[논문]유아의 시지각 인지기능 개선을 위한 이미지 블록 연동형 콘텐츠 구성과 구현

곽창섭; 이영순

doi:10.5392/jkca.2022.22.09.076

유아의 시지각 인지기능 개선을 위한 이미지 블록 연동형 콘텐츠 구성과 구현
Implementation of Image Block Linked Contents to Improve Children's Visual Perception and Cognitive Function 원문보기

한국콘텐츠학회논문지 = The Journal of the Korea Contents Association, v.22 no.9, 2022년, pp.76 - 84

곽창섭 (금오공과대학교 전자공학과) , 이영순 (금오공과대학교 전자공학과)

초록
AI-Helper

본 논문에서는 스마트폰의 사진과 영상을 활용하는 상호작용형 콘텐츠 디바이스인 아이퍼즐 이미지 블록과 연동 가능한 시지각 인지기능 훈련 콘텐츠를 구성하였다. 이를 위해 시각기억, 시각연속성, 공간관계, 시각구별의 4개 영역을 도출하고 콘텐츠 동작, 활용방법과 시나리오를 작성하였다. 콘텐츠 이미지를 디자인하고 기존 학습지형 시각 및 지각 인지기능 훈련 자료를 모바일 미니 게임형으로 개발하여 유아의 훈련참여 욕구를 지속부여, 유도하고자 하였다. 개발된 콘텐츠를 활용하여 일반 아동과 보호자를 대상으로 체험활동을 수행하였으며 기본 퍼즐 완구 대비 높은 집중도와 유익성, 효과성에서 의미있는 결과를 확인하였다. 본 논문을 통해 디지털 완구와 콘텐츠를 기반으로 하는 인지기능 개선활동 연구에 의미있는 자료가 되기를 기대한다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this paper, in order to compose the visual perception cognitive function training content that can be linked with the IPUZZLE image block, an interactive content device that utilizes photos and videos of smartphones. Four areas of visual memory, visual continuity, spatial relationship, and visual discrimination were derived and the content operation, application method, and scenario were written. It was intended to continuously give and induce children's desire to participate in training by designing the content image and developing the existing learning terrain visual and perceptual cognitive function training materials in the form of mobile mini-games. Experiential activities were conducted for general children and their guardians using the developed contents, and the results were found to be significant in terms of concentration, effect, and effect compared to basic puzzle toys. It is expected that this thesis will be a meaningful data for the study of cognitive function improvement activities based on digital toys and contents.

주제어

표/그림 (19)

그림 그림 1. 퍼즐블록형 인지기능 훈련도구 참고 이미지
그림 표 1. 기획된 훈련 영역과 효과 개념
그림 그림 2. 시각 단기기억 콘텐츠 기획 개념
그림 그림 3. 시각연속성 콘텐츠 기획 개념
그림 그림 4. 공간관계 콘텐츠 기획 개념
그림 그림 5. 시각구별 콘텐츠 기획 개념
표 표 2. 훈련영역과 미니게임 콘텐츠 종류별 매핑
표 표 3. 미니게임의 종료조건과 운영 시간 구성
표 표 4. 미니게임의 결과보상과 결과 도출 개념
표 표 5. 미니게임 훈련별 규칙과 난이도 개념
그림 그림 7. 위치 기억하기 훈련게임 스토리보드 및 구현
그림 그림 6. 순서대로 배열하기 훈련게임 스토리보드 및 구현
그림 그림 8. 관련없는 그림찾기 훈련게임 스토리보드 및 구현
그림 그림 9. 파이프 연결하기 훈련게임 스토리보드 및 구현
그림 그림 10. 바르게 묶기 훈련게임 스토리보드 및 구현
그림 그림 11. 스마트 완구에 연동된 개발된 콘텐츠
그림 그림 12. 유아대상 체험활동 참고 이미지
표 표 6. 체험활동에 참여한 아동 통계 (A:일반, B:특수아동)
표 표 7. 체험활동에 대한 만족도 조사 결과

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

이에 본 논문에서는 아동이 직접그린 이미지나 보호자, 친구와 함께찍은 사진, 좋아하는 이미지 등을 활용하는 인지기능 훈련 도구에 어플리케이션으로 연동되는 시각 및 지각 인지개선 훈련 콘텐츠를 개발하였으며 일반 및 인지기능 개선 대상 아동들과 보호자를 대상으로 체험을 수행하고 새로운 형태의 훈련 도구로서 가능성을 확인하고자 하였다.

제안 방법

세부 미니 훈련게임 중 두 번째 게임인 ‘위치 기억하기’는 집중력과 기억력 개선을 유도하며 난이도에 따라 9개 블록 중 1개에서 4개까지 블록에 짧은시간 색상을 띄워주며 이후 정확한 위치를 선택하도록 하는 훈련게임이다. 9개의 스테이지를 모두 성공하면 획득한 캐릭터 사진을 기반으로 이미지 블록 스마트 완구와 연동하여 물리적 훈련이 가능하도록 구현하였다. [그림 7]과 같이 스토리 보드를 구성하여 동작개념을 정리하고 게임화면을 구현하였다.
둘째로, 시각연속성이란 아이퍼즐 블록에 도시된 미완성된 이미지 정보를 활용하여 완전한 이미지 정보를 유추하는 훈련활동으로 [그림 3]과 같이 9개의 독립형 이미지 블록에 미완성, 형태의 부분 등의 이미지를 제공하고 슬라이딩 퍼즐 또는 블록 맞춤으로 결과를 확인하는 개념으로 기획하였다.
또한 시각 및 지각 인지능력 개선유도를 위한 콘텐츠의 특성상 미션 성공에 대한 보상개념을 제시하기 위해 제공되는 이미지 조각 모음과 이를 활용하여 아이퍼즐 블록 연동을 구현하였다. 구현에 앞서 영역별 훈련을 달성하기 위한 미니 게임별 시나리오인 스토리 보드와 규칙을 구성하였다.
마지막으로, 시각 구별이란 아이퍼즐 블록에 제공되는 이미지를 바탕으로 특정형태의 도형을 다양한 형태의 물체와 구별하는 훈련활동으로 [그림 5]와 같이 9개의 독립형 이미지 블록에 스마트폰 또는 디바이스의 예시화면과 같은 이미지나 응용 이미지를 무작위 전송하고 보호자에게 확인받는 개념으로 기획하였다.
본 논문에서는 아이퍼즐 블록과 연동 가능한 시지각 인지기능 훈련 콘텐츠 구성을 위해 시각기억, 시각연속 성, 공간관계, 시각구별의 4개 영역을 도출하고 훈련 영역에 부합되는 미니 게임 5종 형태로 기획, 개발하여 아이퍼즐 블록과 연동함으로써 최종 구현을 완료하였다.
셋째로, 공간 관계란 아이퍼즐 블록에 제공되는 이미지를 바탕으로 도형의 위치를 파악하는 훈련활동으로 [그림 4]와 같이 9개의 독립형 이미지 블록에 길찾기, 파이프라인 등의 전체 이미지를 무작위로 분할 전송하고 슬라이딩 퍼즐 및 블록 맞춤을 통해 처음과 끝을 완성하는 개념으로 기획하였다.
아이퍼즐 블록과 연동가능한 인지능력 개선 훈련 콘텐츠를 개발하기에 앞서 대구보건대학교 작업치료과, 대구보건대학교 병원, 경북대학교 칠곡 병원 작업치료 전문인력의 자문을 통해 아동의 시각 및 지각적 인지기능 개선 평가도구인 MVPT(Motor Free Visual Perception Test)-R의 5개 영역 시각기억(visual memory), 시각구별(visual discrimination), 시지각 완성(visual closure), 전경배경(figure ground), 공간 관계(spatial relationship)[10]를 기초로 4개의 훈련영역을 도출하고 콘텐츠 동작, 활용방법과 시나리오를 작성하였다.
아이퍼즐 블록은 스마트폰의 이미지를 9개의 이미지 블록 디바이스에 전송하여 슬라이딩 퍼즐 또는 블록 맞춤으로 동작하기에 완구의 구조를 고려하여 영역별 세부 콘텐츠를 기획하였다. 기획과정에서 개별 훈련영역 달성을 위해 다양한 훈련내용이 포함될 수 있으며 종합적 영역에서의 시각 및 지각 기능의 개선이 달성될 수 있도록 주안을 두고 진행하였다.
유아의 인지기능 개선을 유도하기 위한 콘텐츠는 스마트폰을 활용하는 미니 게임형으로 개발하여 사용자의 훈련참여 욕구를 지속 부여, 유도하고자 하였다.
체험활동 결과 파악을 위한 설문지는 집중정도의 경우 30분 내외의 활동 상황에서 자리이탈 여부와 질문에 대한 답변 등을 기준으로 집중도가 높은 순서대로 상, 중, 하로 구분하며 만족도의 경우 일반적인 3x3 슬라이딩 퍼즐 완구와 병행사용을 통해 기존 퍼즐완구, 아이퍼즐 블록, 개발 콘텐츠 중 선호도 그리고 콘텐츠 유익성, 제품의 시지각 인지기능 개선 효과성 등에 대한 점수를 5점 만점 기준에서 부여하는 형태로 구성하였다. 만족도 조사와 분석에 대한 다양한 절차와 방법[14-17]이 확인되었으나 본 체험활동에 참여하는 대상이 유아와 보호자인 점, 체험 후 설문조사에 참여가능한 시간이 제한적인점 등을 고려하여 최대한 간략한 형태로 설문지를 구성하였다.
훈련용 콘텐츠는 시각화, 동작성을 고려하여 Unity 3D로 시각화하였으며 효과적인 오디오 구축을 위해 FMOD Ex sound API를 활용하고 Native code는 Android Studio를 활용하여 구현하였다. 각 영역별 미니 게임은 9개의 세부 스테이지로 구성되며 스테이지를 성공 할 때마다 그림 조각을 모으게 되며 모인 최종 9개의 이미지는 아이퍼즐 블록과 연동되어 오프라인 게임으로 진행된다.

대상 데이터

아이퍼즐 블록과 개발된 콘텐츠를 활용한 체험활동 진행을 위하여 체험 대상과 활동 결과 분석을 위한 기준을 마련하였다. 2021년 10월 20일에서 23일까지 코엑스에서 개최되는 서울국제유아교육전(주최 세계전람) 행사 기간을 통해 100명 내외의 만 3세에서 6세 사이의 아동을 대상으로 체험활동을 진행하며 활동체험 이후 보호자로부터 유아의 집중정도, 제품의 만족도를 파악하기로 하였다.
본 관심을 반영하듯이 우리나라에서는 스마트 완구 산업 활성화를 위한 정책적 지원을 아끼지 않고 있다. 가장 대표적인 사례는 강원도 춘천에 추진되고 있는 스마트 토이 클러스터 조성이다. 춘천시는 2022년까지 4년간 국비를 포함해 총 160억 원의 사업비를 투입해 스마트 토이 실증 및 연구개발 기반을 구축하고 있으며 글로벌 완구회사 테마랜드의 개관을 진행하였다[1].
일반 아동 대상 체험활동에는 4일간 87명의 아동이 참여하였으며 남아가 45명(52%), 여아가 42명(48%)이었다. 연령별로 3세가 25명(29%), 4세가 19명(22%), 5 세가 24명(27%), 6세가 19명(22%)로 나타났으며 보호자가 아동의 인지기능 저하를 인지하고 있는 경우가 5 명(5%)이었다.
마지막으로, 특수아동에 대한 결과이다. 총 87명의 체험아동 중 5명의 특수아동이 참여하였는데 유아교육전이라는 행사 특성상 다수의 특수아동을 만나기 어려운 한계가 존재하였다.

성능/효과

기존 인지재활 현장에서 사용되는 학습지형 훈련자료를 아이퍼즐 블록에 대응할 수 있는 형태로 전환 기획하는 과정에서 다양한 검토가 필요하였는데 9개의 이미지 블록 조각의 동작과 시 지각 훈련이 극대화 될 수 있는 활용 개념을 복합하여 해결할 수 있었다.
둘째, [표 7]의 만족도 결과에서 기본 퍼즐 대비 디바이스와 콘텐츠의 유익성과 효과성 점수가 높게 확인되었는데 이는 장기적인 관점에서 아이퍼즐 블록과 콘텐츠를 기반으로 진행되는 활동의 결과가 아닌 체험유아의 1회성 활동간 보호자에게 전달되는 태도와 반응 그리고 보호자의 인지기능 개선에 대한 기대감이 반영된 결과로 사료된다.
둘째, 유아 체험자 이외 다양한 연령에서 체험 소요를 확인하였으며 특히 시니어의 관심이 높음을 느낄 수 있었다. 이는 아이퍼즐 블록과 인지기능 개선 콘텐츠가 다양한 연령대에 대한 인지기능 개선을 위한 활동형 도구로서 가능성이 존재한다는 의미이기도 하다.
본 연구를 통해 확보된 유아의 시각 및 지각 인지기능 개선을 위한 훈련 콘텐츠는 안드로이드 어플리케이션으로 빌드되었으며 미니 게임 스테이지를 완료하면 보상으로 받은 이미지 조각으로 [그림 11]과 같이 아이퍼즐 블록과 연동되어 정상적으로 동작됨을 확인하였다. 단순한 모바일 어플리케이션이 유아의 시각적 폐쇄성을 악화시키는 단점이 있다면 본 콘텐츠의 경우 스마트 완구와 연동을 통하여 손으로 직접 만지고 생각하며 흥미를 동반하는 놀이 활동형 콘텐츠로 시각기억, 시각 연속성, 공간관계, 시각구별 영역의 인지기능 개선 효과가 기대된다.
첫째, 일반 아동과 보호자의 관점에서 아이퍼즐 블록과 인지기능 개선 콘텐츠는 체험자와 보호자간 상호작용을 활발하게 해주었다. 특히 체험자와 현장에서 촬영한 사진이 게임으로 동작할때는 체험자의 집중도가 상당히 높아지는 것을 확인할 수 있었다.
첫째, 일반 아동과 보호자의 관점에서 아이퍼즐 블록과 인지기능 개선 콘텐츠는 체험자와 보호자간 상호작용을 활발하게 해주었다. 특히 체험자와 현장에서 촬영한 사진이 게임으로 동작할때는 체험자의 집중도가 상당히 높아지는 것을 확인할 수 있었다.

후속연구

본 연구를 통해 확보된 유아의 시각 및 지각 인지기능 개선을 위한 훈련 콘텐츠는 안드로이드 어플리케이션으로 빌드되었으며 미니 게임 스테이지를 완료하면 보상으로 받은 이미지 조각으로 [그림 11]과 같이 아이퍼즐 블록과 연동되어 정상적으로 동작됨을 확인하였다. 단순한 모바일 어플리케이션이 유아의 시각적 폐쇄성을 악화시키는 단점이 있다면 본 콘텐츠의 경우 스마트 완구와 연동을 통하여 손으로 직접 만지고 생각하며 흥미를 동반하는 놀이 활동형 콘텐츠로 시각기억, 시각 연속성, 공간관계, 시각구별 영역의 인지기능 개선 효과가 기대된다.
또한 미니 게임별 성공 시간, 실패 횟수 등의 사용자 데이터는 Google에서 제공하는 Cloud Service로 약식 관리하였으나 향후 사용자 데이터가 인지기능 개선 지표 제공을 위한 중요한 기초자료로 사용될 수 있는 만큼 독립 데이터베이스의 구축이 필요한 상황이다.
향후 경계선 지능 및 인지기능 개선 대상 아동들과 본 연구를 통해 확인된 시니어 연령에 대한 인지기능 개선 효과정도를 정확히 파악할 수 있는 임상시험과 분석을 목표로 추가 연구를 진행하고자 한다. 본 연구 결과가 디지털 완구와 콘텐츠를 기반으로 하는 인지기능 개선활동 연구에 의미있는 자료가 되기를 기대한다.
코로나19로 인한 대면활동 제약으로 폭넓은 체험환경을 구성할 수 없었으며 이에 인지장애 아동에 대한 결과 값을 확보하는데 한계가 있었다. 하지만 일반 아동들을 대상으로 체험활동을 통해 다음의 추가적인 피드백을 확인할 수 있었다.
향후 경계선 지능 및 인지기능 개선 대상 아동들과 본 연구를 통해 확인된 시니어 연령에 대한 인지기능 개선 효과정도를 정확히 파악할 수 있는 임상시험과 분석을 목표로 추가 연구를 진행하고자 한다. 본 연구 결과가 디지털 완구와 콘텐츠를 기반으로 하는 인지기능 개선활동 연구에 의미있는 자료가 되기를 기대한다.

참고문헌 (17)

강원도, IoT기반 스마트토이 클러스터 조성사업 사업설명회 자료, 2019.
강원발전연구원, 토이산업의 첨단화와 강원도, 2013.
한일숙, 3차원 퍼즐 놀이 학습이 유아의 공간 지각 능력에 미치는 영향, 건국대학교 교육대학원, 박사학위논문, pp.5-7, 2000.
B. H. Oh, "Old age psychiatry; Prospect," Journal of the Korean Neuropsychiatric Association, Vol.41, No.5, pp745-749, 2002.
신샛별, 유아의 연령에 따른 인지능력과 실행기능, 자기조절능력의 차이 비교, 중앙대학교 대학원, 석사학위논문, p.7, 2019.
B. H. Oh, "Diagnosis and Treatment for Behavioral and Psychological Symptoms of Dementia," Journal of the Korean Medical Association, Vol.52, No.11, pp.1048-1054, 2009.
I. S. Hong, Y. M. Choi, and T. B. Yoon, "The Development of Serious Game to Improve Cognitive Ability for Children with Borderline Intelligence," Journal of Korea Game Society, Vol.16, No.2, pp.129-138, 2016.

원문보기 상세보기
H. S. Lee, S. H. Kim, and N. R. Oh, , "Effect of Visual Perception and Motor Ability on Cognitive Exercise Therapy With Developmental Disorder," J Neurocog Rehabil Vol.10, No.1, pp.26-31, 2018.
S. Y. Joo and K. Nah, "Development of Smart Toys Design for Infants: Based on 36- Month-Old Language Development Characteristics," Journal of Industrial Studies, Vol.14, No.4. pp.23-38, 2020.
S. H. Park and S. J. Park, "The Foundational Study to compare the visual perceptual skill by MVPT-R in Korean and American Preschooler," Journal of Korean Academy of Sensory Integration, Vol.3, No.1. pp.49-56, 2005
C. S. Kwak and Y. S. Lee, "Design and Implementation of Image Segmentation Tx/Rx Technology Based On BLE(Bluetooth Low Energy) Multiple Access Technology for Image Block Devices," Journal of Korea Multimedia Society, Vol.24, No.6. pp.825-837, 2021.

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박윤, 양장훈, "유아의 시지각 및 사회성 향상을 위한 동작 인식 기반 에듀테인먼트 콘텐츠 개발," 한국콘텐츠학회논문지, 제15권, 제7호, pp.170-180, 2015.

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오연재, 김응곤, "유아영어 인지 능력 개발을 위한 모바일 AR 콘텐츠 개발," 한국전자통신학회논문지, 제10권, 제2호, pp.297-304, 2015.

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한동균, "영유아교육기관용 모바일 메신저 어플리케 이션 구 현," 디지털콘텐츠학회지, 제13권, 제3호, pp.401-412, 2012.
최은주, 김유라, 강보람, "어린이집 SNS앱 활용에 대한 이용자의 인식 탐색," 한국정보기술학회, 한국디지털 콘텐츠학회동학술대회논문집, pp.57-58, 2018.
임정희, 한상길, "유아교육기관의 어플리케이션 사용에 대한 학부모 관점에서의 만족도 및 활용도 분석," 한국콘텐츠학회논문지, 제20권, 제5호, pp.140-152, 2020.

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이호택, 허종호, 정지범, 김경호, "스마트 디바이스제품속성이 제품수용에 미치는 영향 : 기능적 동기와 쾌락적 동기의 매개효과," 한국콘텐츠학회논문지, 제15권, 제4호, pp.454-468, 2015.

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표제어: PCR

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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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