[논문]체감형 스피닝 게임 구현을 위한 스포츠 기능적 움직임

길영익; 이현주; 고일주

doi:10.7583/jkgs.2020.20.2.139

체감형 스피닝 게임 구현을 위한 스포츠 기능적 움직임
Sport Functional Movement for Physically Interactive Spinning Game Implementation 원문보기

한국게임학회 논문지 = Journal of Korea Game Society, v.20 no.2, 2020년, pp.139 - 152

길영익 (숭실대학교 미디어학과) , 이현주 (숭실대학교 미디어학과) , 고일주 (숭실대학교 미디어학과)

초록
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체감형 스포츠 게임은 가상경기뿐만 아니라 훈련이 가능한 형태로 확대되어 실제 스포츠를 대체하고 있다. 기존 체감형 스포츠 게임은 실재감과 몰입을 위한 기술적 연구가 대부분이며, 운동 경험을 위한 스포츠 움직임과 관련된 연구는 부족하다. 스포츠 기능적 움직임은 실제 스포츠 경기의 기본 움직임이며, 본 논문에서는 스피닝의 기능적 움직임을 적용하여 실제 스피닝을 대체할 수 있고 개인이 진행 가능한 체감형 스피닝 게임을 구현한다. 스포츠 기능적 움직임은 실제 스포츠 종목을 대체할 수 있는 체감형 스포츠 게임을 만들기 위한 적절한 방법이 될 것으로 기대한다.

Abstract ▼ AI-Helper

Physically interactive sports games are expanding to be training forms to replace real sports. Previous Physically interactive sports games are mostly technical studies for reality and immersion, and there is a few research related to sports movements for exercise. In this paper, we implement the physically interactive spinning game by applying the functional movement of spinning so that it can't only replace the real spinning but also an individual can play. Sports functional movement is expected to be an appropriate way to create physically interactive sports games.

주제어

표/그림 (20)

그림 [Fig. 1] Swing Analysis Screen of Screen Golf
그림 [Fig. 2] Swing Analysis Screen of Screen Golf
그림 [Fig. 3] batting Training System of Screen Baseball
그림 [Fig. 4] Functional Movement Screen Pattern
그림 [Fig. 5] Functional Movement Process Pyramid
그림 [Fig. 6] Sport Functional Movement Process
표 [Table 1] Functional Movement of Golf
표 [Table 2] Functional Movement of Baseball
표 [Table 3] Functional Movement of Archery&Shooting
표 [Table 4] Functional Movement of Physically Interactive Sport Game
그림 [Fig. 7] Basic Motion of Performance Spinning
그림 [Fig. 8] Correct Pedaling Conditions
그림 [Fig. 9] Game Screen of Performance Mode
그림 [Fig. 10] Game Screen of Mental Mode
그림 [Fig. 11] Physically Spinning Game System
표 [Table 5] Note Pattern of Basic Motion
그림 [Fig. 12] Speed Recognition Module
그림 [Fig. 13] Pedal Position Recognition M
그림 [Fig. 14] Performance Mode : (A)Motion Guide UI, (B)Head Tracking Line
그림 [Fig. 15] Splint Time of Mental Mode

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 논문에서는 체감형 스피닝 게임이 실제 스피닝과 연계가 가능하고 유사한 운동 경험을 제공할 수 있는 형태로 구현하기 위해 스포츠 기능적 움직임을 알아보고, 체감형 스피닝 게임을 구현한다. 또한 개인이 스피닝 훈련과 운동 프로그램을 진행할 수 있도록 콘텐츠를 구성하여 실제 스피닝 종목의 대체 가능성을 제시한다.
따라서 본 논문에서는 체감형 스피닝 게임이 실제 스피닝과 연계가 가능하고 유사한 운동 경험을 제공할 수 있는 형태로 구현하기 위해 스포츠 기능적 움직임을 알아보고, 체감형 스피닝 게임을 구현한다. 또한 개인이 스피닝 훈련과 운동 프로그램을 진행할 수 있도록 콘텐츠를 구성하여 실제 스피닝 종목의 대체 가능성을 제시한다.
본 논문에서는 실제 스피닝의 운동 경험 제공과 운동 연계를 위한 체감형 스피닝 게임 구현을 위해 스포츠 기능적 움직임을 알아보았으며, 스피닝의 기능적 움직임을 적용한 체감형 스피닝 게임을 구현하였다. 그 결과 스포츠 종목에서 발생하는 기능적 움직임은 경기 진행 또는 결과에 영향을 미치는 움직임이며, 체감형 스포츠 게임으로 구현할 때에 운동 경험을 유발하고 실제 스포츠 종목을 대체할 수 있는 요소가 된다.
본 논문에서는 이러한 기능적 움직임 프로세스를 착안하여 체감형 스포츠 게임에 적용하기 위한 움직임에 적용하고자 한다. 스포츠 종목에서 발생하는 기본 움직임은 스포츠 기술 습득을 위한 기초 과정이 되며, 잘못된 기본 움직임은 스포츠 기술 습득을 어렵거나 불가능하게 한다.
기존 체감형 스포츠 게임으로 구현된 대표적인 종목은 골프, 야구, 양궁, 사격이 있다. 해당 종목 들의 체감형 게임에 적용된 스포츠 기능적 움직임을 분석하기 위해 종목의 실제 스포츠 상황에서 발생하는 스포츠 기능적 움직임을 알아본다.

제안 방법

마지막으로 스피닝 바이크에는 페달 위치 인식 모듈과 속도 측정 모듈이 부착되어 있으며, 페달 위치 인식 모듈은 바이크 몸체 부분에 부착되어 체험자가 퍼포먼스 모드와 멘탈 모드 진행 시 박자에 맞는 페달링을 실시하고 있는지에 대한 정보를 페달 위치로 판단하고 이에 대한 피드백을 제공한다. 그리고 속도 측정 모듈은 스피닝 바이크 디스크에 부착되어 있으며, 체험자의 페달링에 대한 디스크 회전 속도를 측정하여 콘텐츠에 RPM 단위로 반영하면서 실제 스피닝 바이크에서 제공하기 어려운 운동 관련 정보를 취득하고 제공한다.
기존에 구현된 체감형 스포츠 게임을 통해 실제 스포츠 종목에서 발생하는 기능적 움직임의 적용여부를 살펴보고, 움직임 측면에서의 충분한 운동 경험과 실제 스포츠 종목의 대체 여부를 확인한다. [Table 4]는 체감형 스포츠 게임 종목별 적용된 기능적 움직임을 보여준다.
14]와 같이 다음 운동 동작을 안내하는 UI를 이용하여 시각적 피드백을 제공하는 방법으로 적용하였다. 또한 체험자의 머리 움직임을 실시간으로 인식하고 동선을 표현하는 헤드 트래킹 라인을 적용하여 체험자가 수행하고 있는 동작 정확성에 대한 피드백을 제공하였다. 다음 운동 동작에 대한 가이드 UI와 헤드 트래킹 라인은 강사 없이도 개인이 스피닝 진행이 가능하여 실제 스피닝을 대체하고 훈련이 가능하게 하는 요소로 작용한다.
키넥트의 경우 체험자의 실시간 머리 위치 데이터를 추출하고 이를 퍼포먼스 모드에 반영하여 콘텐츠 진행이 가능하도록 한다. 마지막으로 스피닝 바이크에는 페달 위치 인식 모듈과 속도 측정 모듈이 부착되어 있으며, 페달 위치 인식 모듈은 바이크 몸체 부분에 부착되어 체험자가 퍼포먼스 모드와 멘탈 모드 진행 시 박자에 맞는 페달링을 실시하고 있는지에 대한 정보를 페달 위치로 판단하고 이에 대한 피드백을 제공한다. 그리고 속도 측정 모듈은 스피닝 바이크 디스크에 부착되어 있으며, 체험자의 페달링에 대한 디스크 회전 속도를 측정하여 콘텐츠에 RPM 단위로 반영하면서 실제 스피닝 바이크에서 제공하기 어려운 운동 관련 정보를 취득하고 제공한다.
멘탈 모드는 멘탈 스피닝의 기능적 움직임인 페달링과 실제와 동일한 운동 효과를 위해 실제 멘탈 스피닝의 운동 프로그램을 적용할 수 있도록 설계하였다.
10]은 멘탈 모드의 게임화면을 보여준다. 멘탈 모드는 배경음악 박자에 맞추어 왼발과 오른발의 페달링을 통해 진행하기 때문에 노트 출현 영역을 좌우측으로 구분하였으며, 노트가 판정 라인에 도달하는 박자에 맞추어 해당 방향의 페달링으 로 노트를 맞추며 진행하도록 하였다. 이처럼 체감형 스피닝 게임의 두 가지 모드는 배경음악을 이 용하여 진행하는 스피닝의 특성에 맞게 리드게임 형식을 접목하였다.
체감형 스피닝 게임은 실제 스피닝의 프로그램에 따라 퍼포먼스 모드와 멘탈 모드로 구성된다. 배경음악의 박자에 맞추어 운동 프로그램이 진행되는 특성으로 리듬게임 방식을 접목하였다.
속도 인식 모듈과 페달 위치 인식 모듈은 실제 스피닝 바이크에 부착하여 구현하였으며, 각 모듈 은 아두이노(Arduino)기반의 리드센서(Reed Sens or)와 자석으로 구성된다. 그 중 속도 인식 모듈은 [Fig.
실제 퍼포먼스 스피닝에서의 운동 프로그램 진행시 운동 동작의 변경 시점과 운동 자세에 대한 피드백은 스피닝 강사에 의해 제공되는데, 체감형 스피닝 게임에서는 운동 동작의 변경 시점은 [Fig. 14]와 같이 다음 운동 동작을 안내하는 UI를 이용하여 시각적 피드백을 제공하는 방법으로 적용하였다. 또한 체험자의 머리 움직임을 실시간으로 인식하고 동선을 표현하는 헤드 트래킹 라인을 적용하여 체험자가 수행하고 있는 동작 정확성에 대한 피드백을 제공하였다.
오른쪽 페달의 위치는 하단에 부착된 리드센서가 인식하며, 왼쪽 페달의 위치는 상단에 부착된 리드센서가 인식하기 때문에 체험자가 퍼포먼스 모드와 멘탈 모드 진행 시 배경음악 박자에 맞는 페달링을 실시하고 있는지에 대한 여부를 알 수 있도록 구현하였다.
체험자는 머리 이용하여 출현하는 노트를 맞추며 리듬게임과 같은 형식으로 콘텐츠를 진행한다. 이때 출현하는 노트는 퍼포먼스 스피닝의 베이직 동작을 동일하게 수행할 수 있도록 동작별로 [Table 5]와 같이 노트 출현 위치를 패턴화하여 노트 출현 위치 번호에 맞게 순서대로 출현하도록 적용하였다.
체감형 스피닝 게임은 스피닝의 기능적 움직임을 정의하고 종목 특성에 적합한 형태로 리듬게임 형식을 접목하여 구현하였다. 퍼포먼스 모드는 퍼포먼스 스피닝의 베이직 동작과 페달링을 기능적 움직임으로 적용하였으며, 멘탈 모드는 박자에 맞는 페달링을 적용하면서 실제 스피닝 프로그램과 유사한 운동 경험과 효과를 제공할 수 있었다. 또한 체감형 스피닝 게임을 위해 스피닝 바이크에 페달 인식 모듈과 속도 인식 모듈을 부착하여 개발한 인터페이스는 실제 스피닝 바이크에서 알기 어려운 정보를 기술적으로 제공하면서 강사 없이 개인이 혼자 스피닝을 진행할 수 있는 요인으로 작용하여 확장된 운동 경험을 제공할 수 있었다.
체감형 스피닝 게임은 어두운 실내에서 화려한 조명과 함께 진행한다는 스피닝의 특성에 맞게 콘텐츠 배경을 실제 스피닝과 유사한 적용하였다. 퍼포먼스 모드와 멘탈 모드는 112BPM의 빠르기를 가진 배경음악으로 시작하여 164BPM의 배경음악을 마지막으로 약 8분간 진행할 수 있도록 하였다.
페달링 위주의 움직임이 발생하는 멘탈 스피닝의 특성으로 인해 박자에 맞게 화면에 출현하는 노트는 페달링을 통해 맞출 수 있도록 하였다. [Fig.
디스크에 자석을 부착하여 디스크 회전 시 자석도 같이 회전하게 된다. 회전 시 두 개의 리드센서가 차례로 활성화 되어야 한 바퀴를 회전했다는 것으로 인식하며, 두 개의 리드센서가 활성화 된 시간으로 속도를 계산하도록 구현 하였다. 두 개의 리드센서 중 하나의 리드센서만 영향을 받게 되면 속도 측정이 되지 않아 정방향과 역방향에 관계없이 완벽히 수행된 체험자의 페달링을 유도할 수 있다.

성능/효과

초기에 출시된 스크린 야구는 날아오는 공을 타격하기 위한 타자의 배팅 동작만 적용하였으나, 투수 모드도 출시되면서 투구 움직임까지 적용하였다. 그러나 실제 야구 경기와는 달리 스크린 야구에서는 타격 이후 화면 속 가상의 선수가 베이스 터치를 하면서 진행되고, 투수 역할을 제외한 수비수의 움직임을 적용한 콘텐츠는 전무하여 실제 야구 경기를 진행하면서 발생하는 기능적 움직임이 부분적으로 적용되어 있어 불완전한 야구 경기 경험을 제공하는 것으로 나타났다.
그 결과 스포츠 종목에서 발생하는 기능적 움직임은 경기 진행 또는 결과에 영향을 미치는 움직임이며, 체감형 스포츠 게임으로 구현할 때에 운동 경험을 유발하고 실제 스포츠 종목을 대체할 수 있는 요소가 된다. 그리고 기존 체감형 스포츠 게임 사례를 통해 스포츠 기능적 움직임의 적용여부에 따라 인기에도 영향을 미칠 수 있는 것을 알 수 있었다.
퍼포먼스 모드는 퍼포먼스 스피닝의 베이직 동작과 페달링을 기능적 움직임으로 적용하였으며, 멘탈 모드는 박자에 맞는 페달링을 적용하면서 실제 스피닝 프로그램과 유사한 운동 경험과 효과를 제공할 수 있었다. 또한 체감형 스피닝 게임을 위해 스피닝 바이크에 페달 인식 모듈과 속도 인식 모듈을 부착하여 개발한 인터페이스는 실제 스피닝 바이크에서 알기 어려운 정보를 기술적으로 제공하면서 강사 없이 개인이 혼자 스피닝을 진행할 수 있는 요인으로 작용하여 확장된 운동 경험을 제공할 수 있었다.
가상환경 속 골프공이 위치한 코스 상태에 따라 스윙 플레이트의 페어웨이, 러프, 벙커 영역에 놓고 적절한 스윙을 구사할 수 있다. 또한 타격된 골프공의 속도와 회전수 및 탄도각 등을 인식할 수 있는 센서를 통해 체험자의 스윙뿐만 아니라 상급자가 구사하는 드로우 샷과 페이드 샷 등과 같은 기술적인 스윙까지 인식하면서 스크린 골프는 골프의 기능적 움직임뿐만 아니라 골프 기술적인 움직임까지 인식하여 실제 골프의 운동 경험을 그대로 제공하는 것으로 나타났다.
스포츠 기능적 움직임의 적용은 운동 경험뿐만 아니라 체감형 스포츠 게임 종목의 핵심적인 인기 요인으로 작용하여 전체 이용률에 영향을 미치는 요인으로도 볼 수 있다. 분석된 결과를 보면 스크린 골프는 실제의 모든 움직임을 수행할 수 있어 많은 사람들에게 인기를 유지하고 있는 것으로 해석할 수 있다. 그러나 스크린 야구의 경우 스크린 양궁과 사격에 비해 적은 기능적 움직임이 적용되어 있으나 높은 인기와 이용률이 나타는데, 이는 실제 야구의 인기가 양궁과 사격 종목에 비해 월등히 높아 체감형 스포츠 게임의 인기까지 영향을 미치는 것으로 해석할 수 있다.
체감형 스피닝 게임의 콘텐츠는 프로그램 실행 후 아이디 입력을 통해 로그인을 하고, 모드 선택 화면에서 체험자가 희망하는 스피닝 프로그램을 선택한다. 이후 배경음악 및 운동 프로그램을 선택하고 콘텐츠를 진행한 뒤 결과 화면을 통해 획득 점수와 함께 운동 부위 및 소모된 칼로리를 확인할 수 있다. 체감형 스피닝 게임은 어두운 실내에서 화려한 조명과 함께 진행한다는 스피닝의 특성에 맞게 콘텐츠 배경을 실제 스피닝과 유사한 적용하였다.
체감형 스포츠 게임으로 구현된 양궁과 사격은 장전 움직임을 제외한 조준 움직임과 슈팅 움직임이 적용되어 있는 것으로 나타났다. 이는 두 종목이 일정 거리에 위치한 표적을 조준하고 슈팅하는 것이 장전하는 움직임보다 경기 결과와 실력에 영향을 미치는 움직임이라는 것으로 해석할 수 있으며, 장전 움직임을 제외하더라도 체험자에게 충분한 운동 경험을 제공할 수 있는 것을 알 수 있다.

후속연구

본 논문에서 구현한 체감형 스피닝 게임의 퍼포먼스 모드는 머리 움직임 기반 상체 동작의 기능적 움직임만을 정의하여 적용한 것에 대해 한계가 있다. 체험자의 머리뿐만 아니라 팔 동작까지 인식 하여 다양한 안무 동작을 실시하도록 유도하고 피드백을 제공한다면 실제 스피닝의 기능적 움직임뿐만 아니라 기술적인 동작까지 훈련 및 체험할 수 있는 콘텐츠로서의 확장 가능성과 실제 스피닝을 대체할 수 있는 가능성을 가질 수 있을 것으로 사료된다.
따라서 체감형 스포츠 게임의 성공적인 구현 조건은 인기가 높은 스포츠 종목의 선택과 해당 종목에서 발생하는 기능적 움직임을 모두 적용하여 충분한 운동 경험을 제공해야 한다. 본 논문에서는 GX종목 중 가장 인기가 높은 스피닝은 체감형 스포츠 게임으로 구현하기에 다른 GX종목보다 유리하며, 스피닝의 기능적 움직임을 모두 적용한다면 실제 스피닝 종목의 운동 경험을 유사하게 제공하면서, 실제 스피닝을 대체할 수 있을 것이다.
체험자의 머리뿐만 아니라 팔 동작까지 인식 하여 다양한 안무 동작을 실시하도록 유도하고 피드백을 제공한다면 실제 스피닝의 기능적 움직임뿐만 아니라 기술적인 동작까지 훈련 및 체험할 수 있는 콘텐츠로서의 확장 가능성과 실제 스피닝을 대체할 수 있는 가능성을 가질 수 있을 것으로 사료된다. 이는 아직까지 구현되지 않은 다양한 스포츠 종목과 IT기술의 융합 가능성을 제시하는 사례가 될 수 있으며, 본 논문에서 스포츠 기능적 움직임을 정의하고 구현하는 방법은 체감형 스포츠 게임을 만들기 위한 적절한 방법이 될 것으로 기대 한다.
본 논문에서 구현한 체감형 스피닝 게임의 퍼포먼스 모드는 머리 움직임 기반 상체 동작의 기능적 움직임만을 정의하여 적용한 것에 대해 한계가 있다. 체험자의 머리뿐만 아니라 팔 동작까지 인식 하여 다양한 안무 동작을 실시하도록 유도하고 피드백을 제공한다면 실제 스피닝의 기능적 움직임뿐만 아니라 기술적인 동작까지 훈련 및 체험할 수 있는 콘텐츠로서의 확장 가능성과 실제 스피닝을 대체할 수 있는 가능성을 가질 수 있을 것으로 사료된다. 이는 아직까지 구현되지 않은 다양한 스포츠 종목과 IT기술의 융합 가능성을 제시하는 사례가 될 수 있으며, 본 논문에서 스포츠 기능적 움직임을 정의하고 구현하는 방법은 체감형 스포츠 게임을 만들기 위한 적절한 방법이 될 것으로 기대 한다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	체감형 스포츠 게임은 어떤 특징이 있는가?	체감형 스포츠 게임은 스포츠와 IT의 결합을 통해 가상환경 내에서 실제 스포츠 경기를 진행할 수 있도록 구현되어 국내에서는 스크린 골프를 시작으로 야구, 양궁, 사격 등과 같이 다양한 종목으로 확대되었다. 또한 시간과 공간적 제약 없이 누구나 즐길 수 있으며, 스포츠 장비를 가지고 실제 스포츠와 유사한 움직임을 통해 진행하기 때문에 해당 스포츠 종목의 운동 효과와 운동 경험이 발생하여 실제 스포츠 종목을 대체할 수 있다는 특징을 가진다[2]. 초기 체감형 스포츠 게임은 실제 경기와 동일한 방식으로 진행하는 가상 경기 콘텐츠를 통해 스포츠 경기에서 발생하는 운동 경험을 중심으로 콘텐츠를 제공하였으나, 최근 훈련이나 강습이 가능한 콘텐츠가 나오면서 확대된 운동 경험을 제공하여 실제 스포츠 종목을 대체할 수 있는 형태로 발전하고 있다[3].
	스크린 골프란?	스크린 골프는 가상의 필드에서 골프 경기를 진행하는 게임으로 실제 골프와 같이 다양한 골프 클럽을 가지고 스윙을 하며 경기를 진행한다. 기본적인 스윙 자세뿐만 아니라 경쟁에서 승리하기 위해 전략적으로 구사하는 기술적인 스윙까지 인식하면서 실제 골프와 같은 운동 경험을 제공할 수 있어 체험자들은 필드를 나가지 못할 때, 골프 경기의 대체를 위해 스크린 골프를 이용한다[11].
	체감형 스피닝 게임이란?	체감형 스피닝 게임은 체감형 스포츠 게임이 다양한 종목으로 확대됨에 따라 GX의 스피닝을 주 제로 IT기술을 이용해 구현한 게임이다. 퍼포먼스, 멘탈 스피닝으로 이루어진 콘텐츠로 유사한 운동 동작을 수행함으로써 스피닝 운동 경험이 발생하며, 그룹 운동으로 진행되는 스피닝을 강사 없이 개인이 진행할 수 있다는 특징을 가진다.

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상세보기
Functional Movement System, www.functionalmovement.com

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].

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