거북목 증후군 예방을 위한 퍼베이시브 시스템 설계 및 구현 = Design and implementation of pervasive systems for preventing forward head posture syndrome

국문 초록 (Abstract)

현대 사회에서 직업군, 나이, 성별을 막론하고 컴퓨터 모니터의 사용 시간이 늘어나고 있다. 대부분의 컴퓨터 사용자들은 잘못된 자세를 취한 채로 컴퓨터를 사용한다. 특히, 얼굴을 앞으로 내미는 거북목 자세를 지속하였을 경우, 목 디스크가 유발되며 팔다리 저림, 두통, 하지 마비 발생 등 심각한 질병을 초래한다. 이렇게 심각한 질병 원인인 거북목은 천천히 진행되며, 증상을 인지하고 정자세를 취하더라도 습관적으로 자세가 흐트러지기 때문에, 적극적으로 사용자의 자세를 인식하고 교정해 주는 방법이 필요하다. 하지만 현재까지 국내뿐만 아니라 해외에서도 거북목 관련 전문 연구가 부족한 실정이다. 거북목은 이제 심각성이 더해져 사회 이슈가 되고 있으며, 따라서 시급히 해결되어야 할 문제가 되었다. 이에 본 연구에서는 거북목 증후군문제를 해결하기 위한 퍼베이시브 시스템을 설계하고 구현하고자 한다. 또한 본 연구에서는 구현된 시스템을 거북목 증후군 예방 차원에서의 실효성을 검증하고자 한다. 이를 위해 2가지 가설을 설정하고 실험을 통해 그 가설을 검증하였다. 즉, 첫 번째 가설은, ‘사용자 얼굴의 위치와 크기를 분석하여 여러 가지 상황 정보를 추출할 수 있을 것이다.’ 이며 두 번째 가설은, ‘사용자가 컴퓨터를 사용할 때 나타나는 공통패턴과 개인별 패턴이 있을 것이다.’ 이다. 가설을 검증하기 위해서 컴퓨터를 사용하는 실험자의 자세를 측정하였고 그 정보를 분석하여 여러 가지 상황 정보를 추출하였다. 상황 정보를 비교 분석한 결과 실험자들로부터 컴퓨터를 사용하는 공통 패턴과 개인별 패턴을 확인할 수 있었다. 또한 거북목과 같은 퍼베이시브한 서비스를 필요로 하는 환경에서는, 사용자의 개인별 특징을 분석하고 축적하여 사용자에게 알맞은 경고와 피드백을 제공하는 것이 효과적임을 확인할 수 있었다. 실험 결과 본 제안 시스템이 거북목 문제를 해결하는 데 있어서 중요한 단서이자 시작점을 제공한다고 할 수 있다. 보다 더 심층적인 거북목 문제 해결을 위해서는 본 연구에서 도출된 이슈들에 대한 추가 연구가 필요하다고 본다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

As office workers spend most of their time in front of computer monitors, they are at the risk of suffering from forward head posture syndrome. Repeated head forward postures may cause cervical discs. To address a precautionary approach, we propose a design and implementation of pervasive systems. First, we observe participants in a work environment and draw characteristics of the disease and its treatment. Based on these observations and findings, we rapidly implement two prototype systems to prevent the syndrome by introducing innovative design concepts such as continuous and context-aware monitoring, unobtrusive and pervasive action, real-time detection and feedback. Prior to conducting our experiment, we formulated hypotheses as follows: (1) It might be possible to extract a variety of context information by analyzing position and sizes of users; (2) There will be both generic patterns which all participants show and personal patterns which apply only to some participants. Throughout the experiment, we confirmed our hypotheses in a positive direction. We confirmed that a personalized mechanism based on both the analysis of and feedback on a person's patterns seems to be very effective in the forward head symptom which requires a pervasive service.

목차 (Table of Contents)

• 제 1 장 서론 1
• 제 2 장 기반 지식 2
• 2.1 퍼베이시브 시스템 2
• 2.1.1 상황 (Context) 2
• 2.1.2 상황인식 응용 (Context Awareness Application) 3
• 제 3 장 퍼베이시브 시스템 설계 5
• 3.1 퍼베이시브 시스템 구성 5
• 3.2 퍼베이시브 시스템 설계 요구사항 6
• 제 4 장 퍼베이시브 시스템 구현 8
• 4.1 프로토타입 1 8
• 4.1.1 센싱 11
• 4.1.2 연산 12
• 4.1.3 경고 및 피드백 14
• 4.1.4 구동 16
• 4.1.5 프로토타입 1의 문제점 17
• 4.2 프로토타입 2 18
• 4.2.1 센싱 21
• 4.2.2 연산 22
• 4.2.3 데이터베이스 24
• 4.2.4 경고 및 피드백 26
• 4.2.5 주의사항 28
• 제 5 장 프로토타입 2를 활용한 실험 30
• 5.1 실험 목표 및 가설 설정 30
• 5.2 실험 방법 31
• 5.3 실험 결과 32
• 5.3.1 측정 데이터 32
• 5.3.2 공통 패턴 1 34
• 5.3.3 공통 패턴 2 35
• 5.3.4 공통 패턴 3 36
• 5.3.5 개인별 패턴 1 37
• 5.3.6 개인별 패턴 2 38
• 5.3.7 논의 사항 39
• 5.4 결론 42
• 제 6 장 결론 및 향후 연구과제 43
• 참 고 문 헌 45
• 영 문 요 약(Abstract) 47