가 전문적인 교육을 받는 것은 현실적으로 어렵지만, 일반 엔지니어를 위해서는 필수적이고 핵심적인 기본 교육으로서 의미가 있고, 전문가 양성을 위한 내용과 일반 엔지니어를 위한 내용을 분리하여 교육하는 것이 효과적일 것이라는 의견을 제시하였다. 이와 더불어 정기적인 보수 교육과 새로운 기술 트렌드 업데이트를 통해 실무 능력을 지속적으로 발전시킬 수 있고, 전문 솔더링 교육 전문가의 중요성과 적절한 교육 기간 및 커리큘럼 개발, 기본 원리와 이론에 대한 집중 교육, 정기적인 보수 교육과 최신 기술 업데이트의 필요성을 언급하였다.

이상의 FGI 결과를 요약하면, 국내 산업체에서는 솔더링 기술교육의 필요성에 모두 동의하였으며, 무연 납 사용 등의 기술 변화에 따라 교육이 필요하다는 점에 동의하였고, 체계적인 교육과 단계별 커리큘럼의 중요성도 공통으로 강조하였다. 하지만 교육의 대상과 방법에서는 전문가별로, 전문가그룹별로 다소간의 차이가 있으며, 전문가그룹 1과 3에서는 선택적 교육을 선호하였고, 전문가 그룹 2와 3의 일부 전문가는 체계적이고 기본 원리 중심의 교육을 강조하였다. 이는 전문가 선정 시에 고려하였던 사업장의 규모와 여건에 따라 솔더링 직무의 필요도가 다소 차이가 날 수 있음을 고려한 것을 뒷받침한 것으로 판단된다.

3.3 유사 직무 가상현실기반 실습 교육 콘텐츠 내용 및 특성

솔더링과 물리적으로 거의 동일한 직무 중에서 용접직무와 관련된 가상현실 기반의 실습 교육 특성 및 내용을 알아보기 위해 한국기술교육대학교에서 개발, 운영 중인 스마트 직업훈련 플랫폼(Smart Training education Platform, 이하 STEP)에 탑재된 콘텐츠를 분석한 결과는 다음과 같다. STEP 콘텐츠의 상당수가 메타버스 개념의 원격 교육을 제공하고 있고, 솔더링과 유사한 용접 분야의 온라인 교육 콘텐츠는 정규 교육과정을 포함하여 70건이 개발되어 있으며 VR 기반의 가상 훈련 콘텐츠는 총 12건이 개발되어 있다^[5].

가상현실 기반의 용접 실습 교육 콘텐츠 내용은 최근의 메타버스 기반의 교육 플랫폼의 개발, 모바일 디바이스 성능의 향상, 5G 기반 네트워크 환경의 개선 등의 영향으로 활발한 개발이 이루어지고 있다. 콘텐츠의 구성 특징을 살펴보면, 학습자가 NCS 상의 필요 수행준거를 학습하기 위한 학습내용을 교육 시작 시 세부 내용을 선택하여 그 내용을 선정하여 진행할 수 있도록 구성되어 있고, 모든 학습을 수강해야 수료 처리되도록 하여 학습자가 학습 진도를 본인의 이해도에 맞춰 진행하되, 모든 내용을 빠짐없이 수강하도록 구성되어 있다. 학습 수강은 학습자 본인의 PC에서 수강할 수 있으며, 학습 시간은 1시간 정도로 다소 긴 편이나, 각 학습 요소별로 수강해야 하고, 단순히 동영상을 시청하는 것이 아니므로 학습자의 학습 피로도는 비교적 낮을 것으로 판단된다.

그림 1. 가상현실기반의 용접 학습 콘텐츠(일부)

Fig. 1. Virtual reality-based welding learning content

또한, 학습자가 학습을 수행할 때, 마우스 조작을 통해 작업 시작 준비부터 용접 활동, 작업 후 마무리 및 안전사항 체크까지 스스로 수행하도록 구성되어 있어, 비록 AR 기반의 시뮬레이터 학습에 비해서는 다소 현실감이 떨어질 수 있으나, 학습 시간 및 장소 선택의 유연성과 교육 비용적인 측면을 고려한다면, 일방적인 동영상 시청 형식의 온라인 교육 콘텐츠와 비교해서 교육의 효과성이 우수할 것으로 판단된다. 이러한 특징들은 향후 VR 기반의 솔더링 교육 콘텐츠의 개발 시에 고려해야 할 사항으로 판단된다.

그림 2. VR 용접 학습 콘텐츠 화면구성 및 학습화면

Fig. 2. VR welding learning content layout and learning screen