[논문]디자이니어 양성 커리큘럼 내 융합설계프로젝트 사례: 웨어러블 손목 마사지 기기의 햅틱 디자인

임덕신; 권경현

doi:10.18108/jeer.2020.23.2.43

[국내논문] 디자이니어 양성 커리큘럼 내 융합설계프로젝트 사례: 웨어러블 손목 마사지 기기의 햅틱 디자인
Haptic Design of a Wearable Wrist Massage Device as a Capstone Design Project of Designeer Education Program 원문보기

공학교육연구 = Journal of engineering education research, v.23 no.2, 2020년, pp.43 - 48

임덕신 (홍익대학교 기계.시스템디자인공학과) , 권경현 (홍익대학교 기계.시스템디자인공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

This paper deals with a Capstone Design project which is a wearable haptic wrist massage device design carried out within the 'Designeer' education program. Following design thinking process is recommended throughout a year in order to ensure a desirable, feasible and viable product. Dealing with a real problem of the field requires open-minded and flexible attitudes both from students and professors. Integrating design in an engineering project does not mean always making better looking product. User experience design allows wider opportunity to engineers to deal with design. A case study of developing a wearable wrist massage device shown in this paper demonstrate haptic design and how haptic properties can be optimized to offer best user experience of hand massaging. This study identified that starting lateral pressure movements from the center in larger area using air tubes gives better feeling as self-massage using wrist wearing devices.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

이 프로젝트를 사례로 드는 이유는 공학-디자인을 융합하는데 있어 외관 디자인, 즉 스타일에 국한하지 않고 오감을 모두 디자인에 활용할 수 있다는 것을 배우고 실천한 사례이기 때문이다. 따라서 이 논문의 핵심은 설계와 디자인 결과 자체보다는 기계공학과 학생들이 햅틱을 디자인의 문제로 접근한 그 프로세스와 사용자 감성을 최적화하기 위한 프로토타이핑 및 평가를 통하여 손목 마사지를 위한 햅틱 디자인 방향성을 제시한 그 결과로 보는 데 의미가 있다.
햅틱 인터페이스는 베이스의 고정 위치에 따라 외부 고정형,인체 고정형, 비부착형으로 나누어 볼 수 있는데 (김민철,2004), 인체 고정형 손 착용 사례가 이 프로젝트에 해당한다. 또한, 대부분의 인체 고정형 중 손 착용 웨어러블이 조작 정밀도를 높이는 의료 등 산업에 쓰이거나, 센서의 집약으로 생체데이터 수집하는 데 쓰이지만, 본 연구는 인간의 손맛을 재현한다는 목적이 차별화된다. 인간의 손맛을 재현하려는 사례로 팔찌 형태 (Baumann, 2010) (Gupta, 2017) 혹은 이보다 더넓은 손목 주변부를 감싸는 스프린터 형태 (Israr, 2018)도 있다.
본 논문은 대학특성화 사업으로 기계공학과 학부 교육 과정에 디자인을 융합하여 제공하는 ‘디자이니어’ 양성 프로그램(임현준, 2017)을 기반으로 한 사례연구이다.
이 ‘디자이니어’양성 커리큘럼을 운영하며 발굴된 의미 있는 교수자-학습자의 상호 학습 효과를 보여주는 캡스톤 디자인 사례를 소개한다.

제안 방법

따라서 디자인의 개선 및 최적화 요인으로 조형적 요소 대신 햅틱 – 즉, 사용자리서치로부터 찾은 인사이트인 “횡 방향으로 문질러 주는 느낌”을 가장 근사하게 재현하고자 Fig. 4 프로토타입에 기본 햅틱패턴을 구현하여 1차 반응 조사를 실시하였다.
6과 같이 패턴 1과 2는 안에서 밖으로, 패턴 3과 4는 밖에서 안으로 횡 방향 마사지를 한다. 또한, 순차적 공기주입 튜브의 접촉면적에 대해 패턴 1과 3은 좁게, 패턴 2와 4는 상대적으로 넓은 면적이 닿도록 하였다.
수집된 데이터가 더 많으면 많을수록 좋겠지만 디자인적 사고프로세스는 사용자 피드백을 받아 신속하게 (Agile) 개선된 디자인을 내놓고, 이를 구현하는 반복 (Iteration) 횟수를 늘리는 것을 권장하므로, 이 정도의 방향성을 제시한 후 이후 고충실도 프로토타입의 동작 구현에 더 매진하도록 프로세스를 가속화 하였다.
여기 소개되는 웨어러블 손목 마사지 기기의 햅틱 디자인 프로젝트 사례를 디자인적 사고의 세 가지 렌즈인 기술, 비즈니스, 인간 (Brown, 2008) 각각에 비추어 보면, 기술 관점에서는 마사지 효과를 위한 순차적 공기주입 시스템을 설계 및 개발하였고¹⁾, 비즈니스 관점에서는 동적인 직업군에서 업무 중에 착용 가능한 웨어러블 기기를 제안했으며, 인간 관점에서는 수기 마사지사가 횡 방향으로 주무르듯 마사지하는 느낌을 재현해 준 사례이다.
따라서 손목 마사지기의 개발 목표는 압력을 기본으로 수기 안마를 모사하는 움직임을 재현하는 제품으로 일상생활을 영위하며 사용하기 편리한 것으로 설정하였다. 이러한 목표를 갖고 프로젝트에 착수, 공감과 문제 정의 단계에서 데스크 리서치와 전문수기 마사지사 인터뷰를 시행하였으며, 아래 Fig. 1과 같이 횡방향으로 주무르는 패턴이 수기 마사지의 핵심적인 움직임이라는 점을 발견하였다. 뒤이어 아이디어 발산단계에서는 Fig.
이러한 초기 피드백을 바탕으로 기본 햅틱을 정한 후 햅틱디자인을 시작점과 접촉면적을 달리하여 네 개의 샘플로 제작하였다. Fig.
프로젝트팀원 주변에서 참여 의사를 보인 지원자를 다양한 연령대로 모집하였다. 총 18명 (남자 10명, 여자 8명 / 20대 13명, 30대 1명, 40대 1명, 50대 4명, 60대 1명)의 참여자가 패턴 네 개를 모두 체험 및 평가 (Within-subject)하는 방식으로 진행하였다. 평가는 개인별로 진행하고 사용자가 편한 장소에서 시행하였다.
교내창의적 종합설계 경진대회 부스에 전시하면서 관람객을 대상으로 하였다. 총 18명의 관람객이 즉석에서 평가를 수락하였고 강도와 사용성, 안마 느낌을 주로 질문하였다. 이후 단계에 반영된 시사점은 안마의 강도가 보통 (13명) 혹은 약하다(4명)는 반응이 대다수여서 강도를 더 높일 필요가 있다는 것과 마사지의 느낌은 두드림, 주무름, 문지름, 압박 중 주무름(9명)이라는 단어를 과반수가 선택, 압박 (5명)과 문지름 (4명)의 표현도 연관된다는 것이다.
총 18명 (남자 10명, 여자 8명 / 20대 13명, 30대 1명, 40대 1명, 50대 4명, 60대 1명)의 참여자가 패턴 네 개를 모두 체험 및 평가 (Within-subject)하는 방식으로 진행하였다. 평가는 개인별로 진행하고 사용자가 편한 장소에서 시행하였다. 표본이 모든 연령대와 직업을 대변하는 데 충분하지 않은 점은 한계로 남는다.

대상 데이터

교내창의적 종합설계 경진대회 부스에 전시하면서 관람객을 대상으로 하였다. 총 18명의 관람객이 즉석에서 평가를 수락하였고 강도와 사용성, 안마 느낌을 주로 질문하였다.

이론/모형

햅틱의 속성을 소통하는 데 정적 (스케치) & 동적 (제스처)방법이 동원되어도 부족하였듯 (이원준, 2012) 촉각의 감성을 소통하는 것이 쉽지 않다. 이 프로젝트팀과 교수진은 애플의 휴먼 인터페이스 가이드라인 등 (Apple, n.d) (Baker, 2019)을 참고하여 햅틱 패턴을 시각화하였다. 햅틱의 감성평가 사례를 기계공학과에서 접근한 사례 (전차수, 2010)와 디자인 사례 (주다영,2014)등의 선행연구를 참고하여 햅틱 요인 설정 및 평가 계획을 수립한 것이 다음의 Ⅲ.

성능/효과

이것이 디자인 최적화 요인으로 설정한 연구문제에 명확한 답을 제공하기 위해 요인 간 효과를 이원분산분석을 시행하여 본 것이 아래 Table 3이다. 이원분산분석 결과 패턴의 접촉면과 시작점(마사지의 방향) 각각은 유의하지만, 이들 간의 상호작용은 없다.
총 18명의 참여자가 4개의 패턴으로 제작된 손목 마사지를 받은 후 마사지 느낌에 대한 평가자의 선호도를 리커트 척도(Likert Scale) 10점 척도로 설문한 결과를 비교 분석한 결과 Fig. 7과 같이 패턴 2가 가장 선호되었다. 패턴 2는 마사지 접촉면이 넓고, 방향을 안에서 바깥으로 향한 방식이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	캡스톤 디자인 프로세스는 무엇을 기본으로 하는가?	‘디자이니어’ 양성을 위한 캡스톤 디자인 프로세스는 발산수렴을 민첩하게 (Agile) 반복 (Iteration)하는 디자인적 사고프로세스를 기본으로 한다 (임덕신, 2019). 이상적으로 Fig.
	캡스톤 디자인 사례를 본 연구에서 사례로 든 이유는 무엇인가?	이 프로젝트를 사례로 드는 이유는 공학-디자인을 융합하는데 있어 외관 디자인, 즉 스타일에 국한하지 않고 오감을 모두디자인에 활용할 수 있다는 것을 배우고 실천한 사례이기 때문이다. 따라서 이 논문의 핵심은 설계와 디자인 결과 자체보다는 기계공학과 학생들이 햅틱을 디자인의 문제로 접근한 그 프로세스와 사용자 감성을 최적화하기 위한 프로토타이핑 및 평가를 통하여 손목 마사지를 위한 햅틱 디자인 방향성을 제시한그 결과로 보는 데 의미가 있다.
	햅틱 (Haptic)이란 무엇인가?	햅틱 (Haptic)은 ‘만지다’라는 뜻의 그리스어에서 유래되었으며 마크 패터슨의 정의에 따르면 손을 사용하여 느끼는 모든 지각을 의미하고 (Paterson, 2007) 끝에 s를 붙여 햅틱스(Haptics)2)는 학문 전체를 말한다. 햅틱 인터페이스는 사람의촉각을 자극하는 모든 인터페이스로 휴대전화의 진동, 가상현실게임의 컨트롤러, 차량 내 스티어링 휠, 페달, 시트에서 유용한알림 등3)4)5) 자동차를 포함한 많은 산업 분야에 파급효과가 크다.

참고문헌 (22)

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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].

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