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스마트워치 촉각피드백에 관한 연구_ HCI KOREA 2016 논문요약

최근 들어 더욱 더 다양한 형태와 기능을 갖춘 웨어러블 디바이스들이 쏟아져 나오고, 그에 대한 관심도 꾸준히 증가하고 있습니다. 하지만, 현실적인 사용환경에서 발생할 수 있는 다양한 필요를 온전히 채워주기에는 아직까지 다소 부족한 면이 있어 크게 확산되지는 못하고 있습니다.

그럼에도, 애플워치의 출시를 기점으로 워치타입 웨어러블 디바이스는 그에 대한 확산 가능성과 수요가 증가하는 추세에 있습니다. (그림 1 참조)

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그림 1. 출시된 워치타입 웨어러블 디바이스 사례 (애플워치, 갤럭시기어, 모토360)

[출처 : http://www.latintimes.com/apple-watch-vs-samsung-gear-2-vs-moto-360-technical-specs-compared-report-301430]

이러한 워치타입을 비롯한 다양한 웨어러블 디바이스들의 주요 기능 가운데 하나는 사용자에게 다양한 정보에 대한 알림을 주는 것입니다. 사용자가 정확하고 빠르게 정보를 인지할 수 있도록 하는 알림 방식에 대한 고민이 필요합니다.

그동안 스마트폰에 대한 이와 같은 연구는 많이 진행되어 왔으나, 스마트워치에 대한 연구는 찾아보기가 좀처럼 쉽지 않습니다.

이에, 워치타입 웨어러블 디바이스의 알림 인터페이스에 적용 가능한 촉각 피드백(vibrotactile feedback)에 대한 사용자의 반응 특성을 살펴보기 위한 실험을 진행하였고, 그 내용을 정리해 보았습니다.
(감사하게도 이 실험을 바탕으로 한 연구 논문이 얼마전 행사를 마친 HCI KOREA 2016 학회에 채택되었네요.^^ 간단히 요약해 소개해 드리고자 합니다.)

스마트 디바이스 알림 인터페이스에는 시각, 청각, 촉각 등의 다양한 피드백이 사용되고 있습니다.
이들 중 사용자의 사용 환경에 의해 시각이나 청각 피드백의 인지에 제약을 받을 경우, 촉각 피드백은 유용한 알림 수단으로 사용될 수 있기 때문에 중요한 인터페이스 방식으로 여겨지고 있습니다.

특히 스마트워치와 같은 웨어러블 디바이스의 경우, 몸에 직접 착용하고 있다는 점을 고려해보면 촉각 피드백은 더욱 중요한 역할을 담당할 것이라고 예측해볼 수 있습니다.

촉각 피드백이 더욱 가치있는 인터페이스 수단으로 사용되기 위해서는 정보의 유형에 따라 그 의미를 잘 전달할 수 있어야 합니다.
진동의 여러 가지 속성들을 사용하여 정보의 의미를 전달할 수 있는데, 그 속성에는 진동의 주파수, 강도, 지속시간, 횟수 등이 있습니다.

앞서 말한대로, 스마트폰과 같은 핸드헬드 디바이스와 관련된 연구들은 적지않게 찾아볼 수 있습니다.
예를 들면, 스마트폰에서 가장 인지하기 좋은 진동 주파수에 대한 연구나 사용자의 사용 맥락에 따른 적절한 촉각피드백에 대한 연구 등이 그것이죠.

스마트워치는 손목에 착용한 순간부터 사용자의 시야에서 사라지게 됩니다.
그렇기 때문에 스마트폰보다 더욱 주의가 분산된 상황 및 사용자의 물리적 움직임이 큰 이동 중에 알림을 확인하게 되는 경우가 많아질 수 있습니다.
이제는 착용 후 일상적 활동에 더욱 자유로움을 가지는 워치타입 웨어러블 디바이스에서는 어떠한 특성이 나타나는지에 대한 검증도 필요한 시기입니다.

워치타입 웨어러블 디바이스에서는 촉각 피드백의 지각 및 인지에 어떤 차이가 발생할까요?

저는 먼저 아래와 같은 가설을 세웠습니다.

가설 1. 스마트워치의 사용맥락 중 물리적 신체 움직임(정지-서있기/이동-걷기)의 여부에 따라 사용자가 진동 피드백 정보를 느끼는 민감도에 의미 있는 차이가 발생할 것이다.

가설 2. 스마트워치의 촉각 피드백 정보에 대한 주의상태가 다를 경우, 즉 주의분산의 정도에 따라 진동 피드백 정보를 효과적으로 인지하는 데에 의미 있는 차이가 발생할 것이다.

가설 3. 신체적 안정성과 주의분산 정도는 촉각 피드백 정보의 인지에 있어 상호작용할 것이다. 즉 이동 중이며 주의가 분산된 경우, 진동 피드백 정보를 인지하는 정확도는 가장 낮을 것이다.

이 가설들을 증명하기 위한 실험을 진행하기 위해 참가자들에게 각 상황에서 제시된 진동 자극의 진동횟수를 세도록 하였습니다 (numerosity task).

총 17명(남성 9명, 여성 8명)의 참가자들이 신체 움직임의 유무와 주의분산 정도를 달리한 각 상황 속에서 얼마나 정확하게 진동 자극의 횟수를 세었는지를 측정하였습니다.

신체 움직임은 정지(앉아있기)와 이동(걷기)으로 설정하였고, 정지는 의자에 앉은 채로, 걷기는 제한된 영역에 그려진 트랙을 따라 반복적으로 걷는 방식으로 진행하였습니다.

주의분산 정도는 전방을 바라보며 준비된 이어폰을 통해 들리는 구구단 문제에 답하는 추가과제를 진행하는 경우(주의 분산)와 추가과제가 없는 경우(주의 집중)로 나누었습니다. (표 1 참조)

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표 1. 실험설계

참가자들은 이들을 조합한 네 가지 조건에서 촉각 피드백의 진동 횟수를 파악하는 실험을 진행하였습니다.
즉, 정지-주의 집중 조건, 이동 -주의 집중 조건, 정지-주의 분산 조건, 이동-주의 분산 조건입니다.

각 조건당 진동 횟수 세기(numerosity task)를 15회씩 시행했습니다.
주의분산 조건에서 진행된 구구단 정답맞추기 과제는 구구단 6단부터 9단까지 가운데 랜덤하게 문제를 제시하여 참가자들에게 정답을 말하도록 하였습니다.

실험을 위한 워치타입 웨어러블 디바이스는 애플워치.
촉각 피드백으로 사용되는 진동자극은 애플워치가 제공하고 있는 진동자극 중 단일 롱탭(Long Tap) 자극을 사용하였고, 단일 자극간의 간격은 300ms, 진동의 강도는 애플워치가 제공하는 강도 중 표준(중간값)을 사용하였습니다.
참가자들은 동일하게 애플워치를 왼손 손목에 착용했습니다.

참가자의 1차과제가 되는 진동자극의 횟수는 2개가 1세트인 진동부터 6개가 1세트인 진동까지 총 5세트(2개, 3개, 4개, 5개, 6개가 1세트)로 구성하였습니다.
자극 제시간격은 참가자가 일정한 시간간격을 기대할 수 없도록 1초에서 15초사이에 3종류의 간격을 두어 진행하였습니다.
참가자별 5세트의 진동자극이 각각 3회씩 제공되었으며, 총 15회의 진동자극이 제시되는 동안 3종류의 자극 제시간격도 랜덤하게 주어졌습니다.

예를 들면, 2개가 1세트인 진동이 3초에 한번, 4개가 1세트인 진동이 7초에 한번, 6개가 1세트인 진동이 12초에 한번 등으로 골고루 총 15회의 진동이 참가자의 손목에 울린 것입니다.

이 15회의 자극은 위에서 언급하였던 네 가지 실험 조건에서 모두 동일하게 주어졌습니다.
이러한 실험 진행을 위해 사전에 애플워치용 애플리케이션을 개발해두었습니다.

위와 같은 방식으로 실험을 진행해본 결과, 사용자들은 정지하고 있을 때에 비해 신체 움직임이 발생하는 이동의 경우 진동자극의 횟수세기에서 더 많은 오차를 발생하였습니다.

이것은 핸드헬드 디바이스와 마찬가지로 스마트워치에서도 신체의 물리적 움직임은 촉각 피드백을 인지하는데 있어 큰 영향을 미치는 것으로 해석할 수 있습니다.
또한 주의가 분산된 상태에서는 집중된 상태에 비해 주어진 진동 횟수를 정확히 세지 못하였습니다.

흥미로운 사실은, 촉각 감각이 신체와 밀접한 관계가 있음에도 불구하고, 신체적 움직임 차이에 따른 영향에 비해 주의 상태에 따라 발생하는 촉각적 인식의 차이가 더 클 수 있음을 알 수 있었습니다. (그림 2 참조)

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그림 2. 신체 움직임 상태와 주의 상태에 따른 스마트워치 촉각 피드백 횟수세기의 오차 크기 (단위: 회)

이를 종합하면,
신체적 움직임이 적거나 스마트워치 등의 웨어러블 디바이스에 집중하고 있는 경우에는 촉각 피드백으로서의 진동 정보를 정확하게 파악할 가능성이 높지만, 워치타입 웨어러블 디바이스를 주로 사용하는 이동 중이나 주의가 다른 곳에 있을 경우에는 동일한 진동 피드백을 인지하는데 있어 정확도가 감소한다는 것을 알 수 있습니다.

즉, 사용자의 컨텍스트에 따라 그에 맞는 진동횟수(number)나 진동크기(intensity) 등을 효과적으로 제공할 수 있는 촉각정보 제시특성을 파악하여, 그 상황에 최적화된 촉각 피드백을 적응적(adaptive)으로 제시할 필요가 있습니다.

특히, 위의 실험 결과에서 나타난 바와 같이 신체적 움직임 차이에 따른 영향보다 주의 상태에 따라 발생하는 촉각적 인식의 차이가 더 크게 나타난 것을 고려해 볼 때, 사용자의 움직임을 트래킹하는 기술뿐 아니라 사용자의 사용 환경들을 추적하여 주의 집중 여부를 센싱할 수 있는 기술이 서비스에 함께 접목되어야 할 것으로 보입니다.

이를 통해 사용자에게는 어떠한 상황에서도 한결같이 최상의 경험을 제공할 수 있을 뿐만 아니라, 기업에게는 사용 맥락에 더욱 적합한 차별화된 콘텐츠 생산의 기회를 만들어 낼 수 있을 것입니다.

[참고 문헌]
1. 박현호. 휴대폰 진동의JND 측정을 통한 최적 진동 세기 결정에 관한 연구. 고려대학교 대학원 산업공학과 석사학위논문 (2003), 1-25.
2. 노재인, 이주환. 핸드헬드 디바이스의 촉각 피드백 민감도에 대한 신체안정성과 주의상태의 상호작용 효과. 한국지식정보기술학회 논문지(JKITS), 제10권, 제3호 (2015), 367~376.

 

– UX1 컨설팅그룹 이지연 –

* 메인이미지 출처. www.springmoves.com

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