초록 ▼

IV. 연구개발결과
1. 최종목표 달성결과
2. 세부 연구개발 목표 달성결과
1 연구개발 목표 가야금과 대금의 축소 모형 제작
달성도 100%
연구개발 내용 축소 방법론을 토대로 한 가야금과 대금의 축소 모형 제작
1.1 가야금의 축소 모형 제작
• 기존 연구인 신체발달 정도에 따른 국악기 축소모델 개발에 사용된 신체측정학적 방법론을 토대로 연령대를 선정하고 가야금의 사이즈를 줄임 (지식경제부 기술표준원에 있는 SIZE KOREA 자료 이용)
• 악기 제작 전문가의 자문을 얻어 길이 치수

IV. 연구개발결과
1. 최종목표 달성결과
2. 세부 연구개발 목표 달성결과
1 연구개발 목표 가야금과 대금의 축소 모형 제작
달성도 100%
연구개발 내용 축소 방법론을 토대로 한 가야금과 대금의 축소 모형 제작
1.1 가야금의 축소 모형 제작
• 기존 연구인 신체발달 정도에 따른 국악기 축소모델 개발에 사용된 신체측정학적 방법론을 토대로 연령대를 선정하고 가야금의 사이즈를 줄임 (지식경제부 기술표준원에 있는 SIZE KOREA 자료 이용)
• 악기 제작 전문가의 자문을 얻어 길이 치수 이외의 두께, 너비, 현의 높이 등을 최종 결정하여 축소 모형을 제작함
• 어린이들이 혼자서 조율할 수 있는 가야금 조율기 개발
1.2 대금의 축소 모형 제작
• 기존 연구인 신체발달 정도에 따른 국악기 축소모델 개발에 사용된 신체측정학적 방법론을 토대로 연령대를 선정하고 대금의 사이즈를 줄임 (지식경제부 기술표준원에 있는 SIZE KOREA 자료 이용)
• 대나무 대신 플라스틱 재질을 활용하여 대금을 제작함
• 취구의 형태를 수정, 보완하여 제작함
결과물
가야금 축소 모형 연주용 3족, 가야금 축소 모형 조율기 평가용 프로토타입 2족, 대금 축소모형 연주용 1족, 조율기 1세트
2 연구개발 목표 장구의 축소 방법론 개발
달성도 100%
연구개발 내용 장구 축소 방법론 개발
2.1 인체측정 데이터를 이용한 장구의 축소 방법론 개발 및 모형 제작
• 전문 장구 연주자의 연주장면을 분석하여 신체부위 중 연주 시 관련된 부위로 어깨너비와 Twisting 각도를 선정하였음
• 성인 평균 어깨너비와 초등학생의 평균 어깨너비를 비교분석하였음
• 성인의 기존 장구 사용법을 분석하여 신체안쪽으로의 어깨굽힘과 허리 뒤틀림을 분석하여 신체적합도 판별방법론을 결정하기로 함
• 사이즈에 의한 사용성을 극대화 시킬 수 있는 장구의 축소 모형을 설계
• 전통 장구의 형태와 음고를 조사하여 장구의 국악기로서의 음색을 유지할 수 있는 최적의 설계 치수를 추출해냄
결과물
장구 축소 방법론
3 연구개발 목표 가야금과 대금 축소 모형의 음향학적 검증
달성도 100%
연구개발 내용
가야금과 대금 축소 모형 스펙트럼 분석을 통해 적합한 음고 측정 알고리즘 설계
3.1 축소 모형 가야금의 음색, 음고 검증
• 국악 조율법에 대한 연구와 함께 대표적인 국악기 음원을 수집하고, 그에 대한 스펙트럼 분석을 통해 음색 특징에 대한 데이터를 수집완료
• 비슷한 연주 방법을 가진 양악기와의 비교를 통하여, 고유의 음색에 따른 특별한 튜닝 기법의 필요성 및 가능성을 연구
3.2 축소 모형 대금의 음색, 음고 검증
• 가야금과 대금의 스펙트럼 특성에 적합한 음고 측정 알고리즘을 설계
• 주파수 추정 알고리즘(frequency estimation algorithm)을 기반으로 마이크로폰을 통해 입력받는 국악기의 음고를 찾는 방법을 수학적으로 개발하였음
• 실험과 통계 조사를 통해 알고리즘의 효율 및 성능을 검증/개선
결과물
음향분석결과 기술문서
4 연구개발 목표 국악 조율법 연구 및 대표악기 음향 분석
달성도 100%
연구개발 내용 국악 조율 알고리즘 분석 및 음향 분석
4.1 조율법 체계화 및 가야금/대금 음향 분석
• 기존 조율 알고리즘 분석 및 대표 악기의 음향 분석
결과물
가야금/거문고/해금 튜닝 분석 기술문서
5 연구개발 목표 장구에 대한 축소 모형 제작
달성도 100%
연구개발 내용
1차년도 개발한 장구 축소 방법론을 토대로 장구 축소모델을 제작
5.1 장구 축소 모형 제작
• 장구 축소 방법론을 토대로 0.76의 비율로 크기를 축소하고, 북편과 채편의 가죽 두께를 달리 한 1차 축소 장구 제작
• 1차 축소 장구를 토대로 2차 축소 장구 제작
• 악학궤범을 토대로 장구의 북편과 채편 지름을 다르게 하여 2차 축소 장구 모형 3대를 제작함
결과물
장구 축소 모형 3대, 최종 장구 모형 (아리 장구)
6 연구개발 목표 장구에 대한 축소 모형의 음향학적 검증
달성도 100%
연구개발 내용 기존 장구와 축소 모형 음원의 음색/음고 유사성 분석
6.1 장구에 대한 축소 모형의 음향학적 검증
• 기존 성인용 국악기를 기준으로, 축소 모형(가야금, 대금, 장구)의 음량, 음고, 음색 등 음향학적 특성에 대한 통계적 분석 및 평가 (스펙트럼 분석 및 MUSHRA 평가)
• 정성적으로 실제 국악 관련 전문가를 대상으로 인터뷰를 통해 장구 축소모델에 대한 음향 측정을 진행
결과물
음향분석결과 기술문서
7 연구개발 목표 축소 모형에 대한 인체공학적 검증
달성도 100%
연구개발 내용
가야금, 대금, 장구 축소 모형에 대한 근육 피로도 분석, 연주자세 정밀 분석 및 사용성 평가
7.1 축소 모형에 대한 근육 피로도
• 어린이가 축소 모형을 연주할 때 근육 활동량 및 피로도를 분석(근전도 분석도구 활용)후 기존 국악기 연주 시의 근육 활동량 및 피로도와 비교
7.2 축소 모형에 대한 연주자세 분석
• REBA 통해 아동이 기존 가야금과 축소 가야금, 기존 장구와 축소 장구, 기존 대금과 축소 대금 연주 시 근골격계에 부담이 가는 자세인지 평가
• BLUE-X 통해 기존 가야금과 축소 가야금, 기존 장구와 축소 장구, 기존 대금과 축소 대금 연주 시 근골격계에 부담이 가는 자세인지 평가
7.3 축소 모형에 대한 사용성 평가
• Jack software를 이용하여 각 국악기별로 신체 부위에 걸리는 부하를 계산한 후 축소 국악기가 연주에 적합한지 판단
• 초등학생 또는 유치원생들을 대상으로 실제 축소 국악기를 연주하게 한 뒤 설문을 통해 사용성 평가
결과물
근육 피로도 분석결과, 연주자세 정밀분석결과, 사용성 평가 분석결과
8 연구개발 목표 국악기 튜닝 어플리케이션 제작
달성도 100%
연구개발 내용
- 국악기 음원을 기반으로 음고 측정 알고리즘 설계
- 모바일 기기에서 사용가능한 튜닝 어플리케이션 개발
8.1 국악기 음고 측정 알고리즘 개발
• 가야금, 대금, 장구에 대한 음향 측정 알고리즘 개발 및 검증
• 기존 알고리즘 탐색 후 국악에 맞는 알고리즘 선택 및 개량
• 음고 측정 프로그램 개발 (JAVA)
8.2 국악기 전용 튜닝 어플리케이션 개발
• 모바일 기기에 알고리즘 구현
• 국악 튜닝 어플리케이션 UI 디자인 및 알고리즘 연동
• 국악기 대상으로 튜닝 테스트 및 사용자 검증
결과물
알고리즘 구현 프로그램, 모바일 어플리케이션
연구개발 목표 Design Refinement
달성도 100%
연구개발 내용 가야금과 대금, 가야금 조율기의 Design Refinement
9.1 1차년도 축소모델 가야금과 대금의 인간공학적으로 Design Refinement
• 가야금과 대금의 최종 모델을 국악기 디자인 및 인간공학 디자인 전문가를 활용하여 정성적 평가 후 축소모델 완성
• 축소 대금 취구에 인간공학적인 디자인 적용
• 어린이를 위한 add-on design
9.2 1차년도 축소모델 가야금 조율기의 인간공학적으로 Design Refinement
• 어린이가 스스로 줄을 매지 못할 것이라 판단하여 어린이도 사용하기 쉽고 최대한 전통미를 해치지 않는 형태이면서, 1차년도 제작된 조율기의 단점을 보완하고자 가야금 조율기 디자인 개선
• 나사 원리를 이용하여 제작비가 저렴하고 가야금, 거문고, 아쟁 등의 현악기에도 적용이 가능한 조율기 개발
결과물
인간공학적으로 개선된 최종 축소 가야금 (아리 가야금) 및 최종 축소 대금 (아리 대금), 가야금 조율기, add-on design 스티커
3. 성과목표 달성결과
가. 연구 성과
ㅇ 논문
- 비SCI
• Resizing of the Gayageum for Korean elementary School students based on Anthropometric Data(Jung-Yong Kim, the 15th Japan-Korea Joint Symposium on Ergonomics, Japan Ergonomics society & Ergonomics Society of Korea, June 1, 2013)
ㅇ 특허 등록
- 특허명(등록기관, 등록번호 : , 등록일 : )
ㅇ 기타 지식재산권
ㅇ 표준특허
ㅇ 표준화
- 표준화 주제(수행기관명, 표준화 기관명, 표준화 단계, 관련번호, 제출(채택)일, 국내/국외)
※ 표준화 단계 : ‘기고서 제출’, ‘기고서 채택’, ‘표준안 반영’ 중에서 선택
나. 사업화 성과(기술이전, 국내․외 판매 등)
연주에 대한 홍보 부족으로 관심이 교육 수강으로 이루어지지는 않는 것이 현실이다. 이러한 원인 중의 하나로 국악기의 가격이 비싸고 아이들이 국악기를 사용하기에 크기가 적절치 않아 현장에서도 많은 불편함을 호소하고 있는 것으로 조사되고 있다. 이러한 현실에서 이번사업은 어린이 및 청소년들에게 국악기 사용에 대한 관심을 높일 수 있는 계기가 될 수 있다. 이번 사업이 성공적으로 완수된다면, 각 유치원, 초등학교, 중학교, 고등학교에 교육 프로그램을 적용하여 가격이 저렴한 타악기뿐만 아니라, 현악기인, 가야금, 아쟁과 관악기인 대금도 쉽게 보급할 수 있을 것이다. 또한 튜닝 어플리케이션 개발로 인한 전문 국악인들 이외에 국악기 사용자들이 쉽게 튜닝을 할 수 있다. 그리고 국가 원동력인 유아와 초등학교, 중학교, 고등학교 학생들이 국악기를 배움으로써, 국악기 사용자가 증대되고, 그 학생들이 해외에 진출하여 쉽게 여러 국악기들을 선보일 수 있을 것이다. 이를 통해서 국악기의 대중화와 세계화를 도모할 수 있을 것이다.
국악에 대한 관심과, 교육이 확대되어 국악기의 보급이 활발해짐에 따라 국악기의 튜닝에 대한 개발 역시 필수 불가결한 상황이다. 앞서 밝혔듯, 튜닝 기술은 개별 악기에 대한 적용 위주로 발전 해왔기 때문에, 개별 악기에 대해 각각 다른 튜닝 기기가 필요한 것이 일반적이다. 또한 지금까지의 튜닝 기술은 양악을 기준으로 개발되어 있고, 국악에 적용하기에는 무리가 있다. 다시 말해, 국악의 음악적 특성 및 각 악기들에 걸맞은 튜닝 기술에 대한 개발은 전무한 수준이라 볼 수 있다. 따라서 교육적인 측면에서 관심이 높은 가야금, 대금 및 장구에 대한 튜닝 기술의 개발은 중요하고도 시급한 문제이다.
한편, 스마트 폰의 간편한 휴대성과 높은 계산 능력으로 비추어 볼 때, 튜닝 기기가 모바일 어플리케이션으로 대체될 필요가 있다. 튜닝 기술의 모바일 기기로의 이식이 세계적인 추세인 것은 이로부터 미루어 볼 수 있다. 그러나 국악기의 경우 특유의 음고 및 음색으로 인해 기존 외국 업체에서 제작된 튜닝 어플리케이션으로는 정확한 튜닝의 결과를 얻어낼 수 없다.
그러므로 가야금의 음색 및 음고에 알맞은 튜닝 기술을 모바일 어플리케이션으로 이식하는 것은 중요한 작업이다. 프로 연주자가 아니라, 국악 교육을 받는 학생과 같은 아마추어 연주자의 경우, 국악기 튜닝 어플리케이션은 가히 필수적이라 할 수 있다. 더하여, 한국의 높은 스마트 폰 보급률은 국악기 튜닝 어플리케이션의 높은 활용 및 관심을 기대케 한다. 정확한 음률로 조율된 악기를 사용함으로써 교육적 효과를 극대화 할 수 있으며 국악기의 일반화 및 대중화에도 기여할 수 있다.
이와 같이 독보적인 국내 국악기 축소모델 제작기술의 방법론과 특허권 및 기술의 무상 공유를 통해 국내 축소모델 국악기 개발의 물꼬를 틀 수 있을 것이라 기대한다. 또한 이와 같은 연구를 통해 중소 지원 자금, 또는 정부지원 프로그램을 통한 보급형 축소 국악기 대량 생산이 진행될 수 있는 기반을 마련할 수 있을 것 이다. 또한 보급형 국악기 원가 납품을 통한 학교 시범 사업과 연결될 수 있을 것이며 보급형 국악기 사업의 민간화를 이끌어낼 수 있을 것이다.
다. 기타 성과
기술적 측면
현재 공학적으로 검증되지 않는 무분별한 국악기 축소 모형은 사용자의 인체에 부담을 줄 수 있고 심화될 경우 근골격계질환, 아동의 성장 저해 등의 문제로 나타날 수 있다. 인체공학적으로 검증된 국악기 축소 방법론 기술은 모든 연령대 국악인들의 편안한 국악생활을 즐길 수 있게 할 것이다.
경제/산업적 측면
국악기의 전통성을 살린 국악기 제작방법의 연구를 통해 개발된 국악기 축소모델은 표준화 작업을 통해 국내의 어린이 및 청소년들에게 교육용으로 널리 보급이 될 수 있을 것으로 판단된다. 최근 중국 및 해외로부터 수입되는 저 품질 국악기로부터 국산 전통 제작방식의 국악기 판매를 보장할 수 있을 것이다. 또한 표준화 작업을 통해 대량 생산을 할 수 있는 기반을 마련하여 판매단가를 낮추는 데 기여를 할 수 있을 것이다.

Abstract ▼

The purpose of the study is to develop the resizing the educational Gukakki (Korean Traditional Musical Instrument, 국악기) and a tuning application for children, mostly elementary school students. Moreover, the resizing technique was formulated for future application, and the resized Gukakki was evalu

The purpose of the study is to develop the resizing the educational Gukakki (Korean Traditional Musical Instrument, 국악기) and a tuning application for children, mostly elementary school students. Moreover, the resizing technique was formulated for future application, and the resized Gukakki was evaluated in terms of acoustics and ergonomic design. A Gukakki tuner was also developed for the easiness of sound tuning for elementary school students.
From the first year of research, a multiple prototypes of resized Gayaguem (가야금) and Daeguem (대금) were made by using anthropometric data, and the paper was published with a title ‘Resizing of the Gayageum for Korean Elementary School Students based on anthropometric Data (2012)’. The new tuner was also developed to compare the pitch and tone between resized Gukakki and original one by spectrum analysis and MFCC analysis with a recorded Gukakki sound. As result, the resized Gayageum showed a similar pitch and tone with original one. However, the resized Daegum showed a slightly higher range of pitch.
In the second year of research, a resized Jang-Gu (장구) was made and the sound was recorded to compared it with the original one in terms of tones by using MFCC analysis. The first prototype Jang-Gu sounded a similar tone compared with the original one. However, The second prototype showed a weak low pitch sound because of the small structure and different leather kinds. The last Jang-Gu prototype was designed to better the tone and the range of pitch based on the analysis result.
To examine usability, player's local muscle fatigue and postures were evaluated among twelve children participants. In results, almost no fatigue was observed during the experiment compared to the fatigue symptom shown during playing the adult size Gukakki. In posture simulation tests by JACK software and subjective questionnaire, the workload on children players was significantly decreased although individual difference existed.
Regarding the development of tuning application, PC version tuning application showing the frequency curve was made by employing realtime tuning algorithm. This application was made for mobile device too. The screen interface was also designed considering the convenience of Gukakki players. The prototype was tested by Gukakki expert and the tuning application was finalized.
For final refinement, Gukakki experts were invited to play the Gayageum, Daegum, and Jang-Gu. The comments made by experts were applied for fine tuning the design for young players. A few add-on design was made with sticker to improve the familiarity and easiness of play for elementary school students. After all, the resized Gukakki was developed and it could be widely used for educational purpose. This study can be the one of milestone for standardizing and theorizing scientific Gukakki design process.

목차 Contents

• 제 출 문 ... 1
• 보고서 요약서 ... 2
• 요 약 문 ... 3
• SUMMARY ... 15
• CONTENTS ... 17
• 목 차 ... 18
• 참고문헌 ... 19
• 표 차 례 ... 20
• 그림차례 ... 21
• 제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 25
• 1. 연구개발과제의 목적 ... 25
• 2. 연구개발과제의 필요성 및 효과 ... 27
• 제 2장 국내외 기술개발 현황 ... 31
• 1. 국내외 기술현황 ... 31
• 2. 국내외 지식재산권(표준화) 현황분석 ... 32
• 제3장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 34
• 1. 가야금과 대금의 축소 모형 제작 ... 34
• 2. 장구의 축소 방법론 개발 ... 54
• 3. 가야금과 대금 축소 모형의 음향학적 검증 ... 60
• 4. 국악 조율법 연구 연구 및 대표악기 음향 분석 ... 67
• 5. 장구에 대한 축소 모형 제작 ... 69
• 6. 장구에 대한 축소 모형의 음향학적 검증 ... 72
• 7. 축소 모형에 대한 인체공학적 검증 ... 79
• 8. 국악기 튜닝 어플리케이션 제작 ... 121
• 9. Design Refinement ... 129
• 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 137
• 제5장 연구개발결과의 활용계획 ... 138
• 1. 국내외 시장 동향 ... 138
• 2. 개발기술의 활용방안 ... 139
• 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 142
• 1. 국가별 특허 Landscape ... 142
• 2. 경쟁자 Landscape ... 146
• 3. 신규 시장 진입자 현황 ... 148
• 4. 주요 특허별 분석 ... 149
• 5. 소결 ... 152
• 끝페이지 ... 152