석사 학위논문

Master's Thesis

테이블탑 컴퓨팅 환경에서

2.5D 인터랙션을 지원하는 승강형 탠저블 블록

An Elevating Tangible Block for Supporting 2.5D Interaction

on Tabletop Computing Environment

심 준 구 (沈 俊 求 Sim, Jun Gu)

산업디자인학과

Department of Industrial Design

KAIST

2013

테이블탑 컴퓨팅 환경에서

2.5D 인터랙션을 지원하는 승강형 탠저블 블록

An Elevating Tangible Block for Supporting 2.5D Interaction

on Tabletop Computing Environment

A b s t r a c t

i

MID

20107128

심 준 구. Sim, Jungu. An Elevating Tangible Block for Supporting 2.5D Interaction

on Tabletop Computing Environment. 테이블탑 컴퓨팅 환경에서 2.5D 인터랙션을

지원하는 승강형 탠저블 블록. Department of Industrial Design. 2013. 76p. Advi-

sor Prof. Nam, Tek Jin.

ABSTRACT

This thesis presents an elevating tangible block supporting 2.5D interaction in a tabletop

computing environment. A user study is reported to explore its impact. To develop the prototype,

named as G-raffe, the previous cases of tangible media were reviewed to understand the limits of

tangible interaction on tabletop computing environment. It was found that there are needs to support

spatial interaction and the potentials of using multiple display devices. Through iterative design

process, G-raffe was developed. It has a stretching head-up part so that users can manipulate and

express digital information for tangible interaction in space on top of a tabletop computer. Metal

ribbon has adopted for implementation of the spatial interaction. Small tablet devices or mobile

phones can be placed on top of the metal ribbon and paired with the tabletop computer. The proto-

type consists of three components, the metal ribbon support being reeled in a small box, the body

containing both a motor and sensors, and the head attaching a paired mobile device. The tabletop

touch display is also paired with G-raffe using Bluetooth. All the devices exchange signals one an-

other and shape the height of 3D contents. Also they detect users' manipulation and adjust the

changed height value or reloaded information of the level.

To find the value of the physical-digital integrated spatial interaction and the improvement

direction of the prototype development, a user study was conducted with 6 industrial design stu-

dents. Participants experienced manipulating G-raffe and mouse on a tabletop after watching the

complementary video about the other spatial interaction scenarios. Feedbacks were collected from

questionnaire and interview. The results can be summarized in three parts: The effectiveness in spa-

A b s t r a c t

ii

tial manipulating as benefit, the usefulness of spatial interaction tasks as unremarkable factors, and

the low efficiency of operating as shortcoming. It is inferred that the reason of the low efficiency

from the interview and rediscovered the usefulness of the prototype. G-raffe helps users figure out

3D contents effectively, so it can be a meaningful interaction for delivering presence of the complex

3D contents beyond 2D graphic expression. Although uncomfortable wide manipulation range is

required by the prototype size and physical resists against quick movement prevents efficient opera-

tion, users had meaningful experience of attachment or remembering contents as making effort on

interaction. There were several limitations discovered. The stability of the prototype needs to be

improved. The scenarios were not focused on grapping objects but watching 3D contents. Because

the survey was the qualitative research which was conducted with few participants on a controlled

situation in a short period, it was difficult to make statistical analysis. Technical issues should be

solved and user scenario needs to be improved. The further study of user experience value on digi-

tal-physical integrated spatial interaction needs to be explored with a structured assessment and in

real situation.

Keywords: Tangible block, Tangible interaction, Spatial interaction, 2.5D, Table-top computing

목 차

iii

목 차

A b s t r a c t ··························································································· i

목 차 ·························································································· iii

그 림 목 차 ·························································································· vi

제 1 장. 서 론

1.1 연구 배경 ······························································································ 2

1.2 연구 목표 및 방법 ················································································· 6

1.3 논문의 구성 ··························································································· 8

제 2 장. 기초 이론 및 관련 연구 고찰

2.1 테이블탑 컴퓨팅 환경의 이해 및 특징 ·················································· 12

2.2 탠저블 인터랙션의 이해 ········································································ 13

2.3 공간적 인터페이스를 제공하는 탠저블 블록 연구 ·································· 16

2.4 테이블탑 컴퓨팅에서의 탠저블 블록 연구 ············································· 18

2.5 다수의 기기와의 인터랙션 연계 활용 연구 ············································ 19

2.6 기존 연구의 시사점 ·············································································· 20

제 3 장. 디자인 과정 및 활용 시나리오

3.1 디자인 고려사항 ··················································································· 23

3.1.1 평면 디스플레이 위의 공간 인터랙션 지원 ······································ 23

3.1.2 조작과 표현의 결합. 이를 위한 능동형 탠저블 인터랙션 구현 ········· 23

3.1.3 복수의 스마트 기기 간 인터랙션 연계 지원 ···································· 23

목 차

iv

3.1.4 실질적인 실현 가능성 고려 ····························································· 24

3.2 공간 속 탠저블 인터랙션을 위한 주요 세부 기능 ·································· 24

3.3 G-raffe 의 디자인 탐색 및 발전 과정 ··················································· 25

3.3.1 이북(e-book) 환경을 위한 능동형 탠저블 블록의

움직임에 대한 연구 ········································································ 25

3.3.2 초기 G-raffe 의 3 차원 인터랙션의 물리적 실현 가능성 탐색 ········· 26

3.3.3 능동형 탠저블 블록 G-raffe 의 개발 ·············································· 27

3.3.4 일상 기기를 차용, 연동하여 공간 인터랙션에 활용한

G-raffe 의 개발 ·············································································· 28

3.3.5 G-raffe 의 성능 및 디자인 개선 ····················································· 28

3.4 G-raffe 의 특징 ···················································································· 29

3.5 G-raffe 의 하드웨어 및 소프트웨어 ······················································ 30

3.5.1 G-raffe 의 하드웨어 ······································································· 31

3.5.2 G-raffe 의 소프트웨어 ···································································· 32

3.6 시나리오 ······························································································· 34

3.6.1 가상의 삼차원 그래프 ····································································· 34

3.6.2 건물 내비게이션 ············································································· 37

3.6.3 생태 학습 도구 ··············································································· 41

제 4 장. 사용자 경험 평가 실험

4.1 G-raffe 를 활용한 사용자 경험 평가 실험 ············································ 47

4.1.1 평가 목표 ······················································································· 47

목 차

v

4.1.2 실험 참가자 및 실험 환경 ······························································ 47

4.1.3 실험 절차 및 구성 ·········································································· 48

4.1.4 실험 평가 내용 ··············································································· 49

4.2 사용자 경험 평가 결과 ········································································· 49

4.2.1 평가 결과 개요 ··············································································· 49

4.2.2 설문 결과 ······················································································· 51

4.2.3 설문 결과에 관한 인터뷰 및 발견점 ··············································· 54

4.2.4 개선 사항 ······················································································· 60

4.3 논 의 ································································································ 63

4.3.1 기대효과 및 잠재성 ········································································ 63

4.3.2 한계 및 보완점 ··············································································· 65

제 5 장. 결 론

6.1 연구 성과 ····························································································· 68

6.2 향후 연구 ····························································································· 70

목 차

vi

그 림 목 차

[그림 1-1] 테이블탑의 탠저블 인터랙션 대표 사례: metaDesk (Ishii & Ullmer, 1997),

Tangible bot (Pedersen & Hornbæk, 2011), Tangible 3D tabletops

(Dalsgaard & Halskov, 2012) ·································································· 4

[그림 1-2] 공간적 인터랙션을 제공하는 탠저블 블럭 사례: 윗줄 왼쪽부터 ZeroN

(Lee et al., 2011)과 마그네틱 플랫폼, Relief (Leithinger et al., 2011), 아랫줄

왼쪽부터 CapStones (Chan et al., 2012), Lumino (Baudisch et al., 2010) ·· 5

[그림 1-3] 기존 능동형 탠저블 블록의 사례: ReacTable (Jordà et al., 2007), Actuated

workbench (Pangaro et al., 2002), Tangible bots (Pedersen & Hornbæk,,

2011) ······································································································· 6

[그림 1-4] 연구 목표 및 연구 프로세스 ································································ 8

[그림 2-1] 전문 프로젝션 형 테이블탑 컴퓨터인 MERL 의 Diamond Touch (좌)

(Source: http://www.merl.com/areas/DiamondTouch/) 와

후면 프로젝션형 테이블탑 컴퓨터인 마이크로소프트 서피스 컴퓨터 (우)

(1: 스크린, 2: Near-Infrared, 3: CPU, 4:Projector)

(Source: http://www.microsoft.com/surface) ········································· 13

[그림 2-2] Graphic User Interface 모델과 Tangible User Interface 모델의 비교:

a) GUI 의 인터랙션 모델인 MVC 모델, b) TUI 의 인터랙션 모델인

MCRpd 모델 (Ullmer & Ishii, 2000) ······················································ 14

[그림 2-3] Input 과 output 이 융합된 탠저블 인터랙션 사례: SpeakCup

(Zigelbaum et al., 2008) ·········································································· 14

[그림 2-4] Input 과 output 이 융합된 탠저블 인터랙션 사례:

Topobo (Raffle et al., 2004), Senspectra (LeClerc et al., 2007),

I/O brush (Ryokai et al., 2004) ······························································· 15

목 차

vii

[그림 2-5] 촉각을 전달하는 탠저블 블록: Haptic Tabletop Puck

(Marquardt et al., 2009) ········································································· 16

[그림 2-6] Spatial interactions: Boom chameleon (Tsang et al., 2002), 3D

Tractus (Lapides et al., 2006), Relief (Leithinger et al., 2011), ZeroN

(Lee et al., 2011), PaperLens (Spindler et al., 2009), ································· 18

[그림 2-7] 테이블탑의 컨트롤러로서 탠저블 블록: Sensetable (Patten et al., 2001),

Audiopad (Patten et al., 2002), reacTable (Jordà et al., 2007) ·················· 19

[그림 2-8] 데이터 공유를 활용한 사례: Kimono (Huang & Pulli, 2005),

Interactive phone call (Winkler et al., 2011) ············································ 20

[그림 3-1] G-raffe: 2.5D tangible block ······························································· 24

[그림 3-2] 이북 환경에서 활용할 수 있는 능동형 탠저블 블록 프로토타입 ··········· 26

[그림 3-3] G-raffe(v.1) 의 초기 Frame 테스트 ···················································· 26

[그림 3-4] 능동형 탠저블 블록으로 개발된 G-raffe (v.2) ····································· 27

[그림 3-5] G-raffe(v.2) 의 빌딩 내비게이션 시나리오 테스트과정 ························ 27

[그림 3-6] 일상 기기들의 조합을 통해 공간 인터랙션을 구성한 G-raffe(v.3)의

목업 및 시나리오 ···················································································· 28

[그림 3-7] 3D 프린팅 된 G-raffe(v.3)의 변경된 하우징(왼쪽)과 G-raffe 하드웨어

구조의 개선 과정 (v.2 v.3 v.4) ································································ 29

[그림 3-8] G-raffe(v.4) 의 빌딩 내비게이션 시나리오 테스트 과정. ····················· 29

[그림 3-9] G-raffe 의 구조 ··················································································· 31

[그림 3-10] G-raffe 의 내부 구성 부품 ································································ 32

[그림 3-11] G-raffe 소프트웨어 ··········································································· 33

목 차

viii

[그림 3-12] 가상의 삼차원 그래프와 이를 물리적으로 표현하는 G-raffe ············· 34

[그림 3-13] 삼차원 공간 속 그래프 배경 ····························································· 36

[그림 3-14] G-raffe 의 이동에 따라 달라지는 그래프 표현 ·································· 36

[그림 3-15] G-raffe 를 이용한 그래프 높이 수정 방법 ········································· 37

[그림 3-16] 건물 내비게이션 적용상태 및 구성 배경 ··········································· 38

[그림 3-17] 건물 높이 표현하는 G-raffe ····························································· 39

[그림 3-18] 건물 내부 탐색 ················································································· 40

[그림 3-19] 메모 인터랙션 ··················································································· 40

[그림 3-20] 건물 바깥 전망 ················································································· 41

[그림 3-21] 생태학습 시연과정 ············································································ 42

[그림 3-22] 생태학습 시나리오 배경 및 아이템 ··················································· 42

[그림 3-23] 섬과 바다의 지형 파악하기 ······························································· 44

[그림 3-24] 바다 내부 탐색. 깊이에 따라 다른 어종이 보임 ································ 44

[그림 3-25] 랜드마크 및 어종 탐색 ······································································ 45

[그림 3-26] 깊이에 따라 달라지는 어종 조사 ······················································· 45

[그림 4-1] 터치 디스플레이를와 G-raffe 가 세팅된 사용자 평가 환경 ·················· 48

[그림 4-2] G-raffe 사용자 경험 측정 항목 및 결과 ·············································· 51

I 서 론

1.1 연구 배경

1.2 연구 목표 및 방법

1.3 논문의 구성

1. 서 론

- 2 -

제 1 장 서 론

1.1 연구 배경

최근 만족스러운 사용자 경험을 제공하는 다양한 컴퓨팅 환경에 대한 관심이

고조되고 있다. 터치 기반 디지털 기술의 발전과 더불어 테이블탑형 컴퓨터가 급격하게

보편화 되었다. 타블렛 모니터, 스마트 패드 및 스마트폰 등의 보급 덕분에 사람들이

액정을 평면상에서 터치하며 정보를 찾는 모습은 어디서든 자연스럽게 볼 수 있게 되었다.

터치 중심의 테이블 컴퓨팅 환경의 보급은 사용자 인터페이스에 주목할만한 몇

가지 변화를 야기하였다. 우선 컴퓨터를 사용하는 방식이 수직형에서 수평형으로

변화하였다. 데스크톱 컴퓨팅 환경과 같은 수직형에서 터치 기반의 수평형 컴퓨팅

환경으로의 변화는 사용자들의 컴퓨터 조작 행태와 사용 컨텍스트에 변화를 가져왔다.

사용자들이 컴퓨터 화면을 바라보는 시선의 방향과 거리, 및 조작 자세가 바뀌었다. 과거

수직형 컴퓨팅 환경은 주로 사무실이나 책상 위에서 사용되었으나 수평형 컴퓨팅 환경은

일상생활의 다양한 컨텍스트에서 자유롭게 사용되고 있다.

두 번째 변화는 입력과 출력 장치가 통합된 탠저블 인터랙션 (Tangible Interac-

tion, Ullmer & Ishii, 2001) 이 수평형 컴퓨팅에서 더욱 주목 받게 되었다는 점이다. 과거

마우스나 키보드를 활용한 조작 방법이 디스플레이 상에서 직접적인 터치로 바뀌었다.

터치된 화면상에서 입력과 출력이 결합되어 탠저블 유저 인터페이스에서 강조하는 모델-

컨트롤-표현(Model-Control-Representation)의 결합(Coupling)이 용이해졌다. 수평으로

활용되기 때문에 탠저블 블록과 같은 부가적인 장치도 보다 쉽게 통합할 수 있게 되었다.

세 번째 변화는 테이블탑 컴퓨팅이 제공하는 디지털 세계와 실제 세계가

통합되는 증강현실(Augmented Reality) 인터랙션 공간의 활용에 대한 새로운 탐색이

이루어지고 있다는 점이다. 데스크톱 컴퓨팅 환경은 사용자 인터페이스가 수직형

디스플레이 유리 속에만 갇혀 이루어진다는 한계가 있었다. 수평형 컴퓨팅 환경에서는 화면

위의 공간과 실제 세계의 사물을 올려두는 공간을 쉽게 결합할 수 있다. 최근 테이블 탑

1. 서 론

- 3 -

컴퓨터와 프로젝터, 키넥트 등의 깊이 인식 비전 센서 등을 활용하여 디지털 환경과 실제

환경간의 통합 및 현실세계의 증강에 응용할 가능성이 더욱 높아졌다. 이는 자연스럽고

직관적인 입체적 사용자 인터랙션을 제공할 기회가 많아졌음을 의미한다.

마지막으로 수평형 컴퓨팅 환경은 여러 기기들이 함께 사용하는 기회를 더 많이

제공한다. 이는 스마트폰, 스마트 패드, 태블릿 PC 등 모바일 기기의 확산과도 관련이 깊다.

한 사람이 여러 수평형 컴퓨팅 기기를 소유하는 경우가 많아졌다. 그리고 여러 사람들이

함께 사용하거나 데이터를 공유하는 상황이 더 빈번하게 나타난다. 예를 들어 아이폰 앱인

범프(Bump) 와 같이 새로운 방법으로 데이터를 공유하는 인터페이스이다. 한 사람이 가진

여러 기기들 혹은 여러 사람들이 가진 기기들을 연계하는 활용에 대한 서비스들이 주목

받고 있다.

테이블탑 컴퓨팅이 제공하는 이러한 긍정적인 변화에도 불구하고 여전히 보다

만족스러운 사용자 경험을 제공하기 위해 여러 한계가 존재한다. 첫 번째 한계점은 공간적

인터랙션을 제공하는데 여전히 어려움이 있다는 점이다. 테이블탑 컴퓨팅 환경은 3 차원

정보를 포함하는 지도 및 정보, 교육용 컨텐츠에 활용도가 특히 높다. 특히 에듀테인먼트

분야, 박물관이나 복잡한 정보를 직관적으로 조작하는 상황 등에 유용하게 활용되고 있다.

따라서 테이블탑 환경하에서 공간적 인터랙션은 중요한 요구사항이라 할 수 있다. 그러나

현재의 터치 중심의 인터페이스 방식은 이러한 다양한 응용 상황에 적합한 공간적

인터랙션을 제공하는데 한계가 있다.

한편 테이블탑 컴퓨팅 환경은 탠저블 인터랙션의 장점을 극대화 할 수 있는

플랫폼이라 할 수 있다. 물리적 피드백을 제공하는 탠저블 블록을 수평형 디스플레이 위에

올려놓고 조작하여 보다 직관적인 인터페이스를 제공할 수 있기 때문이다. 기존에 제안된

대표적 탠저블 블록들로 metaDesk (Ishii & Ullmer, 1997), Tangible bot (Pedersen & Horn-

bæk, 2011), Tangible 3D tabletops (Dalsgaard & Halskov, 2012) 등을 들 수 있다(그림 1-

1). 이러한 연구들은 보다 자연스러우며 실존감 있는 사용자 경험을 제공하고자 표현과

조작의 통합을 강조한다.

1. 서 론

- 4 -

그림 1-1. 테이블탑의 탠저블 인터랙션 대표 사례: metaDesk (Ishii & Ullmer, 1997),

Tangible bot (Pedersen & Hornbæk, 2011), Tangible 3D tabletops (Dalsgaard & Halskov, 2012)

그러나 기존에 제시된 대부분의 탠저블 블록들은 대부분 2 차원 평면상의

인터페이스에 머무르고 있다. 손으로 잡을 수 있는 3 차원 블록을 활용하지만 직접 조작

이상의 이점을 제공하지 못하고 있다. 이는 디스플레이 상에서 2D 그래픽 아이콘을 바닥

위에 올려진 탠저블 블록으로 사용하는 것으로 비유할 수 있다. Relief (Leithinger et al.,

2011), ZeroN (Lee et al., 2011)과 같이 공간적 인터랙션을 제공하는 연구도 발표된 바

있다. 그러나 이 경우도 자기력을 만들기 위한 크고 복잡한 시스템이 필수적이다. 따라서

다양한 컨텍스트에서 활용하기 어려우며 일반 사용자들이 사용하는 스마트 기기나

테이블탑 컴퓨팅에 적용하는데 현실성이 떨어진다고 할 수 있다. CapStones (Chan et al.,

2012)나 Lumino (Baudisch et al., 2010) 과 같이 탠저블 블록을 적층시켜 입체적인 표현과

조작을 가능하게 하고 있지만 다양한 상황에서 공간적인 인터랙션을 제공하는 데는 많은

한계가 있다(그림 1-2).

1. 서 론

- 5 -

그림 1-2. 공간적 인터랙션을 제공하는 탠저블 블럭 사례:

윗줄 왼쪽부터 ZeroN (Lee et al., 2011)과 마그네틱 플랫폼, Relief (Leithinger et al., 2011),

아랫줄 왼쪽부터 CapStones (Chan et al., 2012), Lumino (Baudisch et al., 2010)

기존 테이블탑 컴퓨팅 인터랙션의 다른 한계로 조작과 표현의 결합이 완전하지

못하다는 점을 들 수 있다. 조작과 표현의 결합은 탠저블 인터랙션이 직관적인 사용자

인터페이스를 제공하게 하는 가장 중요한 특징으로 언급된 바 있다 (Ullmer & Ishii, 2000).

기존 테이블탑 상의 탠저블 블록 들은 주로 텐저블 블록의 위치 이동 등의 물리적 조작을

디지털 정보로 입력하는 단방향의 정보흐름을 취한다 (Jordà et al., 2007). 이러한 수동적인

조작방식을 극복하기 위해 최근 능동형 탠저블 블록을 개발하여 보완하고자 하는 연구가

진행되어 왔다. 대표적인 사례로 자석 (Pangaro et al., 2002), 모터 (Pedersen & Hornbæk,

2011) 등을 활용한 탠저블 블럭들을 들 수 있다(그림 1-3). 그러나 이러한 능동형 텐저블

블럭의 연구도 그 응용분야가 음악 등 미디어 컨트롤에 국한되었다는 점, 공간적인

인터페이스를 제공하지는 못한다는 점, 텐저블 블록의 인식과 구동에 필요한 센서, 모터,

전자석, 배터리 등의 부가장치를 요구한다는 점 등의 한계를 가지고 있다.

1. 서 론

- 6 -

그림 1-3. 기존 능동형 탠저블 블록의 사례: ReacTable (Jordà et al., 2007),

Actuated workbench (Pangaro et al., 2002), Tangible bots (Pedersen & Hornbæk,, 2011)

마지막 한계점으로 테이블탑 컴퓨팅 환경 하에서 다수의 디바이스를 함께

활용하는 방안에 미흡하다는 점을 들 수 있다. 우리가 소유하고 있는 터치 기반의 수형평

컴퓨팅 기기가 증가하고 있다. 한편 여러 사람들이 동시에 함께 사용하는 경우가 빈번하다.

여러 활용 가능한 기기가 있음에도 불구하고 기존 테이블탑 환경에서는 하나의 기기만을

인터페이스 기기로 활용해야만 하는 상황이다. 즉 스마트폰, 스마트패드, 타블렛 컴퓨터 등

여러 디지털 기기를 가지고 있음에도 함께 사용하지 못하고 하나만 취사 선택해서

사용하는 행태가 일어나는 것이다. 테이블탑 컴퓨팅 환경에서 여러 기기를 사용하는 방안은

현재 화면이나 데이터를 복제 및 공유하는 정도에 머물러 있다. (Huang & Pulli, 2005).

테이블탑 컴퓨팅 환경 하에서 여러 기기를 동시에 활용하여 다양한 응용 시나리오를

창출하고 보다 흥미로운 사용자 경험을 제공하는 새로운 인터랙션 방식이나 매개

인터페이스 기기에 대한 연구는 미흡한 실정이다.

1.2 연구 목표 및 방법

본 연구에서는 테이블 컴퓨팅 환경에서 디지털과 실체가 융합된 공간을 더

효과적으로 활용할 수 있는 새로운 인터랙션 방법 및 도구를 탐색하고자 한다. 특히

테이블탑 컴퓨팅 환경에서 공간적 인터랙션을 제공하는 새로운 인터페이스 기기를

제안하고 그 효용성을 탐색하는 것을 세부 목표로 한다. 조작과 표현을 연계하여 직관적

인터페이스를 지원하는 탠저블 인터페이스의 장점을 충분히 활용하면서 여러 기기를

동시에 사용하는 환경을 제공하는 방안에 대해서도 탐색하고자 한다.

1. 서 론

- 7 -

이러한 최종 목표를 위한 단계별 세부 목표는 다음과 같다.

첫째, 기존 테이블탑 컴퓨팅 환경에서 사용 가능한 다양한 인터페이스의 장점과

단점을 분석하여 새로운 능동적인 탠저블 블록에 필요한 요구사항을 파악한다.

둘째, 특히 2 차원에 국한된 인터랙션을 벗어나 보다 입체적인 디지털 정보를

직관적으로 다룰 수 있으며 테이블탑 컴퓨팅의 다양한 응용환경에 손쉽게 활용할 수 있는

탠저블 블록을 제안한다.

셋째, 만질 수 있는 인터페이스 장치 (Graspable Interface Device)에 국한되지

않고 능동적이며 조작과 표현이 결합된 탠저블 인터랙션 방식을 탐색하고 그러한 특성을

제공하는 새로운 블록의 프로토타입을 개발한다.

넷째, 테이블탑 컴퓨팅 환경 하에서 여러 디바이스들을 연계해서 사용자 경험 및

디지털 기기의 운영 측면에서 시너지를 만드는 방안에 대해 탐색한다.

다섯째, 개발된 프로토타입을 사용자 평가를 통해 그 효용성을 평가 한다. 평가

결과를 기반으로 테이블탑 컴퓨팅 환경하에서 보다 직관적이고 유용한 인터페이스를

제공하는 능동형 탠저블 블록을 디자인하는데 필요한 여러 이슈들을 파악하고 고려사항을

제안한다.

이러한 목표 달성을 위하여 우선 테이블탑 컴퓨팅 관련 기초 이론을 알아보았다.

탠저블 인터페이스와 관련된 기초 이론 및 사례들을 조사 분석하였다. 특히 본 연구와

유사한 목표를 가지고 개발된 공간적 인터랙션을 지원하는 능동형 탠저블 블록들의 기존

사례들을 조사 분석하고 한계점을 극복할 수 있는 방안을 탐색하였다. 이를 기반으로

새로운 인터페이스 기기에 대한 요구사항을 파악하였다. 요구사항을 기반으로 공간적

인터랙션을 지원하는 능동형 탠저블 블록을 개발하였다. 다양한 컨텍스트에 적용가능하며

설치와 활용 측면에서 용이하도록 2.5D 의 공간적인 인터랙션을 지원하는 기기 개발에

초점을 맞추었다. G-raffe 로 명명된 이 기기는 여러 단계의 순환적인 디자인 프로세스를

거쳐 완성되었다. 프로토타입의 활용 시나리오로 3 차원 정보를 가지는 정보 내비게이션,

빌딩 등이 포함된 지도 내비게이션, 생태 정보를 학습하는 교육용 응용 프로그램에 적용된

사례를 개발하였다. 프로토타입과 및 응용 시나리오를 활용하여 사용자 연구를 실시하였다.

1. 서 론

- 8 -

사용자연구 결과를 바탕으로 테이블탑 컴퓨팅 환경과 연계하여 사용할 수 있는 2.5D

인터페이스를 지원하는 차세대 능동형 탠저블 블록의 고려사항과 한계점 등에 대해

논하였다. 그림 1-4 는 연구의 전체 목표, 단계별 세부 목표 및 연구 방법이 어떻게

유기적으로 연계되었는지 설명한다.

그림 1-4. 연구 목표 및 연구 프로세스

1.3 논문의 구성

본 논문은 아래와 같은 내용으로 논문이 구성되어 있다.

본 1 장 서론에서는, 연구배경 및 목표를 설명하였다. 컴퓨팅 환경의 변화로

수평형의 테이블탑 컴퓨터나 터치기반의 스마트 기기의 보급이 가져온 변화를 소개하였다.

그리고 이러한 새로운 컴퓨팅 환경이 가지는 한계를 소개하였다. 특히 기존 테이블탑

컴퓨팅을 위해 제안된 탠저블 블록 연구들의 한계점을 언급하면서, 이를 극복하는 새로운

인터페이스 기기의 제안을 연구의 목표로 설명하였다. 새로운 인터페이스 기기의 개발과

1. 서 론

- 9 -

평가를 통해 테이블 컴퓨팅 환경에서 디지털과 실체가 융합된 공간을 더 효과적으로

활용할 수 있는 2.5D 인터페이스를 지원하는 능동형 탠저블 인터페이스 기기를 개발하고자

하는 연구의 의도와 결과를 간략한 소개하였다.

제 2 장 기초 이론 및 관련 연구 고찰에서는, 기존의 탠저블 인터페이스의

이론과 관련 사례들을 소개하였다. 특히 공간적 인터랙션을 지원하기 위해 개발된 여러

탠저블 인터랙션 사례와 테이블탑 컴퓨팅에서의 탠저블 인터랙션의 응용 사례들을 조사

분석한 결과를 제시하였다. 여러 기기를 연계한 시도를 파악하기 위해 탠저블 블록의

네트워킹을 고려한 기기간 네트워킹 연동 사례도 살펴보았다. 기초 이론, 관련연구 및 유사

연구에 대해 소개하고 기존 연구의 한계점, 본 연구와의 차별점을 논하였다.

제 3 장 디자인 고려사항 및 특징에서는, 일상 생활 등 다양한 컨텍스트에서

활용되는 테이블탑 컴퓨팅 환경을 지원하는 2.5D 탠저블 블록의 고려사항을 소개하였다.

고려사항은 기존 연구의 분석과, 기존 테이블탑 컴퓨팅 환경에 여러 부가 장치를 설치하지

않고도 손쉽게 최소의 공간적인 인터랙션을 제공할 수 있도록 한다는 관점을 기초로

제시되었다. 그리고 G-raffe 로 명명된 능동형 탠저블 블록을 소개하였다. G-raffe 는

순환형 디자인 프로세스를 거쳐 여러 단계로 진화하였다. 최종 프로토타입의 완성 단계 및

각 단계별 주요 디자인 결정을 소개하였다. 개발된 G-raffe 의 세부 하드웨어 소프트웨어의

구성을 설명하였다. 이어서 G-raffe 의 주요 활용 시나리오를 소개하였다. 시나리오는

세가지 요소를 중심으로 설명하였다. 첫째는 3 차원 정보의 탐색 사례이다. 3 차원 그래프와

같은 시각 정보를 평면상에서 G-raffe 로 어떻게 효과적으로 탐색하고, 직관적으로 수정할

수 있는지 보여주었다. 두 번째 시나리오는 입체적인 정보를 가지고 있는 건물

내비게이션에 활용되는 사례이다. G-raffe 는 건물의 층별 정보를 물리적 조작을 통해

직관적으로 보여준다. 고층 건물의 경우 조작을 통해 층별 정보를 직관적으로 제공하고

부가할 수 있다. 마지막 시나리오는 생태공간학습용 교육용 컨텐츠에 적용된 사례이다.

지상의 식물과 해양의 생물에 대한 정보를 쉽게 탐색할 수 있는 인터페이스의 사례를

보여준다. 구체적인 인터페이스 방식 및 응용 시나리오의 개발 과정을 소개하였다.

1. 서 론

- 10 -

제 4 장 사용자 경험 평가 실험에서는 개발된 프로토타입의 효용성을 평가를

위해 수행된 사용자 평가 결과를 보고하였다. 프로토타입은 3 차원 인터랙션의 실존감을

강화시켜주고, 3D 컨텐츠의 인지적인 부하를 감소시켜주는 효과가 있었다. 하지만 크기 및

조작성과 같은 물리적인 요소가 단점으로 부각되는 이슈도 있었다. 논의에서는,

프로토타입의 개발 과정과 평가 결과를 기반으로 파악한 여러 이슈들을 논하였다. 특히

테이블탑 컴퓨팅 환경하에서 보다 직관적이고 유용한 인터페이스를 제공하는 능동형

탠저블 블록을 디자인하는데 필요한 여러 이슈들과 고려사항을 제시하였다. 그리고 본

연구의 한계와 한계 및 보완점에 대해 논하였다.

제 5 장 결론에서는, 본 연구의 주요 연구 성과를 전체적으로 요약하고 기대되는

후속 연구를 언급하였다.

II 기초 이론 및 관련 연구 고찰

2.1 테이블탑 컴퓨팅 환경의 이해 및 특징

2.2 탠저블 인터랙션의 이해

2.3 공간적 인터페이스를 제공하는 탠저블 블록 연구

2.4 테이블탑 컴퓨팅에서의 탠저블 블록 연구

2.5 다수의 기기와의 인터랙션 연계 활용 연구

2.6 기존 연구의 시사점

2. 기초 이론 및 관련 연구 고찰

- 12 -

제 2 장 기초 이론 및 관련 연구 고찰

2.1 테이블탑 컴퓨팅 환경의 이해 및 특징

테이블탑 컴퓨팅 환경은 사용자들이 테이블 형태의 디스플레이 위에서 여러

작업을 수행하도록 한다. 대형의 얇은 LCD 디스플레이에 멀티터치 입력 장치가

통합되면서 유비쿼터스 환경에서의 활용성이 높은 컴퓨팅 환경으로 주목 받고 있다. 특히

테이블탑 컴퓨팅 환경은 여러 사람들이 함께 작업하는 협업 환경에 유용하며 인터페이스

부가장치를 디스플레이 표면 위에 놓고 사용할 수 있기 때문에 새로운 사용자 경험을

제공하는 컴퓨팅 환경으로 주목 받고 있다.

테이블탑 컴퓨팅 환경은 다양한 이점을 제공한다. 첫째, 테이블 상의 디스플레이

표면이 디지털 정보를 가시화하고 조작하는 대상이 되므로 일상생활의 다양한 컨텍스트에

쉽게 활용 가능하다. 이는 기존 데스크톱 환경이 책상에서 사용하는 사무환경에 최적화

되었다는 점과 차별화 되는 점이다. 둘째, 사용자가 직접 표면을 터치하고 그 효과가 직접

디스플레이에 나타나기 때문에 보다 직관적인 인터페이스를 제공한다. 디스플레이 표면을

입력과 출력 장치로 동시에 사용 한다는 측면에서 탠저블 인터페이스의 주요 특징인 모델-

조작-표현의 자연스러운 통합을 지원한다. 셋째, 테이블 위에 다양한 물리적 인터페이스

장치를 올려놓고 활용할 수 있다. 기존 수직형 컴퓨팅 환경에서는 물건을 공간에

고정시키기 어렵다. 수평형으로 위치한 디스플레이에 탠저블 인터랙션에 활용할 수 있는

기기들 또는 물체들을 쉽게 올려놓을 수 있다. 이러한 탠저블 기기 혹은 블록 등을 연계된

인터페이스 장치로 활용할 수 있다.

테이블탑 컴퓨팅 환경은 크게 테이블의 디스플레이 표면에 디지털 정보를

표현하는 방식에 따라 프로젝션 방식과 LCD 디스플레이를 활용하는 방식으로 나눌 수

있다. MERL 의 다이아몬드 터치 (Diamond Touch) 시스템은 전면 프로젝션 방식 (그림

2-1, 좌)을, 마이크로소프트의 서피스 컴퓨팅 (Surface Computing) 시스템은 후면

프로젝션 방식 (그림 2-1, 우)을 활용한 예시이다. 최근 대형 멀티터치 입력 기술이 보편화

2. 기초 이론 및 관련 연구 고찰

- 13 -

되면서 대형 LCD 를 활용한 방식이 확산되고 있다. 스마트폰, 스마트폰, 타블렛 컴퓨터,

타블렛 디스플레이 등도 유사한 테이블탑 컴퓨팅 환경을 제공한다.

그림 2-1. 전문 프로젝션 형 테이블탑 컴퓨터인 MERL 의 Diamond Touch (좌)

(Source: http://www.merl.com/areas/DiamondTouch/) 와

후면 프로젝션형 테이블탑 컴퓨터인 마이크로소프트 서피스 컴퓨터 (우)

(1: 스크린, 2: Near-Infrared, 3: CPU, 4:Projector) (Source: http://www.microsoft.com/surface)

2.2 탠저블 인터랙션의 이해

테이블탑 컴퓨팅 환경에서 가장 주목할 만한 인터페이스 방식으로 탠저블

인터랙션을 들 수 있다. 탠저블 인터랙션은 1997 년 Tangible Bits 논문 (Ishii & Ullmer,

1997)이 발표된 이래 디지털 세계와 현실세계의 경계를 자연스럽게 잇는 장점을 활용하여

다양한 활용 시나리오가 제시되어 왔다. 최근 테이블탑 환경과 터치기반의 모바일 기기들이

보편화 되면서 탠저블 인터랙션이 다시 주목 받고 있다. (Shaer & Hornecker, 2010)

탠저블 인터랙션은 디지털 정보의 디지털 표현 및 물리적 표현과,그 정보의

개념적 구조를 이루는 모델, 그리고 조작의 매개체가 통합되는 환경 (그림 2-2) 을

제공하여 보다 사용자들에게 보다 직관적이고 자연스럽고 몰입하는 사용자 경험을

제공하는 것으로 알려졌다. (Ullmer & Ishii, 2000). Jacob(2008)은 Human Computer Inter-

action 은 점차 reality 기반의 non-digital 영역으로 확장될 것이라 언급한 바 있다. 따라서

탠저블 인터랙션의 활용도도 더욱 커질 것으로 예상된다.

2. 기초 이론 및 관련 연구 고찰

- 14 -

그림 2-2. Graphic User Interface 모델과 Tangible User Interface 모델의 비교:

a) GUI 의 인터랙션 모델인 MVC 모델, b) TUI 의 인터랙션 모델인 MCRpd 모델

(Ullmer & Ishii, 2000)

탠저블 인터랙션은 일상생활과 닮은 자연스러운 인터랙션을 추구하여 조작에

별도의 학습이 필요 없을 정도로 직관적인 조작 방법을 보여준다. 탠저블 인터랙션이

적용된 디지털 미디어는 물리적으로 실체화 되었기 때문에 사용자들의 주의를 끌고

오랫동안 집중하게 하는데 유리하다. 그리고 테이블탑 환경에서 탠저블 인터랙션을

활용하여 작업할 경우 사용자가 무엇을 했는지, 무엇을 의도했는지 파악하는 맥락 인지가

쉽기 때문에 협동작업에도 이점이 있다.

탠저블 인터랙션은 컴퓨팅 환경 외에도 다양한 디지털 기기나 환경에도 적용

가능하다. 인터랙티브 제품 디자인에 적용된 대표적 사례로 SpeakCup (Zigelbaum et al.,

2007)을 들 수 있다 (그림 2-3). 이는 휘는 방향에 따라 소리를 녹음하거나 재생하는

기능을 하는 녹음기이자 스피커가 되는 디지털 기기이다. 모양을 조작하는 행위가 디지털

기기의 특정 기능을 활성화하는 인터페이스가 된다. 조작 후 디지털 기기의 형태가 그

기능을 의미하는 표현수단이 된다. 따라서 보다 직관적인 조작과 사용자에게 흥미를

유발하는 사용자 경험을 제공한다고 할 수 있다.

그림 2-3. Input 과 output 이 융합된 탠저블 인터랙션 사례: SpeakCup (Zigelbaum et al., 2008)

2. 기초 이론 및 관련 연구 고찰

- 15 -

조립 가능한 탠저블 인터랙션 기기들도 다수 발표되었다. 대표적 사례로 Topobo

(Raffle et al., 2004)을 들 수 있다(그림 2-4, 좌). 사용자는 관절을 손으로 직접 조작하여

움직임을 레코딩 할 수 있으며, 그 관절을 조합하여 하나의 움직이는 장난감을 어렵지 않게

만들 수 있는 경험을 제공한다. Senspectra (LeClerc et al., 2007) 는 건축 구조물 모형을

만드는 인터랙티브 탠저블 블록이다(그림 2-4, 중). 건물의 하중과 긴장도 등 눈에 보이지

않는 정보를 바로 해당 지점에서 빛으로 표현해주는 탠저블 도구이다. I/O brush (Ryokai et

al., 2004)는 브러쉬에 달려있는 카메라와 그 카메라로 찍은 무비클립을 보여주는 보드를

조합해서, 붓이 닿는 곳에 저장된 이미지 흔적이 남는 인터랙션 툴이다(그림 2-4, 우).

이를 통해 마치 붓으로 물감을 찍듯 사물을 찍어 보드에 도장을 찍고 그림을 그리는 것

같은 흥미로운 경험을 제공해준다. 이와 같이 인풋과 아웃풋의 통합된 탠저블 인터랙션

기기들은 기존의 데스크톱 컴퓨팅 환경이 제공하는 인터랙션과 차별화된 사용자 경험을

제공한다. 각 기기들이 활용되는 작업에 최적화되어 조작방식 및 결과 파악이 명확하다.

사용자들은 별도의 학습 없이 즐겁게 활용할 수 있다.

그림 2-4. Input 과 output 이 융합된 탠저블 인터랙션 사례:

Topobo (Raffle et al., 2004), Senspectra (LeClerc et al., 2007), I/O brush (Ryokai et al., 2004)

탠저블 인터랙션은 가상 현실을 현실에서 체험하게 하는 데에도 활용되었다.

예를 들어 Haptic Tabletop Puck (Marquardt et al., 2009)은 디지털로 구현된 바닥 표면의

느낌을 촉각적으로 느낄 수 있게 자극을 제공한다(그림 2-5). 테이블탑 환경 내의 여러

가상 재료 (자갈, 나무, 잔디 등)들의 느낌을 퍽(Puck)을 통해 전달하기 때문에 사용자는

보다 실존감 있는 인터랙션이 가능하다.

2. 기초 이론 및 관련 연구 고찰

- 16 -

그림 2-5. 촉각을 전달하는 탠저블 블록: Haptic Tabletop Puck (Marquardt et al., 2009)

탠저블 인터랙션은 사용성 측면뿐만 아니라 긍정적 사용자 경험을 유도하는

측면에도 효과가 있다고 보고된 바 있다. Antle (2009)과 Xie (2008) 등의 연구는 전통적인

그래픽 사용자 인터페이스 방식을 제공하는 컴퓨팅 환경보다 탠저블 인터랙션 방식의

컴퓨팅 환경에서 사용자는 주어진 태스크에 더 집중하며 몰입(Engage)한다고 밝혔다. 또한

사용자는 실체적인 조작과 피드백을 통해 즐거움을 느낀다고 보고하였다.

2.3 공간적 인터페이스를 제공하는 탠저블 미디어 연구

테이블탑 컴퓨팅 환경의 활용 분야가 다양해지면서 3D 정보를 탐색하거나

조작하는 공간적 인터랙션을 보다 편리하고 직관적으로 사용자에게 제공할 목적으로

제안된 인터페이스 방법이나 도구에 대한 연구가 발표되고 있다. 이러한 관련 연구들은

크게 3 차원 정보의 물리적 표현에 초점을 둔 연구들, 3 차원 정보의 직관적 조작에 초점을

둔 연구들, 가상의 3 차원 공간을 들여다보는 연구들, 3 차원 정보를 기록하는 방법에 대한

연구들로 나눌 수 있다.

첫째 관련연구는 탠저블 미디어를 3 차원 정보의 물리적 표현에 활용하려는

시도들이다. Relief (Leithinger et al., 2011)를 비롯한 Shape display 사례들이 3 차원 정보

자체를 표현하는 대표적인 사례들이다(그림 2-6). 이러한 도구들은 디스플레이가 공중에

솟아오르면서 입체적인 정보를 표현하는 방식을 취하고 있다. 디테일한 형체를

표현하기에는 한계가 있지만, 높이와 관련된 주변 맥락의 정보를 직관적으로 파악하기

용이한 장점이 있다. 작은 블록 수준으로 탠저블 미디어 크기가 줄어들면 미디어 자체가

2. 기초 이론 및 관련 연구 고찰

- 17 -

물체를 대신하거나 그 정보가 되기도 한다. ZeroN (Lee et al., 2011)은 중력에 얽매이지

않는 탠저블 블록으로서 공간 속에서 자유로운 움직임을 구현한다. 행성의 공전 같은 공간

속 움직임을 실감나게 표현하며, 실제 눈으로 보고 만질 수 있는 인터랙션 경험을

제공한다.

부가적인 장치를 활용하여 3 차원 입체 정보를 보다 직관적으로 제시하고자 한

시도들도 발표되었다. PaperLens (Spindler et al., 2009)는 인체의 내장처럼 내부에 숨어

있어 보이지 않는 정보를 쉽고 직관적으로 보여주는 방법을 제시한다. 정보가 프로젝션

되는 판을 활용하여 단면 정보를 쉽게 제공한다. 뿐만 아니라 줌인 줌 아웃을 하는 것 등의

행위를 직관적으로 조작하여 3 차원 공간 속 정보를 쉽게 내비게이션 할 수 있게 하였다.

가장 기본적은 공간(Spatial) 인터랙션은 툴을 통해 3 차원 공간을 보고 기록하는

행동이다. 간단하게 3 차원 공간을 보여주며 기록을 용이하게 하는 방법은 2 차원

디스플레이를 3 차원 공간 속에 올려놓는 방법이다. 이러한 방식을 취하는 대표적인

사례로 Boom chameleon(Tsang et al., 2002)을 들 수 있다. 이는 터치 모니터를 공중에

매달고 움직이는 위치를 계산하여 모니터 뒤편 가상의 세계를 볼 수 있게 한다. 3D Trac-

tus(Lapides et al., 2006)는 위 아래로 움직이는 테이블을 이용해 3 차원 공간 속에 입체적인

스케치를 남기는 방법을 제시한다.

이러한 3 차원 공간 인터랙션은 직관적이면서도 흥미롭고 기존 컴퓨팅 환경이

제공하지 못하는 새로운 체험을 가능하게 한다. 그에 반해 소개된 대부분의 도구들이

공간적 인터랙션을 위해 크고 비싸며 복잡한 부가장치를 요한다. 이는 사용환경의 유연성을

제한하여 다양한 컨텍스트에서 활용하기 어려운 단점을 가진다. 휴대하거나 소형의

테이블탑 컴퓨팅 환경에 적용되기는 어렵다.

Boom chameleon 은 사람의 키를 넘는 구조를 가지고 있으며, 3D Tractus 는

그보다 더 작아졌지만, 테이블 크기를 유지하고 있다. Relief 의 경우 테이블 크기를

유지하고 있지만, 디스플레이를 공간에 띄우는 만큼 아래에 긴 막대기를 수납할 공간이

별도로 필요하다. 작은 탠저블 블록인 ZeroN 조차도 작은 탠저블 블록 주변으로 거대한

전자석을 가능하게 하는 주변 장치가 설치되어야 한다. 인터랙션 가능한 공간의 몇 배가

필요하여 실험실과 같은 특정 환경하에서만 활용 가능하다. 따라서 대부분의 기존 도구나

2. 기초 이론 및 관련 연구 고찰

- 18 -

방법은 비용과 설치의 용의성 등을 고려할 때 일상생활에서 효과적으로 적용하기에는

무리가 있다. 특히 스마트폰과 패드와 같은 휴대용 2D 디스플레이에서 활용할 수 없는

구조를 가지고 있다.

PaperLens 는 구성 요소가 간결하고 인터랙션이 간편해서 프로젝터

디스플레이를 태블릿 PC 로 적용할 경우 실생활에서 활용하기에 적합하다. 하지만 물리적인

인풋에 디지털적인 아웃풋만 제공할 수 있고, 물리적인 아웃풋을 제공하기는 불가능하다는

한계가 존재한다. 탠저블 인터랙션의 주요 특징인 조작과 표현의 통합을 제공하기 어렵다.

이 경우에도 페이퍼 단면의 위치 인식을 위한 비전 센서, 그리고 디지털 정보 표시를 위한

프로젝터 등 고가의 부가장치가 필요하다. 그리고 그러한 부가장치가 설치된 특정 공간과

컨텍스트에서만 활용 가능하다. 모바일 상황이나 사무실이나 주거공간과 같은 일상

생활공간에서 활용되는 테이블 탑 컴퓨팅에 적용하기는 어려운 방식이라 할 수 있다.

그림 2-6. Spatial interactions: Boom chameleon(Tsang et al., 2002),

3D Tractus(Lapides et al., 2006), Relief (Leithinger et al., 2011),

ZeroN(Lee et al., 2011), PaperLens (Spindler et al., 2009),

2.4 테이블탑 컴퓨팅에서의 탠저블 블록 연구

테이블탑 환경하에서 사용되는 탠저블 블록은 그 정보를 표현하는 주체임과

동시에 디지털 정보를 조작하는 물리적인 대상이 된다는 점에서 대표적인 인터페이스

도구로 주목 받아왔다. 협업 환경하에서도 강점을 지닌다. 탠저블 블록은 협업환경의 주변

컨텍스트를 협업하는 사람들과 공유하고 인식하는데 용이하기 때문이다. 테이블탑에서의

새로운 사용자 경험을 제공하는 탠저블 블록의 연구는 꾸준히 진행되어 왔다.

2. 기초 이론 및 관련 연구 고찰

- 19 -

대표적 예시로 Sensetable (Patten et al., 2001), Audiopad (Patten et al., 2002),

Reactable (Jordà et al., 2007) 등을 들 수 있다(그림 2-7). Senstable 은 탠저블 블록 위치를

감지할 수 있는 테이블탑이다. 다이얼 등이 부착된 탠저블 블록을 테이블탑 위에서 조작할

수 있으며, 이를 통해 디지털 정보를 변화시킬 수 있다. Audiopad 는 태그가 달린 탠저블

블록 각각마다 정보나 기능을 담고 있어서 오디오 프로세싱에서 특정 역할을 담당할 수

있다. 이를 연결해서 시스템 내에서 디지털 정보가 가공되는 과정을 탠저블 블록 주변의

그래픽으로 확인할 수도 있다. Reactable 역시 태그가 달린 탠저블 블록을 이용하여

테이블탑 위에서 이동 회전 등의 조작과 탠저블 블록간의 연결을 경험할 수 있는

플랫폼이다.

하지만 이러한 기존 탠저블 블록 연구는 여전히 다양한 제약을 지니고 있다.

중력과 같은 제약 때문에 평면 위에 머물러 있다는 한계가 있으며, 대부분의 탠저블 블록이

피동적으로 활용되고 있다. 탠저블 블록은 대체로 컨트롤러의 역할을 하고, 평면

디스플레이의 보완재 역할에 머무르고 있다.

그림 2-7. 테이블탑의 컨트롤러로서 탠저블 블록:

Sensetable (Patten et al., 2001), Audiopad (Patten et al., 2002), reacTable (Jordà et al., 2007)

2.5 다수의 기기와의 인터랙션 연계 활용 연구

여러 기기를 연계하여 인터페이스에 활용하고자 한 사례들도 일부 소개된 방

있다. Kimono (Huang & Pulli, 2005)는 키오스크를 중심으로 하는 지식공유 서비스, Inter-

active phone call (Winkler et al., 2011)는 모바일 협업 환경에서 데이터 공유를 다룬

사례이다(그림 2-8)

2. 기초 이론 및 관련 연구 고찰

- 20 -

그림 2-8. 데이터 공유를 활용한 사례:

Kimono (Huang & Pulli, 2005), Interactive phone call (Winkler et al., 2011)

이러한 기존 연구들은 기기간의 커넥션 장벽을 낮추고 보다 편리하고 상황에

적절한 기기를 사용할 수 있게 하였다. 그러나 기기를 연계하여 사용하는 방식은 파일

공유, 스크린 공유 등에 주로 국한되었다. 여러 기기에서 제시되는 정보의 소유 및 공유,

그에 따른 협업의 방식에 연구의 초점이 맞춰졌다고 할 수 있다. 테이블탑 컴퓨팅 환경에서

사용되는 기존 탠저블 블록은 대부분 단순한 물리적 조작 장치로만 제시되었다.

다양한 기기 사이에 네트워크를 연결하는 사례는 많지만 개인의 멀티

디바이스를 활용하는 사례에 대한 연구는 많지 않았다. 더구나 멀티 디바이스를 동시에

활용하고자 하는 사례는 거의 없었다. 특히 탠저블 블록을 테이블탑 컴퓨팅 환경에서 여러

기기들이 연계할 수 있는 매체로 파악한 기존연구는 거의 발표되지 않았다. 기기간

인터랙션은 단순히 데이터를 넘겨주는 정도에 머무르고 있으며 유저는 여러 기기를

소유하고 있어도 기기를 바꾸어 하나만 사용하였다.

2.6 기존 연구의 시사점

본 장에서는 테이블탑 컴퓨팅 환경에서 디지털과 실체가 융합된 공간에서의

인터랙션에 적합한 새로운 인터랙션 방법 및 도구를 탐색하고자 테이블탑 컴퓨팅, 탠저블

인터랙션, 공간적 인터랙션에 대한 연구 및 테이블탑의 탠저블 블록과 기기 간 인터랙션의

연계에 관한 연구를 탐색하였다. 터치 디스플레이의 발전으로 테이블탑 컴퓨팅 환경이

각광받기 시작했으며, 인터랙션에 확장성이 뛰어나 많은 분야, 특히 탠저블 인터랙션

2. 기초 이론 및 관련 연구 고찰

- 21 -

분야에서도 테이블탑 환경을 적극 활용하고 있다. 탠저블 인터랙션은 디지털 세계와

현실세계를 자연스럽게 이어 보다 직관적이고 자연스러운 인터랙션을 추구하지만, 테이블탑

혹은 공간적 환경에서 탠저블 인터랙션을 구현하기 위해서는 이를 위한 별도의 솔루션이

필요하다.

이를 위한 많은 연구가 이루어져 왔지만, 다음과 같은 이슈는 여전히 더

다루어져야 할 이슈이다. 테이블탑에서의 탠저블 인터랙션은 평면적이라 탠저블 블록의

그립감을 제외하고는 큰 차별점을 갖기 어렵다. 디지털 세계에서 변화를 표현해 주려면

탠저블 블록은 능동적으로 움직일 수 있어야 한다. 하지만 여전히 많은 연구는 큰 플랫폼에

의존하여 실험실 밖에서 사용하기엔 어려운 점이 현실이다. 디지털 기기간의 연동은 새로운

인터랙션 스타일을 창출할 수 있는데, 데이터 동기화가 아닌 인터랙션의 연동은 다른

차원의 인터랙션도 가능하게 해 줄 수 있다.

이에 따라 다음 장에서 위 인터랙션 이슈를 아우르는 디자인 솔루션을

제안하고자 한다.

III 디자인 과정 및 활용 시나리오

3.1 디자인 고려사항

3.2 공간 속 탠저블 인터랙션을 위한 주요 세부 기능

3.3 G-raffe 의 디자인 탐색 및 발전 과정

3.4 G-raffe 의 특징

3.5 G-raffe 의 하드웨어 및 소프트웨어

3.6 시나리오

3. 디자인 과정 및 활용 시나리오

- 23 -

제 3 장 디자인 과정 및 활용 시나리오

3.1 디자인 고려사항

3. 1. 1. 평면 디스플레이 위의 공간 인터랙션 지원

탠저블 인터랙션은 인위적이지 않은 자연스러운 인터랙션을 구현하는 것을

추구한다. 이를 위해 컨텐츠의 물리적 특성에 따라 탠저블 미디어가 적절하게 적용되어야

한다. 테이블탑 컴퓨팅 환경에서 탠저블 인터랙션은 정보의 입력과 표현에서 효율적인

방법임에는 분명하나, 3 차원 컨텐츠를 다루기에는 물리적 한계가 존재하였다. 따라서

3 차원의 데이터를 물리적으로 표현할 수 있는 적합한 스킬 및 기술을 제안하고 적용할 수

있어야 한다.

3. 1. 2. 조작과 표현의 결합. 이를 위한 능동형 탠저블 인터랙션 구현

한 점에서 인풋과 아웃풋이 융합되어 이루어진다는 점은 탠저블 인터랙션의

가장 큰 특징 중 하나이다. 디지털 정보를 물리적으로 표현하기 위해서는 탠저블 블록은

능동적으로 움직일 수 있어야 하며, 적절하게 제어되어 마치 블록과 본체가 결합되어 있는

듯한 움직임을 보여줄 수 있어야 한다.

3. 1. 3. 복수의 스마트 기기 간 인터랙션 연계 지원

일상 생활에서 소유하는 스마트기기들이 날로 늘어나지만, 현재 최상 성능의

제품만 사용되고, 여타 기기들은 성능에서 밀려 이용되지 않고 있다. 여러 기기들을 탠저블

미디어로 함께 사용할 수 있도록 연계를 지원하면 각 기기간 시너지를 일으킬 수 있다.

단순히 기계를 합쳐 데이터를 공유하는 것이 아닌 기기간 네트워크로 각각의 롤을

제공해주면 사용자에게 새로운 사용자 경험을 제공할 수 있을 것이다.

3. 디자인 과정 및 활용 시나리오

- 24 -

3. 1. 4. 실질적인 실현 가능성 고려

스마트폰과 같이 일상생활에서 쓸 수 있는 물건들로 탠저블 인터랙션 환경을

구축하고자 할 때, 실현가능성이 가장 큰 이슈로 부각된다. 연구실 환경에서 구현된 기존

3 차원 공간 속 탠저블 인터랙션 사례들은 커다란 플랫폼이 별도로 필요하여 일반적인

태블렛 PC 와 연계되는 간결한 인터랙션 구현엔 무리가 있다. 기존 테이블 컴퓨팅 환경의

입출력 기술, 사용성, 크기, 물리적 구조를 감안하여 효율적이고 직관적인 조작이 가능한

구조가 요구된다. 적은 공간에 효과적으로 3 차원을 구현하는 데 필요한 구조와 방법을

새로 개발할 필요가 있다.

3.2 공간 속 탠저블 인터랙션을 위한 주요 세부 기능

3 차원 공간 속 탠저블 인터랙션을 가능하게 하는 탠저블 블록을 개발하기 위해

위 요구사항을 취합하였으며, 다음과 같은 탠저블 블록 G-raffe 를 개발하였다(그림 3-1).

G-raffe 란 이름은 3 차원 공간 속 데이터를 그래프(Graph)로 표현하는 도구로, 공간 속에

머리를 올린 모습이 기린(Giraffe)의 모습과 닮아 이를 조합하여 G-raffe 란 이름을 지었다.

그림 3-1. G-raffe: 2.5D tangible block

3. 디자인 과정 및 활용 시나리오

- 25 -

G-raffe 에서 가장 기본이 되는 세부 기능은 테이블탑 컴퓨팅 환경을 위한

탠저블 블록 역할을 하는 것이다. 대다수의 탠저블 블록과 같이 탠저블 블록을 테이블탑

화면 위에서 이동시켜 디지털 정보를 보여주고 다룰 수 있게 하는 것을 기본으로 한다.

G-raffe 가 추구하는 다음 세부 기능은 자신의 위치와 상태를 인식하고 3 차원의

높이를 표현하는 것이다. 이를 위해 내부의 지지대를 이용하여 3 차원 높이를 표현하도록

머리를 위로 뻗어 올리며, G-raffe 가 위치한 테이블 위 지점의 3 차원 값을 테이블탑

컴퓨터에 요청하고 넘겨받아 높이를 조절한다. G-raffe 가 이동하면 해당 위치의 값에 따라

G-raffe 의 지지대 높이가 계속 수정되면서 상단의 디스플레이는 높이를 표현하는 동시에

상단의 디스플레이에 보여주는 정보를 제어할 수 있도록 한다.

G-raffe 의 마지막 주요 세부 기능은 디지털 정보를 직접적으로 조작하게

도와주는 것이다. 탠저블 인터랙션에서 인풋과 아웃풋의 융합이라는 특징을 표현하기 위해

G-raffe 의 디스플레이를 직접 잡고 높이를 조절할 수 있는 기능이 필요하다. 이를 통해

높이 데이터를 직관적으로 수정할 수 있고, 3 차원 공간 내부를 상단의 모니터를 통해서

실시간으로 들여다볼 수 있도록 한다.

3.3 G-raffe 의 디자인 탐색 및 발전 과정

3. 3. 1. 이북(e-book) 환경을 위한 능동형 탠저블 블록의 움직임에 대한 연구

태블릿 PC 가 발전하고 이북이 널리 퍼졌을 때, 이를 위한 탠저블 인터랙션을

지원하기 위한 초창기 프로토타입이다(그림 3-2). 당시에는 평판 디스플레이 위에서

움직임을 구현하는 방법에 초점을 두고 연구를 진행하였다. 특히 태블릿 PC 의 진동을

활용하여 가볍고 작은 탠저블 블록을 개발하려 하였다. 하지만 기존 Tangible Bot 이 주는

디자인 가치와 큰 차이가 없었기 때문에 연구 방향을 보다 차별화 될 수 있는 방향으로

수정하였다.

3. 디자인 과정 및 활용 시나리오

- 26 -

그림 3-2. 이북 환경에서 활용할 수 있는 능동형 탠저블 블록 프로토타입

3. 3. 2. 초기 G-raffe 의 3 차원 인터랙션의 물리적 실현 가능성 탐색

태블릿 PC 위에서의 입체적인 인터랙션을 위한 탠저블 블록 개발을 목표로 연구

방향을 수정하였다. 효과가 큰 입체 인터랙션을 위해 금속 리본을 적용한 지지대를 시험해

보았다. 빠른 테스트를 위해 줄자를 세워 보았으며, Relief 와는 달리 태블릿 PC 몸체에

지지대를 위한 구멍을 뚫을 필요 없이 입체적인 탠저블 요소를 구현할 수 있었다. 이

시점에서는 능동적으로 움직일 수 있는 구동 요소가 없었으며, 단지 머리를 지지할 수 있는

힘과 프로젝터로 컨텐츠를 비추었을 때 보여지는 느낌 정도를 테스트 하였다(그림 3-3).

그림 3-3. G-raffe(v.1) 의 초기 Frame 테스트

3. 디자인 과정 및 활용 시나리오

- 27 -

3. 3. 3. 능동형 탠저블 블록 G-raffe 의 개발

보다 자연스러운 탠저블 인터랙션을 위해서는 능동적으로 움직일 수 있어

사용자에게 피드백을 줄 수 있어야 한다. 이에 따라 G-raffe 의 가장 큰 특징인 금속

리본의 지지대를 상하로 움직일 수 있도록 모터를 비롯한 제반 도구들을 적용하였다.

마우스를 기본 프레임으로 잡았으며, 휠을 인코어로 차용하여 회전수를 감지할 수 있도록

하였다(그림 3-4). 휠의 축에는 모터를 부착하여 Arduino 로 제어를 할 수 있도록 하였다.

건물 내비게이션을 활용 시나리오로 적용하였으며, 정보를 보여주는 디스플레이는

프로젝터를 이용하였다(그림 3-5).

그림 3-4. 능동형 탠저블 블록으로 개발된 G-raffe (v.2)

그림 3-5. G-raffe(v.2) 의 빌딩 내비게이션 시나리오 테스트과정

3. 디자인 과정 및 활용 시나리오

- 28 -

3. 3. 4. 일상 기기를 차용, 연동하여 공간 인터랙션에 활용한 G-raffe 의 개발

실생활에서 활용할 수 있는 G-raffe 를 구현하기 위해 빔 프로젝터와 마우스의

포인터를 제거하고 터치형 디스플레이와 스마트폰을 적용한 G-raffe 를 개발하였다(그림

3-6). 사용 환경이 바뀌고, 머리의 무게가 증가하여 퍼포먼스는 떨어졌지만, 일상에서

사용할 수 있을 것 같다는 생각과 유용할 것 같다는 의견을 받을 수 있었다.

그림 3-6. 일상 기기들의 조합을 통해 공간 인터랙션을 구성한 G-raffe(v.3)의 목업 및 시나리오

3. 3. 5. G-raffe 의 성능 및 디자인 개선

보다 나은 퀄리티의 프로토타입을 제작하고, 실제 사람들을 모집하여 사용성

평가를 진행할 수 있도록 G-raffe 의 성능과 디자인을 개선하였다. 손에 잡기 용이하도록

하우징의 두께를 조절하였으며, 내부 구성 기기의 위치를 약간 조정하였다(그림 3-7).

스마트폰을 부착한 뒤에 균형을 잃지 않도록 내부 하드웨어의 구조도 변경하였으며,

스마트폰의 무게에 의한 지지대와 휠 사이의 미끄러짐을 방지하기 위해 모터 회전이

자동차의 ABS 처럼 작동하도록 수정하였다. 지지대 역시 마찰력으로 무거운 폰을 더

단단히 지지하도록 표면을 가공하였으나, 마찰보다는 무게에 의한 휘어짐이 더 큰 이슈가

되었다. 세로로 더 둥글게 말린 금속 리본이 필요하였으나, 여건상 줄자의 금속 리본을

그대로 사용하였고 향후 개선점으로 남겨두었다. G-raffe 를 활용할 시나리오를 다듬었으며,

보다 실감나는 경험을 위해 배경 디자인을 개선하였다(그림 3-8).

3. 디자인 과정 및 활용 시나리오

- 29 -

그림 3-7. 3D 프린팅 된 G-raffe(v.3)의 변경된 하우징(왼쪽)과

G-raffe 하드웨어 구조의 개선 과정 (v.2 v.3 v.4)

그림 3-8. G-raffe(v.4) 의 빌딩 내비게이션 시나리오 테스트 과정.

3.4 G-raffe 의 특징

위 요구사항과 기능을 통해 완성된 G-raffe 는 다른 탠저블 블록과 다음

특징들에서 차별점을 보이게 되었다. 첫 번째 특징은 공간적 인터랙션이 가능한 것이다.

지지대를 이용하여 탠저블 블록의 머리를 공중에 띄울 수 있게 되었고, 이로 인해 테이블탑

컴퓨팅 환경에서 3 차원 표현이 보다 수월해졌다. 또한 머리를 잡고 직접적으로 상하

높이를 이동할 수 있게 되어 3 차원 데이터 입력이 직관적으로 가능하게 되었다.

3. 디자인 과정 및 활용 시나리오

- 30 -

두 번째 특징은 능동적으로 인터랙션을 할 수 있다는 점이다. 탠저블 블록이

지지대가 자동으로 움직일 수 있어, 사용자에게 디지털 정보를 물리적으로 피드백 해 줄 수

있다. 물론 물리적인 높이를 직접 손으로 조절하여 디지털 값을 수정할 수 있게 하였다.

조작과 표현이 융합된 이 인터랙션은 사람들로 하여금 직관적으로 맥락을 이해하고 기능을

어렵지 않게 적용시킬 수 있게 되었다.

세 번째 특징은 기기간 인터랙션 연계를 구현한 점이다. 작은 화면의 스마트폰과

큰 화면의 태블릿 PC 혹은 테이블탑 PC 를 연계하여 테이블탑의 탠저블 인터랙션을

가능하게 하는 블록 역할을 한다. 단지 성능이 더 나은 기기 하나를 집중적으로 쓰는 것이

아닌, 여러 기기를 함께 쓰며 기기 자체를 활용한 manipulation 이라는 새로운 관점에서

기기를 접근하게 하였다.

마지막 특징은 실 생활에서 실현 가능한 수준의 스킬로 공간적-탠저블(Spatial-

tangible) 인터랙션이 가능한 것이다. 줄감김 금속 리본은 그 인장력을 이용해서 수직으로

일정 무게를 지탱할 수 있고, 지지대를 감아 넣으면 수직으로 뻗었던 길이에 비해 작은

공간에 수납이 가능해진다. 이를 적용하여 일상에서 용인되는 크기의 테이블탑 혹은

패드에서 3 차원 공간을 포인팅 할 수 있는 탠저블 블록을 구현하게 되었다. 기존의 3 차원

구현 연구와 비교해서 획기적으로 간결해졌다.

3.5 G-raffe 의 하드웨어 및 소프트웨어

3. 5. 1. G-raffe 의 하드웨어

G-raffe 는 크게 네 부분으로 나뉘어져 있다. 1) 머리, 2) 지지대, 3) 지지대

구동부, 4) 좌표 인식부, 5) 컨트롤러로 나뉘어져 있다(그림 3-9).

3. 디자인 과정 및 활용 시나리오

- 31 -

그림 3-9. G-raffe 의 구조

머리는 높이를 포인팅하는 위치이다. 또한 스마트폰과 같은 디스플레이형 기기를

고정할 수 있어 탠저블 디스플레이 역할을 수행하는 위치이기도 하다. 바닥에 위치한

테이블탑 디스플레이에서 보이지 않는 정보가 연동되어 높이 레벨별로 확인할 수 있게

하였다. 위 아래로 오르내리며 3 차원 공간의 단면도를 살펴보는 용도에 최적화 되어있는

구조이다.

지지대는 머리를 공중에 띄워주는 역할을 하며 2.5D 탠저블 블록의 핵심

구조이다. 잘 휘어지는 금속리본은 단면도가 반원인 기둥 모양을 만들어 비교적 단단한

지지대가 되어준다. 그러면서도 지지대를 원형 릴에 감으면 지지대가 휘어지면서 작은 공간

속에 수납이 된다. 이러한 구조 덕분에 지지대를 수납할 큰 공간 필요 없이, 일상의 태블릿

PC 위에서도 3 차원 공간 속 인터랙션을 구현할 수 있게 되었다.

지지대 구동부는 모터에 고무바퀴가 체결된 형태로 구성되어 있으며 지지대를

위 아래로 밀고 당기는 역할을 한다. 또한 이곳에 달린 인코더는 고무바퀴의 회전수를

감지하여 지지대가 어느 높이까지 올라왔는지를 연동된 시스템 본체에 데이터를 넘겨준다.

3. 디자인 과정 및 활용 시나리오

- 32 -

좌표 인식부는 G-raffe 가 테이블탑의 어느 위치에 존재하는지 인식하는 역할을 한다.

이곳의 x, y 좌표를 인식하면 연동된 시스템 본체에서는 해당 위치의 높이값을 전달해줘

지지대가 해당 높이까지 오를 수 있도록 구동부를 조작하게 된다. G-raffe 내부에는 위

모든 과정을 조종하는 컨트롤러가 있으며, Arduino, Bluetooth module, motor-driver, Bat-

tery and Regulator 로 구성되어 있다(그림 3-10).

그림 3-10. G-raffe 의 내부 구성 부품

3. 5. 2. G-raffe 의 소프트웨어

G-raffe 프로토타입은 테이블탑에는 Flash 와 Midas 그리고 탠저블 블록에는

Arduino 를 이용하여 구현되었다(그림 3-11).

3. 디자인 과정 및 활용 시나리오

- 33 -

그림 3-11. G-raffe 소프트웨어

G-raffe 를 테이블탑 위에서 이동시키면, 우선 해당위치에 정해진 높이값으로

지지대 높이가 변화하도록 작동한다. 위치센서를 이용하여 마우스 커서 좌표를 Flash 에서

받아들이게 된다. Flash 는 해당 위치의 높이 데이터와 기존 G-raffe 의 높이 데이터와

비교하여 지지대 높이를 올릴지 내릴지 판단하게 된다. 그리고 그 결과를 Midas 를 통해

시리얼 데이터 형식으로 G-raffe 로 넘기며 G-raffe 의 지지대 구동부가 그에 맞춰

움직이게 된다. 구동부가 움직이는 동안 인코더를 통해 회전수를 감지하고 실시간으로

Flash 로 보내어 현재 높이를 산출하도록 한다. 이는 기준 높이와 현재 높이가 맞을 때까지

지속된다. 높이가 맞을 때, Flash 는 정지신호를 보낸 뒤 변화된 데이터를 적용하는 모드로

전환하여 사용자의 조작을 받아들일 준비를 한다.

G-raffe 의 Direct manipulation 모드에서는 손으로 G-raffe 지지대의 높이를

조절했을 때, 기준 높이 값이 변하는 것을 기억하도록 논리가 작동한다. 지지대의 높이를

변화시키면 인코더가 회전하면서 높이 변화량을 측정할 수 있다. Flash 에서 그 높이

변화량만큼 G-raffe 가 위치한 영역의 기준 높이를 수정해준다. 이에 따라 G-raffe 가 다른

위치로 이동했다가 다시 그 자리로 돌아왔을 때, 처음 값이 아닌 손으로 수정했던 높이로

돌아올 수 있게 하였다.

3. 디자인 과정 및 활용 시나리오

- 34 -

G-raffe 의 상단 스마트폰과 바닥의 테이블탑과의 데이터 연동은 원격 스트리밍

툴 (Splash top)을 이용하였다. 서버와 웹 브라우저를 이용하면 범용적으로 모바일 인터넷

브라우저에서 연동을 할 수 있겠으나, 프로토타입 수준에서는 간편하게 Flash 화면의 한

부분에서 장면을 그려내었고 원격 스트리밍 기술로 해당 화면에 보여주었다.

3.6 시나리오

3. 6. 1. 가상의 삼차원 그래프

3. 6. 1. 1. 개요

다차원의 정보를 표현할 때, 우리는 흔히 입체 그래프를 떠올린다. 지형의

높이나 지역과 연관된 추상적인 데이터 표현을 할 때 가장 직관적인 방법 중 하나이기

때문이다. 본 시나리오에서는 2 차원 매트릭스에 배열된 수치 정보를 3 차원 그래프로

구성하며, 이를 G-raffe 를 통하여 물리적이고 직관적으로 보여준다. 3 차원 데이터를 볼 때,

일반적으로 2 차원 평면에 그려내 전체적인 데이터 분포를 조망하는 방법이 일반적이나,

3 차원 데이터들은 정보가 많아질수록 지저분해지고 복잡해지는 단점이 있다. 따라서

필요한 정보만 취사선택해서 보고 비교하는 인터랙션을 그림 3-12 와 같이 제공하였다.

전반적으로 G-raffe 의 시스템을 이해할 수 있도록 디자인되었다.

그림 3-12. 가상의 삼차원 그래프와 이를 물리적으로 표현하는 G-raffe

3. 디자인 과정 및 활용 시나리오

- 35 -

3. 6. 1. 2. 어플리케이션 개발 과정

테이블 컴퓨팅 환경에 보여지는 전체적인 모습은 5 x 5 사각형 객체들이

배열되어 있는 2 차원 그래프의 모습과 같다. 다만 각 사각형 객체에는 숫자와 색이 입혀져

3 차원 방향 데이터의 양을 확인함과 동시에 G-raffe 의 동작과정을 이해할 수 있도록

하였다. 사각형 하나하나 역시 G-raffe 상단의 디스플레이에 비춰지듯 나란히 보여질 수

있도록 하였으며, 사각형의 크기는 디스플레이 사이즈에 준하는 크기로 디자인 되었다.

보여지는 디자인 아래 숨겨진 레이어에는 높이 데이터를 저장하는 규격화된 타일이

배치되어 있다. 이는 기능 제공을 위한 UI 이며, 상부의 디자인을 자유롭게 바꿀 수 있도록

확장성을 제공하는 플랫폼이 된다. 타일은 G-raffe 의 위치를 hit test point 함수로

감지하는 동시에, 도달해야 할 높이값을 보유하여 G-raffe 의 높이 변화를 유도하는 기능을

한다.

G-raffe 의 높이를 다루는 것과 관련해서 표현모드와 조작모드의 2 가지 모드가

존재한다. 사각형 객체 안에 높이 데이터가 다른 G-raffe 가 들어왔을 때, 높이를 맞춰주기

위해 반영모드로 움직이며, 높이를 맞춘 후에는 적응모드로 전환된다. 표현모드일 때에는

사각형의 색과 숫자는 그대로 유지되어 높이 변화의 목표치 역할을 하며, 높이가 맞춰진

후에는 조작모드로 전환되어 사용자의 높이 조작에 따라 사각형 객체의 색과 숫자가

변화된다.

사각형 객체의 색은 데이터의 높이를 인식하기 편리하도록 낮은 상태는 빨강,

높은 상태는 보라인 무지개색 순서로 보여지게 하였다. 7 가지 색의 사각형을 한 묶음으로

배치하고, 현재 높이값에 따라서 그에 따른 색깔의 객체가 보여지게 디자인 되었다. 가령

0~6cm 높이에서는 빨강색 객체가 보여지고 나머지 객체는 보이지 않도록 전환된다. G-

raffe 지지대를 높이면 주황색 노란색 초록색 순으로 객체가 보여지게 된다. 사각형 객체의

숫자는 제일 상단 레이어에 위치하며 높이값을 읽을 수 있도록 해준다. 숨겨진 레이어의

타일이 보유하는 값을 반영해서 보여주기 때문에, G-raffe 가 도달해야 할 목표 높이값을

의미하고 G-raffe 상하 운동 및 모드 변환의 기준이 된다(그림 3-13).

G-raffe 상단의 디스플레이는 원격 스트리밍 (원격 데스크탑)을 활용하여

본체의 제 2 모니터 영역을 보여준다. 스마트폰 해상도로 마스킹 된 레이어 밑에 G-

3. 디자인 과정 및 활용 시나리오

- 36 -

raffe 의 움직임만 반대로 움직이는 레이어를 제공하고 그 안에 테이블 컴퓨팅 바닥의

컨텐츠를 똑같이 제공하여, 궁극적으로는 바닥의 컨텐츠가 상단 디스플레이에 수직으로

비춰지는 것처럼 보이도록 디자인 하였다.

그림 3-13. 삼차원 공간 속 그래프 배경

3. 6. 1. 3. 사용 시나리오

가) 3 차원 그래프 표현

3 차원 그래프 데이터 영역의 바깥에 있는 G-raffe 를 그래프가 존재하는 영역

안으로 가져오면, 놓인 위치에 할당된 값만큼 G-raffe 의 머리 높이가 올라간다. 그래프

값은 왼쪽 아래는 낮고 오른쪽 위는 높기 때문에 G-raffe 를 반시계 방향으로 돌려주면 G-

raffe 의 높이가 높아졌다가 낮아지는 모습을 확인할 수 있다(그림 3-14).

그림 3-14. G-raffe 의 이동에 따라 달라지는 그래프 표현

3. 디자인 과정 및 활용 시나리오

- 37 -

나) 그래프 수정

G-raffe 를 그래프 자리 위에 올려놓고 높이 표시가 완료되면 손으로 높이를

조작할 수 있다. 머리를 위로 잡아 올리거나 내리면 데이터가 수정되어 저장되고, 따라서

다른 곳으로 G-raffe 를 옮겼다 돌아와도 이전에 사용자가 조절한 높이 데이터를 표시하게

된다(그림 3-15).

그림 3-15. G-raffe 를 이용한 그래프 높이 수정 방법

3. 6. 2. 건물 내비게이션

3. 6. 2. 1. 개요

G-raffe 의 하드웨어 구조는 3 차원 공간에서 수평방향 단면을 들여다보는데

최적화 되어 있다. 이에 따라 건물 단면을 들여다보는 태스크에도 최적화 되어 있다고 할

수 있다. 건물 내비게이션 시나리오는 건물 지붕 높이에서부터 내려가면서 그 내부를

살펴보는 인터랙션을 자연스럽게 제공할 수 있다(그림 3-16). 지도를 가로지르면 지형과

건물의 높이에 따라 G-raffe 가 상하로 움직여 높낮이 정보를 표시하고, 건물 지붕에서 G-

raffe 지지대를 아래로 누르면 건물 내부가 한 층씩 순서대로 들여다 보일 수 있도록

제작되었다. 또한 건물 내부를 오르내릴 때, 건물 평면도를 보는 것에만 국한되는 것이

아닌, 창 밖 풍경과 같은 다른 관점의 정보를 확인할 수도 있다. 아울러 건물 정보를 보는

높이를 조절할 수 있는 것뿐만 아니라 평면도 위에 주석을 달 수 있도록 하여 보다 다양한

사례에 적용할 수 있음을 보였다.

3. 디자인 과