스마트 거울을 활용한 피트니스 콘텐츠 시스템 설계 및 구현 = Design and Implementation of Fitness Content System Using Smart Mirror

국문 초록 (Abstract)

전 세계적인 코로나-19 팬데믹으로 인해 질병 예방, 건강 관리의 필요성이 높아짐에 따라 사람들의 삶의 질을 더 향상시킬 수 있는 첨단 ICT 기술을 활용한 헬스케어 분야에 대한 관심이 높아지고 있다. 이에 따라 헬스케어와 관련된 다양한 서비스가 출시되고 있으며, 이러한 서비스들은 사용자들이 시간과 장소의 구애 없이 비대면 형식으로 진행이 가능하다는 장점이 있다. 이와 같은 비대면 헬스케어의 이점을 통해 1:1 PT(Personal Training) 서비스 형식의 홈 헬스케어 또한 비대면 형태로 진행되는 사례가 증가하고 있다. 하지만 현재 상용화되어 있는 운동 콘텐츠 서비스들은 휴대용 기기를 연결하여 미러링(Mirroring) 방식으로 운동이 진행되어 사용자 본인의 자세를 정확하게 인지하기 어렵다는 한계점이 존재한다. 이 때문에 사용자는 부상 위험이 생길 가능성이 높아진다. 따라서 본 연구에서는 스마트 거울을 활용하여 사용자가 스마트 거울에 비치는 본인의 모습과 거울 속 운동 트레이너를 인지하고, 운동 트레이너의 움직임과 일치시킴으로써 정확한 동작을 유도 받는 운동 코칭 서비스를 설계 및 구현한다. 사용자 자세 측정은 스마트 거울 측면의 RGB 카메라 센서를 통해 사용자의 움직임을 수집하고, 본 연구의 자세 추정 알고리즘을 통해 전문가의 자세와 비교하여 사용자에게 적합한 시청각적 피드백을 제공한다.
이처럼 구현된 스마트 거울 운동 코칭 서비스의 운동 만족도 및 운동 효과를 확인하여 보기 위해 본 연구에서는 5가지 가설을 설정하였다. 5가지 가설들이 스마트 거울 운동 코칭 서비스에 가설 채택이 되는지 확인하기 위해 운동 진행 요인 및 운동 콘텐츠 서비스 만족도에 해당되는 총 10가지 설문조사를 제작하여 일반 영상 운동 코칭과 스마트 거울 운동 코칭 콘텐츠의 만족도를 비교한다. 설문조사 참여에는 20대부터 40대까지의 남성, 여성이 참여하였으며 실험 대상자들은 스마트 거울과 일반 영상 콘텐츠를 각 1회씩 진행한 후, 설문조사에 참여한다. 설문조사 결과값을 기반으로 본 연구에서는 5가지 가설 항목들을 검증하기 위해 크론바하 알파(Cronbach’s Alpha), 빈도 분석(Frequency Analysis), Wilcoxon 부호 순위 검정(Wilcoxon Signed Ranks Test) 3가지 통계 분석을 사용한다. 그리고 스마트 거울 운동 콘텐츠와 일반 영상 콘텐츠의 만족도 비교 분석을 진행하여 스마트 거울 운동 코칭 서비스가 사용자 중심형 운동 코칭 서비스로써 효과가 있는지 확인한다. 향후 본 연구에서 개발한 스마트 거울 기반 운동 코칭 서비스가 더 전문성 있는 운동 코칭 콘텐츠로 성장할 것으로 기대한다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

As the need for disease prevention and health management increased due to the COVID-19 pandemic, interests in developing advanced information & communication technology (ICT) for health cares to further improve the quality of people’s life increased.
Furthermore, various health cares related services were released, and these services abled users to have heath cares in a non-face-to-face format regardless of time and place. With the advantage of non-face-to-face health care services, 1:1 Personal Training (PT) service-type home health care also increased in non-face-to-face form.
However, currently commercialized training services inhibited users to accurately recognize the own posture because the training had been performed using the mirroring function from the connected portable device, which increased the risk of injuries to the user.
Therefore, in this study, we designed and implemented the coaching service that utilize a smart mirror to recognize the users’ movement using their reflection and guide them to correct poses by matching with the trainer’s movement.
The user’s posture measurement system collected the user's movement through the sensor of the RGB camera on the side of the smart mirror, and compared it with the expert's posture through the posture estimation algorithm to provide audiovisual feedback suitable for the user.
In order to check the training satisfaction and training effect of the smart mirror coached-training service, five hypotheses were established in this study. To check whether the five hypotheses were adequate for the smart mirror coached-training service, training progress factors and training content service satisfaction were surveyed and the satisfaction of ordinary training and smart mirror coached-training content were compared. Men and women in their 20s to 40s participated in the survey performed the smart mirror coached-training content and the ordinary training content once for each before taking the survey. Based on the survey results, three statistical analysis were used to verify five hypothetical items: Cronbach's alpha, frequency analysis, and Wilcoxon signed rank test and this study aimed to evaluate the effectiveness of the smart mirror coached-training system as a satisfactory user-centered training system by conducting multiple hypothesis testing. In conclusion, the newly developed Smart Mirror coached-training system introduced in this study showed potential to introduce professional training system contents to users in the future.

목차 (Table of Contents)

• 제 1 장 서론 1
• 1.1 연구의 필요성 1
• 1.2 연구의 목적 및 연구 방법 2
• 제 2 장 관련 연구 4
• 2.1 VR/AR 실감형 운동 코칭 콘텐츠 4
• 2.1.1 실감형 콘텐츠 4
• 2.1.2 VR/AR 5
• 2.1.3 실감형 운동 코칭 콘텐츠 사례 5
• 2.2 스마트 거울을 이용한 운동 코칭 콘텐츠 11
• 2.2.1 스마트 거울 11
• 2.2.2 스마트 거울 운동 코칭 사례 12
• 제 3 장 사용자 중심형 운동 콘텐츠를 위한 스마트 거울 코칭 시스템 16
• 3.1 요구 사항 16
• 3.1.1 스마트 거울 하드웨어 16
• 3.1.2 스마트 거울 UI/UX 17
• 3.1.3 운동 코칭 콘텐츠 18
• 3.2 스마트 거울 기반 직관적 인터페이스 설계 20
• 3.2.1 스마트 거울 하드웨어 설계 20
• 3.2.2 스마트 거울 UI/UX 설계 21
• 3.3 스마트 거울 기반 운동 코칭 콘텐츠 설계 23
• 3.3.1 사용자 중심형 운동 코칭 콘텐츠 23
• 제 4 장 실험 방법 및 결과 31
• 4.1 연구 대상 31
• 4.2 실험 절차 32
• 4.2.1 사용성 평가 검증 32
• 4.2.2 통계 분석 37
• 4.3 실험 결과 58
• 제 5 장 결론 및 논의 60
• 5.1 결론 60
• 5.2 연구의 한계점 및 향후 연구 61
• 참고문헌 62