[논문]체감형 운동게임의 효과와 선호도에 대한 연구

김의영; 박창훈; 김대근

doi:10.7583/jkgs.2012.12.1.067

문제 정의

따라서 본 연구는 호서대학교 상호작용미디어 연구센터에서 개발한 체감형 운동게임을 이용하여 게임을 하였을 때 최대심박수, 평균심박수를 측정하고, 설문지를 이용하여 기능성 게임을 하는 동안 오락적인 요소를 더하여 체력을 향상시킬 수 있는 방안을 마련하는데 본 연구의 목적이 있다.
본 연구는 게임을 이용하여 체력을 향상 시킬 수 있는 방안을 알아보기 위하여 호서대학교 상호작용미디어 연구센터에서 개발한 체감형 운동게임을 이용하여 운동과 게임을 동시에 수행하는 동안 심박수를 측정하여 운동에 대한 직접적인 효과성 여부를 파악한다. 또한, 운동 후 설문조사를 통하여 체감형 운동게임에 대한 주관적인 선호도, 기대및 사용성을 분석한다.
본 연구는 운동관련 기능성 게임과 체력에 관련된 선행연구가 희박하여 심박수 측정과 설문조사를 통하여 검증한 실험연구로 호서대학교 상호작용미디어 연구센터에서 개발한 체감형 운동게임을 이용하여 게임을 하면서 자전거를 20분 동안 탔을 때 평균심박수, 최대심박수, 설문검사를 이용하여 게임과 결합된 운동기구를 이용하여 오락적인 요소를 더하여 체력을 향상시킬 수 있는 방안을 마련하기 위해 수행하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
본 콘텐츠는 게임바이크의 특징을 강조한 3D레이싱 게임으로 속도감을 느끼며 경쟁하는 형태의 게임이다. 우리는 콘텐츠의 신비로움과 속도감을 강조하기 위해 우주를 배경으로 하였다.
설문은 운동경험, 게임경험, 측정방법, 운동강도에 관한 4개 카테고리의 총 11문항으로 구성하였다. 설문조사는 총 40명으로 심박수측정을 통해서 운동효과를 판단하고, 설문지를 통하여 심리적인 운동효과를 보충하고자 하였다. 설문에 대한 응답은 리커트 5점 척도(1=매우부정, 2=부정, 3=보통, 4=긍정, 5=매우긍정)를 이용하였다.

제안 방법

대상자들의 심박수 측정은 [그림 12]와 같이 Team Polar(USA)를 심장위치에 부착하여 기능성 게임을 하는 20분 동안 준비운동기, 본 운동기, 정리운동기로 나누어 최대심박수를 측정하였고, 전체 게임을 하는 동안의 평균심박수를 측정하였다.
둘째, 바퀴에 부착된 브레이크를 7단계로 제어하며 페달의 회전을 힘들게 한다. 따라서, 트랙의 경사와 같은 게임의 상태에 따라 사용자가 체험하는 운동부하를 조정할 수 있다.
본 연구는 게임을 이용하여 체력을 향상 시킬 수 있는 방안을 알아보기 위하여 호서대학교 상호작용미디어 연구센터에서 개발한 체감형 운동게임을 이용하여 운동과 게임을 동시에 수행하는 동안 심박수를 측정하여 운동에 대한 직접적인 효과성 여부를 파악한다. 또한, 운동 후 설문조사를 통하여 체감형 운동게임에 대한 주관적인 선호도, 기대및 사용성을 분석한다.
본 게임은 실내에서 유산소 운동을 할 수 있는 운동 자전거를 [그림 4]와 같이 게임 컨트롤러로 개조하였다. 사용자는 PC와 USB로 연결된 운동 자전거를 조작하며 운동과 동시에 게임을 수행하게 된다.
본 게임의 콘텐츠는 가상현실 기반의 어플리케이션 제작을 지원하기 위하여 [그림 6]과 같이 자체적으로 개발한 객체지향 (object-oriented framework) 프레임워크를 이용하여 개발하였다. 이 프레임워크는 그래픽 라이브러리와 플렛폼에 독립적으로 개발되었으며 아래 그림과 같이 시스템영역인 커널, 사용자 영역인 모듈 그리고 클라이언트로 구성된다.
설문조사는 체감형 운동게임을 이용하여 20분 동안 게임을 마치고 진행하였다. 설문은 운동경험, 게임경험, 측정방법, 운동강도에 관한 4개 카테고리의 총 11문항으로 구성하였다. 설문조사는 총 40명으로 심박수측정을 통해서 운동효과를 판단하고, 설문지를 통하여 심리적인 운동효과를 보충하고자 하였다.
설문조사는 체감형 운동게임을 이용하여 20분 동안 게임을 마치고 진행하였다. 설문은 운동경험, 게임경험, 측정방법, 운동강도에 관한 4개 카테고리의 총 11문항으로 구성하였다.
우리는 트랙을 [그림 10]과 같이 4개의 영역으로 구분하여 게임 바이크를 이용하여 운동을 수행하는 중에 각기 다른 페달 반력을 제시할 수 있도록 설계하였다. 페달 반력은 0부터 7사이 8단계로 구분하여 정하였다.
페달 반력은 0부터 7사이 8단계로 구분하여 정하였다. 이때, 시각적인 트랙의 경사도와 페달 반력 사이에 일치감을 느낄 수 있도록 설계하였다. 이때, 게임 바이크에 부탁된 페달 반력 장치의 한계로, 페달 반력 설정 후 실질적은 반응에 대한 지연과 페달의 회전수를 정확히 측정할 수 없는 문제가 남아있다.
또한, 이 운동게임은 생체신호를 이용하여 유산소 운동 중 사용자의 신체상태를 감지한다. 이를 위하여 우리는 사용자의 심박수를 실시간으로 입력 받을 수 있는 심박센서를 이용한다. 본 게임에서 사용된 심박센서는 [그림 5]와 같이 벨트모양의 착용형 심박센서로써, 송신기와 수신기로 분리되어 있으며, 이 둘 사이에서는 지그비 센서로 네트워크를 구성하고 있다.
체감형 운동게임은 운동 활동 중 재미를 통한 동기유발을 위하여 게임의 3차원 그래픽과 상호작용을 기술을 기반으로 스포츠 콘텐츠를 개발하였다. 개발기간은 약 9개월 정도 소요되었으며, 인원은 프로그래머 2명, 그래퍼 2명, 기획 1명으로 총 5명으로 구성되었다.
체감형 운동게임의 콘텐츠 개발을 위하여 프레임워크는 오픈소스 엔진인 OpenSceneGraph와 상용 엔진인 GameBryo를 각각 이용하여 렌더링을 처리하였다. Gamebryo와 OpenSceneGraph는 가상공간을 효율적으로 구성하고 렌더링하기 위하여 트리 형태의 자료 구조인 장면 그래프를 제공한다.
캐릭터와 레이싱 트랙 뿐 만 아니라 사용자에게 다양한 재미를 제공하기 위하여 [그림 9]와 같은 길을 안내하는 안내표지판, 경주를 방해하기 위한 방해 장애물, 속도를 올려주는 스피드아이템 등을 제작하였다. 이런 아이템들은 사용자에게 게임 바이크를 게임 컨트롤러로 이용하는 조작의 재미뿐만 아니라 동기부여의 역할을 하게 된다.

대상 데이터

체감형 운동게임은 운동 활동 중 재미를 통한 동기유발을 위하여 게임의 3차원 그래픽과 상호작용을 기술을 기반으로 스포츠 콘텐츠를 개발하였다. 개발기간은 약 9개월 정도 소요되었으며, 인원은 프로그래머 2명, 그래퍼 2명, 기획 1명으로 총 5명으로 구성되었다.
레이싱트랙은 경사의 체감과 사용자의 스릴을 위해 [그림 8]과 같은 360도 트랙과 같이 롤러코스트형태로 디자인 되었다. 이것은 사용자가 게임 바이크를 이용할 때 경사의 오르막과 내리막에 대한 체감을 극대화하여 스릴을 즐길 수 있도록 디자인된 것이다.
이를 위하여 우리는 사용자의 심박수를 실시간으로 입력 받을 수 있는 심박센서를 이용한다. 본 게임에서 사용된 심박센서는 [그림 5]와 같이 벨트모양의 착용형 심박센서로써, 송신기와 수신기로 분리되어 있으며, 이 둘 사이에서는 지그비 센서로 네트워크를 구성하고 있다. 지그비통신은 최신 무선통신방법으로 최대 100명과 동시에 네트워크가 가능하며 최대 150m의 통신거리와 네트워크가 가능하다.
본 연구는 체감형 운동게임을 이용하여 게임을 실시 할 때 심박수의 변화와 설문조사를 하기 위하여 H대학교에 소속된 20대 초반의 건강한 학생들을 대상으로 운동을 규칙적으로 참여하는 남학생 집단 10명, 여학생 집단 10명, 운동을 규칙적으로 참여하지 않는 남학생 집단 10명, 여학생 집단 10명으로 총 40명을 대상으로 하였으며, 연구대상자 들의 신체적 특성은 [표 1]과 같다.

데이터처리

본 연구를 위한 통계처리 방법은 SPSS 12.0프로그램을 이용하여 평균과 표준편차를 산출하였다.

이론/모형

Gamebryo와 OpenSceneGraph는 가상공간을 효율적으로 구성하고 렌더링하기 위하여 트리 형태의 자료 구조인 장면 그래프를 제공한다. 또한 골격 기반 3차원 캐릭터 애니메이션을 위하여 개발된 오픈 소스 C++ 라이브러리인 Cal3D를 이용하였다. Cal3d는 임의 한 종류의 캐릭터를 위하여 다수의 객체들이 공유할 수 있는 core 클래스와 core 클래스로부터 생성하여 하나의 특정 객체에 대해서만 사용할 수 있는 데이터를 관리하는 intstance 클래스로 구성된다.
본문에서 우리는 운동게임이 체력의 향상에 미치는 영향을 연구하기 위해 호서대학교 상호작용미디어 연구센터에서 개발한 체감형 운동게임을 이용한다. 본 장은 체감형 운동게임의 시스템과 콘텐츠를 소개한다.
설문조사는 총 40명으로 심박수측정을 통해서 운동효과를 판단하고, 설문지를 통하여 심리적인 운동효과를 보충하고자 하였다. 설문에 대한 응답은 리커트 5점 척도(1=매우부정, 2=부정, 3=보통, 4=긍정, 5=매우긍정)를 이용하였다.

성능/효과

게임경험 및 이용실태와 관련한 결과는 하루에 게임을 하는 시간으로 1시간 미만 35%, 1-2시간 40%를 나타내 대부분의 학생들이 게임을 하는 것으로 나타났고, 주로 이용하는 게임분야는 PC게임이 83%로 많은 학생들이 PC를 이용하여 게임을 하고 있으며 좋아하는 게임 장르는 롤플레잉 48%, FPS 1인칭슈팅 20%로 높게 나타났다.
게임을 하고난 후의 느낌으로 많은 학생들이 운동의 효과가 있을 것 이라고 하였으며, 운동게임을 지속적으로 하는데 도움이 될 것 같다고 많은 학생들이 대답을 하였다. 그리고 운동게임 강도와 시간은 적절한 편이라고 하였으며, 운동을 하면서 게임조정을 하는데 어려움이 없는 것으로 나타났다.
본 연구의 결과 20분 동안 체감형 운동게임을 이용하여 게임을 하였을 때 신체활동 강도가 규칙적으로 운동에 참여하는 남학생 집단이 “매우 가벼운 활동”, 규칙적으로 신체활동에 참여하지 않는 남학생 집단이 “매우 가벼운 활동～가벼운 활동” 수준이었고, 규칙적으로 운동에 참여하는 여학생 집단이 “적당한 활동～가벼운 활동”, 규칙적으로 신체활동에 참여하지 않는 여학생 집단에서는 “가 벼운 신체활동”과 “적당한 활동” 수준의 강도에 해당한다.
설문결과 응답자의 건강상태는 전반적으로 건강하지만 20대 건강한 나이에도 불구하고 50%는 운동에 규칙적으로 참여하지 않는 것으로 나타났으며, 대부분의 학생들이 PC게임을 이용하여 게임을 하는 것으로 나타났고, 롤플레잉과 FPS 1인칭슈팅 장르를 많이 이용하였다. 게임을 하고난 후의 느낌으로 많은 학생들이 운동의 효과가 있을 것 이라고 하였으며, 운동게임을 지속적으로 하는데 도움이 될 것 같다고 많은 학생들이 대답을 하였다.
설문결과 응답자의 건강상태와 운동경험에 대한 결과는 4.1 이상으로 전반적으로 건강하며, 운동을 중요하게 생각하고 있으나 운동참가는 보통수준으로 50%가 운동을 하지 않거나, 주 1-2회 참가하는 것으로 나타났다.
전체 게임을 하는 동안의 평균심박수는 규칙적으로 운동에 참여하는 남학생이 117.34±12.65회/분, 불규칙적으로 운동에 참여하는 남학생이 122.60회/분, 규칙적으로 운동에 참여하는 여학생이 137.74회/분, 불규칙적으로 운동에 참여하는 여학생이 140.20회/분으로 나타났다.
체감형 운동게임을 실험 참여자들이 20분간 하였을 때 심박수가 증가하고 에너지 소모량이 증가하여 근력 및 근지구력, 심폐기능과 같은 체력 향상에 기여할 것으로 판단된다. 따라서 기능성 게임을 시작할 때 심박수 측정과 운동프로토콜을 조절하여 목표심박수 설정을 편리하게 하여 전체적인 신체활동의 강도 조절이 용이하게 남녀노소 체력수준에 맞게 기능성 게임을 이용한 체력 향상에 대한 연구가 추가적으로 이루어져야 할 것으로 판단 된다.
게임에 대한 주관적인 선호도와 기대에 대한 결과로 “운동게임이 실제 운동에 효과가 있겠는가?”에 대한 질문에 “그렇다” 53%, “매우 그렇다”43%로 운동효과를 기대할 수 있는 것으로 나타났으며, “실험한 운동게임이 지속적인 운동에 도움이 될 것 같다”에 대한 질문에 “그렇다” 57%, “매우 그렇다” 33%로 나타났다. 추가로, 게임의 사용성과 관련하여 운동게임을 하는 동안 착용한 심박수 측정기에 대한 거부감이나 운동에 방해는 그리 없는 것으로 나타났다. 단, 여학생의 경우 남학생보다 최초 심박기 착용에 대한 부담이 있었다.

후속연구

그리하여 기능성 게임을 할 때 프로토콜을 조절하여 자신의 목표심박수【〔(최대심박수－안정시심박수)×운동강도〕＋안정시심박수】를 설정해 놓고 주 3회 이상, 한 번의 게임에서 20분∼60분정도로 3개월 이상 수행한다면 기능성 게임을 통해서 건강을 증진시킬 수 있게 체지방 및 혈중지질이 감소되고, 혈관이 발달하고 근육량이 증가하는 등 체력의 향상을 충분히 기대할 수 있을 것으로 판단된다.
체감형 운동게임을 실험 참여자들이 20분간 하였을 때 심박수가 증가하고 에너지 소모량이 증가하여 근력 및 근지구력, 심폐기능과 같은 체력 향상에 기여할 것으로 판단된다. 따라서 기능성 게임을 시작할 때 심박수 측정과 운동프로토콜을 조절하여 목표심박수 설정을 편리하게 하여 전체적인 신체활동의 강도 조절이 용이하게 남녀노소 체력수준에 맞게 기능성 게임을 이용한 체력 향상에 대한 연구가 추가적으로 이루어져야 할 것으로 판단 된다.

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	운동의 효과를 얻기 위해 유지해야하는 기간은?	운동의 효과를 얻기 위해서는 1일 20-60분 운동을, 주당 3-5일 동안, 3개월 이상 유지해야만 효과를 얻을 수 있다[4]. 이렇게 운동을 지속적으로 수행하면서 상쾌함과 활력, 운동을 통하여 형성되는 원활한 대인관계의 형성 등을 얻을 수 있다.
	최근 Serious Game이 어떤 분야와 결합되고 있는가?	기능성 게임(Serious Game)이란 오락이나 재미를 넘어서 특별한 방법으로 게임플레이어를 통해 유용한 결과를 얻는 것을 목적으로 하는 게임이다. 최근 교육, 훈련, 의료, 치료, 운동 등과 게임을 결합하여 게임의 재미요소와 다양한 학습 및 체험을 하게하는 기능성 게임은 게임의 새로운 가능성을 확인하고 활용성을 넓혀가고 있다[5].
	운동을 지속적으로 수행함으로서 얻는 장점은?	운동의 효과를 얻기 위해서는 1일 20-60분 운동을, 주당 3-5일 동안, 3개월 이상 유지해야만 효과를 얻을 수 있다[4]. 이렇게 운동을 지속적으로 수행하면서 상쾌함과 활력, 운동을 통하여 형성되는 원활한 대인관계의 형성 등을 얻을 수 있다. 그러나 규칙적으로 운동에 참여하는 것은 쉽지 않으며, 운동을 중단하는 이유로는 운동을 통해 재미와 즐거움을 얻지 못하고, 시간과 자금의 부족, 운동수행에서의 부정적임 경험 등으로 보고되고 있다[3].

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