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문제 정의
- 본 연구에서는 ASL(Applied Science Laboratories)사의 Head mounted optics타입의 시선추적장비인 Eye-Trac®6 을 이용하여 모니터에 나타난 화면을 응시하고 있는 피험자의 눈동자의 움직임을 측정하였다. 장비의 상단에 고정되어 있는 Usb카메라를 통해 반사된 눈의 움직임을 연속 영상으로 받아 들였다.
- 본 연구에서는 Conning Display에 대하여 설문조사를 통하여 화면에 표시되는 정보의 중요도와 사용빈도를 도출하고, 선교 근무자가 단 시간에 선박의 운항 정보를 쉽게 파악하고 주어진 상황에 신속하게 대처할 수 있도록 선박 항해를 위한 Conning Display의 정보 배치 최적화를 수행하였다. 또한 결과로 도출된 최적화된 Con ning Display화면과 기존에 사용 중인 타사 제품들의 화면을 시선추적장비(Eye-Tracking)를 사용하여 실험을 통하여 오류율을 비교하고 피실험자가 Conning Display화면을 관찰할 때의 시선의 움직임에 대하여 검토하였다.
제안 방법
- 0, 13]. Conning Display의 화면을 추적하는데 지각적 특성뿐 아니라 인지적, 초인지적 특성을 파악하고자 시나리오에 대하여 피실험자들의 시선움직임을 분석하였다. 각 화면에 정보를 표시하는 영역을 A0I(관심영역 : Areas Of Interest)로 설정하고 A0I에 Fixations(웅시시간)을 계산한 후 이를 화면에 표시하여 분석하였다.
- Conning Display의 화면을 추적하는데 지각적 특성뿐 아니라 인지적, 초인지적 특성을 파악하고자 시나리오에 대하여 피실험자들의 시선움직임을 분석하였다. 각 화면에 정보를 표시하는 영역을 A0I(관심영역 : Areas Of Interest)로 설정하고 A0I에 Fixations(웅시시간)을 계산한 후 이를 화면에 표시하여 분석하였다. 그 결과 Parasu- raman의 연구의 효과(모서리 효과)와 마찬가지로 대부분의 피실험자들은 화면의 중앙부부터 탐색하는 경향을 보였으며, 디스플레이의 모서리를 피하는 형태도 나타났다.
- 수행하였다. 또한 결과로 도출된 최적화된 Con ning Display화면과 기존에 사용 중인 타사 제품들의 화면을 시선추적장비(Eye-Tracking)를 사용하여 실험을 통하여 오류율을 비교하고 피실험자가 Conning Display화면을 관찰할 때의 시선의 움직임에 대하여 검토하였다.
- 설문 결과 선속 및 선체 회두방향(Drift Speed), 속도 지시기(Ship Speed), 풍향 및 풍속지시기(WiM Direction and Wind Force), 선회율(Rate of Turn), 수심지시기(Sea Water Depth), 선박 위치(Ship Position), 선수각(Heading), 추진기 RPM(Thrust Rpm), 방향타 지시 및 각도(Rudder Command and Angle), 알람 (Alarm) 등의 점수가 높게 나왔으며, 이러한 정보를 바탕으로 화면중앙에 속도계(Ship Speed)를 배치하고 나머지 부터는 좌측상단에 다음 정보를 배열하도록 Lindo를 이용하여 화면의 배치를 수행하였다. 또한 시선추적장비를 사용하여 제조사별 Conning Display화면과 제안된 Conning Display화면의 시나리오별 정보탐색 수행시간과 오류율을 비교하는 실험을 실행하였다. 실험 결과 수행도와 오류율에서 유의한 차이가 있었고 제안된 화면이 기존의 제조사들 화면보다 수행시간이 더 짧고 오류율이 더 낮은 것을 알 수 있었다.
- 본 실험에서는 현재 사용되고 있는 각 제조사별 Con ning Display화면과 화면 재배치를 통한 개선안의 비교를 위하여 시선추적장비를 이용하여 시선의 움직임과 인식률을 측정하였고, 피실험자들의 수행(반응)시간과 자극에 대한 오류율을 측정하였다.<그림 3>은 실험에 사용된 제조사별 Conning Display 화면이다.
- 본 연구에서는 선박 Conning Display에 대하여 설문조사를 실시하여 기기화면에 표시되는 각 정보의 중요도와 사용빈도를 즉정하여 Conning Display 화면의 배치최적화를 수행하였다. 설문 결과 선속 및 선체 회두방향(Drift Speed), 속도 지시기(Ship Speed), 풍향 및 풍속지시기(WiM Direction and Wind Force), 선회율(Rate of Turn), 수심지시기(Sea Water Depth), 선박 위치(Ship Position), 선수각(Heading), 추진기 RPM(Thrust Rpm), 방향타 지시 및 각도(Rudder Command and Angle), 알람 (Alarm) 등의 점수가 높게 나왔으며, 이러한 정보를 바탕으로 화면중앙에 속도계(Ship Speed)를 배치하고 나머지 부터는 좌측상단에 다음 정보를 배열하도록 Lindo를 이용하여 화면의 배치를 수행하였다.
- 수행하였다. 설문 결과 선속 및 선체 회두방향(Drift Speed), 속도 지시기(Ship Speed), 풍향 및 풍속지시기(WiM Direction and Wind Force), 선회율(Rate of Turn), 수심지시기(Sea Water Depth), 선박 위치(Ship Position), 선수각(Heading), 추진기 RPM(Thrust Rpm), 방향타 지시 및 각도(Rudder Command and Angle), 알람 (Alarm) 등의 점수가 높게 나왔으며, 이러한 정보를 바탕으로 화면중앙에 속도계(Ship Speed)를 배치하고 나머지 부터는 좌측상단에 다음 정보를 배열하도록 Lindo를 이용하여 화면의 배치를 수행하였다. 또한 시선추적장비를 사용하여 제조사별 Conning Display화면과 제안된 Conning Display화면의 시나리오별 정보탐색 수행시간과 오류율을 비교하는 실험을 실행하였다.
- 설문은 E-mail 및 직접 면접을 통해 이루어졌으며, 설문내용은 선박운항과 관련하여 Conning Display에 표시되는 정보20가지에 대한 중요도와 사용빈도를 5점 척도로 중요도와 빈도가 높은 것을 각 5점, 낮은 것은 0점을 기준으로 표시하고, 무작위 나열을 통한 표시정보의 상대적 서열을 표시하도록 하였다. 설문조사의 결과는<표 1>과 같다.
- 시이{FOV)범위내에 탐색영역을 두기위하여 피실험자들에게 모니터와 약 85cm의 거리를 유지하도록 통제하였으며, 자유롭게 화면상에서 특정정보를 찾는 업무를 수행하였다. 피실험자들에게는 사전에 항해사의 업무와 Conning Dis- play의 사용법, 일반적인 Conning Display화면의 구성에 대하여 교육을 실시하였으며, 실험을 행하기전 각 실험자별로 시선추적장비를 조정(Calibration)하였다.
- 실험 자극으로는와에 보여진 것과 같이 Conning dis[血y의 화면을 촬영한 사진을 피험자들에게 제시하였다.
- 2세) 10명이 참여하였다. 실험에 앞서 Conning Display화면에 표시되는 정보들에 대한 사전교육을 2시간동안 실시하고 실험절차를 충분히 숙지를 하도록 하여 실험을 실시하였다. 안구운동을 측정하는 실험장비의 특성상 안경 렌즈의 반사로 인한 안구운동의 측정에 방해가 되는 것을 방지하기 위하여 안경을 착용하지 않는 피실험자를 선택하여 실험에 임하도록 하였다.
- 설문조사의 결과는<표 1>과 같다.<표 1>의 점수를 바탕으로 화면구성이나 표시정보의 형태는 다르지만 선박의 항해를 위하여 반드시 필요하다고 생각되는 선속 및 선체 회두방향(Drift Speed), 속도 지시기(Ship Speed), 풍향 및 풍속지 시기(Wind Direc tion and Wind Force), 선회율Rate of Turn), 수심지 시 기(Sea Water Depth), 선박 위치 (Ship Position), 선수각(Heading), 추진기 RPM(Thrust RPM), 방향타 지시 및 각도(Rudder Command and Angle), 알람(Alarm) 등을 포함하는 항해정보를 기본적인 화면에 배치하고자 하였다.
- 않음을 보증하는 제약식이다. 이를 통하여 표시되는 정보의 영역을 나누어 최적화를 수행하였다.<그림 2>는 결과로 지]시된 Conning Display의 화면 최종안이다.
- 이를 위하여 Conning Display에서 표시되는. 정보에 대한 중요도와 사용빈도를 파악하기 위하여 설문조사를 실시하였다. 설문조사는 3급 이상의 해기사 면허를 소지한 항해사 10명(평균 42.
- 피실험자들에게는 각 시나리오에서 요구하는 정보를 설명한 후 파워포인트 슬라이드 화면으로 제작된 시나리오 사진을 20인치 LCD모니터로 제시한 후 요구하는 정보를. 찾는 업무를 수행하게 하여 정보를 찾았을 때의 수행 시간과 정보를 찾는 오류율을 측정하였다. 본 실험의 절차는<그림 5>와 같다.
- 시이{FOV)범위내에 탐색영역을 두기위하여 피실험자들에게 모니터와 약 85cm의 거리를 유지하도록 통제하였으며, 자유롭게 화면상에서 특정정보를 찾는 업무를 수행하였다. 피실험자들에게는 사전에 항해사의 업무와 Conning Dis- play의 사용법, 일반적인 Conning Display화면의 구성에 대하여 교육을 실시하였으며, 실험을 행하기전 각 실험자별로 시선추적장비를 조정(Calibration)하였다. 피실험자들에게는 각 시나리오에서 요구하는 정보를 설명한 후 파워포인트 슬라이드 화면으로 제작된 시나리오 사진을 20인치 LCD모니터로 제시한 후 요구하는 정보를.
- 또한 탐색하고자 하는 표적의 수, 배치유사성이 탐색시간에 영향을 미치기도 하고, 사용자의 시스템에 대한 숙련도가 매우 큰 비중을 갖기도 한다]. 화면상의 시각 탐색은 색상이나 깜빡임 등의 매력요소의 영향이 매우 크지만, 이를 단순화시켜 지역적인 배치에 따른 패턴을 살펴보면 체계적인 피실험자의 경우 출력정보에따라 글자(Text)정보일 경우 좌측상단에서 탐색을 시작하는 경향을 보이고[10], 그림(Graphic)정보일 경우 화면중앙이 가장 먼저 탐색된다【13】 선행연구에 의해 시각정보 전달의 효율성을 극대화하고자 Conning Display화면에 표시되는 정보들을 설문조사의 결과에 따라 Ship Speed와 Rudder Angle을 화면의 가운데 두고 전체 주어진 탐색 공간 내에서 제약식을 만족하는 해를 찾아가는 방법을 사용하였다. 중요도와 사용빈도를 고려하여 가중치를 LINGO 8.
대상 데이터
- 본 실험에는 시력과 안구의 움직임에 이상이 없는 남자 대학생(평균 25.2세) 10명이 참여하였다. 실험에 앞서 Conning Display화면에 표시되는 정보들에 대한 사전교육을 2시간동안 실시하고 실험절차를 충분히 숙지를 하도록 하여 실험을 실시하였다.
- 정보에 대한 중요도와 사용빈도를 파악하기 위하여 설문조사를 실시하였다. 설문조사는 3급 이상의 해기사 면허를 소지한 항해사 10명(평균 42.9 ± 3.3세)을 대상으로 실시되었다.
- 눈동자의 움직임을 측정하였다. 장비의 상단에 고정되어 있는 Usb카메라를 통해 반사된 눈의 움직임을 연속 영상으로 받아 들였다.
- 제시된 화면에서 중요도와 사용빈도에 따라 Ship Speed 와 Rudder Command and Angle이 가운데, Wind Direction and Wind Force가 좌즉상단, Rate Of Turn과 Heading 이 중앙 상단, Ship Position0] 우측상단, Drift Speed가 우측, Sea Water Depth가 좌측하단, 시간 및 일시, 알람이 우측하단에 배치되었다.
데이터처리
- 각 시나리오별 수행시간과 오류율을 살펴보기 위하여 Minitab 15를 사용하여 분석을 실시하였다.
- 화면상의 시각 탐색은 색상이나 깜빡임 등의 매력요소의 영향이 매우 크지만, 이를 단순화시켜 지역적인 배치에 따른 패턴을 살펴보면 체계적인 피실험자의 경우 출력정보에따라 글자(Text)정보일 경우 좌측상단에서 탐색을 시작하는 경향을 보이고[10], 그림(Graphic)정보일 경우 화면중앙이 가장 먼저 탐색된다【13】 선행연구에 의해 시각정보 전달의 효율성을 극대화하고자 Conning Display화면에 표시되는 정보들을 설문조사의 결과에 따라 Ship Speed와 Rudder Angle을 화면의 가운데 두고 전체 주어진 탐색 공간 내에서 제약식을 만족하는 해를 찾아가는 방법을 사용하였다. 중요도와 사용빈도를 고려하여 가중치를 LINGO 8.0 Glover Solver프로그램을 이용하여 화면의 배치를 수행하였다.
성능/효과
- 각 화면에 정보를 표시하는 영역을 A0I(관심영역 : Areas Of Interest)로 설정하고 A0I에 Fixations(웅시시간)을 계산한 후 이를 화면에 표시하여 분석하였다. 그 결과 Parasu- raman의 연구의 효과(모서리 효과)와 마찬가지로 대부분의 피실험자들은 화면의 중앙부부터 탐색하는 경향을 보였으며, 디스플레이의 모서리를 피하는 형태도 나타났다. Conning Display화면에 표시되는 정보의 AOI(관심 영역:Areas Of Interest)와 계산된 Fixations의 2D Plots의 결과를 시나리오 화면에 표시하면<그림 8>와 같다.
- 또한 시선추적장비를 사용하여 제조사별 Conning Display화면과 제안된 Conning Display화면의 시나리오별 정보탐색 수행시간과 오류율을 비교하는 실험을 실행하였다. 실험 결과 수행도와 오류율에서 유의한 차이가 있었고 제안된 화면이 기존의 제조사들 화면보다 수행시간이 더 짧고 오류율이 더 낮은 것을 알 수 있었다. 오류율이 높게 나타난제조사(B)는 숫자로 표시되는 위치가 불분명하고 쉽게 인식할 수 없는 것에 의해 기인된다.
- 이러한 분석 결과를 통하여 선교 근무자가 단 시간에 선박의 운항 정보를 쉽게 파악하고 신속하게 상황 대처할 수 있도록 하는 선박 항해를 위한 Conning Display의 화면을 제안하였고, 타 제조사의 화면배치와 수행도 비교 실험을 통하여 제안된 Conning Display의 화면이 작업자의 수행도를 향상시키며, 판독실수(오류율)도 낮음을 알 수 있었다.
- 그래프이다. 제조사(B)가 오류율이 65.43%로 가장 높게 나타났고, 제안된 화면이 오류율이 13.58%로 가장 낮은 것으로 나타났다. Rate of Turn(2)과 Heading (6)에 관한 시나리오에서 제안된 제조사(D)의 오류율이 조금 높게 나타났는데 이는 피실험자들이 Rate of Turn 정보와 Heading정보를 구분하는데 어려움을 느껴 서로 혼돈한 것으로 생각된다.
- 나타내는 그래프이다. 제조사(B)가 평균 수행시간이 15.72초로 가장 느리게 나타났고, 제안된 화면 (D)의 수행시간이 7.24초로 가장 빠른 것으로 나타났다. Main Engine RPM⑶에 관한 시나리오에서 수행 시간이 길게 나온 것은 제안된 화면(D)과 제조사(C)의 화면에서는 Main Engine RPM에 관한 정보가 표시되지 않고, 제조사(A), (B)에서는 정보가 불분명하게 표시되어 수행시간이 많이 소요된 것으로 보인다.
- 4>와 같다. 제조사와 시나리오에 대한 주효과뿐만 아니라 교호작용도 모두 유의한 것으로 나타났다.
- 3>과 같다. 제조사와 시나리오에 대한 주효과뿐만 아니라 교호작용도 모두 통계적으로 유의한 것으로 나타났다(p < 0.05).
- 오류율이 높게 나타난제조사(B)는 숫자로 표시되는 위치가 불분명하고 쉽게 인식할 수 없는 것에 의해 기인된다. 중요도와 사용빈도에 대한 9개 시나리오에서는 풍향/풍속에 관한 시나리오가 수행시간이 가장 짧고 오류율이 가장 낮은 것으로 나타났는데 이는 화면상 위치가 좌측 상단에 위치함과 더불어 정보가 명확하게 표현됨으로써 피실험자들이 쉽게 탐색한 것으로 생각된다. 피실험자들의 시선의 움직임에서는 이전 연구와 마찬가지로 화면의 중앙에서부터 탐색하는 경향을 나타냈으며 모서리효과도 나타났다
- 중요도와 사용빈도에 대한 9개 시나리오에서는 풍향/풍속에 관한 시나리오가 수행시간이 가장 짧고 오류율이 가장 낮은 것으로 나타났는데 이는 화면상 위치가 좌측 상단에 위치함과 더불어 정보가 명확하게 표현됨으로써 피실험자들이 쉽게 탐색한 것으로 생각된다. 피실험자들의 시선의 움직임에서는 이전 연구와 마찬가지로 화면의 중앙에서부터 탐색하는 경향을 나타냈으며 모서리효과도 나타났다
후속연구
- 본 연구는 선박기기 화면의 기초연구자료로 활용될 것으로 생각되며, 향후 연구에서는 색상과 폰트, 입체적 요소를 고려한 Conning Display 화면에 대한 연구도 필요할 것이다.
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