사용자 인지 기술은 사용자의 얼굴이나 표정, 또는 손의 제스처를 카메라를 통해 인식하고 그 결과를 인터페이스 구현에 활용하는 지능형 인터페이스 기술을 말한다.

대부분 이용자가 스마트 폰에 특별한 지시를 내리기보다는 기기가 자동으로 정보를 인식하여 사용자의 요구를 능동적으로 파악하는 기술로서 가장 간단한 기술이 사용자의 얼굴을 인식하여 자동으로 로그인을 해주는 기술이다.

또 다른 예로 일명 ‘스마일 셔터’ 기능을 들 수 있다. 이 기능은 기존에 사진을 찍을 때는 사용자가 카메라에 맞춰 사진을 찍는 순간에 표정을 만들었지만 스마일 셔터 기능이 있는 카메라는 사용자를 관찰하고 있다가 사용자가 자연스러운 미소를 짓는 순간을 인지하여 촬영을 실행한다. 이는 자연스럽게 사진을 찍고 싶은 사용자의 요구사항을 만족시킬 수 있는 기술의 하나이다.

이와 같이 사용자 인지 기술은 단순히 사용자를 파악하고 추적하는데 그치지 않고 사용자가 원하는 바를 해줄 수 있는 사용자를 위한 인터페이스 기술이라고 할 수 있다.

증강현실(Augmented Reality, 이하 AR) 기술은 카메라를 통해 들어오는 현실의 영상에 가상의 그래픽 정보를 실시간으로 결합하여 보여주는 기술로서 모든 환경을 3차원 이미지로 재현하려는 가상현실기술과는 달리 현실 위에 가상의 오브젝트 또는 정보를 중첩시킴으로써 현실감을 증대시킨 기술이다.

2000년대 중반까지는 연구개발 및 시험 적용 단계에 머물러 있었으나 컴퓨터 비전 기술의 발달과 스마트 폰의 성능향상, 위치 추적기술의 발달로 실용화·상용화에 성공한 기술로 평가 받고 있다.

또한 초기에 카메라를 통해 입력된 영상에서 마커를 찾아 마커와 연결된 정보를 재현하는 기술로 응용이 시작되었는데, 간단한 적용으로 우리 생활 속에서 각종 비디오 게임에 동작인식 기술의 원천기술로서 더 친숙하다.

그러나 최근 들어 GPS 센서, 가속도센서, 자이로센서 정보를 이용한 추적기술과 마커리스(makerless) 물체인식 기술이 결합하면서 매우 다양한 가능성을 제시해주고 있다.

실제 ‘Layer’ 라는 상용 애플리케이션은 카메라로 주위 환경을 비추면 화면속의 유적지, 커피숍, 공원, 식당 등의 정보가 화면에 나타나며 목적지를 클릭하면 구글 지도와 연동하여 접근 경로 및 거리까지 알려준다.

이와 같은 응용 프로그램을 구동하기 위해서는 먼저 휴대폰 단말이 내장한 GPS나 지자기센서(전자 컴파스) 등을 사용하여 단말기의 위치와 카메라가 향하고 있는 방향 데이터를 취득하여 서버로 전송한 후, 그 정보를 근거로 서버 측이 보유하고 있는 물체정보와 카메라 입력영상을 비교하여 물체를 인식하고 인식된 위치에 가상의 그래픽 정보를 표시함으로써 응용 서비스를 구현할 수 있게 된다.

이 기술이 적용되면서 사용자는 눈에 보이는 실물과 관련된 다양한 정보를 즉시 확인할 수 있게 되어 이전보다 쉽고 자세하게 정보 취득이 가능하게 되었다.

다음으로 운동(모션 인식) 기술에 대해 살펴보면, 가속도 센서를 휴대폰에 최초로 도입한 것은 2003년에 일본의 후지쯔(Fujitsu)가 제작한 DoCoMo의 라쿠라쿠 폰이다.

이 모델은 신체의 움직임을 가속도 센서로 측정하여 걸음횟수를 측정하고 이를 신체 운동 에너지로 계산하는 기능을 제공하였는데, 기존에 만보기라는 걸음회수 측정 기능을 휴대폰에 적용해보자는 간단한 아이디어에서 처음 휴대폰에 적용이 되기 시작하였다.

그러다가 2004년에 일본 시장에 선보인 Vodafone(Mitsubishi V401D)는 휴대폰의 회전 방향에 따라 화면의 방향을 자동으로 바꿔주는 기능(auto-turn picture)을 선보여 획기적인 선풍을 일으켰다. 이 센서 정보를 이용하면 손 떨림 방지, 게임 콘텐츠 제어 조이스틱 기능 등을 다양하게 구현할 수 있다.

이 센서의 중요성은 그 확장성에 있다. 허공에 그림을 그리거나 글씨를 쓰는 것을 인식하는 것과 같은 물리적인 동작을 쉽게 인식할 수 있고 센서의 출력이 매우 안정적이라는 것이 큰 장점이다.

특히 GPS와 연동하여 사용하면 지상에서의 방향, 위치 공간감 등을 게임과 같은 복잡한 입력을 필요로 하는 응용 서비스에 간단히 적용할 수 있다.

일례로 스마트 폰을 이용하여 바이올린을 연주하는 ‘String trio’라는 앱(App)은 스마트폰을 바이올린의 활처럼 이용하여 스마트폰을 앞뒤로 흔들면 바이올린 소리를 내는 응용 프로그램이다.

또한 sleep cycle이라는 App은 침대위에 스마트 폰은 올려놓고 잠을 자면 사용자의 뒤척임에 따른 움직임을 분석하여 수면 cycle을 만들어 수면 패턴을 분석하고, 알람시간을 맞추어 놓으면 깰 수 있는 최적의 cycle에 알람을 울려주어 자연스럽게 일어날 수 있도록 도와준다.

이처럼 인간의 활동량을 측정할 수 있는 운동량 감지 센서는 스마트폰 인터페이스의 필수적인 요소로 앞으로도 무한한 활용가능성이 있을 것으로 예상되며 게임, LBS(Location Based Service), 헬스&케어 등에 많은 응용이 기대된다.

햅틱(Haptic)의 어원은 ‘만지다’라는 뜻의 그리스어 ‘Haptesthai’에서 유래되었으며, 사용자와의 상호작용을 최대의 첨단 기술로 평가하는 현대 정보학에서 “촉각”을 의미하는 단어로 널리 사용되고 있다.

이 기술은 시각적, 청각적 정보가 갖지 못하는 촉각정보 만이 갖는 독특한 감성을 전달할 수 있어 앞으로 모바일 기기의 사용성을 극대화하기 위한 요소기술로 평가된다.

예를 들어 다중진동자에 의한 진동패턴의 변화는 손 떨림과 같은 사용자의 미묘한 감정 변화를 상대편에게 전달할 수 있으며, 또 촉감 이외에도 힘을 반영할 수 있는 조이스틱과 같이 사용자의 역감(力感) 표현을 위해서도 이 기술은 사용될 수 있다.

현재는 터치스크린을 이용하여 버튼이나 아이콘을 조작할 때 짧은 진동을 가해 버튼을 누르는 촉감을 강조해주는 단편적인 기술로 응용되고 있다.

햅틱 기술에는 랜더링 기술이 가장 중요한데 이것은 사용자가 촉감 혹은 역감을 통해 느낄 수 있는 햅틱 자극을 생성해내는 일련의 과정이며, 다중 감각을 이용한 실감형(實感形) 기술 구현을 위한 필수적인 요소이다.

사람이 일상생활에서 효과적으로 커뮤니케이션을 할 수 있는 능력은 직접적인 언어적 정보에만 의존하는 것이 아니라 대화를 나누는 상대에 대한 학습된 관련 정보를 묵시적으로 사용하고 있기 때문인데, 이를 모방하여 기계와 사람과의 커뮤니케이션에서도 서로 대화하는 것처럼 위치, 방향, 날씨, 주변광의 세기, 몸의 흔들림, 소음 등 주변 상황을 인식하여 효과적인 인터페이스 수단을 제공하는 것이 상황인지 기술이다.

상황을 인지하기 위해서는 필수적으로 주변의 상황정보를 인지할 수 있는 다양한 센서가 기기에 장착되어 있어야만 한다. 센서를 통해 취득된 신호는 전처리, 신호변환을 거쳐 의미 있는 정보로 변환된 다음, 상황 모델링, 지식 추론을 위한 온톨리지( (ontology) 기술 등과 결합되어 인터페이스를 위한 새로운 정보로 사용 될 수 있다.

마이크로소프트에서는 이러한 요소기술들을 이용하여 전화벨이 울렸을 때 사용자가 인지하고 전화기를 손으로 잡으면 볼륨이 줄어들거나, 전화기를 주머니 속에 넣어 전화를 무시하면 벨소리가 정지하며, 사용자가 전화기를 계속 잡고 있는 상황에서 전화가 오면 자동으로 진동모드로 변환되는 응용기술을 개발하였다.

또한 사용자가 스마트 폰을 통해 책이나 동영상을 보던 도중 지나가는 사람과 대화를 하게 되었을 때 마이크를 통해 들어온 음성신호와 카메라 정보를 통하여 사용자의 시선의 위치를 분석하여 디스플레이를 켜고 끄는 기능을 하는 기술도 개발되었다.

이 같은 상황인지 기술은 사용자의 주변상황을 분석하여 전원절약, 보안, 사용편리성 등의 개선에 큰 역할을 하고 있다.

바이오센서는 생물이 가지고 있는 화학적 센싱 기능을 이용하여 물질의 성질이나 주변 상태를 감지할 수 있는 센서를 통칭하는데, 현재 사용되고 있는 바이오센서들의 가장 큰 문제점은 센서의 정확도가 낮고 소형화가 어렵다는 것이다.

정확한 양을 측정해야 하는 것과 아울러 또 하나의 난점은 신체에 센서를 삽입하거나 채혈과 같이 신체에 물리적 조작을 가하지 않고 비침습적, 비파괴적으로 측정값을 얻을 수 있는 센서를 구현하는 것이다.

바이오센서를 응용하는 건강관리기술은 미래 복지 산업의 전망과 더불어 가장 부가가치가 높은 스마트폰 응용 서비스 산업을 일으킬 것으로 기대되고 있다.

현재 바이오센서와 모바일 기기의 융합 인터페이스로 사용화 된 제품으로는 당뇨폰과 UV폰을 들 수 있다.

당뇨폰은 채혈을 하여 직접 성분분석을 하는 방법과 마이크로파를 이용하여 무채혈로 혈당을 체크하는 방법으로 크게 나누어지며, 매일 혈당을 체크해야 하는 당뇨환자들의 생활패턴을 고려할 때 매우 유용할 것으로 예상된다.

또한 UV센서 내장 스마트 폰은 야외의 자외선 농도를 측정하여 피부를 위해 어떻게 대처해야 하고 화장품은 어떤 것을 사용하는 게 좋은지 자동적으로 화면에 표시해 주는 기능, 그 외에 음주측정이 가능한 스마트폰이나 간 기능, 심장질환 등을 진단 할 수 있는 기술도 연구 개발 중으로 바이오센서는 인체를 대상으로 하는 것이기 때문에 각종 법 규제와 까다로운 인증과정을 거쳐야 하므로 개발 후 실용화는 쉽지 않은 것이 현실이다.

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