본 연구에서는 고속으로 활주하는 선박의 승선감 향상 및 운항성능 특성 연구를 위해 30ton급 세관감시정의 측정위치에 따른 멀미도 해석을 수행하였다. 특히, 관공선내의 선원들은 유사시에 신속 정확한 판단이 요구되므로 측정위치에 따른 멀미도의 영향에 대한 연구가 필요할 것으로 판단하였다. 멀미도 평가는 ISO 2631-3(1985)을 기준으로 하였다. 평가 기준은 30분, 2시간, 8시간 이후 성인 100명 중 10명이 멀미를 한다는 국제표준 지표이며 조우주파수와 수직가속도 성분으로 나타난다. 멀미도 해석은 Maxsurf Motion 모듈을 이용하였다. 30ton급 세관감시정은 고속활주형 선박의 특성을 갖기 때문에 선속에 따른 트림변화를 고려하였다. 입사각은 선체 전 방향에서의 영향을 고려한 범위로 선정하였다. 선속의 경우 선박 운용상태(정박, 저속, 고속)을 고려하여 적용하였다. 측정위치의 경우 선원들의 주 활동 구역을 고려하여 선정하였다. 해석결과 멀미도의 영향은 30knot, $180^{\circ}$의 경우에 가장 크게 분석되었다.
사이버멀미란 가상현실을 경험할 때 발생하는 멀미와 유사한 증상으로 눈의 피로, 방향감각 상실, 메스꺼움 등을 동반한다. 사이버멀미는 가상현실 산업의 확산을 위한 선결 과제로 여겨지고 있으며, 해당 증상을 완화하기 위한 다양한 연구가 시도되어 왔다. 그러나 아직까지 사이버멀미의 발생 기전과 해결책에 관한 명확한 결론은 도출되지 못하였다. 본 논문은 사이버멀미 현상을 보다 입체적으로 이해하기 위해 해당 현상을 관통하는 주요 구성 요소인 사이버멀미의 유발 원인, 인간의 인지체계, 사이버멀미의 측정 방법을 연결한 통합적 관점을 제시하였다. 특히 현재까지 알려진 사이버멀미의 유발 원인을 콘텐츠, 하드웨어, 사용자 특성 측면으로 새로이 분류하였다. 또한 사이버멀미 관련 요인에 대한 기존의 연구를 콘텐츠의 가상현실 충실도 관점에서 해석하여 상이한 연구 사이의 일관성을 도출하였다. 마지막으로 사이버멀미를 정량화하기 위한 객관적, 주관적 측정 도구를 살펴보고 각각의 한계점에 대해 논의하였다.
가상현실 시장의 규모는 해마다 성장하고 있으나 가상현실에서 일어나는 사이버 멀미는 아직까지 해결되지 않고 있다. 본 논문에서는 가상현실 콘텐츠에서 일어나는 사이버 멀미와 시선 유도와의 관계에 대해 실험을 통해 결과를 도출하였다. 시선추적기법을 활용하여 시선의 움직임이 사이버 멀미와의 관계를 파악하였다. 시선 유도가 사이버 멀미에 영향을 미치는지 알아보기 위해 두 그룹으로 나누어 실험하였다. 또한 사이버 멀미가 성별에 따라 다른 결과를 보이는지 확인하기 위해 두 그룹을 나누어서 결과를 분석하였다. 사이버 멀미를 측정하기 위해 SSQ설문을 사용하여 분석하였다. 두 가지 방법을 통해 시선 유도와 사이버 멀미와의 관계를 파악하고자 하였다. 실험의 결과 명확한 시선의 유도가 시선의 집중이 일어나게 하였으며 카메라의 회전을 통한 사이버 멀미에 효과가 있는 것으로 나타났다. 사이버 멀미를 완화하기 위해서는 시선 유도연출을 통해 시선의 집중을 하게 하는 것이 사이버 멀미에 효과가 있는 것으로 확인되었다. 이 결과가 가상현실을 이용해서 제작하려는 제작자들에게 사이버 멀미를 완화할 수 있는 하나의 방법으로 사용되어 콘텐츠 제작에 도움이 되기를 기대한다.
이전연구에서 가상현실에 몰입하는 동안 넓은 시야 (Field of view: 150$^{\circ}$)와 빠른 운행속도 (70 km/sec)가 사이버멀미를 심화시킨다는 결과를 얻었다: 피험자의 90%가 좁은 시야 (50$^{\circ}$)와 느린 운행속도 (30 km/sec)에서 사이버멀미 증상이 적었다. 본 실험에서는 피험자가 생리적인 동요를 경험할 때마다 바이오피드백 방법을 사용해서 사이버멀미 감소 가상환경 (cybersickness alleviating virtual environment, CAVE)을 제시한 후, 그 효과를 관찰하였다. 피부전도도, 말초체온, 말초혈류량, 심박률, 눈 깜박임, 뇌전위의 변수들을 입력으로 하는 인공신경망으로 구성된 실시간 멀미 탐지 시스템과 CAVE-제시 피드백 시스템을 구축하였다. 이 시스템은 생리적 측정치들이 사이버멀미의 출현을 신호할 때마다 피드백 출력으로 좁은 화면과 감소된 운행속도를 일시적으로 제공했다. 36명의 피험자를 대상으로 SSQ (simulator sickness questionnaires)와 자기보고를 이용하여 사이버멀미의 빈도와 심각도를 조사하였다. 모든 피험자는 한달 간격으로 CAVE 조건과 non-CAVE 조건에서 두 번 가상현실을 경험하였다. 사이버멀미의 빈도와 심각도는 non-CAVE 조건보다 CAVE 조건에서 유의미하게 감소하였다. 즉, 전기생리학적 특징들에 기반한 인공신경망에 의해 제공된 좁은 시야와 느린 운행의 가상환경은 사이버멀미 증상들을 의미있게 감소시켰다. 이러한 결과들은 생체신호 피드백 시스템을 이용하여 인간 친화적 가상환경을 구축할 수 있는 가능성을 보인 것이다.
본 논문은 최신 가상현실 미디어 기술동향과 다양한 분야에서 시도해 온 VR 멀미저감 방안을 리뷰하여, 가상현실 사용자의 인지적 수용성을 높이는 방안에 대해 논의하였다. 이를 통해 최신 미디어 기술의 사용자 가치제안 방식을 분석하고 Social VR 플랫폼의 인지적 수용성을 개선하는 효율적 방안을 제안하였다. 생체신호 모니터링, VR 콘텐츠 적합도 분석, 멀미 메커니즘 조절, 신체동요측정 기반 멀미예측 등 다양한 멀미저감 방식 중 개발 비용과 사용자 수용성 측면에서 가장 효율적인 신체동요측정 기반 멀미예측 기술의 사전테스트 결과를 소개하고 적용 방안을 구체화하였다. 가상현실 체험 전 미세한 신체동요가 많은 사용자일수록 VR 멀미 민감도가 크게 증가하는 것을 확인하였다. 개인의 멀미민감도를 반영하는 본 측정 결과를 다양한 가상현실 환경에서 테스트하고 개인특성에 따른 VR 멀미 데이터베이스를 구축한다면 AI 기반의 멀미 예측기술을 구현하는데 크게 기여할 것으로 예상된다.
사이버 멀미는 VR 체험 중 발생하는 증상으로, 주로 감각과 인지 시스템 사이의 불일치로 인해 발생하는 것으로 추정된다. 하지만 감각 및 인지 시스템을 객관적으로 측정할 수 있는 방법이 없기 때문에, 사이버 멀미를 측정하는 것은 어렵다. 이를 해결하기 위해 사이버 멀미를 측정하기 위해 다양한 방법론들이 연구되고 있다. 기존의 멀미를 측정하기 위한 방법은 설문방식을 이용하거나, 머신 러닝을 이용하여 뇌파 데이터를 분석하는 방식으로 진행되어 왔다. 하지만 설문을 이용한 방식은 다소 객관성이 떨어지며, 머신 러닝을 사용하는 방식은 아직까지 높은 정확도를 얻은 연구가 부족하다. 본 논문에서는 뇌파 데이터를 Deep Neural Network (DNN) 딥러닝 알고리즘에 적용하여 객관적인 사이버 멀미 측정 방식을 제안한다. 또한 우리는 더 정확한 사이버 멀미 측정 결과를 위하여 딥러닝 네트워크 구조와 뇌파 데이터 전처리 기법을 제안한다. 우리의 접근 방법은 최대 98.88%의 정확도로 사이버 멀미를 측정한다. 또한 우리는 실험에서 사이버 멀미를 유발하는 영상의 특성을 분석한다. 일반적으로 사이버 멀미는 상하 움직임이 심한 화면, 화면의 지속적이고 빠른 전환, 공중에 떠있는 상황에서 발생한다.
HMD(Head Mountain Display)을 이용한 가상환경 내에서 발생하는 멀미는 일상에서 느끼는 멀미와 흡사하다. 멀미는 평형감각을 담당하는 시각계와 전정계 및 체성감각계와 관련이 있으며, 그 기관계 간의 충돌로 인해 발생한다. 즉, 시각정보와 전정정보의 괴리에 의해 발생한다. 안구는 이러한 멀미감을 감소하기 위해 반사적으로 안구운동이 이루어지는데, 이것을 전정 안구 반사 라고한다. 머리가 움직이는 방향과 반대 방향으로 시야를 움직여 시야의 혼란 장애를 방지하는 운동으로, 주시 고정을 위해 시야 주변의 물체에 따라 표적을 원하는 물체에 시야를 고정시켜 안정적인 안구운동을 유지한다. 본 연구에서는 이러한 안구운동을 기반으로 안정적인 시각정보를 제공하여 사이버멀미를 줄이기 위한 콘텐츠 개발 방법론을 제시 하고자 한다.
최근 메타버스의 등장으로 VR에 많은 관심이 집중되는 가운데, 여전히 사이버 멀미라는 해결되지 못한 문제가 있다. 사이버 멀미는 여러 요인이 있지만 본 논문은 시각 정보와 전정 정보의 불일치로 인해 발생하는 것을 주 요인으로 본다. 이러한 문제는 룸스케일 방식으로 해결될 것으로 보고, 제약된 현실 공간에서 보다 넓은 가상공간을 자유롭게 돌아다니기 위해 RDW(Redirected Walking)을 도입했다. 그러나 RDW 또한 화면을 왜곡시켜 사용자의 동선을 조정하는 것이기 때문에 왜곡률에 따라 멀미를 유발시킬 가능성이 있다. 따라서 공간활용과 왜곡률에 따른 사용자의 인식,멀미 정도를 고려할 필요가 있어 연구를 진행하게 되었다. 본 연구는 7×7m의 현실 공간을 기준으로 3가지 크기의 가상 공간에서 RDW 시스템의 회전 왜곡률과 설정된 플레이 공간의 벽에 부딪히는 횟수, 멀미도(SSQ)를 측정하고 정리하였다.
해상 상태의 변화는 어선에 탑승하고 있는 선원들의 피로도, 인지능력, 활동성 및 숙련도 변화 등과 같은 현상이 발생한다. 어선의 동요가 심해지면 특히, 멀미 증상이 발생하게 되며 개개인의 작업수행 능력이 급격히 떨어진다. 본 연구에서는 3톤급, 7톤급, 10톤급, 20톤급 어선을 대상으로 하여 파랑 중 운동 성능을 평가하여, 실해역 조건으로 어선의 선내 위치별 수직가속도 성분을 선체 운동 계산법을 통하여 계산하였다. 어선의 크기별 정박상태에서 수직가속도 스펙트럼을 사용한 멀미의 정도를 표시하였으며, MSI 계산은 입사파 방향 180도, 150도, 120도, 90도, 60도, 30도, 0도로 수행하였다. 그 결과 특정 주파수에서 입사파 방향에 따른 멀미의 가능성이 나타났다.
최근 가상현실(VR)기기와 콘텐츠가 전 세계적으로 주목을 받고 있고 많이 대중화되는 추세이다. 하지만 VR콘첸츠 체험 후 많은 이들이 사이버멀미를 호소한다. 사이버멀미는 머지않은 4차산업 발전에 도래하기 위해선 반드시 해결해야 할 불가피한 문제이다. 본 논문은 사이버멀미의 원인을 분석하고 원인에 상응한 기술적 요소에 접근하여 사이버멀미 개선 프로세스를 제안하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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