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VR 및 Desktop 기반 운전 시뮬레이터 사이의 실재감과 생리적 각성 반응에 관한 비교연구
Comparative Studies on The Relationship between Presence and Physiological Arousal in Virtual Reality and Desktop Based Driving Simulator 원문보기

한국HCI학회 2009년도 학술대회, 2009 Feb. 09, 2009년, pp.1239 - 1245  

이명희 (고려대학교 정보통신대학 디지털 체험 연구실) ,  김정현 (고려대학교 정보통신대학 디지털 체험 연구실)

초록
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가상현실의 자연스러운 응용분야는 작업 훈련(Task Training) 분야이다. 이러한 작업 훈련 분야에서 가장 중요한 요소 중 하나는 각성 수준(Arousal Level)으로, 적절한 각성 수준은 과제 훈련의 효과를 결정짓는다. 본 연구는 VR 환경과 Desktop 환경의 자동차 운전 시뮬레이터에서 피험자가 실험을 위하여 설계된 2 개의 시나리오를 수행하는 동안 피험자의 생리 신호를 측정하고, 실험 후 각 환경에 대한 주관적인 실재감을 측정하여, 두 실험 환경 사이에 피험자의 주관적인 실재감이 유의한 차이가 있는지 알아보고, 피험자가 수행한 시나리오와 시나리오에 종속된 실험 태스크에 대하여, 각성 수준을 평가할 때 유용한 지표로 활용되는 피부전도도(GSR) 반응이 피험자의 주관적인 실재감의 결과와 어떠한 관계를 보이는지 살펴 보았다. 실험 결과 두 실험 환경 사이의 피험자의 주관적인 실재감은 유의한 차이가 있었고, VR 환경에서 더 높게 나왔다. 그러나 두 실험 환경 사이의 피험자의 생리적 각성 반응은 실재감의 결과처럼 유의한 차이를 보여주지 못했으며, 오히려 시나리오에 종속된 실험 태스크에 따라서 유의한 차이를 보여주었다. 따라서 실재감과 피부전도도 (GSR)측정에 의한 각성도 는 직접적인 관계가 적은 것으로 생각되며, 이는 피부전도도(GSR)를 실재감의 한 척도로 쓰기에는 적합하지 않을 수 있다는 것을 의미한다.

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구는 실험 태스크에 따라서 피험자의 생체신호 반응이 다르게 나타나는지 확인하고자 시나리오 1 에서 직선 구간, 커브 구간 그리고 시나리오 2 에서 사고 구간을 실험 태스크로 설정하여 피험자의 생리적 각성 반응을 분석 하였다.
  • 그런데 이러한 연구들은 피험자가 주관적으로 실재감의 차이를 느낄 수 있는 두 가지의 가상현실 환경을 구성하여 두 가상환경의 비교 실험을 통해 실제로 피험자가 느끼는 실재감의 차이에 따라서 생리 신호의 변화 역시 유사한 차이를 보이는지 밝히지 않았다는 문제점과 피험자에게 일반 적인 상황이 아닌 높은 긴장도 만을 유발 할 수 있는 상황을 설계 하여 실험하였다는 문제점을 가지고 있는데, 이러한 문제점들은 피험자의 생리신호 반응이 피험자가 느끼는 실재감의 차이에 따라 유사한 반응을 보이는 것인지, 아니면 자극이 다른 실험 태스크에 따라서 피험자의 생리신호 반응이 다른 반응을 보이는 것인지 의문을 갖게 만든다. 본 연구는 이러한 문제점에 착안하여 실제로 피험자가 느끼는 주관적인 실재감의 차이에 따라서 생리신호 반응이 유사한 반응을 보이는지 아니면 실험 태스크에 따라서 생리신호 반응이 다른 반응을 보이는지 확인하고자 피험자가 주관적으로 실재감의 차이를 느낄 수 있는 두 가지 가상환경을 구성하고 피험자가 기존의 연구들 보다 좀 더 일반적인 상황의 시나리오를 바탕으로 피험자가 다르게 반응 할 수 있는 실험 태스크를 설계하여, 실험을 통해 기존의 연구들에서 피험자가 느끼는 실재감의 결과와 중요한 관계가 있다고 알려진 생리신호 반응 중각성 수준을 평가 할 때 유용한 지표로 활용되는 피부전도도(GSR)를 분석하여 그 결과를 확인하여 보았다.
  • 본 연구에서는 피험자가 느끼는 실재감과 중요한 관계있다고 알려져 있는 생리 신호 반응 중, 각성 수준을 평가할 때 유용한 지표로 활용되는 피부전도도(GSR)를 분석하였다. 시나리오 1 실험 동안 측정된 피험자의 피부전도도(GSR)를 살펴 본 결과, 피험자가 도로 주행 시 자동차의 속도가 65km 이상일 경우, 속도에 대해서 각성 반응을 보인다는 것을 확인할 수 있었는데, 속도에 각성반응을 보이지 않는 독립적인 데이터만을 분석하고자 자동차 속도가 65km 이상일 경우의 피부 전도도 데이터는 데이터 분석 시 제외 하였으며, 도로를 주행하는 동안 주행 속도에 의해서 피험자가 실험한 두 가상환경의 도로 주행 구간이 다르게 나타났기 때문에, 분석을 위하여 비교할 도로 주행 구간 역시 일치 시켰고, Sungkil Lee[9]의 연구결과에 기반하여 측정된 데이터 중 5 분 이후 데이터의 피부전도도 반응을 분석 하였다.
  • 본 연구의 실험에서 직선 구간과 커브구간 그리고 사고구간을 실험 태스크로 설정하여 이 실험 태스크간 피험자의 생리적 각성 반응의 차이가 있는지 확인해 보았다. 각 구간의 결과 값은 두 가지 가상환경에서 얻어진 데이터의 평균값으로 직선구간과 커브구간은 시나리오 1 의 결과를 이용 하였고, 사고구간은 시나리오 2 에서 사고시점에서부터 평균 상태로 돌아오는 시점까지의 결과를 이용하였으며, 일원분산분석(Anova) 분석을 통하여 각 구간의 차이를 분석 하였고, 일원분산분석(Anova) 수행 시 신뢰 수준은 5% 였다.
  • 본 연구에서는 이러한 구성을 기반으로, 두 가지의 시나리오를 설계 하였는데, 첫 번째 시나리오는 피험자가 녹색 주행 길을 지나, 약 10 분간 사고 없이 빨간색 선의 도로주행 길을 주행하는 시나리오로, 각 직선구간마다, 한대의 자동차를 배치하여 해당 도로구간을 반복하며 이동하게 하였다. 이시나리오의 목적은 오랜 시간 동안 실재감의 차이가 나는 두 가지 가상 환경을 피험자 에게 경험 시켰을 때, 두 환경에서 보이는 피험자의 생리적 각성 반응이 어떠한 차이를 보이는지 확인하는 것이다. 두 번째 시나리오는 피험자가 빨간색 도로 주행 길을 따라서 운전 중 갑작스럽게 나타난 가상 세계의 아바타(Avatar)와 사고가 나게 되는 시나리오로 이 시나리오의 목적은 갑작스럽게 일어난 사고를 통하여 두 환경에서 피험자의 생리적 각성 반응이 어떠한 차이를 보이는지 확인하는 것이다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
가상현실에서의 실재감이란 무엇인가? 가상현실(Virtual Reality)이란 용어는 사용자(사람이)가 느끼기에 실제와 같거나(예: 가상도시), 또는 보통 일반인이 얻기 힘든(예: 가상의 달 여행) 시각, 청각, 촉각, 힘의 감각, 전정 감각 등의 경험 등을 제공할 수 있도록 다양한 컴퓨터 인터페이스를 통하여 인공적으로 만들어 놓은 현실로 많은 사람들이 이해하고 있으며, 이러한 인공적인 경험을 제공 하는 시스템을 가상현실시스템(Virtual Reality System) 혹은 가상현실환경(Virtual Reality Environment) 이라고 한다.[1] 이러한 가상현실을 통하여 사용자는 실재감(Presence)이라는 것을 경험할 수 있는데, 실재감 (Presence)은 가상현실을 경험하는 경험자가 가상현실 내에 자신이 존재하는 것 같다 라고 느끼는 주관적인 느낌 또는 가상환경 속에서 자신의 존재를 인식하는 것을 의미한다.[2] 가상현실의 주된 응용분야는 과제 훈련 분야(Task Training)로 군사 훈련, 모의 비행 훈련, 가상 수술 훈련 등 이 있으며, 이외에도 많은 사례가 있다.
가상현실의 자연스러운 응용분야는 어떤 분야인가? 가상현실의 자연스러운 응용분야는 작업 훈련(Task Training) 분야이다. 이러한 작업 훈련 분야에서 가장 중요한 요소 중 하나는 각성 수준(Arousal Level)으로, 적절한 각성 수준은 과제 훈련의 효과를 결정짓는다.
본 논문에서 무엇을 통하여 자동차가 대중화 되었다고 판단하였는가? 통계청에 따르면 2005 년 1/4 분기 기준으로 한국의 가구별 자동차 소유 비율은 65%에 이르는 것으로 나타났으며, 운전 면허 소지자 수는 2003 년 기준으로 2600 만 명으로 인구대비 50%가 넘는 것으로 나타났다. 이처럼 자동차가 대중화 되었기 때문에, 자동차 운전을 기반으로 한 가상현실 환경이, 다른 어떤 환경보다 가상현실 환경을 처음 접하거나 익숙하지 않은 사람들에게 일반적이고, 친숙하게 받아들여 질 수 있을 것이라고 판단되었으며, 이러한 이유로 본 연구의 실험을 위하여 자동차 운전을 기반으로 한 가상현실 시스템을 만들게 되었다.
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