인지부하 이론을 통한 개인용 3D 프린터 인터페이스 사용편의성에 관한 연구

김태호 국민대학교 테크노디자인전문대학원 VR디자인학과 2018 국내석사

3D 프린터는 입체조형 및 적층제조 관련 산업 중심이었으나, 4차 산업혁명의 시대적 요구와 맞물리며 개인용 3D 프린터로까지 개발되었다. 이제는 개인용 3D 프린터를 통해 누구나 자기가 원하는 물건을 입체로 출력할 수 있게 되었다. 하지만, 일반 사용자가 3D 프린터를 전문적인 교육 없이 바로 사용하기에는 비교적 높은 진입장벽이 존재한다. 최근에는 3D 프린터를 조작법을 배우기 위한 다양한 전문 교육 프로그램도 생겨나고 있다. 제품 디자인에 있어 좋은 디자인이란 기기의 사용편의성과 밀접한 연관이 있기 때문에, 개인용 3D 프린터의 디자인적 개선을 통해 사용편의성을 높일 수 있을 것으로 보인다. 특히, 일반 사용자를 대상으로 하는 개인용 3D 프린터는 사용자 인터페이스에 대한 중요도가 높다고 할 수 있다. 개인용 3D 프린터 인터페이스의 디자인적 개선은 제품의 경쟁력을 높이고 3D 프린터의 진입장벽을 낮추는 데에 주요한 요소라고 판단된다. 본 연구는 개인용 3D 프린터 인터페이스 개선을 위하여 인지부하 이론을 통한 사용편의성 평가를 통해 인터페이스 디자인의 문제점을 살펴보고 개선 방향을 모색하는 것에 의의가 있다. 문헌조사와 선행연구 조사를 통하여 개인용 3D 프린터의 현황과 개인용 3D 프린터 인터페이스의 구성 요소를 알아보았다. 또한 사용자 인터페이스 디자인의 개념과 사용편의성의 개념에 대하여 알아보았으며, 인지부하 이론의 개념과 측정방법에 대하여 알아보았다. 이론적 고찰에서는 인지부하 이론을 통하여 개인용 3D 프린터 인터페이스 디자인의 사용편의성 평가원칙 도출을 위한 연구의 타당성을 모색하였다. 3D 프린터 전문가와 교육공학 전문가, 인터페이스 디자인 전문가가 함께한 FGD 전문가집단토론으로 인지부하 이론을 바탕으로 한 개인용 3D 프린터 인터페이스 사용편의성의 12가지 평가원칙을 도출하였다. 도출된 평가원칙을 바탕으로 관찰실험, 심층면접, 심층 설문조사를 이용한 실증 연구를 구성하였으며, 대표적인 개인용 3D 프린터 모델 A, B, C를 선정하고 각각의 인터페이스를 비교 분석하였다. 선정된 모델에 대한 관찰실험을 통하여 수행시간 비교 분석을 진행하였으며, 주어진 Task를 바탕으로 사용편의성에 관한 심층면접을 진행하였다. 또한, 관찰실험 피험자를 대상으로 앞서 도출된 12가지 평가원칙을 바탕으로 한 심층 설문조사를 진행하여 모델 별 평가원칙 항목의 상관관계와 만족도를 비교 분석하였다. 실증 연구를 바탕으로 개인용 3D 프린터 인터페이스의 사용편의성 향상을 위한 구체적인 디자인 접근 방향으로는, 기능에 따른 버튼과 조작부의 위치를 구성함에 있어 탐색과 식별에 대한 직관성을 높여 개인용 3D 프린터 인터페이스의 사용편의성을 높일 수 있을 것이다. 또한, 개인용 3D 프린터에서 터치스크린의 적용을 통해 사용자의 인지부하를 낮추는 것은 전반적인 사용편의성에 긍정적인 영향을 미칠 것으로 보이며, 불필요한 메뉴 구성을 최소화하여 기능에 대한 사용자의 혼동을 줄이고 심리적 요구의 수준을 낮추어 개인용 3D 프린터 인터페이스의 사용편의성을 높이는 노력이 필요하다. 끝으로, 사용자의 심리적 안정감을 위해 탑재된 기능, 오류 회복에 대한 인터페이스 및 기술 개발을 통하여 개인용 3D 프린터 인터페이스의 사용편의성 개선이 가능하다. 본 연구는 기존 개인용 3D 프린터 인터페이스의 개선과 향후 개발되는 인터페이스 디자인에 대한 사용편의성 향상을 위한 기초자료가 될 수 있을 것이다. Within the development of industrial 3D printing technology with stereolithography and rapid prototyping, the need for the personal 3D printer is constantly emerging. It enables people to create whatever they want in three dimensional form wherever they are. Still there are relatively high barriers for entry level users to facilitate 3D printers. Even a professional academy and certificates for 3D printer became a business. Since good product design has significant correlation with usability, an effort in increasing usability of 3D printer with design perspective will bring a new breakthrough in 3D printing industry. In particular, personal 3D printers for general users have a high significance in user interface. Improving the design of the personal 3D printer interface can be considered to be key factor in enhancing the competitiveness of personal 3D printer itself and lowering the entry barriers. This study is a preliminary study to improve the usability of personal 3D printer interface. The purpose of this study is to investigate the problems of personal 3D printer interface design through evaluation of usability through the cognitive load theory. Also, it is to search and provide design directions to improve the usability of personal 3D printer interface. Research of the status of personal 3D printers and the components of the personal 3D printer interface is examined through literature review and prior research. With theoretical background research of cognitive load theory, this study investigates the correlation and validity to derive the usability evaluation principle with the theory in interface of personal 3D printers. Focus group discussion among 3D printer expert, education engineering expert, and interface design experts led to twelve evaluation principles of usability for personal 3D printer interfaces based on cognitive load theory. Based on the derived evaluation principles, empirical studies using observation experiment, in–depth interview and in–depth questionnaire were constructed. Three models of personal 3D printers and each interface were selected and analyzed. Comparative analysis of performance time through observation experiment and in–depth interviews on usability has proceeded based on given tasks list. Proceeded in–depth questionnaire based on the 12 evaluation principles to the previous survey subjects, and analyzed the correlation and satisfaction of the evaluation principle elements by model. The study interprets the problems of the personal 3D printer interface and derives the usability evaluation principles of the personal 3D printer interface based on the cognitive load theory from education engineering field. Derived by focus group discussion, it provides a comparative analysis of the personal 3D printer interface through protocol analysis and in-depth questionnaire. The purpose of this study is to provide a prior study for the improvement of personal 3D printer interface in the future design. Through empirical research, approach to improve the interface design and usability of personal 3D printer interface has been derived. There is a need to improve the usability of the personal 3D printer interface by enhancing the intuitiveness of functional search, identifying the perception of button positions and providing the operation portion according to functions. Also, lowering the user's cognitive load through applying touch screens in personal 3D printers will have a positive impact on overall usability. Efforts should be made to minimize the unnecessary menu to reduce users’ confusion about the function to lower the psychological demand. It is estimated being possible to improve the usability by developing a specific function and feedback for error recovery and pre-installed functions for the mental stability of users. This study can provide basic data for efforts to upgrade the existing personal 3D printer interface and the improvement of future developed personal 3D printer interface.

3D 프린터 슬라이서 프로그램의 인터페이스 사용편의성에 관한 연구

정성민 국민대학교 테크노디자인전문대학원 VR디자인학과 2018 국내석사

3D printing is a key technology that will lead the next generation of manufacturing revolution, and it is widely used from industrial sites to individuals. Growth in the 3D printing industry has continued to grow from 2009 to 16 years, with the global 3D printing industry showing an annual growth rate of 26.2 % over the last 30 years and a growth rate of 26.2 % between 2013 and 15. The global 3D printing market was dominated by a small number of global companies, but recently, software giants and manufacturers have moved into the 3D printer market, and the current market for FDM is open source. On the other hand, both beginners and technicians are having a hard time using the 3D printer slicer programs that are essential for 3D printing. While 3D printing needs to be readily available to people without special training or training to be positioned as a personal production tool, such as ordinary printers, it is not. The government has also made extensive support to create two new national certificates and foster related industries to promote 3D printing. However, research and development on software that has a significant impact on actual print quality is insufficient. Currently, most of the technology development related to 3D printing is focused on printing output technology. The biggest problem to solve in order to activate 3D printing in the midst of a growth period against technical limitations is how to address the challenges and challenges users face. In this regard, improving the usability of the slicer-programming program is thought to be an essential factor in enabling 3D printing. In interviews with users of 3D printers, the hardware aspects of 3D printers were also important, but most of them said that the software settings had a significant impact on the quality of the output. Although it has excellent potential, it lacks research on 3D printing. Therefore, research on software related to 3D printing should be conducted in a number of ways. Therefore, the purpose of this study was to identify problems in the use of the slicer program and to find ways to improve the usability of the slicer program. To identify problems and needs arising from the use of slicer-programming programs to improve and develop user characteristics for later usability and satisfaction The methods of study are as follows. First, through literature research and prior research, we look at the slicer and user interface and learn about the process. Second, a preliminary survey is conducted to collect data for the research and a test target is selected. Third, based on the expert group discussion, the principles of usability assessment and interface components of the slicer program are derived. Fourth, the overall satisfaction is investigated through usability assessment centered on task performance. Fifth, conclude the study by making a conclusion on the work done. This study is based on the development and improvement of slicer programs, which are more convenient to use by examining and testing the usability of slider-programming programs. The results of this study can be referenced later to further improve usability. 3D 프린팅은 차세대 제조 혁명을 이끌 핵심기술로서 산업현장에서부터 개인까지 광범위하게 활용되고 있다. 3D 프린팅 산업 성장은 09년까지 감소된 이후 16년까지 지속적으로 성장하고 있으며 세계 3D 프린팅 산업의 연평균 성장률(CAGR)은 과거 30년간 26.2%로 성장하였고 2013~15년까지 31.5%의 성장률을 보여주고 있다. 글로벌 3D 프린팅 시장은 소수의 글로벌 기업에 의해 시장을 점유하였지만 최근에 들어 소프트웨어 대기업 및 제조업체의 3D 프린터 시장 진출로 시장에 변화가 일어나고 있으며, 현재 개인용 시장은 오픈소스를 기반으로 제작된 FDM 프린터를 중심으로 디자이너, 엔지니어뿐만 아니라 일반 사용자에 이르기까지 점차 사용이 증가하고 있다. 반면 3D 프린팅에 필수적인 3D 프린터 슬라이서 프로그램의 사용에 초보자와 숙련자 모두 어려움을 겪고 있다. 3D 프린팅이 일반 대중들에게 일반 프린트와 같이 개인 제작 도구로서 자리 잡기 위해서는 특별한 훈련이나 교육을 받지 않은 사람이 쉽게 사용할 수 있어야 하지만 실상은 그렇지 않다. 정부 또한 3D 프린팅 활성화를 위하여 국가자격증을 2개 신설하고 관련 산업을 육성하기 위해 대대적인 지원을 아끼지 않고 있다. 그러나 실제 프린팅 품질에 중요한 영향을 미치는 소프트웨어 대한 연구개발은 미흡한 실정이다. 현재 3D 프린팅과 관련한 기술 개발은 대부분 프린팅 출력 기술에 집중되어 있다. 기술적 한계에 부딪혀 성장의 정체기에 놓여 있는 3D 프린팅의 활성화를 위해 해결해야 하는 가장 큰 문제는 사용자들이 겪는 사용의 어려움과 문제점을 어떻게 해결할 것인가이다. 이러한 측면에서 슬라이서 프로그램의 사용성 개선은 3D 프린팅 활성화에 필수적인 요소라 생각된다. 3D 프린터를 이용하는 사용자들을 대상으로 한 인터뷰에서 3D 프린터의 하드웨어 측면도 중요하지만 소프트웨어를 통한 설정이 출력물에 품질에 중요한 영향을 준다는 의견이 대부분이었다. 이처럼 뛰어난 잠재력을 가지고 있지만 3D 프린팅 관련 연구가 부족한 것이 현실이다. 그러므로 다양한 측면에서 3D 프린팅 관련 소프트웨어에 대한 연구가 선행되어야 한다. 이에 본 연구의 목적은 슬라이서 프로그램의 사용성 개선을 위한 선행연구로 슬라이서 프로그램의 사용에 문제점을 파악하고 개선방안을 모색하기 위해 진행되었다. 슬라이서 프로그램 사용 시 발생되는 문제점과 니즈 파악을 통해 추후 사용성이 좋고 만족도가 높은 슬라이서 프로그램을 개선 및 개발할 수 있도록 사용자의 특성을 고려한 슬라이서 프로그램의 사용성에 대한 개선방향을 제시하고자 연구를 진행되었다. 연구의 방법은 다음과 같다. 첫째, 문헌조사와 선행연구를 통해 슬라이서와 사용자 인터페이스에 관해 조사하고 프로세스에 대해 알아본다. 둘째, 연구를 위한 자료 수집을 위해 사전 설문 조사를 실시하고 실험 대상을 선정한다. 셋째, 전문가 집단 토론을 바탕으로 슬라이서 프로그램의 사용성 평가 원칙과 인터페이스 구성요소를 도출한다. 넷째, 과제 수행 중심으로 사용성 평가를 통해 전반적인 만족도를 조사한다. 다섯째, 진행된 연구에 대한 결론을 짓는 것으로 연구를 마무리한다. 본 연구는 슬라이서 프로그램의 사용편의성을 실험 및 조사를 통해 비교평가 통하여 사용에 더 편리한 슬라이서 프로그램 개발 및 개선에 기초자료로 활용되는 것에 있다. 향후 본 연구를 참고하여 디자인을 적용한다면 사용성이 보다 더 향상시킬 수 있을 것이다.

종합병원 사인시스템의 시각정보 요소에 관한 연구 : C병원 중심으로

김종윤 국민대학교 테크노디자인전문대학원 VR디자인학과 2018 국내석사

As with the opening of the medical service market, competition has been intensified. The effort for improvement of medical services has brought a change in systems from doctors-centered to clients-centered service, which also helped a general hospital to be emerged, offering a various medical treatments in one place. The hospital with a certain size of scale faces not only the increase in the amount of internal information, but the space becoming more and more crowded, in which a sign system is required to easily transmit the spatial information to the clients. Those who visit the hospital should easily find the medical office from which they want to get a medical treatment process. To this end, the role of the sign system guiding destination place to hospital visitors is getting important and a study on a sign system, considering the hospital environment, should be supported. This study conducted a survey research against hospital visitors in order to understand the general hospital’s sign system. Then, selected a general hospital in Korea, examined the sign system in the place, identified the problems through the current-state survey, and conducted a field-test related to letters and colors. The details of the study are as follows. (1) In the theoretical background, definition of sign system, installation method and components were examined, and visual elements were classified into letters, colors, and pictograms. (2) The scope for survey is categorized into hospital users (hospital visitors) and providers (hospital workers) respectively and questionnaires were conducted to the two groups and the differences in perception of sign system was examined. The hospital visitors were more satisfied with the sign system in hospital than the workers, and the workers judged that more signs were needed in the hospital. The hospital workers were feeling inconvenience due to the moving line information, but the visitors were requesting the guidance of the health care workers directly to find the destination. There was a difference in the viewpoint of the sign system according to the two groups, therefore, the sign system is required to be planned to narrow the gap. (3) This study examined the status of sign system by choosing Cha Hospital which has more than five hospitals that meet the general hospitals' standards according to the domestic medical law and three or more overseas workplaces. Then, we worked out the moving line of each workplace and surveyed the presence and deployment of signs upon it. Especially, we investigated the flow of first-time visitors to the hospital, and analyzed whether there is any difference between the movement planning of hospital and the actual movement of visitors. As a result, it was necessary to build the inducing and guiding sign and to deploy hanging type and wall type inducing sign at the lobby or corner part. Also, it was suggested that the stand-type inducing sign and the bottom-line inducing sign should be installed so that the destination can be efficiently found before the main entrance, and the position of the sign should be located not far from visitor’s view. (4) A sample was prepared and tested for character spacing, line spacing, and color. The following results were obtained through field survey and online survey. The use of 300 ‘Yungothic’ was highly satisfied, and the preference was high for -25 characters and 120% of spacing lines and contrast between background and text color. The results of this study showed the definition of sign system that should be applied for the sign system, taking the characters, colors, and moving lines into consideration. In addition, based on the results of the analysis and field test with survey research, this study is expected to be used as a helpful information for establishing a general hospital sign system. 의료 시장이 개방되면서 경쟁이 심화되고, 의료 서비스의 질적 향상을 위해 의사 중심에서 이용자 중심의 소비자 주도로 변화하게 되었다. 그로 인해 진료 과목이 세분화되면서 한 공간에서 의료행위를 하는 종합병원이 생겨나게 된다. 일정 규모를 갖춘 종합병원은 공간이 복잡해지면서 내부 정보량이 많아지고, 이용자들에게 공간 정보를 쉽게 전달하기 위한 사인시스템이 필요해진다. 병원에 내원하는 방문자는 진료 프로세스를 이행하기 위해 원하는 장소를 쉽게 찾아야 하며, 그로인해 목적지를 안내할 수 있는 사인시스템의 역할이 중요해지고 있다. 따라서 병원 환경을 고려한 사인시스템 연구가 뒷받침 되어야한다. 본 연구는 현재 종합병원 사인시스템의 체계를 파악하기 위해 병원 이용자의 조사 범위를 설정하여 설문조사를 실시하였다. 그리고 국내 종합병원을 선정하여 같은 사업장 내에서 사인시스템을 살펴보고 현황조사를 통한 문제점을 파악하여, 그에 따른 문자, 색채 관련 실험을 실시하였으며, 세부적인 연구 내용은 다음과 같다. (1) 이론적 배경에서 사인시스템의 정의, 설치 방법, 구성 요소를 조사하였으며, 문자, 컬러, 픽토그램으로 시각 요소를 분류하였다. (2) 병원 이용자(병원 방문자)와 공급자(의료 종사자) 범위를 설정하여 두 부류에 따른 설문조사를 실시하였으며, 사인시스템을 바라보는 인식의 차이를 살펴보았다. 병원 방문자는 병원 내 사인에 대해 만족도가 의료 종사자보다 높았으며, 의료 종사자는 병원 내에 더 많은 사인이 필요하다고 판단하였다. 의료 종사자는 동선 정보 안내로 인해 불편함을 느끼고 있었으나, 방문자는 목적지의 위치를 파악하기 위해 의료 종사자에게 직접 안내를 요구하고 있었다. 따라서 두 부류에 따른 사인시스템의 인식의 차이가 있었으며 이러한 간격을 좁히기 위한 사인시스템 기획이 필요하다. (3) 국내 의료법 기준으로 종합병원 규모에 부합한 병원을 5군데 이상 가지고 있고, 해외 사업장 3곳 이상 설립한 차병원을 선정하여 사인시스템 현황을 조사하였다. 그리고 각 사업장의 동선을 파악하고, 그에 따른 사인의 유무 및 배치에 대해 조사하였다. 특히 초진 방문자의 동선을 조사하여 병원의 동선 기획과 방문자의 움직임에 차이가 있는지에 대한 여부를 분석하였다. 그 결과 유도사인 및 안내사인의 배치와 로비 혹은 코너 부분에 행잉형 및 벽 부착형 유도사인 적용이 필요하였다. 그리고 주 출입구 전부터 스탠드형 유도사인과 바닥동선 유도사인을 설치하여 목적지를 효율적으로 찾을 수 있게 기획해야 하며, 사인의 위치가 시야에서 멀리 떨어지지 않는 곳에 위치해야함을 알 수 있었다. (4) 문자의 자간과 행간, 색채에 대해 샘플을 제작하여 실험을 실시하였다. 그리고 현장조사와 온라인 조사를 통해 다음과 같은 결과를 도출하였다. 윤고딕 300대의 사용이 높은 만족도를 보였으며, –25의 자간과 120%의 행간 사용, 배경과 텍스트 컬러의 대비가 강한 쪽에 선호도가 높았다. 실험 결과를 통해 사인시스템에 사용해야 할 문자와 색채, 동선 부분을 고려한 사인의 정의를 도출하였으며, 이러한 현황 조사를 통한 분석과 실험 결과를 바탕으로 종합병원 사인시스템 체계를 구축하는데 향후 자료로 활용할 수 있을 것으로 기대한다.