Archives of Design Research

현재 우리나라의 경제수준은 세계 10대 경제 강국이지만 도로교통공단 TAAS 교통사고분석시스템의 OECD국가 교통사고 발생현황표에 의하면 우리나라의 교통사고 사망자 수는 OECD국가 중 최하위 수준에 있다. 국제적으로 교통사고는 그 나라의 인권과 준법정신 및 문화수준의 척도로 이해된다. 그러나 우리나라의 높은 교통사고율은 국민의 생명을 경시하고 교통질서와 법규를 지키지 않은 문화수준이 낮은 나라로 인식되고 국제경쟁력 역시 낮은 나라로 간주하게 한다. 도로 교통공단 안전본부 교통사고 종합분석센터의 자료에 따르면 우리나라 교통사고의 주요 특징은 교통사고 사망자 중에서 보행 중 사망자가 차지하는 비율이 37.4%에 달한다는 점이다. 이는 교통 선진국의 2~3배나 높은 수치로 전형적인 후진국형 교통사고 유형에 속한다고 할 수 있다. 교통사고가 일어나는 가장 큰 원인은 운전자의 부주의 때문이다. 운전 중 휴대폰을 사용하거나 음주운전, 졸음운전 등을 예로 들 수 있다. 이 외 차량의 결함이나 도로환경 등으로 인한 사고도 무시 할 수 없다. 교통사고의 주체는 사람이다. 따라서 운전자의 운전행태가 교통사고에 가장 중요한 요인인 것이다(Jeong & Kim, 2008). 운전자의 인지 기능의 70% 이상을 차지하는 시각 정보는 자동차에서 중요한 부분을 차지한다(Lee & Yang, 2010). 운전자의 의지와는 달리 인간적인 능력의 한계로 빈번히 일어나는 사고를 줄이기 위해 기술적인 상황을 필요로 한다. HUD(Head-Up Display) 시스템은 운전자의 시선의 이동을 줄여 전방 주시성을 높여준다. 운전자의 가시영역 내에 운전에 필요한 정보를 제공하므로, 운전자는 1차적으로 도로교통 상황에만 정신을 집중할 수 있으며 운전자가 계기판과 도로를 번갈아가며 주시할 필요가 훨씬 줄어들어 시선분산을 줄여주고, 피로경감 및 안전 운전에도 도움을 준다(Park, Choo & Lee, 2014). 대만에서 12명의 운전자를 실험 대상으로 HUD(Head-Up Display)와 HDD(Head-Down Display) 각각의 디스플레이를 20분씩 사용하면서 운전한 결과로 HUD가 HDD보다 위험상황에 더 빨리 인지할 수 있도록 도와준다는 결과를 얻었다(Liu & Wen, 2004). 본 연구의 목적은 차량내부의 전면 유리창을 활용한 HUD 디자인을 중심으로 집중적인 연구를 한다. 운전자가 운전 중 시야를 확보하면서 필요한 정보들을 용이하게 제공받을 수 있도록 아이디어적인 증강현실 인터페이스 디자인을 제안한다.

HUD는 운행정보가 비행기의 전면유리에 나타나도록 설계된 전방 표시장치이나 최근에는 사고 감소를 위해 자동차에 도입되고 있다. 본 연구는 차량 증강현실 HUD 인터페이스 디자인이 접목된 디스플레이를 운전자에게 제공함으로써 안전성을 높일 수 있는지를 살펴보았다. 차량용 HUD에 관련한 문헌 연구 조사, 경쟁사 조사, 인터랙션 사례 조사, 내비게이션 및 GUI 구성요소 분석을 통해 사고방지를 위한 HUD 인터페이스 디자인을 정리하고자 하였다. 정리된 가이드라인에서 도출된 안전 및 증강현실 영역을 활용하여 디자인 아이디어들을 제안한다. 약 140명 운전자들의 설문조사와 HUD 사용 경험이 있는 26명의 운전자를 대상으로 한 심층인터뷰를 통해 성별, 연령별, 운전경력별, 차종별로 운전자가 선호하는 HUD 정보디자인을 진단한다. 진단된 디자인의 속성을 디자인적 측면, 감성적 측면, 의미 전달의 측면에서 면밀히 분석하고 종합하여 운전자의 성향에 맞는 증강현실 정보디자인을 정의한다. 결과적으로 사고율을 줄이는 디자인 방안을 모색하여 운전자에게 안전운행의 경각심을 심어주어 돌발사고 및 위험을 감소시키는 것을 목표로 한다.

인지부하 측정에 대한 연구로 Recarte(2003)는 실제 도로 주행에서 운전자의 시각적 탐색, 즉 안구의 움직임과 운전부하와의 관계를 연구하였는데, 이들은 운전 수행 중 추가적으로 정신적 과제가 부여되면 시각적 응시의 집중이나 시각적 탐색이 방해를 받는다고 하였다(Bang & Cho, 2013). 심리, 과학 저널리스트인 톰 밴더빌트는 인간은 멀티태스킹을 수시로 하려고 시도하지만 몰입도가 얼마나 떨어지는지 본인은 잘 모른다고 한다. 시뮬레이터를 이용해 몇 시간을 지루한 분위기 속에서 운전하게 하는 운전자를 뇌파 탐지기 및 눈의 움직임을 관찰한 결과 다섯 명 중 한 명꼴로 의식 없이 운전한다는 사실이 드러났다. 운전을 과잉 학습 행동(Overlearned Activity)라고도 부르는데, 이것은 일단 기술을 익히고 나면 그 다음부터는 그것을 깊이 생각하지 않고 습관적으로 하게 된다는 의미다. 보통 운전자들은 변화가 없는 도로나 친숙한 장소를 운전할 때 주로 무의식적으로 운전한다는 사실이다. 운전자가 얼마나 오랫동안 한 눈을 파는지 알아보기 위해 VTTI 실험의 녹화 내용을 분석한 결과 운전자가 앞을 보고 운전하는 3.4초마다 0.006초씩 한눈을 파는 것으로 나타났다. 운전 중 불필요 하다고 생각하는 정보에 집중하지 않고 다른 일에 집중하는 약 2초 사이에 주의력과 집중력이 따라가 있지 않아 사고가 발생한다(Vanderbilt, 2008).

대부분의 사고는 차의 전후방 충돌이나 차선이탈 등으로 발생한다(Tonnis, 2007). Marcus의 증강 현실에 기반을 둔 시각적 효과에 대한 실험에서 운전자들은 시각적인 효과가 주어졌을 때, 더 빨리 운전하는 경향을 갖는 것으로 미루어 보아, 심리적으로 안전하다는 인식을 주고 그러한 환경이 구축됨을 추측할 수 있다. 그리고 피실험자들의 전체적인 평가를 종합해 보면, 아무런 시각적 효과가 없을 때 보다 있을 때 운전의 질이 더 향상된다고 판단하였다(Tonnis, 2007). 운전 중 발생하는 세부적인 기능 및 상황들을 나열하여 운전자의 운전 상황을 분석해 보고, 조사된 세부기능을 분류하여 카테고리화 하였다. 주행상태, 속도변화, 방향변경, 도로유형을 변경, 차선 정보제공, 차선변경, 지시등을 켜야 할 때, 전조등을 켜야 할 때, 장애물 발견, 긴급상황 시, 경고 메시지, 안전띠 착용여부, 차선 가이드라인, 도어락, 차량상태, 연비정보, 유류상태, 도로교통 정보, 교통안전 정보, 도로안내 표지, 길안내, POI(Point of Interest) 정보, 뉴스, 날씨 등의 카테고리를 재분류하여 그림1과 같이 크게 주행(Driving), 안전(Safety), 관리(Maintenance), 정보(Information)란 4가지의 행동 목적 키워드를 도출해 그림1과 같이 정리해 보았다.

Figure 1 Situation organization in car by action purposes

운전은 다양한 형태의 시각 자극을 동시에 처리해야 하는 작업이다(Yoo et al., 1999). HUD에서 경고표시의 알림을 제시해 줌으로써 운전자가 속도유지를 하는데 더욱 효과적일 수 있다(Doshi, Cheng & Trivedi, 2009). 현재 HUD가 사용되고 있는 총 20개 차량을 제조사별로 주행, 안전, 내비게이션, 주의(경고), 기타로 분류하여 정보의 배치를 그림 2와 같이 분석하였다.

Figure 2 Summative analysis of HUD Layout

HUD 인터페이스를 5가지의 카테고리로 분류하여 화면에서의 면적을 색으로 표시하였다. 주행은 노란색으로 표시했고 속도계, 크루즈컨트롤, RPM, 기어상태의 정보를 포함한다. 안전은 연두색 빗살무늬로 표시했고 전방 충돌감지, 후측방 접근감지, 차선 이탈감지의 정보를 포함한다. 내비게이션은 파란색 바둑판 격자무늬로 표시했고 차량운행에 있어서 제공되는 지도, 길 안내 정보를 포함한다. 주의 및 경고는 빨간색 세로 줄무늬로 표시했고 제한속도와 주의표지를 포함한다. 기타는 보라색 가로 줄무늬로 표시했고 라이트와 라디오에 대한 정보를 포함한다.

그림 2를 종합하여 분석한 결과 주행과 주의 및 경고는 화면 좌측 위주로 내비게이션은 화면 우측 위주로 배치되어 있는 경향이 보였고, 모든 경우에 접하여 배치되어 있었으며 그 빈도는 주행의 좌측, 상측, 하측 순으로 많았다. 다만 주행의 우측에 등장하는 경우는 찾아볼 수 없었다. 안전 및 기타 정보들은 화면 중앙을 제외하고 다양한 위치에 등장하나 주로 화면의 양쪽 끝에 등장했다. 안전 위쪽으로 작은 사이즈의 주행 영역이 붙어 있는 경우들은 모두 전방충돌 감지와 크루즈컨트롤의 결합이었다. 내비게이션 정보는 전체 화면의 상측, 우측을 크게 차지하여 표시되는 경우가 많았다. ‘ㄱ'자 모양의 영역을 형성하기도 하였으며 화면의 아래쪽 영역에만 배치되는 경우는 없었다. 이를 종합하여 그림3과 같은 디자인 배치 가이드를 도출해 낼 수 있었다. AR영역에는 주로 안전과 지점 표지에 관련된 정보들을 보여준다.

Figure 3 Guide of HUD design interface layout

HUD 증강현실 디자인에 앞서 경고와 정보를 표시하는 색의 컨셉을 선정하였다. 전반적인 디자인의 통일성을 주어 운전자에게 혼돈을 줄이고 시각적으로 산만해 보이지 않기 위해 세 가지 색상으로 제한하였다. 운전자와 HUD 시스템과의 인터페이스는 전방 주시를 위하여 복잡하지 않은 아이콘과 눈에 잘 띄는 색상을 사용하고, 편리한 위치의 동작 관련 스위치 배치 등이 필요하다(Kim, Lee & Kim, 2004). HUD 혹은 내비게이션 사례 분석 결과 많은 곳에서 주황색을 사용하고 있었다. 주황색은 도로나 주위환경에서 쉽게 찾아 볼 수 없는 색이기 때문에 가시성이 뛰어났다. 각기 다른 색의 3가지 조합과 컨텐츠 배열의 3가지 조합을 설정하여 피실험자 10명을 실험한 결과 색의 최적 조합은 하늘색, 주황색, 녹색인 것으로 밝혀졌다(Moon, Li, Park & Heo, 2011). 실제로 최근 BMW 세단에서는 주황색을 사용하였고, GME Acadia AWD denali(2013)에서는 푸른색 계열의 색상을 사용함으로써 표시 화면과 그 색을 최적화 하고자 하였다. 이는 특히 시인성을 고려하여 채택된 색상을 사용하였다는 점을 볼 수 있다. HUD 정보 표시 색상 조사에 의한 결과 그림 4와 같이, 가시성이 뛰어난 주황색, 주황색의 보색이며 시각적으로 대조되며 시인성이 고려된 푸른색, 위급상황을 암시하는 붉은색을 사용했다. 세 가지의 색은 각각 다른 정보의 속성을 표시한다. 주황색은 기본 주의 정보, 푸른색은 긍정적인 알림, 붉은색은 부정적인 경고를 의미한다.

Figure 4 HUD information color classification

연령대 및 성별, 운전 경력별, 차량 종류별, 전체 평균으로 그림11과 같이 분류하여 디자인적인 측면, 감성적인 측면, 의미 전달적인 측면에서 디자인 아이디어들을 종합적으로 분석했다. 차량내부와 외부 정보를 운전자에게 전달하는 목적으로 HUD 증강현실 디자인 정보 또한 정보디자인의 분야로, 정보디자인의 개념인 인지 Cognition, 지각 perception, 경험 experience를 의거하여(Oh & Kang, 2008) 디자인, 감성, 의미로 분류할 수 있었다.

연령대는 20~39세 그룹은 2-3, 40~50세 그룹은 4-5로 표기하고, 여성과 남성은 각각 분홍색과 하늘색으로 표시하였다. 운전경력의 경우 1~2년은 1-2, 3~4년은 3-4, 5~9년은 5-9, 10년 이상은 10으로 표기하였다. 소형차, 중형차, 대형차의 차량 종류는 소, 중, 대로 표기하였고, 평균은 별로 표시하였다.

Figure 11 The standards of synthesized analysis of questionnaire

전반적으로 여성 운전자는 입체적인 디자인을 선호하는 경향이 보였다. 20~39세 여성은 간단하면서 입체적인, 40~59세 여성은 복잡하면서 입체적인 디자인을 선호했다. 남성 운전자는 복잡한 것보다는 간단한 디자인을 선호하는 경향을 보였고, 20~39세 남성은 단면적인, 40~59세 남성은 입체적인 디자인을 선호했다. 여성 운전자는 유머스럽고 긍정적인 감성을 선호하는 반면에 남성 운전자는 부정적이고 진지한 감성을 선호했다. 남성 운전자와 여성 운전자 모두 사실적인 방법으로 의미를 전달하는 것에 선호 경향이 보였다. 하지만 남성 운전자는 사실적이지만 직접적으로, 여성 운전자는 사실적이지만 간접적인 의미 전달 방법을 선호하는 것으로 나타났다.

Figure 12 questionnaire 연령대 및 성별 종합 분석

전반적으로 10년 이상 경력의 운전자들과 10년 미만 경력의 운전자들의 성향은 다름을 볼 수 있었다. 10년 이상의 능숙한 운전 경력자를 제외한 나머지 운전 경력자 들은 간단한 디자인을 선호하였다. 능숙한 운전자는 입체적이고 복잡한 디자인이 경각심을 불러일으킨다고 했지만, 미숙한 운전자는 복잡한 디자인은 운전에 오히려 방해가 된다고 했다. 1~2년, 5~9년 경력 운전자는 간단하고 입체적인 디자인을 선호하였고, 3~4년 경력 운전자는 간단하고 단면인 디자인을 선호하였다. 대부분의 운전자는 진지한 감성을 선호하는 경향이 보였다. 능숙한 10년 이상의 경력 운전자 는 긍정적이고 진지한 감성을 선호하는 반면에, 1~2년, 3~4년, 5~9년 경력 운전자는 부정적이고 진지한 감성을 선호했다. 경력에 상관없이 대부분의 운전자들은 위험에 빠르게 반응하고 인지하기 위해 사실적이고 직접적인 의미전달 방법을 선호했다. 심층적인 인터뷰를 실행한 결과 HUD 경험이 없는 사람보다 있는 사람이 주행에 방해가 되지 않는 범위 안에서 더 단순하고 직접적인 의미를 전달하는 디자인을 선호했다.

Figure 13 The synthesized analysis by driving experience

소형차, 중형차, 대형차 모두 입체적인 디자인, 진지한 감성, 사실적인 의미전달 방법을 선호하는 경향으로 보였다. 소형차는 간단하고 입체적인 디자인을 선호하는 반면에, 중형차와 대형차는 복잡하고 입체적인 디자인을 선호했다. 중형차는 부정적인 감성을 선호하는 반면, 대형차는 반대로 긍정적인 감성을 선호했다. 소형차와 중형차는 직접적인 방법의 의미전달을 선호하는 반면에 대형차는 간접적인 방법을 선호하는 것으로 나타났다.

Figure 14 The synthesized analysis by vehicle type