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문제 정의
- 본 연구의 목적은 곡률이 있는 대형 모니터를 통해 운전 게임을 할 경우 평면 디스플레이 대비 상이한 자세 제어가 사용되는지를 알아보는 것이다.
- 본 연구의 목표는 대형 모니터에 적용된 디스플레이 곡률이 운전 게임시 사용자의 자세 제어에 영향을 미치는지를 알아보는 것이었다. 본 연구는 50” 대형 디스플레이에서 평면과 600mm의 곡률반경을 고려했다.
- 연습을 하는 동안은 별도의 의자 세팅 없이 편안한 자세를 취하도록 하였다. 연습을 통해 피험자들의 운전게임에 대한 이해와 조작의 숙련도가 충분히 생겼는지를 구두로 확인한 후, 실험에 대해 설명을 했다.
제안 방법
- 50” 대형 커브드 디스플레이를 구현하기 위하여, 세로방향의 다섯 개의 17.1인치 LCD 디스플레이 패널(LP171WE3, LG-Philips, 해상도: 1050 × 1680)을 수평으로 연결하였다[그림 1].
- 이 커브드 디스플레이의 곡률반경은 디스플레이와의 시거리 500mm와 눈에서 목의 회전 중심점까지의 거리 98mm[19]를 고려하여 600mm로 세팅되었다. 다섯 개의 디스플레이 패널 높이를 동일하게 맞추고, 패널간 들뜸을 방지하고, 전체 패널을 600mm의 곡률로 세팅하기 위해서 자체 제작한 플라스틱 재질의 브라켓을 사용하여 패널과 패널이 맞닿는 부분의 상하부를 고정시켰다. 각 디스플레이 패널의 베젤(두께 5mm)부분은 빛반사문제와 화면간 이미지가 비연속적으로 인지되는 문제를 완화시키기 위해 검정색 종이테이프로 마감하였다.
- 종속 변수로는 몸의 움직임을 기술하기 위해 기존 연구들에서 빈번하게 사용된 네 가지의 COP 측정치인 Mean Velocity, Median Power Frequency, Root-Mean-Square Distance, 그리고 Ellipse Area (95% Confidence)를 이용하였다. 데이터는 COP 전후 (AP; Anterio-posterior) 방향과 좌우 (ML; Mediolateral) 방향을 축으로 하는 2차원 stabilogram[그림 3(A)]의 좌표 점(AP, ML)으로 100Hz의 표본율(sampling rate)로 얻어졌으며, 첫 3초간 얻어진 데이터의 평균을 좌표의 원점으로 사용했다. 각 곡률조건에서 측정된 총 데이터 포인트의 수 (N)는 180,000 (100Hz×60sec×30min)개였다.
- 본 실험은 피험자 내 디자인으로, 한 피험자가 두 디스플레이 조건에서 모두 실험을 진행하였다. 디스플레이의 한 조건에서 30분간 운전 게임을 하고, 발생된 피로를 없애기 위해 충분한 휴식 시간(최소 15분)이 주어지고 난 후, 나머지 조건에서 같은 과업을 반복하도록 하였다. 디스플레이 제시 순서는 피험자들간에 균형을 맞추었다.
- 게임을 하는 동안은 의자의 바퀴를 고정하여 위치를 추가 변경할 수 없도록 하였다. 본 실험은 피험자 내 디자인으로, 한 피험자가 두 디스플레이 조건에서 모두 실험을 진행하였다. 디스플레이의 한 조건에서 30분간 운전 게임을 하고, 발생된 피로를 없애기 위해 충분한 휴식 시간(최소 15분)이 주어지고 난 후, 나머지 조건에서 같은 과업을 반복하도록 하였다.
- 실험실은 암막 커튼을 이용하여 외부의 빛을 차단하였고, 사용자가 작업을 하는 동안 시야에 들어오는 부분들 (앞쪽 및 좌우측의 벽면과 책상 위)은 모두 검정색 천으로 덮었다. 실내 조명수준은 약 700lx정도였다.
- 팔걸이도 높이 조절이 가능했으나, 운전게임 중 원활한 핸들 조작을 위해 최하단 높이로 고정했다. 의자 위에는 압력 매트(CONFORMatⓇ, Tekscan Inc.)를 놓아 사용자의 COP(Center of Pressure)를 측정하였다. 압력 매트의 크기(가로×세로)는 618mm × 539mm였으며, 총 1024(32 × 32)개의 압력센서로 구성되었다.
- 일반적인 사무용 책상 (가로 × 세로 × 높이=150cm × 60cm × 73cm) 위에 5개의 디스플레이 패널들을 다관절 모니터암(EM23346, Xergo, 타이완)을 이용하여 모니터의 중앙이 눈과 15° 정도의 하방 시야각이 만들어지는 위치에 설치하였다[그림 1].
- 시력, 색맹, 색약, 근골격계질환, 게임관심도)을 만족한 피험자들은 모두 과업으로 선정된 자동차 경주 컴퓨터 게임 (Need for Speed Most Wanted 2, Electronic Arts)을 이전에 해본 적이 없었기 때문에, 게임의 목표, 조작법 등에 익숙해지도록 최소 30분 이상의 연습시간이 주어졌다. 피험자는 시내 도로 환경을 1인칭 시점으로 주행하며 타겟을 찾는 게임을 수행하였다. 게임의 수행도는 약간의 개인차는 발생하였지만 찾는 타겟의 수가 거의 일정한 수준을 보이도록 하였다.
- 피험자는 주어진 의자를 본인이 가장 편안하게 느껴지는 상태로 디스플레이와의 거리를 조절(앞서 600mm를 곡률로 선정했으나, 일상적인 사용 환경을 고려함)하여 의자를 위치시킨 후, 높낮이를 조절했다. 게임을 하는 동안은 의자의 바퀴를 고정하여 위치를 추가 변경할 수 없도록 하였다.
대상 데이터
- COP가 움직인 부분의 넓이를 나타내기 위하여 COP 점들의 95%를 포함하는 타원의 넓이를 구하는 95% Confidence ellipse area를 아래의 식으로 계산하여 데이터로 이용하였다[20][21].
- 본 연구는 50” 대형 디스플레이에서 평면과 600mm의 곡률반경을 고려했다.
- 본 연구에는 VDT 사용 경험이 있는 20대 대학생 총 10명[남: 6명, 여: 4명, 평균(표준편차)나이 = 20.9(1.5)세]이 참여하였다. 이 학생들은 모두 피험자 모집 전단지를 보고 실험에 참여했다.
- 실험실은 일반적 VDT 환경으로 구성되었다. 일반적인 사무용 책상 (가로 × 세로 × 높이=150cm × 60cm × 73cm) 위에 5개의 디스플레이 패널들을 다관절 모니터암(EM23346, Xergo, 타이완)을 이용하여 모니터의 중앙이 눈과 15° 정도의 하방 시야각이 만들어지는 위치에 설치하였다[그림 1].
- 압력 매트의 크기(가로×세로)는 618mm × 539mm였으며, 총 1024(32 × 32)개의 압력센서로 구성되었다.
- 실내 조명수준은 약 700lx정도였다. 운전 게임을 위해서 한 개의 핸들과 세 개의 페달 형태의 입력 장치로 구성된 LogitechⓇ의 G27 Racing Wheel이 입력장치로 사용되었다[그림 2].
데이터처리
- 통계적 분석을 위해서는 2개의 곡률 조건에 대해 paired t-test를 사용했다. p-value < 0.
이론/모형
- 색맹, 색약 여부는 Ishihara 색맹 검사표를 이용하여 검사를 진행했다. 근골격계 질환여부는 self-report의 방법으로 구두로 확인하였다. 실험에서 과업으로 주어질 운전게임에 흥미가 있는지 여부를 구두로 확인해서, 1시간 동안 게임을 지속할 만큼 흥미가 있다고 응답한 경우에만 실험에 참여시켰다.
- 시력판의 숫자들중 50% 이상의 숫자를 바르게 판독 시 인정하였고, 그림과 문자시표는 제외하였다[18]. 색맹, 색약 여부는 Ishihara 색맹 검사표를 이용하여 검사를 진행했다. 근골격계 질환여부는 self-report의 방법으로 구두로 확인하였다.
- 8의 시력을 갖고 있었으며, 색맹, 근골격계 질환이 없었다. 시력은 한식 표준 3M용 시력 검사표를 이용해 측정했다. 시력판의 숫자들중 50% 이상의 숫자를 바르게 판독 시 인정하였고, 그림과 문자시표는 제외하였다[18].
- 2수준의 디스플레이 곡률 (평면, 커브드-곡률 600mm)이 독립변수로 이용되었다. 종속 변수로는 몸의 움직임을 기술하기 위해 기존 연구들에서 빈번하게 사용된 네 가지의 COP 측정치인 Mean Velocity, Median Power Frequency, Root-Mean-Square Distance, 그리고 Ellipse Area (95% Confidence)를 이용하였다. 데이터는 COP 전후 (AP; Anterio-posterior) 방향과 좌우 (ML; Mediolateral) 방향을 축으로 하는 2차원 stabilogram[그림 3(A)]의 좌표 점(AP, ML)으로 100Hz의 표본율(sampling rate)로 얻어졌으며, 첫 3초간 얻어진 데이터의 평균을 좌표의 원점으로 사용했다.
성능/효과
- 본 연구는 50” 대형 디스플레이에서 평면과 600mm의 곡률반경을 고려했다. 네 가지의 COP 측정치가 계산 되었는데,이들 중 평면 디스플레이가 곡면 디스플레이대비 더 큰 APRMS값을 보였다.
- 모든 측정치들 중 AP방향의 RMS값만이 유의수준에 접근했는데 (p = 0.09), 평면 디스플레이를 이용할 때가 커브드 디스플레이를 이용 할 때보다 더 큰 RMS 값을 보였다[그림 5, 표1]. 이를 통해서 피험자가 평면 디스플레이를 이용해서 운전 게임을 하는 동안 전후 방향으로 더 많은 움직임을 보였던 것을 알 수 있다.
- 09), 평면 디스플레이를 이용할 때가 커브드 디스플레이를 이용 할 때보다 더 큰 RMS 값을 보였다[그림 5, 표1]. 이를 통해서 피험자가 평면 디스플레이를 이용해서 운전 게임을 하는 동안 전후 방향으로 더 많은 움직임을 보였던 것을 알 수 있다. 통계적으로 유의하지는 않았지만 (p≥0.
- 통계적으로 유의하지는 않았지만 (p≥0.24), Mean Velocity와 ML방향의 RMS는 평면에서 더 높은 값을 보였고, AP와 ML방향의 Median Power Frequency 및 95% Ellipse area의 경우는 커브드 경우가 더 높게 나타났다.
- 실험을 시작하기 전 실험에 관한 설명을 들은 후 생명윤리위원회에 의해 승인된 동의서를 작성하였다. 피험자들은 좌우안 모두 최소 0.8의 시력을 갖고 있었으며, 색맹, 근골격계 질환이 없었다. 시력은 한식 표준 3M용 시력 검사표를 이용해 측정했다.
후속연구
- 디스플레이 곡률에 따른 운전게임 중에 나타날 수 있는 변화를 설명하기 위해서는, 본 연구에서 고려한 행동상의 변화외에도, 작업부하, 몰입감, 시각피로, 눈의 Gazing 패턴, 자세 제어를 위한 집중도상의 차이점, 그리고, 주관적 만족도 등에 대한 추가적인 측정이 필요하다. 또한, 사용자 연령, 운전 경험, 다양한 운전 게임 숙련도, 장시간의 과업시간 등의 영향을 추가적으로 검토할 필요가 있다.
- 디스플레이 곡률에 따른 운전게임 중에 나타날 수 있는 변화를 설명하기 위해서는, 본 연구에서 고려한 행동상의 변화외에도, 작업부하, 몰입감, 시각피로, 눈의 Gazing 패턴, 자세 제어를 위한 집중도상의 차이점, 그리고, 주관적 만족도 등에 대한 추가적인 측정이 필요하다. 또한, 사용자 연령, 운전 경험, 다양한 운전 게임 숙련도, 장시간의 과업시간 등의 영향을 추가적으로 검토할 필요가 있다. 마지막으로, 본 논문에서 사용된 4가지 COP 측정치외의 추가적인 시계열 데이터 분석방법 (e.
- 또한, 사용자 연령, 운전 경험, 다양한 운전 게임 숙련도, 장시간의 과업시간 등의 영향을 추가적으로 검토할 필요가 있다. 마지막으로, 본 논문에서 사용된 4가지 COP 측정치외의 추가적인 시계열 데이터 분석방법 (e.g. Multiscale Entropy)을 통해 동적 데이터의 해석방법을 다양화시키는 노력이 필요하다.
- VDT환경에서의 자세에 대한 다양한 연구들이 오랫동안 진행되어 왔고[7][8][9], ISO9241을 포함한 여러 표준들에서 모니터 작업 환경에 맞는 자세와 관련된 여러 추천 사항 등이 제시되고 있지만, 여전히 VDT환경과 관련한 근골격계 질환들이 보고되고 있다. 이와 더불어, 기존의 디스플레이관련 표준들은 CRT (볼록 곡면) 또는 평면 디스플레이를 위한 것으로, 이 표준들이 현재 출시중인 커브드 디스플레이와 같은 오목 곡면 디스플레이에도 그대로 적용될 수 있는지는 인간공학적 주제 (가시성, 시작업성, 시피로 등)에 대한 추가 연구를 통해 검증되어야 한다[10][11][12][13]. 또한, VDT환경과 자세에 관하여 WMSD (Work-related Musculoskeletal Disorder) 측면에서 많은 연구들이 진행되어왔지만[14][15][16], 디스플레이 곡률의 영향에 대한 연구는 아직 존재하지 않는다.
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