Ⅰ서 론
스마트안경의 생태계의 확장과 경쟁이 치열하게 전개되면서 웨어러블 디바이스가 스마트폰을 대체할 새로운 수익원으로 주목 받고 있다. 웨어러블 디바이 스 연구의 시초는 몸에 착용하는 컴퓨터를 만들고자 한 초창기의 프로젝트들은 헬리콥터 조종사에게 야간 시야를 제공하기 위한 HMD(head-mounted display 이하 HMD)나 온라인 시스템과 연동하기 위한 한 손 입력 키보드 등과 같은 특수한 필요에 의한 실험적 연구들 이였다. 이러한 추세는 1966년부터 시작되어 1980년대까지 계속되었으나 최근에는 ‘착용하는 전자 기기’로 어떤 특정 형태의 단말기가 아니라 우리가 일 상적으로 몸에 걸치고 다닐 수 있는 형태로 설계된 각종 스마트 기기를 통칭하는 것으로 의미가 넓어졌 다. 그리하여 착용하는 전자기기로써 “웨어러블 디바 이스”라 하고, 안경, 시계, 의복 등과 같이 신체의 일 부처럼 거부감 없이 착용하여 자유롭게 사용하며 신 체에 직접 접촉하여 각종 정보를 수집할 수 있는 전 자기기를 뜻한다.
여러 회사들로부터 손목시계 형태의 다양한 상품 들이 출시하면서 최근 google에서는 시각적인 디바 이스 ‘구글글라스’를 출시하였다. 구글글라스는 혼합 현실 속에서 손을 자유롭게 하며 미래지향적이라는 긍정적 평가가 있는 반면, 음성 및 제스쳐 인식성능, 화면 디스플레이 속도, 화면크기, 안경 맟춤과 초점 조절, 화면집중을 위한 시야분산 및 치우침에 의한 눈동자 피로감 등 여러 가지 부정적인 평가가 있으며 여러 가지 Head Mounted Device(HMD) 또는 웨어 러블 디바이스를 사용함으로써 일어날 수 있는 문제 점들이 연구되고 있다.
Edgar 등은 HMD를 사용함으로써 일어날 수 있는 문제점을 크게 조절반사, 긴장성 조절, 조절융합, 근 접성 또는 심리적 조절 그리고 정신적인 노력 총 5가 지의 문제점을 제시 하였으며,1) Keller은 HMD를 사 용하는 동안의 시각적인 효과는 데스크탑 플레이어를 사용하는 것과 비슷하다고 하였으나2) Melzer 등은 HMD 사용은 현실과의 이질적인 느낌을 준다고 보고 하였다.3)
또한 Morphew 등은 기존의 컴퓨터 모니터와 비교 했을 때 HMD를 착용한 후의 메스꺼움, 방향감각손 실, 안구운동의 피로감을 더 크게 느끼며,4) Hakkinen 은 단안용 HMD를 착용하고 문서편집 수행을 할 때에 도 비슷한 문제들을 보인다고 보고했다.5)
이러한 문제들은 HMD가 부자연적인 주시 상황을 제공하기 때문에 발생되어지고 있다. 데스크탑과 같 은 디지털 기기들을 사용할 때 사용자들은 자연스러 운 주시 상황에서 양안으로 바라보고 이 경우에, 모 니터가 이미지를 전달하는 본체에 연결되어 있는 한, 빛이 표면과 물체에 반사되어 사용자의 두 눈에 투영 된다. 두 눈에 전달되어진 시야는 양안 시차의 정보 를 전달하고 안구 운동과 같이 고개를 돌렸을 때 망 막의 자극 패턴도 변화된다. 즉, 화면이 고정되어져 있는 상태에서 눈과 고개의 방향이 망막의 자극도 변 화 된다는 것이다.6)
HMD 경우에는 영상 투사 시스템(모니터)이 사용 자의 머리에 연결되어 있다. 단안 HMD의 경우에는 한눈에는 HMD의 상이 보이고, 한눈에는 현실시야가 보이면서 두 눈에 전달되어지는 시야가 매우 다르다. 양안으로 바라보는 HMD는 양안에 함께 이미지가 투 영되거나 양안이 분리되어 사용자의 두 눈에 투영된 다. 양안의 HMD 착용자 두 눈의 조절이 부족하거나 이미지의 왜곡이 생긴다면 두 눈의 시야에 다소 차이 가 있을 수 있으며, HMD 경우 연결되어진 컴퓨터를 움직이게 하거나 이미지를 사용자와 같은 방향으로 움직이게 되지 않는 한 망막 자극 패턴과 고개 움직 임이 일치 하지 않는다.6)
따라서 본 연구에서는 현재 출시되고 있는 단안용 웨어러블 구글글라스를 착용시 다른 디지털 디바이스 사용시와 비교하여 단기적으로 일어나는 조절반응을 측정하고 시기능적으로 일어날 수 있는 문제점을 분 석하고자 한다.
Ⅱ대상 및 방법
1대상
본 연구의 내용을 충분히 이해하고 취지에 동의하 며 전신질환 및 안질환 등의 병력이 없고, 정시이거 나 기존의 콘택트렌즈 착용자들의 교정시력이 1.0 또 는 그 이상이며, 양안시기능에 이상이 없으며 등가구 면 굴절력 평균은 우안이 –0.06±0.42D이고, 좌안이 0.00±0.51D인 대학생 30명(평균연령 22.33±1.84 세)을 대상으로 검사하였다.
2방법
본 연구에서는 일상생활에서 일반적으로 사용되고 있는 디지털 디바이스 2종(데스크탑 컴퓨터:all in one, hp, 태블릿PC:Apple, ipad air)과 구글글라스 를 착용시 유도되는 조절반응량을 측정하고자 하였 다. 연구에서 사용되는 디지털 디바이스 2종은 양안 으로 주시가 가능한 기기로써 조절반응량에 대한 측 정에 문제가 되지 않지만, 구글글라스는 기기의 디자 인 특성상 오른쪽 상단에 부착되어있는 프리즘으로 인해 개방형 자동굴절력계의 측정의 한계가 있다. 따 라서 구글글라스 착용시 조절반응량 측정이 가능한 프리즘이 없는 좌안을 대상으로 측정하였다. 하지만 구글글라스 착용시 디스플레이를 보는 눈은 우안이므 로 좌안을 측정하는 것은 논리적으로 맞지 않을 수 있다. 따라서 본 연구에서는 이 측정을 시행하기 전 에, 양안에 서로 다른 조절 자극이 주어졌을 때 양안 각각에 발생되는 조절 반응량을 먼저 측정하였다. 이 는 서로 다른 조절 자극이 주어지더라도 조절 반응량 에 차이가 없다고 하면, 구글 글라스 착용시 실제 우 안을 통해서 디스플레이를 주시하지만, 좌안을 측정 해도 동일한 조절반응이 일어나므로 논리적으로 어느 쪽 안구를 측정하든 차이가 없다는 것을 검증하는 것 이다. Fig.1
1)서로 다른 조절자극에 대한 양안의 조절 반응량 측정
양안의 조절 자극량이 다를 때 조절 반응량이 같음 을 확인하기 위해 양안을 분리시켜 왼쪽은 6m이상의 원거리를 바라보고, 오른쪽은 눈앞 40cm에 판넬을 두고 보았을 때의 양안의 조절 반응량을 측정하였다.
2)조절반응량의 검사
본 실험의 측정은 양안 개방형 안굴절력계(NVision- K5001, Shin-Nippon, Japan)를 이용하여 측정하였 다. 최대한의 조절이 개입되지 않은 상태에서의 6m 이상 원거리를 바라볼 때 굴절력을 측정하고, 컴퓨터 (all in one, hp)와 태블릿PC(Apple, ipad air)의 권 장거리 60cm와 40cm에 두고 구글글라스는 사용자가 직접 착용하여 사용자에게 맞는 정점간거리를 조절한 후 컴퓨터, 태블릿PC, 구글글라스에는 Fig.2의 같은 화면을 바라보게 하였다.
3)구글글라스(google glass)
구글글라스는 ‘입출력 구조를 가진 웨어러블 디바 이스’에서 제시되었으며, 디스플레이를 가진 웨어러블 기기로 입력제어를 위한 터치패드를 포함하고 있으며 일반 안경 프레임과 동일하여 양안렌즈를 구성할 수 있다. 25인치 고화질 가상스크린이 재생되는 프리즘 이 부착되어 있으며, 카메라, 오디오, 스피커를 통하 여 사진과 동영상 촬영이 가능하다. 또한 Blutooth와 Wi-Fi를 이용하여 개개인의 스마트폰과 연동되어 전 화통화, 메일, 영상통화 등이 가능하며 ‘My glass’ 어 플내에서 설치할 수 있는 여러 가지 어플리케이션을 통해 뉴스, 별자리, 네비게이션 등 인터넷 서칭을 실 행시킬 수 있다. 총 16GB의 용량을 가지며 사용량에 따라 사용가능한 시간은 다르다. 현실투시 및 레이어 에 의한 가상 화면 인식원리는 구글글라스 내에 장치 되어있는 프로젝트에서 빛을 내게 되면 프리즘이 프 로젝트에서 나온 빛을 굴절시키고, 프리즘을 사용자 에 맞게 정점간 거리를 조절하여 망막에 가상 화면이 인식될 수 있는 원리로 되어 있다. Fig.3
4)자료분석
자료의 분석은 SPSS(ver.19 for windows)를 이용 하여 조절자극량이 다를 때 양안의 조절반응량과, 각 기기들을 사용하였을 때 일어나는 조절반응량과 원거 리를 바라보았을 때의 구면굴절력과 구글글라스를 착 용했을 때의 구면굴절력 변화량에 대하여 독립t-test, ANOVA를 사용하였고, p<0.05일 때 통계적으로 유 의성이 있다고 판단하였다. Fig.4
Ⅲ결과 및 고찰
최대조절력의 측정은 푸쉬업테스트(Push-up test) 를 이용하였다. 그 결과 피검자들의 오른쪽, 왼쪽, 양안 의 평균 조절력은 각각 12.17±2.98D, 12.2±1.82D, 14.0±2.63D 였고, 연령에 따른 최대조절력의 기대값 은 Hofstetter공식을 이용하였다 그 결과 피검자들의 평균조절력과 최대조절력은 평균나이(22.33±1.84) 범 위에 만족하였다.
기대평균치(Ave.)=18.5D – (0.30D 나이)
기대최대치(Max.)=25.0D – (0.40D 나이)
1양안의 조절자극량이 다를 때의 조절반응량
피검자가 개방형 자동굴절안계를 통해 바라볼 때 코 능선을 중심으로 양안 분리판을 이용하여 양안을 분리한 후, 오른쪽 눈에는 40cm거리에 판넬을 두고, 왼쪽 눈은 6m이상의 원거리를 주시했을 때의 양안의 조절반응량을 비교하였다. 주시거리 40cm에서의 오 른쪽 눈에는 조절반응량이 1.15±0.35D이고, 원거리 를 주시한 왼쪽 눈에는 조절반응량이 1.13±0.33D로 나타났으며, 양안을 분리시킨 후 조절자극량이 다름 에도 불구하고 양안의 조절 자극량이 다를 때 조절 반응량의 차이는 없음을 알 수 있었다(p<0.05).
2서로 다른 디바이스에 의해 유도된 조절량
컴퓨터, 테블릿PC, 구글글라스를 착용하고 컴퓨터 권장거리 60cm, 태블릿PC 40cm, 구글글라스는 사용 자에 맞는 정점간거리를 조절하여 같은 text를 바라 보았을 때, 일어나는 조절량 차이는 각각 0.77±0.54D, 1.42±0.45D, 0.29±0.18D였다. 세 가지 기기들을 비 교했을 때, 구글글라스, 컴퓨터, 태블릿PC 순서로 조 절량이 점점 커짐을 알 수 있었다. 또한 컴퓨터(60cm) 와 태블릿PC(40cm)는 p=0.193(p<0.05)로 조절량에 유의한 차이는 없었으나 컴퓨터(60cm)와 구글글라스 와는 p=0.00(p<0.05)로 유의한 차이가 있었고, 태블 릿pc(40cm)와 구글글라스 또한 p=0.00(p<0.05)로 조절량에 유의한 차이가 있음을 알 수 있었다.
본 연구에서는 실험을 시작하기 전 조절력과 양안 시기능에 문제가 없는 대상자들로 시작하였으므로 조절과 폭주의 불일치로 인한 안정피로 또는 시각장 애는 찾아볼 수 없었다. 그러나 조절과 폭주의 불일 치는 HMD사용자들에게 조절과 폭주사이의 강한 시너지 효과가 생김으로써 문제를 일으킬 수 있다 Mon-Williams등은 이러한 조절과 폭주의 불일치는 HMD사용자들이 안정피로 또는 시각장애를 호소하며 Edgar은 조절과 폭주의 불일치는 HMD의 이미지를 바라볼 때 흐림현상을 일으킨다고 하였다 실제 정상 군과 폭주부족군을 대상으로 조절 반응량을 측정하여 조절의 변화량을 조사한 결과, 정상군에 비해 폭주부 족군이 조절반응량이 적게 나타났다 따라서 조절과 폭주의 깊은 연광성을 볼 수 있었으므로, 조절 또는 폭주 불균형을 갖는 대상자를 통하여 HMD의 상을 바라보았을 때 조절 반응량이 적게 나타난다면 상을 바라볼 때 실제 흐림현상이 나타 날 것으로 판단되어 진다. 따라서 조절과 폭주의 불균형 상태에서의 HMD 사용에 있어서의 여러 가지 현상을 알아보는 것 또한 중요할 것으로 보인다.
본 연구에서 사용되어진 구글 글라스는 무한대의 허 상을 바라보게 되어있어 조절이 개입되지 않을 것으로 예상되었으나, 구글 글라스를 착용하였을 때 상에 대 한 조절반응량은 0.29±0.18D로 나타났다. Graham 은 가상의 이미지를 보게 하였을 때, 피검자들의 조 절력을 측청하였고 그 결과, 최대 0.8m에서의 허상 을 바라볼 때 1.26D의 조절을 하는 것으로 나타났으 며, 실험참가자 모두 허상을 바라볼 때 조절반응이 일어나는 것으로 나타났다.1) 따라서 구글글라스 착용 했을때의 조절반응량은 허상을 바라보았을 때 생긴 조절이며, 허상의 거리가 멀지 않은 곳에 결상되어진 다는 것을 이루어 짐작할 수 있었다. 또한 조절력이 부족한 노안 착용자 이거나 원시가 발단된 착용자에 게는 선명한 상을 보는데 어려움을 겪게 되는 요인이 될 수 있다.
구글글라스 사용시 오른쪽 상단에 위치한 프리즘을 통해서 허상을 바라보기 위해 왼쪽 눈 또한 오른쪽 상 단으로 약간의 눈몰림 현상이 나타난다. 이런 눈몰림 현상으로 인해 피로감을 느끼는 피검자들이 있었다. 선행 연구에 의하면 VTD(visual display terminal) 작업의 시간이 길어짐에 따라 전반적인 조절 기능의 능력이 감소하는 경향이 나타났고, 수직보다는 수평 방향으로의 안구이동이 잦은 VDT 작업 시에는 조절 기능의 변화가 빠르게 나타나므로, 안정피로를 줄이 기 위하여 안구의 주 이동방향에 따라 작업시간을 조 절해야 할 필요가 있다고 보고하였다 본 연구에서는 단기적으로 구글글라스를 착용하였을 때 한 곳만을 응시함에도 불구하고 피로감을 느끼는 피검자들이 있 었으므로 여러 가지 어플리케이션을 통하여 구글글라 스를 바라보면서 수직 또는 수평방향의 안구이동을 할 수 있는 게임들을 통하여 조절 기능의 변화를 알 아보고 구글글라스 특성상 이동성을 고려하려 정적인 text뿐만 아니라 움직이는 동영상을 통하여 원근감을 느꼈을 때 일어날 수 있는 조절 변화를 알아보는 것 또한 많은 도움이 될 것으로 생각한다.
Tsontcho 등은 구글글라스를 착용 후 오른쪽 상단 의 프리즘을 각각의 사용자들에게 맞게 조절하였을 때의 프리즘 위치를 3가지로 분류하였고, 동공중심선 위에 프리즘 또는 구글글라스의 플레임이 겹쳐지면서 생길 수 있는 암점에 대해 언급하였다 실제 착용자들 에 따라 프리즘의 위치는 여러 위치에 놓여지는 것을 볼 수 있었지만, 본 연구에서는 정적인 text를 바라 보았을 때의 피검자들의 상태를 연구하였으므로 실제 생길 수 있는 암점에 관한 문제는 볼 수 없었다. 그러 나 동적인 상태에서 구글글라스를 착용하였을 때 프 리즘 또는 프레임에 의해 생긴 암점이 시야에 얼마나 영향을 줄 수 있는지에 대한 연구도 필요할 뿐만 아 니라 시야에 많은 영향을 주게 된다면 이동을 하면서 구글글라스를 착용하기에는 위험이 따를 수도 있을 것이다.
Ⅳ결 론
정시 또는 콘택트렌즈로 시교정을 한 피검자 30명 을 대상으로 컴퓨터, 태블릿PC, 구글글라스의 조절 반응량을 비교분석하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
단기적으로 구글글라스를 착용하였을 때의 조절력 은 조절경련 또는 복시를 일으킬 만큼의 조절이 일어 나지 않았다.
적은량의 조절량이지만, 조절이 부족한 노안 착용 자들에게는 선명한 상을 보기에는 어려움이 있을 수 도 있다.
결론적으로 현실시야 위에 투영되어지는 구글글라 스의 상은 허상임에도 불구하고 약간의 조절이 일어 났음을 알 수 있었으나, 유도되어진 조절자극량은 조 절경련이나 복시를 일으키지는 않았다. 그러나 조절 에 관련된 문제는 일어나지 않았으나, 단기적인 사용 에도 불구하고 눈몰림으로 인한 안정피로를 호소하는 피검자들을 볼 수 있었다. 따라서 구글글라스 출시 이후 시각적인 도움을 주는 웨어러블 디바이스들이 개발되어지고 있고, 웨어러블 디바이스들과 연동될 수 있는 많은 어플리케이션 또한 출시되고 있으므로 많은 발전을 함에 따라 언제 어디서나 편리하게 사용 될 수 있는 장점을 더욱 부각시키기 위해서는 더 많 은 연구가 필요할 것으로 사료된다.
