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문제 정의
- 본 연구는 많은 사람들이 게임에 접속하는 오늘날의 환경에서 컴퓨터 게임이 갖는 부작용을 막아보기 위한 일련의 연구로서, 컴퓨터 시스템에 컴퓨터와 연동하는 운동을 할 수 있는 추가 장비를 부착하여 운동과 발전을 통한 친환경 에너지 생산하며 폭력성을 배제하고 재미를 유지하면서 교육적인 효과를 살릴 수 있는 기능성 게임을 구성하였다. 구성된 게임은 재미 요소인 퍼즐과 경쟁, 상황의 전복, 스릴, 탈 일상이 반영된 구조로 역할 분담을 통한 함께하는 구조를 가지고 있다.
- 본 연구에서는 공부를 하기 바라는 부모의 의도와 운동이 부족한 성인 생활의 문제, 또 친환경 에너지 생성의 환경의 문제 등과 게임에서 즐거움을 찾으려 하는 자녀의 의도가 반영된 운동과 전력 발전을 동반하며 지식을 습득할 수 있는 학습용 기능성 게임을 구현하였다. II장에서는 관련 연구들에 대하여 살펴보고, III장에서는 본 연구의 목적을 반영할 게임을 엔드류 롤링스의 게임의 디자인 절차에 의하여 설계하고, IV장에서는 이를 운동부와 게임부로 나누어 구현하며, 가르노의 이론을 통하여 구현된 시스템의 의미를 분석하였다.
제안 방법
- 공부를 하기 바라는 부모의 의도와 운동이 부족한 성인들(또는 청소년들)의 문제, 아이와 놀 시간이 부족한 부모 문제, 아이에게 지식을 가르치고자 하는 부모의 문제, 친환경 에너지 생성, 게임에서 즐거움을 찾으려 하는 자녀의 의도, 부모와 함께 놀고픈 아이의 의도가 반영된 운동과 전력 발전을 동반하며 지식을 습득할 수 있는 학습용 기능성 게임을 구성한다.
- 구현은 운동부와 게임부로 나누어 구성하였다. 본 구조에서는 운동부를 공유하면 다양한 게임이 구성될 수 있다.
- 이들은 유산소 운동과 근력운동을 위한 것이다. 그림 1은 본 논문에서 제안한 운동 활동을 반영하는 인력 발전 장치를 이용한 운동부 구성도이며, 발전기를 중심으로 220V용과 전력 저장 기능이 추가된 12V용 두 가지를 구현하였다[19-21].
- 캐릭터를 움직이기 위한 사용자 인터페이스는 마우스, 키보드 터치스크린 중 상황과 동작에 합당한 것을 이용하여 게임을 즐김에 있어 접하기 쉽고 편리한 인터페이스를 제공한다. 답의 입력은 키보드 또는 마우스를 이용한 선택과 키보드를 이용한 문자 입력 방식을 제공한다.
- 동 게임을 구성 후 운동부와 결합하여 소프트웨어적으로 운동 속도 인식, 운동 공간 인식, 적절한 부하 제어, 운동량 인식을 위한 드라이버를 구성하였다. 운동 속도 인식은 실제 페달을 밟는 속도와 게임 속의 속도 연동을 위한 것이며, 운동 공간 인식은 세 군데 상체 운동기와 하체 운동기의 활동을 구분하기 위한 것이다.
- 제어부는 사람이 수행하는 물리적인 운동 활동 부하 조절 제어를 위해 구성된 회로이고, 자료 취득부는 사람의 운동 활동의 수치화 변형을 위하여 구성된 회로이다. 물리적인 운동 활동 파악 및 부하 조절 제어를 위해 기계부 각각의 힘점 마다 드럼 세탁기용 모터를 부착하되 사람의 운동 능력과 전력 발전을 고려하여 결선 조절하고 발전기로 구성 부착하였다. 발전기를 통해 생성되는 전기를 운동 활동 자료로 간주하여 운동 활동 자료를 취득하며, 필요시 부하를 부과하여 운동 활동을 어렵게 한다.
- 본 구성 게임의 기본 개념은 재미를 기본으로 하되 폭력성은 배제하고, 보호자가 아이가 함께 할 수 있는 환경을 구성하여, 보호자가 아이가 서로 격려하며, 서로 자극하고, 서로 재미를 제공하며, 운동과 발전, 공부를 유도하는 것이다.
- 유익한 게임을 만들려면 게임의 구성과 설계가 중요하다. 본 연구에서는 게임이 갖는 몰입 능력을 이용하여, 운동도 하고, 전기 발전도 하며, 공부도 하고, 가족과 함께 격려하며 즐기는 게임을 설계하였다. 자녀가 공부를 하기 바라는 부모의 의도를 반영하고 운동이 부족한 성인들(또는 청소년들)의 문제를 해결하며, 아이와 놀 시간이 부족한 부모 문제를 해결하고, 친환경 에너지도 생성하며, 게임에서 즐거움을 찾으려 하는 자녀의 의도도 반영하고, 부모와 함께 하고픈 아이의 의도가 반영되는 게임, 즉 컴퓨터와 연동하는 다목적 헬스용 기능성 게임기를 구성하여, 즐거운 게임이 운동을 유도하고, 운동을 하면 발전이 되도록 하는 ‘운동과 발전을 동반하는 학습 게임’을 구성한다.
- 본 연구에서는 구성한 게임을 가르노[22]3)의 게임의 재미 요소를 바탕으로 분석하였다. 가르노의 게임의 재미 요소는 14가지로 아름다움, 몰입, 지적문제 해결, 경쟁, 사회적 교류, 코미디, 위험의 스릴, 물리적 행동, 사랑, 창조, 힘, 발견, 나아감과 완성, 능력의 응용이다.
- 이렇게 구성한 서버와 클라이언트 기본 프레임 상에서 III장 설계에서 요청한 내용에 따라 구성한 빙고 게임과 아빠와 함께 게임의 수행 보습이 아래 그림 3이다. 유치원생과 초등학교 저학년을 목표로 구성되 그 나이 어린이에게 친근한 이미지를 이용하여 구성하였다. 왼쪽이 빙고 게임이고 오른 쪽이 아빠와 함께 게임이다.
- 게임은 경쟁자 없이 할 수도 있으며, 필요하다면 컴퓨터에서 제공하는 경쟁자나 인터넷을 통해 다른 팀과 경기를 할 수 있다. 이후 게임 진행은 아이들의 시야에 맞도록 친근한 이미지로 구성된 캐릭터가 운동을 통하여 발생된 에너지를 이용하여 장애물과 방해자를 피해가며, 주어진 문제를 해결한다.
- 자녀가 공부를 하기 바라는 부모의 의도를 반영하고 운동이 부족한 성인들(또는 청소년들)의 문제를 해결하며, 아이와 놀 시간이 부족한 부모 문제를 해결하고, 친환경 에너지도 생성하며, 게임에서 즐거움을 찾으려 하는 자녀의 의도도 반영하고, 부모와 함께 하고픈 아이의 의도가 반영되는 게임, 즉 컴퓨터와 연동하는 다목적 헬스용 기능성 게임기를 구성하여, 즐거운 게임이 운동을 유도하고, 운동을 하면 발전이 되도록 하는 ‘운동과 발전을 동반하는 학습 게임’을 구성한다.
- 기계부는 사람의 물리적인 운동 활동이 형성되는 부분이다. 전신운동을 수행할 하드웨어는 헬스 자전거를 기반으로 하여 하체운동을 할 수 있게 하였고 여기에 기구를 추가하여 상체 운동 두 가지를 할 수 있는 구조를 구성하였다. 그중 하나는 헬스 자전거 좌석 양 옆에 설치된 푸쉬업 바(Push-Up Bar)로 고정물의 잡아당기기 및 밀기 운동 효과를 위한 것이며, 다른 하나는 위쪽에 부착되어 있는 양손 견인대로 턱걸이와 같은 행위로 상체 견인 및 매달리기 효과를 위한 것이다.
- 클라이언트의 각 컨트롤들은 인터페이스 안에서만 생성이 가능하도록 만들어 오류를 방지하였으며, 생성된 각 인터페이스들은 컨트롤 객체를 관리하는 리스트에 등록되어 프레임 이동이나 렌더링 되는 관리가 수행되도록 구성하였다. 이렇게 구성된 상태에서 클라이언트 각각은 독자적인 게임방을 만들어 게임방에 들어오는 상대와 경쟁을 하거나 혼자 수행하는 게임 방식을 선택할 수 있다.
- 논리회로 관리 소프트웨어는 구성된 회로들을 관리하며, 컴퓨터와 통신하는 프로그램이다. 프로그램은 상체와 하체 운동의 결과로 발생되는 아나로그 발전 활동 값들을 ADC(Analog Digital Converter)를 통해 병렬로 주기 관찰하며, 이를 알맞게 변형하고, 확보된 데이터를 컴퓨터에 전송하고, 컴퓨터 상에서 수행되는 소프트웨어의 요청을 받아 상체와 하체 운동기에 부착된 3곳의 발전기 부하 제어를 수행한다. 부하 제어는 위해 PWM(Pulse Wide Modulation) 방식에 의한 제어를 시행한다.
대상 데이터
- 따라서 아이에게는 게임을 하면 야단치는 부모가 아닌 ‘함께 게임을 하며 격려해 주는 사랑이 있는 보호자와 함께하는 게임’으로 구성하여 게임에서 즐거움을 찾게 한다. 게임 수행 대상은 유치원 ~ 초등학교 저학년을 대상으로 하며 차후 대상을 확장시킨다.
- 통신부는 기계부 부하 제어 명령 전달과 운동 활동 자료 취득 전달을 위해 구성된 것이다. 마이컴 역할의 CUBLOC CB220 이용하여 구성하였다. CUBLOC CB220은 프로세서와 메모리, RS232 시리얼 통신 기능을 가지고 있어 메모리에 제어용 프로그램과 자료 취득, 통신 프로그램 구성하여 주면 16개 I/O 단자에 연결되어 주변 장치를 병렬로 통제할 수 있고, 실시간 정보를 취득할 수 있고, 컴퓨터 본체와 통신할 수 있다.
- 본 게임의 대상은 유치원 ~ 초등학교 저학년 생으로 그림 4와 같이 ‘뽀로로’, ‘걸어가는 알’로 저학년에 친근한 이미지로 구성하고 또한 복잡하지 않고 혼란하지 않는 적당한 배경 효과음을 추가하였다.
- 부착된 발전기는 하체 운동용에는 180RPM에서 최대 240V 350W를 얻을 수 있도록 구성하였으며, 상체 운동용에는 최대 240V 100W 발전을 할 수 있도록 구성하였다[21]. 부하 부여를 위한 제어는 저항과 무접점 스위치 역할의 FET(전계효과트랜지스터 : field effect transistor)를 이용하여 구성하였다. 이렇게 구성된 상태에서 저항과 연결 시간을 적당한 비율로 조절하여 발전 시간을 시분할 함으로서 부하 강도 조절 효과를 얻을 수 있었다.
이론/모형
- 프로그램은 상체와 하체 운동의 결과로 발생되는 아나로그 발전 활동 값들을 ADC(Analog Digital Converter)를 통해 병렬로 주기 관찰하며, 이를 알맞게 변형하고, 확보된 데이터를 컴퓨터에 전송하고, 컴퓨터 상에서 수행되는 소프트웨어의 요청을 받아 상체와 하체 운동기에 부착된 3곳의 발전기 부하 제어를 수행한다. 부하 제어는 위해 PWM(Pulse Wide Modulation) 방식에 의한 제어를 시행한다. 그림 2는 부하 제어를 위하여 부착한 발전기와 제어용 보드, 자료 취득용 보드, 통신 포트 그리고 완성된 시스템의 모습이다.
성능/효과
- ‘창조’의 의미는 ‘존재하지 않는 것을 만드는 것’으로 해석되며, 본 게임에서는 아직 구현하지 못하였으나, 향후 캐릭터의 성장, 아이템의 취득 등 시나리오의 수정으로 충분히 구현할 수 있다.
- ‘몰입’의 의미는 ‘물리적인 수단 또는 사람의 상상에 의하여 다른 환경으로 들어가는 것’으로 해석된다. 본 게임에서 게임자들은 운동 활동이 전력 발전으로 이어지는 것에서 차차 줄어들기는 하나 초기에 매우 큰 재미를 발견하여, 또 운동기를 맡은 사람의 역할에 의하여 게임 속 캐릭터가 움직임의 근원이 되는 점에 책임을 느껴 운동에 몰입하며, 순수히 운동 활동으로 인하여 오는 신체의 스트레칭 기 또는 혈액 순환 등이 몰입의 재미를 유도하며, 빙고 게임의 5열을 구성하기 위한 욕심이 몰입의 재미를 유도하고, 유사한 이유로 아빠와 함께의 5x5 공간에서의 답 찾기가 몰입의 재미를 유도하고 있다. 또한 함께 게임을 하는 운동 역할 부모의 격려가 몰입의 재미를 유도하고 또 아이가 문제를 푸는 모습에서 얻는 재미가 보호자에게 더 깊은 몰입을 유도하는 것으로 관찰되고 있다.
- ‘지적문제 해결’은 ‘사고를 요구하는 문제적인 상황들에 대하여 해결점을 찾는 것’으로 해석되고 있다. 본 연구에서 개발된 게임들이 기본적으로 교육용 게임이므로 지적 문제의 해결의 재미를 가지고 있으며, 장애물의 통과 기술의 습득, 최단경로의 탐색, 방해자를 피하는 방법 등에서도 지적 문제 해결의 재미를 얻을 수 있다.
- 부하 부여를 위한 제어는 저항과 무접점 스위치 역할의 FET(전계효과트랜지스터 : field effect transistor)를 이용하여 구성하였다. 이렇게 구성된 상태에서 저항과 연결 시간을 적당한 비율로 조절하여 발전 시간을 시분할 함으로서 부하 강도 조절 효과를 얻을 수 있었다.
- 구성된 게임은 재미 요소인 퍼즐과 경쟁, 상황의 전복, 스릴, 탈 일상이 반영된 구조로 역할 분담을 통한 함께하는 구조를 가지고 있다. 이렇게 제안된 게임에서 게임의 성공 여부를 판가름하는 가르노의 14가지 재미 구성 요소 대부분을 만족할 수 있음을 보였다.
후속연구
- 본 가능성을 참고하여 향후 교육 이론을 바탕으로 ‘게임자의 성취동기를 유발’ 및 ‘절차적이고 고른 지식을 습득할 수 있는 학습 탐구 영역 추천 구조’, ‘게임자의 상호 경험치와 능력치가 다른 상황하에서도 경쟁을 할 수 있는 연구’ 등이 요구된다.
- 게임적 요소인 재미와 몰입에 특별한 목적을 부가하여 게임을 만드는 기능성 게임은 초기에는 군사용 목적으로 이용하고자 구현 사용하였으나 발전하여 현재는 교육과 훈련, 건강과 치료 등의 목적으로 게임의 특성을 이용한 기능성 게임을 제작하고 있다. 이러한 기능성 게임은 오락성 온라인 게임으로 편중된 게임 산업의 장르 다변화와 영역 확대, 게임에 대한 부정적 인식 해소, 건전한 게임 문화 조성에 기여할 것으로 사료된다. 기능성 게임은 최근 5년 동안 7배나 성장했고, 전자신문 2009년 12월 11일 기상에 따르면 국내 기능성 게임 시장이 5000억원에 이를 것이라고 평가하는 등 향후 10년 동안 게임 산업에서 가장 전망이 밝을 것으로 예측하고 있다.
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