HMD의 시지각 확장에 따른 증강현실 사용자 인터페이스 디자인 체계화 연구

Abstract

오늘날 정보통신 기술의 발전은 다양한 뉴 미디어의 등장을 불러왔으며, 스마트폰과 테블릿 PC를 중심으로 하는 모바일 디바이스 기반의 스마트 미디어 시대가 도래 하였다. 스마트 미디어의 발전에 의해 세계는 더욱 고도화된 지식정보화, 기술화의 시대로 접어들었고, 미디어 기술의 혁명은 과학적 지식이 기술발전을 선도하고 있으며, 기술이 다시 사회변화를 주도하는 패러다임으로 순환되고 있다. 스마트 미디어 시대의 도래로 나타난 미디어 기술의 발전은 가상을 보다 실재같이 재현하고자 하는 인간의 욕구를 불러왔으며, 특히 오늘날의 디지털콘텐츠 사용자들은 가상현실이나 증강현실과 같은 즉각적이고 직접적이며, 사실적이고 자연스러운 미디어를 요구하는 경향이 강해지고 있다. 이에 따라 미디어의 발전 방향은 미디어 간 융합(convergence)을 통해 기존의 시간과 공간 개념을 더욱 확장시킴으로써 증강된 현실과 가상을 통해 주위 환경을 지각하도록 유도하고, 사용자가 존재하는 실재의 현실공간에 가상의 감각정보가 덧입혀진 혼합된 현실 안에서 세계를 지각할 수 있도록 하는 실감 미디어인 증강현실(augmented reality, AR)로 나아가고 있다. 이러한 시대적 변화 속에서 증강현실은 IT기술 및 그래픽 기술의 발전과 웨어러블 컴퓨팅 시대의 도래, 스마트 미디어의 보급에 힘입어 사용자에게 미디어 기술이 매개되지 않는 실재 현실과 같은 감각을 느끼도록 함으로써 흥미와 재미, 향상된 몰입감을 제공하고 있다. 그러나 최근 증강현실 구현 미디어들은 휴대성을 만족하기 위해 광학계 구조 전반의 소형화라는 제약을 가지고 있었다. 이로 인해 사용자는 제한된 프레임을 가진 디스플레이 안의 작은 가상 세계만으로 만족하며 진정한 의미의 증강현실을 경험하지 못하고 있는 실정이다. 따라서 소형화의 특성을 지니면서도 영상을 출력하는 디스플레이의 제약에서 벋어난 새로운 미디어에 대한 요구가 강해졌으며, 그 대안으로써 최근 HMD(head mounted display) 기술이 주목받고 있다. HMD는 사용자가 안경과 같이 머리에 쓰고 영상을 즐길 수 있는 영상표시장치로 기존 디스플레이의 제약에서 벋어난 탈 프레임(post-frame) 미디어이다. 타 시각 미디어와는 차별된, 보다 확장된 ‘가상 표현 공간’ 및 ‘사용자의 시야’를 제공하여 기존 미디어 대비 현실감 높은 영상을 제공하고 몰입감을 증대시킬 수 있어 가상 및 증강현실과의 미디어 융합 시도가 꾸준히 증가하고 있다. 그러나 최근 HMD와 증강현실의 미디어 융합에 있어서 아직 증강 영상의 기술적 구현에 연구의 초점이 맞추어져 있고 미디어를 통해 실재 세계와 가상 세계의 상호작용에 필요한 사용자 인터페이스의 디자인에 대한 연구는 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구는 기술적 측면에 편중된 기존 HMD와 증강현실 인터페이스 기술 연구의 틀을 벋어나 HMD를 기반한 증강현실의 사용자 인터페이스 디자인 연구를 위해 두 미디어의 시지각 특성을 고찰하고, 이를 바탕으로 HMD 기반 증강현실의 사용자 인터페이스 디자인 최적화 체계를 제안하는데 연구의 목적이 있다. 이에 본 연구의 제 2장 이론적 배경에서는 HMD와 증강현실, 사용자 인터페이스의 개념 및 특성요인에 대해 고찰하였고, HMD의 미디어 특성인 시지각 확장과 증강현실의 프레젠스, 사용자 인터페이스의 시각적 특성 및 어포던스 간의 상관관계를 분석하였다. 제 3장에서는 제 2장 이론적 배경을 바탕으로 본 연구의 연구모형과 가설을 도출하였다. HMD의 시지각 확장 특성과 증강현실의 상호작용을 위한 사용자 인터페이스의 디자인을 위해서는 HMD의 시지각 확장이 증강현실의 프레젠스에 미치는 영향과 증강현실 사용자 인터페이스의 어포던스에 미치는 영향, 이들 간의 상관관계를 확인하는 것이 선행되어야 한다. 따라서 검증에 필요한 2개의 주 가설과 이에 따른 14개의 부 가설을 도출하였다. 제 4장에서는 제 3장에서 도출된 연구모형 및 가설을 검증하기 위한 설문을 실시하고 기초조사 및 표본의 일반적 특성을 시작으로 HMD의 시각확장이 사용자의 시지각 특성에 미치는 영향과 시각정보 요인, 증강현실의 프레젠스와 사용자 인터페이스의 어포던스에 대한 빈도분석 및 상관분석, 다중회귀분석, T-검증 등의 분석을 통해 HMD기반 증강현실 사용자 인터페이스 디자인 방안 도출을 위한 연구모형 및 가설을 검증하였다. 제 5장에서는 제 4장의 결과를 분석하여 HMD기반 증강현실 사용자 인터페이스 디자인 시스템을 제안하였다. HMD의 미디어적 특성은 사용자의 시지각 특성에 유의한 영향을 미치며, 각 시각정보 요인 중 공간요소에 대한 중요성이 검증되었다. 또한 이 결과는 증강현실 사용자 인터페이스의 프레젠스와 어포던스 향상을 위한 기초가 되며 HMD의 시지각 확장이 증강현실 사용자 인터페이스의 디자인에 중요한 요인으로 영향을 미침을 검증하였다. 각 과정의 중요도를 시스템화 하여 최종적으로 HMD기반 증강현실 사용자 인터페이스 디자인 output을 도출하기 위한 시스템을 제안하였다. 이로써 본 논문은 HMD기반 증강현실 사용자 인터페이스 디자인 시스템을 통해 증강현실 콘텐츠 개발에 있어 기존 시각 미디어에 비해 보다 확장된 시각정보 전달 체계를 갖춘 HMD의 시지각 활용 방안을 도모하고, 강력한 프레젠스의 증강현실과 향상된 상호작용성을 가진 사용자 인터페이스 디자인이 가능한 최적화 방안을 모색하고 제안하였다. 또한 미디어간 융합에 있어 사용자에 대한 고려 부족을 해결하고, 사용자의 프레젠스와 어포던스에 대한 향상된 경험을 이끌어낼 수 있는 미디어가 가진 시지각 특성을 도출하여 사용자 인터페이스를 디자인 할 수 있는 방향을 제시함으로써 기존의 융합형 미디어 콘텐츠의 사용자 인터페이스 개발자들에게 새로운 지침서가 될 것으로 기대된다.