헬스케어 앱의 디지털 트윈 정보 시각화 연구 : A Study on Digital Twin Information Visualization for Healthcare Apps

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

With increasing interest in body shape and health management, the mobile healthcare market has been experiencing high growth rates, leading to active research on healthcare apps. Previous studies have shown that current healthcare apps have limitations in managing and analyzing user-entered data, which necessitates effective methods for managing healthcare app data. In this study, we propose the application of digital twin technology, which involves managing and analyzing data, to healthcare apps, as well as conducting research on user-centered information visualization, an area that has not been extensively explored in healthcare apps.
To understand information visualization and digital twin technology, we conducted a literature review and case study. Through this, we established the hypothesis that information visualization can aid user understanding and effective presentation of data, while digital twin technology, if visualized in healthcare apps, can effectively present data through virtual avatars. Subsequently, we analyzed healthcare apps to determine the need for applying digital twin technology and proposed ways to implement it in current healthcare apps. In the case study of healthcare app information visualization, we categorized human-like characters into five stages: hyper-realistic, realistic, semi-realistic, simplistic, and hyper-simplistic.
Next, through user surveys, we identified areas for improvement in healthcare apps and derived four approaches: "providing body shape changes rather than just weight changes," "showing post-management results rather than just recorded data," "providing predictions of body shape changes upon achieving goals," and "offering personalized management methods and feedback."
Finally, to achieve information visualization in healthcare apps with applied digital twin technology, we developed eleven evaluation tools based on the previously classified five human-like character categories. We conducted user evaluations using the four proposed approaches for applying digital twin technology in healthcare apps. The results showed that when human-like virtual avatars were not used, higher levels of realism correlated with higher levels of trust, while hyper-simplistic avatars received higher likability ratings. When human-like virtual avatars were combined with data graphs, lower levels of trust and likability were observed for higher levels of realism, while higher levels of trust and likability were observed for hyper-simplistic avatars. Additionally, evaluation tools consisting of only data graphs received lower trust and likability scores overall. The evaluation results indicate that to effectively use virtual avatars, healthcare app objectives and types should be considered, and selectively choosing their use is desirable. Furthermore, it was observed that simple representations of human-like virtual avatars have a positive impact on users when accompanied by quantitative information in the form of graphs.
In this study, we identified four approaches for applying digital twin technology to improve the management of data in current healthcare apps. Through user evaluations, we confirmed the effectiveness of virtual avatars in terms of trust and likability for efficient information visualization. The findings of this study can contribute to future research on integrating digital twin technology into healthcare apps and user-centered information visualization, which has yet to be explored extensively.

국문 초록 (Abstract)

최근 체형과 건강관리에 대한 관심이 높아지며 모바일 헬스케어 시장도 매년 높은 성장률을 보이고 있으며, 이에 따라 헬스케어 앱에 관한 연구도 활발히 진행되고 있다. 선행연구에 따르면 현재 헬스케어 앱은 사용자가 직접 데이터를 입력하고 관리하며 입력된 데이터를 관리하는 것에 관한 한계를 지니고 있었다. 이에 본 연구에서는 헬스케어 앱의 데이터를 효과적으로 관리하는 방법을 도출하기 위해 데이터를 관리하고 분석하는 기술인 디지털 트윈을 헬스케어 앱에 접목하기 위한 방안과, 아직 사용자 중심의 정보시각화 연구가 진행되지 않은 부분에 집중하여 헬스케어 앱의 디지털 트윈 정보시각화 연구를 진행하고자 한다.
우선 정보시각화와 디지털 트윈을 이해하기 위해 관련 선행연구 및 사례조사를 실시하였다. 이를 통해 정보시각화는 사용자의 이해에 도움을 주며 데이터를 효과적으로 제시할 수 있다는 점과, 디지털 트윈이 헬스케어 앱에서 시각화되어 제공된다면, 버추얼 미를 통해 데이터를 효과적으로 보여줄 수 있다는 가설을 세울 수 있었다. 이어서 헬스케어 앱의 디지털 트윈 적용 필요성과 현재 헬스케어 앱의 디지털 트윈 적용 방안을 제안하기 위해 헬스케어 앱 분석을 진행하였고, 헬스케어 앱 정보시각화 사례조사에서 인간형 캐릭터의 구분 단계를 극사실형-사실형-중간형-단순형-극단순형의 5단계로 나눌 수 있었다. 이후 사용자 조사를 통해 헬스케어 앱의 개선점을 파악하였고, ‘체중변화가 아닌 체형변화 정보 제공’, ‘기록된 내용만이 아닌 관리 후의 모습 제공’, ‘목표 달성 시 사용자 체형 변화 예측 모습 제공’, ‘맞춤 관리법 및 피드백 제공’의 네 가지 방안을 도출하였다.
마지막으로 본 연구의 목적인 디지털 트윈이 적용된 헬스케어 앱의 정보 시각화를 위해 앞서 분류된 5가지의 인간형 캐릭터 분류 사례를 기준으로 11가지의 평가도구를 도출된 헬스케어 앱의 디지털 트윈 적용 방안 4가지를 활용하여 제작해 사용자 평가를 진행하였다. 사용자 평가 결과, 인간형 버추얼 미만 사용된 경우 극사실형에 가까울수록 높은 신뢰도를 보였지만, 호감도에서는 극단순형에 가까울수록 높은 지표로 나타났다. 인간형 버추얼 미와 데이터 그래프가 함께 사용된 경우는 인간형 버추얼 미만 사용되었을 경우보다 극사실형에 가까울수록 낮은 신뢰도와 호감도, 극단순형에 가까울수록 보다 높은 신뢰도와 호감도를 보여주었다. 또한 데이터 그래프로만 이뤄진 평가도구는 전반적으로 낮은 신뢰도와 호감도 점수를 받았으며, 평가를 통해 버추얼 미를 효과적으로 사용하기 위해서는 헬스케어 앱의 목적과 유형을 고려하여 적절하게 선택적으로 사용하는 것이 바람직할 것으로 보여지며, 정량적인 정보인 그래프가 함께 제공될 경우 적절한 수준의 정보를 제공하기 위해 인간형 버추얼 미는 단순하게 표현되는 것이 사용자에게 긍정적 영향을 준다는 사실을 파악할 수 있었다.
본 연구에서는 현재 헬스케어 앱이 데이터를 관리하는 측면에서 낮은 사용성을 가지고 있다는 점에서 이를 개선하기 위해 디지털 트윈 적용방안 4가지를 도출하였다. 이의 효율적인 정보 시각화를 위해 신뢰도, 호감도에 긍정적인 영향을 주는 버추얼 미를 사용자 평가를 통해 확인하였다. 본 연구의 결과는 디지털 트윈의 헬스케어 앱 접목과 아직 이뤄지지 않았던 사용자 중심의 정보시각화 관련 후속 연구에 활용될 것으로 기대된다.

목차 (Table of Contents)

• I. 서 론 1
• 1. 연구배경 및 목적 1
• 2. 연구범위 및 방법 3
• II. 선행연구 5
• 1. 헬스케어 5
• 2. 디지털 트윈 8
• 3. 정보 시각화 19
• III. 헬스케어 앱의 정보시각화 21
• 1. 헬스케어 앱 분석 21
• 2. 헬스케어 앱 정보시각화 사례 24
• 3. 사용자 조사 35
• 4. 헬스케어 앱의 디지털 트윈 40
• IV. 사용자 평가 46
• 1. 평가 도구 제작 46
• 2. 평가 방법 및 절차 55
• 3. 평가 결과 58
• V. 결론 68
• 참고문헌 70
• 영문초록(Abstract) 74