본 연구는 몰입형 가상현실에서의 상호작용 과정에서 사용자의 몰입을 높여 향상된 현존감을 제공하는 손 기반 인터페이스에 대한 비교 실험을 진행한다. 몰입형 가상현실에서 사용자에게 장비의 부담을 최소화하면서 동시에 손을 보다 직접적으로 사용하여 가상 환경과 객체를 제어할 수 있는 몰입형 체험 환경을 제공하기 위하여 손 동작 인식 센서 기반 상호작용과 컨트롤러 기반 상호작용의 두 가지 실험 인터페이스를 설계한다. 손 동작 인식 센서 기반 상호작용은 VR (virtual reality) HMD (head mounted display) 외에 추가적인 장비를 사용하는 대신 정확한 손의 움직임과 직접적인 제스쳐 및 동작 표현을 가상 환경에 반영한다. 컨트롤러 기반 상호작용은 VR HMD와 함께 제공되는 컨트롤러를 쉽게 활용할 수 있도록 손의 제스쳐와 컨트롤러의 키를 매핑시킨 일반화된 인터페이스를 설계한다. 이러한 과정을 통해 본 연구는 손을 활용한 가상현실에서의 상호작용이 사용자의 편리함과 직관성에 측면에서 현존감에 미치는 영향을 비교 실험을 통해 확인한다.

본 논문에서는 많은 개체와의 충돌 검사를 요구하는 입자 기반 시스템에서 부채꼴 영역의 동적인 변화를 이용하여 효율적으로 충돌 검사를 가속화시킬 수 있는 프레임워크를 제안한다. 입자와 부채꼴 기반의 충돌 영역은 다음 세 가지 조건에 의해 결정된다: 1) 인접 입자의 반경 내에 부채꼴의 위치가 존재하는 경우, 2) 부채꼴 영역 내에 인접 입자의 위치가 존재하는 경우, 3) 부채꼴 영역을 형성하는 두 벡터 사이에 인접 입자가 존재하는 경우. 결과적으로 위 조건들을 모두 만족했을 때 입자와 부채꼴 영역은 충돌되었다고 정의한다. 본 논문에서는 입자의 움직임에 따라 충돌 검사 범위인 부채꼴의 영역을 자동으로 업데이트 한다. 부채꼴 영역의 동적인 변화를 계산하기 위해 입자의 위치와 속도를 기반으로 부채꼴의 방향, 길이, 각도를 조절한다. 최종적으로 계산된 부채꼴 영역 내에 있는 입자들만을 이용하여 충돌 검사를 빠르게 수행한다. 본 연구에서 제안하는 가속화 방법은 트리와 같은 자료구조를 명시적으로 만들지 않고, 닫힌 형태 방정식으로 실행되기 때문에 간단하게 구현되며 모든 결과에서 충돌 검사 성능이 개선되었다.

본 논문에서는 임계값 자동 설정 기능을 지원하는 효과적인 뉴로피드백 시스템을 제안한다. 실시간 뇌파의 신호 처리를 통해 보상 주파수와 억제 주파수에 대한 정확한 피드백을 생성하는 알고리즘을 설계하고, 이를 기반으로 치료사가 정한 목표 성공률을 얻기 위해 자동으로 임계값을 계산하는 기술을 제시한다. 본 논문에서 제시한 자동 임계값 설정 기술은 피험자의 이전 뇌파 패턴을 분석하여 목표 성공률과의 차이를 최소로하는 최적의 임계값을 계산한다. 다양한 조건의 실험을 통해 제안된 기법의 효율성과 안정성을 입증한다.

가상 및 증강현실과 같은 확장현실(XR: Extended Reality)은 몰입형 데이터 시각화 및 분석을 위한 거대한 잠재력을 가지고 있다. 확장현실에서 사용자는 3차원 가상 공간을 활용하여 데이터 및 여러 사용자와 사실적으로 상호 작용할 수 있으므로 보다 직관적인 데이터 분석이 가능하다. 그러나 확장현실의 장점을 제대로 활용하기 위한 시각화를 생성하는 것은 복잡한 프로그래밍이 필요하기 때문에 상당히 어려운 일이다. 본 논문에서는 손 제스처만으로 XR을 위한 시각화 전 과정을 수행하고, 모든 3차원 공간을 활용할 수 있는 가젯암(Gadget Arms) 시스템을 제안한다. 이 시스템에서 분석가는 데스크탑 기반 환경이나 복잡한 프로그래밍을 사용할 필요 없이 XR 기기를 착용한 상태에서 직관적으로 전체 시각화 공간을 디자인할 수 있으며, 가상의 손을 임의의 3차원 공간에 자유자재로 위치시킬 수 있는 인터랙션을 통해 거대한 3차원 공간을 효과적으로 활용할 수 있다. 우리는 사용자 연구를 통해 제안된 시스템이 시각화 제작과 공간 활용의 사용성을 크게 향상시시키는 것을 확인하였다.