디지털기술융합에 따른 현미경 인터페이스 디자인 연구 = (A) study on interface design for microscope with convergence digital technology

국문 초록 (Abstract)

생명공학산업은 환경, 에너지, 질병, 고령화 등 인류의 난제를 극복하고 세계 경제를 선도할 핵심산업 분야로 급부상, 중요성이 크게 부각되고 있고 바이오기술(BT), 정보기술(IT)과 나노기술(NT)의 융합으로 생명공학 산업의 고도화에 더욱 핵심적인 역할을 하고 있다. 전세계적으로 향후 10년간 연평균 20% 내외의 성장률이 예상되는 대표적인 신기술 산업이다. 타 산업과 비교하여 바이오산업은 장기간의 연구개발 기간과 대규모 투자가 요구되는 등 개발 위험도는 높은 반면, 인류난제의 극복방안으로 중요한 핵심산업의 특성 때문에 매우 매력적인 산업으로 인식되고 있다. 따라서 선진국을 비롯, 세계 각국은 바이오산업 경쟁력 강화를 위해 총력을 기울이고 있다.

생명공학의 기술융합은 실험환경과 기기들의 변화에도 많은 영향을 준다. 실제 실험을 위해 사용하는 기기들이 컨버전스 되고 이것은 프로세스의 변화를 가져왔다. 하지만 실험기기들은 실험의 본연의 기능을 중시하여 실험환경과 장비와 장비간의 유기적 관계에서 사용자중심의 최적화된 경험을 주기 어렵다.

현미경은 생명공학 기술 발달의 기초가 되는, 유전자와 단백질 및 그 기능 등 기하급수적으로 증가하는 각종 생물정보의 데이터 처리 및 해석에 보다 효과적으로 다룰 수 있는 생명공학산업의 없어서는 안 되는 핵심적인 장비이다. 그 중요성에도 불구하고 실험연구 본연의 기능 만을 수행 하기 위해 기능에 더 중점을 두어 바이오산업의 실험장비 중에서도 사용자에 대한 디자인의 성숙도가 낮아 본연의 기능중심연구에 머물러 있고, 사용자 중심의 디자인 연구는 열악한 상황이다. 사용자 중심에서 환경과 사용운영에 대한 흐름을 이해하고 최적화하여 새로운 인터페이스 디자인이 필요하다.

21세기 화두인 생명공학 분야의 기술융합으로 변화하는 환경에서 현미경의 인터페이스가 어떻게 진화하였는지를 살펴보고 현재 시장 경향을 분석하였으며, 사용자를 이해하기 위해 현미경 사용자, 공간, 시간흐름, 제품이 상호 어떻게 연관되는지를 실증적인 조사, 분석 하여 문제점을 도출하고 사용자 중심의 인터페이스 디자인 요소를 제안하여 사용성을 높이고 실험프로세스를 개선할 수 있는 방향으로 전개하였다.

본 연구에서는 디스플레이와 무선통신의 디지털기술과 바이오 칩의 기술 융합으로 접안렌즈를 터치스크린으로 대체하여 정보분석과 결과에 대한 신뢰성을 높이고 시료글라스를 바이오 칩으로 대체하여 실험 프로세스를 단축하는 새로운 현미경 인터페이스의 형태로 진화되는 자원이 된다. 이러한 요소를 통해 연구된 사용자중심으로 디자인된 현미경은 향 후 세포가 자라는 것을 관찰하기 위해 하루에도 여러 번 반복되었던 실험프로세스가 통합 되고 사용자가 실험실 밖 어디에서도 실험을 할 수 있도록 사용자의 생활에 변화를 가져올 수 있기를 기대한다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Biotechnology has the ability to give humanity the tools to solve environmental, energy, and medical problems of an aging society. The fusion of fields, such as biotechnology with information technology and nanotechnology, highlights the importance of design convergence. In the next ten years, biotechnology is projected to experience a 20% rate of growth in the development of new technologies. Compared to other industries, biotechnology is viewed as risky because of the need for large, long-term investments. While high-risk, biotechnology investment endures because of the potential to solving the high-profile problems of humanity. The commitment of developed countries around the world to strength and competitiveness in biotechnology is evidence of the attractive nature of this high-risk, high-reward industry.

The convergence of technologies has led to the subsequent convergence of devices in a laboratory environment. As devices are developed, they have become optimized toward improved function rather than toward the overall user experience. In a laboratory environment, an important challenge is providing a user-centered experience in the interaction between device and user.

The microscope is a fundamental device in biochemistry and molecular biology, continuing to have an enduring role in the study of DNA, proteins, and cells. Its role will remain of key importance because of the ability to provide, process, and analyze data to the user. Despite the importance of the microscope to the researcher, the device remains function-centered rather than user-centered. In order to improve the overall user experience and usability, the laboratory environment and user’s workflow must be understood to optimize any new interface design.

In the 21stcenturybiotechnology,markettrendsindicatetheconvergenceofresearchfieldsisdrivingtheevolutionofthemicroscopedesign. To improve the process of developing user-centered design and increase the overall usability of biomedical devices, study must be directed toward understanding a user’s space, time stream, workflow, and device interaction,

In this study, the convergence of technological advances in display, wireless communication, and microchips demonstrate the evolution of a new user interface. The microscope described is designed to be user-centered for researchers that must grow cells and repeat tasks and processes several times per day. With the new ability for a user to work outside of the laboratory, this device offers the potential for a lifestyle change of the researcher.

목차 (Table of Contents)

• 제1장 서론 9
• 1.1. 연구배경 9
• 1.2. 연구목적 및 의의 9
• 1.3. 연구범위 및 방법 10
• 제2장 생명공학 산업의 변화와 현미경 12
• 2.1 생명공학 패러다임 변화 12
• 2.1.1기술의 변화 12
• 2.1.2 바이오기술(BT)과 정보기술(IT), 나노기술(NT)의 융합 18
• 2.2 현미경의 정의 23
• 2.2.1 현미경의 인터페이스 구성요소와 특징 23
• 2.2.2 현미경의 사용실태 26
• 제 3장 생명공학 기술융합에 따른 현미경 인터페이스의 진화 26
• 3.1 생명공학 산업 변화에 따른 요구사항 26
• 3.2 현미경 인터페이스의 진화 28
• 제 4장 현미경의 사용자 분석 31
• 4.1 사용자의 환경 31
• 4.2 사용자의 행태 관찰 38
• 4.3 사용자의 행태 지도 작성 45
• 4.4 사용자의 행태 분석 및 평가 48
• 4.4.1 사용자 행태 분석 48
• 4.4.2 문제점 도출 49
• 4.4.3 사용자의 니즈(Needs) 도출 49
• 4.4.4 사용자 중심의 디자인방향 도출 50
• 4.5 소결론 54
• 제 5장 현미경의 인터페이스 디자인 연구 55
• 5.1 현미경의 인터페이스 디자인 요소제시 56
• 5.2 인터페이스 디자인 요소의 가용기술 58
• 5.3 현미경의 인터렉션 디자인 제안 59
• 5.3.1 인터페이스 디자인 계획 60
• 5.3.2 Design Concept 60
• 5.4 디자인 사용성 검증 및 평가 71
• 제 6장 결론 79
• 6.1 연구내용요약 79
• 6.2 연구의 시사 및 한계점 80
• 참 고 문 헌 81
• 영 문 요 약 83