[논문]스마트워치에서의 효율적인 문자입력을 위한 트랙볼 센서 기반 UI 설계 및 구현

이지은; 안정은; 박경수; 최고은; 문일영

doi:10.12673/jant.2015.19.5.452

스마트워치에서의 효율적인 문자입력을 위한 트랙볼 센서 기반 UI 설계 및 구현
Design and Implementation of Trackball Based UI for Efficient Text Entry on Smartwatch 원문보기

한국항행학회논문지 = Journal of advanced navigation technology, v.19 no.5 = no.74, 2015년, pp.452 - 457

이지은 (한국기술교육대학교 컴퓨터공학부) , 안정은 (한국기술교육대학교 컴퓨터공학부) , 박경수 (한국기술교육대학교 컴퓨터공학부) , 최고은 (한국기술교육대학교 컴퓨터공학부) , 문일영 (한국기술교육대학교 컴퓨터공학부)

초록
AI-Helper

최근 사용자들의 취향을 고려하는 다양한 디자인을 내세워 기존의 안경, 시계 등의 친숙한 형태의 웨어러블 디바이스가 등장하면서 많은 인기를 얻고 있다. 하지만 착용이 가능한 초소형 디바이스라는 특성을 고려하지 않고 기존의 스마트폰 UI/UX를 적용하였기 때문에 작은 디스플레이 상에서 문자 입력이라는 문제점을 안고 있다. 이에 본 논문에서는 스마트워치와 같은 웨어러블 디바이스의 기존 입력 방법과 관련 연구들을 분석하여 UI/UX에 대한 문제점을 도출하고 스마트 워치를 위한 새로운 입력 방식을 제안한다. 이를 위해, 트랙볼 센서를 활용하여 웨어러블 디바이스에서 효율적인 문자 입력이 가능하도록 설계하고 구현한 결과를 통해 제안된 인터페이스의 유용성 및 성능을 검증한다.

Abstract ▼ AI-Helper

Recently, wearable devices have gained popularity with familiar form factors and designs of eye-wear and watch to satisfy wearers' various preferences. Since UI/UX of smartphones can not be applied directly on smaller wearable devices, text entry on wearable devices is still problematic. In this paper, we first identify UI/UX problems of existing input methods and propose a new input method for wearable devices specifically targeting smartwatch platforms. We design and implement an efficient text entry method for wearable devices using trackball sensor and evaluate its performance and usability.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

본 논문에서는 관련 연구들을 토대로 센서 기반의 웨어러블 디바이스에서의 문자 입력 인터페이스를 위한 요구사항을 도출하였다. 스마트워치의 터치패널에서의 인터랙션 시에 발생 되는 문제들을 해결할 수 있어야 한다.
본 논문에서는 스마트워치에서의 입력 문자를 해결하고자 스마트워치 내부의 센서가 아닌 별도의 센서를 기반으로 한 새로운 인터페이스를 설계하고 이를 구현한 결과를 보였다. 또한 효율적인 한글 문자 입력 방법을 제안하여 기존 스마트폰에서 많이 사용되고 있는 한글 키보드와의 비교를 통해 그 유용성 및 성능을 검증하였다.
본 논문에서는 웨어러블 디바이스인 스마트 워치의 기존 입력 방법과 관련 연구들을 분석하여 문제를 파악하고, 스마트워 치를 위한 새로운 입력 방식을 제안한다. 특히 트랙볼 센서를 활용하여 스마트워치에서 문자 입력을 가능하게 하는 인터페이스를 제시하고 이를 이용한 효율적인 한글 입력 방법을 제안한다.
분 논문에서 제시하는 한글 입력 방법은 기존의 방법들을 활용하여 자음과 모음의 파생 문자와 한글 빈도수를 고려하면서 입력 횟수를 줄일 수 있도록 설계되었다. 한글의 입력원리를 이용하여 센서의 조작 횟수를 최소화할 수 있는 방법을 모색하고자 한다.

제안 방법

구현된 스마트워치와 입력 센서의 인터페이스를 통해, 트랙볼 센서를 멈추지 않고 계속적으로 조작할 때 일정 시간동안 몇번의 입력을 할 수 있는지에 대해 실험하였다. 실험 결과 1초에 평균 40번의 센서 데이터의 입력이 있었고 이를 처리 과정에서 필터링 되는 데이터를 고려할 경우 1초 동안에 평균 20번의 이벤트를 생성하여 UI를 제어할 수 있다.
앞서 설계된 입력 인터페이스를 이용하여 트랙볼 기반의 한글 입력 UI를 설계하였다. 기본적으로 상용 스마트워치들은 원형 혹은 사각형 스크린을 가지고 있지만 UI 배치가 비교적 복잡한 원형의 UI를 기준으로 설계하였다. 그림 3은 원형의 스마 트워치를 위한 한글 입력 문자 입력 UI의 설계 화면이다.
기존에 스마트워치에서의 한글 입력에 대한 비교 대상이 존재하지 않아 스마트폰의 한글 키보드를 스마트워치에 적용하여 를 한손으로 입력한다는 가정하에 성능을 비교하였다. 비교를 위하여 한글 입력에 많이 사용되고 있는 대표적인 키보드인 천지인과 나랏글을 비교 대상으로 선정하였다.
위의 요구사항들을 토대로 상용 스마트워치 내부의 여러 가지 센서들(조도센서, 근접센서 등)을 입력에 적용하기 위해서는 위의 요구사항들을 만족시키기가 어렵다. 때문에 별도의 입력 센서들을 테스트한 결과 인터페이스에 적용할 센서로서 4방향 및 클릭 인식이 가능한 트랙볼 센서를 선택하였다.
영문과 한글 입력을 모두 지원하는 쿼티키보드는 모든 문자를 하나의 키보드에 보여주기 때문에 어떤 문자를 입력하더라도 1번의 입력만이 필요하다. 또한 삼성의 모아키는 21개의 모음을 드래그 제스처를 이용하여 입력할 수 있도록 만들어 입력의 횟수를 줄이고자 하였다.
본 논문에서는 스마트워치에서의 입력 문자를 해결하고자 스마트워치 내부의 센서가 아닌 별도의 센서를 기반으로 한 새로운 인터페이스를 설계하고 이를 구현한 결과를 보였다. 또한 효율적인 한글 문자 입력 방법을 제안하여 기존 스마트폰에서 많이 사용되고 있는 한글 키보드와의 비교를 통해 그 유용성 및 성능을 검증하였다.
본 논문에서 제안하는 입력 방법에 필요한 요구사항을 모두 만족시킬 수 있는 입력 센서로서 블랙베리 트랙볼 센서 모듈 (Blackberry trackball sensor module)을 선택하였다. 트랙볼은 작은 볼 형태의 포인팅 장치로 볼을 돌리는 조작을 통해 상하좌우 방향의 움직임을 측정할 수 있다.
분 논문에서 제시하는 한글 입력 방법은 기존의 방법들을 활용하여 자음과 모음의 파생 문자와 한글 빈도수를 고려하면서 입력 횟수를 줄일 수 있도록 설계되었다. 한글의 입력원리를 이용하여 센서의 조작 횟수를 최소화할 수 있는 방법을 모색하고자 한다.
최근 상용 어플리케이션이나 관련 연구들을 분석하였을 때, 스마트워치에서의 영문 입력 방법에 대한 연구 및 특허들은 다수 존재하였다. 스마트워치의 제한적인 디스플레이에 적합하게 사용될 수 있도록 키보드 UI 관점에서 해결책을 제시하였다. 하지만 스마트워치에서의 한글 입력에 대한 연구나 별다른 솔루션이 나오지 않고 있다.
트랙볼 조작을 통해 입력된 센서 데이터가 블루투스 통신을 통해 스마트워치에 전송되는 구조이다. 아두이노 통합 개발 환경 (IDE; integrated development environment)에서 연결된 입력 센서를 제어하여 센서 값을 측정하고 사용 가능한 데이터로 처리 후 데이터 포맷에 맞게 데이터를 변환하여 스마트폰을 거쳐 페어링 된 스마트워치에 전송하게 된다.
앞서 설계된 입력 인터페이스를 이용하여 트랙볼 기반의 한글 입력 UI를 설계하였다. 기본적으로 상용 스마트워치들은 원형 혹은 사각형 스크린을 가지고 있지만 UI 배치가 비교적 복잡한 원형의 UI를 기준으로 설계하였다.
웨어러블 디바이스에서 새로운 인터페이스를 설계하기 위해 기존의 인터페이스 문제점과 스마트워치의 특성을 고려하여 필요한 요구사항들을 정의하였다.
스마트워치의 터치패널에서의 인터랙션 시에 발생 되는 문제들을 해결할 수 있어야 한다. 이러한 요구사항을 수용할 수 있는 새로운 접촉 방식의 스마트워치 인터랙션을 위한 사용자 인터페이스를 설계하고 입력 센서와 웨어러블 디바이스를 연동하여 스마트워치의 화면을 제어하도록 구현하였다.
이를 토대로 4장에서는 구체적으로 스마트워치에서 어떻게 한글을 입력할 것인지에 대해 언급한다. 트랙볼 센서의 특성을 고려하여 스마트워치 기반의 한글 문자 입력을 위한 UI를 설계하였고 한글의 파생 원리와 문자별 사용 빈도수를 고려하여 입력 횟수를 줄일 수 있는 방법을 제안한다.
본 논문에서는 웨어러블 디바이스인 스마트 워치의 기존 입력 방법과 관련 연구들을 분석하여 문제를 파악하고, 스마트워 치를 위한 새로운 입력 방식을 제안한다. 특히 트랙볼 센서를 활용하여 스마트워치에서 문자 입력을 가능하게 하는 인터페이스를 제시하고 이를 이용한 효율적인 한글 입력 방법을 제안한다.

대상 데이터

기존에 스마트워치에서의 한글 입력에 대한 비교 대상이 존재하지 않아 스마트폰의 한글 키보드를 스마트워치에 적용하여 를 한손으로 입력한다는 가정하에 성능을 비교하였다. 비교를 위하여 한글 입력에 많이 사용되고 있는 대표적인 키보드인 천지인과 나랏글을 비교 대상으로 선정하였다. 표 1은 스마트워 치에서의 입력이라고 가정하여 간단한 문장인 “안녕하세요”를 한 손으로 입력 시에 입력 타수(Input hits)와 운지 거리(Finger distance)를 측정한 결과 값이다.
그림 4는 스마트워치에서의 한글 입력을 위해 설계한 UI를 상용 스마트워치에 적용하여 상용 워치에 구현한 결과 화면이다. 테스트 단말은 원형 디스플레이 형태인 모토로라(Motorola) 의 Moto 360이며 디스플레이 하단에 조도 센서가 화면을 일부 가리는 것을 고려하여 문자 입력 UI가 모두 보일 수 있도록 위치를 조절하여 설계 UI를 적용하였다.

성능/효과

또한 천지인과 나랏글 키보드를 이용한 입력의 경우 운지거리가 멀기 때문에 입력의 속도를 떨어뜨리는 요인이 되는 반면, 트랙볼 입력은 터치가 아닌 소형의 트랙볼로 조작하는 방식이기 때문에 비교적 적은 움직임으로 문자를 입력할 수 있다. 결과적으로 트랙볼 입력을 스마트워치에 적용할 시에 센서의 조작을 최소화하면서 기존의 한글 입력 키보드만큼의 속도로 입력이 가능하다는 실험 결과를 도출하였다.
구현된 스마트워치와 입력 센서의 인터페이스를 통해, 트랙볼 센서를 멈추지 않고 계속적으로 조작할 때 일정 시간동안 몇번의 입력을 할 수 있는지에 대해 실험하였다. 실험 결과 1초에 평균 40번의 센서 데이터의 입력이 있었고 이를 처리 과정에서 필터링 되는 데이터를 고려할 경우 1초 동안에 평균 20번의 이벤트를 생성하여 UI를 제어할 수 있다. 제안된 입력 방법에는 8 개의 문자 입력 UI로 구성되며 가장 오른쪽에 있는 문자 입력 까지 총 8번의 포인터 이동이 있고 위 방향으로 돌리는 제스처 까지 함하면 최대 9번의 입력이 있으면 한 개의 문자 입력이 가능하다.
입력 타수는 1초당 소리 단위 입력 횟수이며 운지 거리는 기존의 스마트폰에서 입력 시에 입력 타수와 키 간 공백의 합을 측정한 결과의 평균 수치이다. 실험 결과, 트랙볼을 이용한 방법이 천지인, 나랏글과 입력타수가 비슷한 수치를 보였으며 빠른 정도는 천지인, 트랙볼 입력 그리고 나랏글의 순서였다.
실험 결과 1초에 평균 40번의 센서 데이터의 입력이 있었고 이를 처리 과정에서 필터링 되는 데이터를 고려할 경우 1초 동안에 평균 20번의 이벤트를 생성하여 UI를 제어할 수 있다. 제안된 입력 방법에는 8 개의 문자 입력 UI로 구성되며 가장 오른쪽에 있는 문자 입력 까지 총 8번의 포인터 이동이 있고 위 방향으로 돌리는 제스처 까지 함하면 최대 9번의 입력이 있으면 한 개의 문자 입력이 가능하다. 따라서 1초에 최소 1.

후속연구

블랙베리 트랙볼 센서 모듈의 경우 형태가 매우 작기 때문에 스마트워치 혹은 밴드에 부착하여 입력 장치로서 사용될 수 있다. 부착 형태에 관련해서는 해당 인터페이스에 대한 연구와 테스트를 통해 추가적인 검증이 필요하다.
제안된 센서 기반의 문자 입력 인터페이스를 이용한다면 한글뿐만 아니라 영문, 특수문자 등의 입력 또한 가능할 것이며 트랙볼 센서가 아닌 다른 입력 센서 혹은 장치에 적용하여 입력 표현성을 확장시켜 스크린 확대/축소, 스크린 캡처 등을 위한 새로운 제스처 입력으로 응용할 수 있을 것으로 보인다. 향후 연구 과제로는 여러 가지 센서 기반의 인터페이스를 이용하여 메시지, 게임 등의 여러 기능들을 수행할 수 있도록 확장하기 위한 연구가 필요할 것이며 착용 상태에서 자연스러운 움직임 인식과 문자 입력을 위하여 현재 인터페이스에 대한 사용자 스터디가 요구된다.
제안된 센서 기반의 문자 입력 인터페이스를 이용한다면 한글뿐만 아니라 영문, 특수문자 등의 입력 또한 가능할 것이며 트랙볼 센서가 아닌 다른 입력 센서 혹은 장치에 적용하여 입력 표현성을 확장시켜 스크린 확대/축소, 스크린 캡처 등을 위한 새로운 제스처 입력으로 응용할 수 있을 것으로 보인다. 향후 연구 과제로는 여러 가지 센서 기반의 인터페이스를 이용하여 메시지, 게임 등의 여러 기능들을 수행할 수 있도록 확장하기 위한 연구가 필요할 것이며 착용 상태에서 자연스러운 움직임 인식과 문자 입력을 위하여 현재 인터페이스에 대한 사용자 스터디가 요구된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	웨어러블 디바이스의 장점은?	웨어러블 디바이스는 스마트폰과의 블루투스 연결을 통해 간편하게 사용이 가능하다는 장점이 있다. 그 중에서도 스마트 워치는 친숙한 시계 형태를 취하고 있고 다양한 사용자들의 취향을 고려하는 디자인을 내세워 많은 인기를 얻고 있다.
	웨어러블 디바이스의 단점은 어떤 것이 있나요?	이와 같은 성장세에도 불구하고 웨어러블 디바이스는 배터리의 지속 시간, 디스플레이 크기 제약에 따른 문자입력의 어려움 등의 문제를 안고 있다. 작은 폼팩터와 착용성이라는 웨어러블 디바이스의 특성을 고려하지 않고 기존 스마트폰과 유사한 UI/UX (user interface/user experience)를 적용했기 때문이다.
	스마트워치에서는 스크린 터치 방식이 불편하기 때문에 어떤 방식을 사용하나요?	스크린 터치 방식으로 입력 시에 키보드 입력이나 정교한 입력을 하기에는 스마트워치의 패널 크기가 너무 작고 입력 시에 화면을 가릴 수 있기 때문에 오류 발생률이 높아진다. 따라서 스마트워치에서의 터치 방식은 간단한 버튼 클릭이나 swipe, scroll 정도의 입력 기능만 사용할 수 있다. 기존 스마트워치에서는 스크린터치 이외에 음성인식을 통한 입력이 가능하다.

참고문헌 (9)

J. E. Seo, "What is the marketing strategy of smart watch as appcessory?," Korea Institute of Science and Technology Information Market Report, Vol. 4, Issue 9, pp. 8-11, 2014.11.
H. S. Yoon, J. E. Lee, and K. T. Lee, "A survey of research trends on smart watch interaction," in Proceeding of the Korea Computer Congress 2015, Jeju-do: Korea, pp. 371-373, 2015.
Minuum Keyboard, "Typing on android wear" [Internet]. Available : http://minuum.com/typing-on-android-wear/
5 Tiles Keyboard, "The keyboard designed for the future 5-tiles" [Internet]. Available : http://fivetiles.com/
R. Xiao, G. Laput, and C. Harrison, "Expanding the input expressivity of smartwatches with mechanical pan, twist, tilt and click," in Proceeding of the Conference on Human Factors in Computing Systems 2014, Toronto: Canada, pp. 193-196, 2014.
G. Laput, R. Xiao, X. Chen, S. E. Hudson, and C. Harrison, "Skin buttons: cheap, small, low-power and clickable fixed-icon laser projections," in Proceeding of the User Interface Software and Technology Symposium 2014, Hawaii: HI, pp. 389-394, 2014.
M. Ogata and M. Imai, "Skinwatch: skin gesture interaction for smart watch,"in Proceeding of the Augmented Human 2015, Singapore: Singapore, pp. 21-24, 2015.
Wikipedia, "Hangul" [Internet]. Available: https://ko.wikipedia.org/wiki/%ED%95%9C%EA%B8%80.
H. S. Kim, "Research on the korean language frequency 2", The National Institute of The Korean Language, Seoul: Korea, Research Report CM00017529, pp. 1-780, 2005.

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증