Proposal of mobile application for rounded shoulder improvement in connection with EMG sensor

한국정보통신학회논문지 Vol. 25, No. 5: 667~676, May. 2021

근전도 센서를 연동한 둥근 어깨 개선 모바일 어플리케이션 제안

박소미¹·계윤신¹·임희수¹·박수이^2*

Proposal of mobile application for rounded shoulder improvement in connection with EMG sensor

So-Mi Park

· Yoonshin Kay

· Hee-Su Im

·Su-E Park

1

Undergraduate Student, Department of Contents Design, Seoul Women's University, Seoul, 01797 Korea

2*

Assistant Professor, Department of Digital Media Design and Applications, Seoul Women's University, Seoul, 01797 Korea

요 약

최근 우리나라의 청소년들은 스마트폰 과사용, 많은 학습량에 따른 신체활동 부족 등으로 인하여 자세 불균형의 위험에 노출되어있다. 또한 코로나 19로 인해 효과적인 비대면 운동 서비스에 대한 니즈가 증가하고 있는 추세이다.

이에 착안해 본 연구에서는 청소년들을 대상으로 둥근 어깨 개선의 효과를 제공하면서 비대면 서비스의 한계를 극복 하기 위해 근전도 센서를 활용한 운동 서비스를 제안하고자 한다. 둥근 어깨를 개선할 수 있는 운동 프로그램을 구성 하고, 효과적으로 운동할 수 있도록 근전도 센서를 연동한 어플리케이션을 구현하였다. 운동 프로그램은 4주 동안 타깃 근육 부위를 번갈아 가며 운동할 수 있도록 구성했고, 이에 따라 변화하는 근전도 수치를 측정하여 피드백을 제 공할 수 있는 기능을 부가했다. 본 연구를 통하여 운동 기반의 자세 교정 디지털 서비스의 바탕을 제공하고, 이를 통 하여 불균형한 신체를 개선함으로써 건강 증진의 가능성을 도모하고자 한다.

ABSTRACT

Recently, adolescents in Korea are exposed to the risk of postural imbalance due to overuse of smartphones and lack of physical activity due to the amount of learning. In addition, the need for effective non-face-to-face exercise services is increasing due to Corona 19. With this in mind, this study proposes an exercise service using an EMG sensor to overcome the limitations of non-face-to-face services while providing the effect of improving round shoulders for adolescents. An exercise program that can improve round shoulders was constructed, and an application in conjunction with an EMG sensor was implemented to exercise effectively. The exercise program was configured to alternately exercise the target muscle area for 4 weeks, and the function to provide feedback was added by measuring the EMG values ​ ​ that change accordingly. Through this study, we intend to provide the basis for exercise-based posture correction digital service, and improve the unbalanced body through this, thereby promoting the possibility of health promotion.

키워드

: 근전도, 아두이노, 둥근 어깨, 어플리케이션

Keywords

: EMG, Arduino, Rounded shoulder, Application

Received 9 March 2021, Revised 2 April 2021, Accepted 13 April 2021

* Corresponding Author Su-E Park(E-mail:[email protected], Tel:+82-2-970-5754)

Assistant Professor, Department of Digital Media Design and Applications, Seoul Women's University, Seoul, 01797 Korea Open Access

http://doi.org/10.6109/jkiice.2021.25.5.667

Ⅰ. 서 론

코로나 19로 인한 거리두기의 영향으로 홈 트레이닝 관련 상품에 대한 수요가 크게 증가하여 홈 트레이닝 관 련 상품과 서비스가 성장세이다.[1] 또한 현대사회에서 좌식 생활습관이 고착화되면서 기인한 신체활동의 저 하는 신체 건강과 정신건강에도 영향을 미칠 수 있다는 증거들 또한 밝혀지고 있다. [2]

본 연구는 현대인이 가장 많이 앓고 있는 신체적 증상 중 하나인 ‘둥근 어깨’ 문제에 주목하였다. ‘둥근 어깨’

는 목뼈, 등뼈, 어깨 관절에 통증을 유발하는 선행요인 으로, 일상생활에서 습관적으로 구부정한 자세가 지속 될 경우 유발되는 현상으로 정의된다.[3] 이러한 어깨의 근 골격 증상은 허리 다음으로 많이 발생하며 남성의 9.7%, 여성의 약 23.3%가 어깨 근 골격 계 증상을 경험 한 적이 있다고 보고되었다. 여성은 인대나 근육이 남성 에 비해 약하며 어깨에 지속적인 부담이 가해지면 손상 될 확률도 높다.[4]

또한, 건강보험심사평가원의 ‘목 디스크 관련 질환’

에 대한 심사 결정 자료에 따르면, 10대의 스마트폰 과 의존 성향으로 인해 국내 청소년 목 디스크 환자가 급증 하는 추세가 보고되었다.[5] 지속적인 스마트폰 사용과 잘못된 자세로 인해 둥근 어깨 증상이 악화될 경우 자극 에 대한 반응과 근력을 약화시켜서 목 디스크가 발생할 확률이 높아질 것으로 예측된다.[6]

운동과 건강에 대한 관심이 높아짐에 따라 미디어를 통한 영상 콘텐츠에서 홈 트레이닝을 쉽게 찾아볼 수 있 다. 운동과 건강에 대한 관심이 높아짐에 따라 미디어를 통한 영상 콘텐츠에서 홈 트레이닝을 찾는 것은 어렵지 않다. 그만큼 미디어 기술이 향상되고 관련 수요는 증가 하고 있지만, 전문적인 지식을 가지고 있지 않은 일반인 들이 정확한 자세와 호흡, 운동 처방 등을 기대하기엔 많 은 제약이 따르며, 상호작용이 불가능한 미디어의 특성 상 흥미 유지 및 지속 가능성이 떨어지는 단점이 있다.[7]

따라서 본 연구는 둥근 어깨가 초기 진행 중이거나 진 행의 위험이 있는 여성 중 ㆍ고등학생을 주 사용자로 설 정하고 비대면 운동 영상 서비스의 한계점을 극복하기 위해 근전도 센서를 활용하여 운동을 수행하는 동안 사 용자가 해당 근육을 정확히 활성화하고 있는지에 대한 종합 피드백 방법을 구현하여 사용자에게 더욱 효과적 인 운동 경험을 제공하는 것을 목적으로 한다.

Ⅱ. 이론적 배경

2.1. 홈 트레이닝 어플리케이션 관련 연구

본 연구는 먼저 우리나라뿐만 아니라 전 세계적으로 코로나 19로 인해 자가에서 보내는 시간이 길어짐에 따 라 유튜브 동영상 및 모바일 어플리케이션 등 홈 트레이 닝 관련 콘텐츠에 대한 수요 및 판매량이 증가하는 동향 에 주목하였다.[8] 그중에서도 운동 어플리케이션이 사 용자에게 자발적인 운동을 하도록 유도하고 운동으로 인한 긍정적인 효과로도 이끌 수 있다는 점에 주목하였 다. 2015년 실시된 미국의 한 연구에 따르면, 운동 모바 일 어플리케이션 사용자들이 비사용자들보다 그들의 여가 시간 동안 운동할 가능성이 더 큰 것으로 밝혀졌으 며, 운동 어플리케이션을 사용함으로써 운동량과 건강 에 끼칠 수 있는 긍정적 영향이 자기 효능감의 증진으로 도 이어질 수 있음을 시사했다.[9] 또한 국내에서 6주 동 안의 운동 프로그램 어플리케이션 사용 실험 후 사용자 들의 비만율이 감소한 사례와 같이 성공적인 효과를 거 둔 사례를 확인할 수 있었다.[10] 따라서 본 연구는 현재 출시되어 있는 홈 트레이닝 중심의 운동 어플리케이션 의 종류와 어떤 방식으로 사용자에게 운동을 유도하는 지에 초점을 두고 조사하였다.

현재 국내 모바일 어플리케이션 시장에는 홈 트레이 닝 어플리케이션이 많이 출시되어 있지만, 대표적인 서 비스 ‘홈 트레이닝’, ‘나이키 트레이닝 클럽’과 같이 텍 스트와 이미지, 혹은 영상 콘텐츠를 제공하여 사용자가 보고 따라 하게끔 하는 형식의 일방향적 방식의 서비스 가 대다수이다.[11, 12] 이 경우 운동 자세의 오류나 근 력 운동의 경우 힘을 제대로 주지 않아 효과가 떨어질 위험성이 예견되는데, 이러한 일방향적 방식의 한계를 극복하고자 어플리케이션과 사용자 간의 쌍방향적 상 호작용을 통해 운동의 효과를 높이고자 한 사례 연구가 있다. 인공지능을 이용하여 사용자의 운동 자세를 인식 하여 보다 정확한 운동 자세로 운동할 수 있도록 시도한 연구가 그 예이다.[13]

따라서 본 연구에서는 단순히 스마트폰 자체의 어플

리케이션에만 의존하지 않고 사용자의 움직임과 연동

하는 장치를 활용하여 운동 효과를 사용자가 직접 확인

하고, 이를 통해 궁극적으로 둥근 어깨를 개선할 수 있

는 근력 운동 어플리케이션을 구현하고자 한다.

2.2. 근전도 측정 관련 연구

헬스 케어 분야에서는 근전도 신호 측정을 통한 연구 가 다양한 방면으로 이루어지고 있다. 운동 강도가 뇌 질환 위험 인자 환자에게 미치는 영향[14], 높은 근 활성 도를 나타내는 복부 운동[15], 육상 트랙 주로 형태에 따 른 근대5종 선수와 육상 선수의 하지 근전도 분석 사례 연구[16], 머신 스쿼트와 맨몸 스쿼트 시 표면근전도 및 무릎관절 안정화 차이 연구[17], 등척성 수축 운동 시 실 내 온도변화에 따른 대퇴사두근의 근전도 분석[18], CNN 기반 근전도의 2D 스펙트로그램 이미지를 사용한 사용자 인식[19] 등의 사례에서 볼 수 있듯이 근전도 측 정은 근육 손상 진단, 물리치료, 스포츠 훈련, 인체공학, 생체정보를 이용한 사용자 인식 시스템 등 다양한 분야 에서 연구 및 평가 방법으로 활용되고 있다. 하지만 둥 근 어깨의 개선에 필요한 운동을 하며 근전도 측정을 통 해 인터랙션을 구현하는 것은 거의 찾아볼 수 없다. 이 에 본 연구에서는 실제 운동을 하는 동안 근전도 신호 측정을 통한 생체 신호를 효과적으로 활용할 수 있는 방 법을 고안하고자 한다.

Ⅲ. 연구 방법

본 연구의 어플리케이션 제작 과정에는 다음과 같은 주요 작업이 이루어졌다.

(1) 자체 운동 프로그램 제작 (2) 근전도 센서 블루투스 칩 페어링 (3) 어플리케이션 개발

먼저 (1)에서는 관련 논문과 연구 등 리서치를 바탕으 로 둥근 어깨 개선을 위한 3가지의 타깃 운동 근육을 선 정하여 1주 당 3회씩 4주에 걸친 총 12회차 운동 프로그 램을 기획하였다. 그리고 이를 바탕으로 어플리케이션 에서 사용된 운동 영상들을 직접 촬영하였다. (2)에서는 근전도 수치를 측정하기 위한 근전도 센서를 블루투스 칩에 아두이노를 매개하여 페어링 하였다. 마지막으로 (3)에서는 Adobe Xd에서 디자인한 UI를 적용하여 안드 로이드 스튜디오에서 어플리케이션을 개발하였고, (2) 에서 연결된 하드웨어에 블루투스 연결을 하여 근전도 데이터를 전달받도록 기능을 구현하였다.

3.1. 콘텐츠 구성

둥근 어깨는 어깨가 앞으로 말리며 위로 솟게 되는 모 양도 동반한다. 이 때 단축된 근육인 대흉근과 후두하 근, 상부 승모근, 견갑거근을 늘리는 스트레칭이 필요하 다. [20] 자세 불균형에 따른 근육의 변형 양상은 아래 그림 1의 내용과 같다.

Fig. 1 Janda's Muscle Imbalance Syndromes

대흉근의 기능 회복을 위하여 스트레칭 이후 강화 운 동을 시행하고, 또한 견관절의 안정에 중요한 역할을 하 는 이두박근[21, 22], 견관절의 외전에 관여하는 삼각근 [23]의 근력 운동으로 본 운동을 구성하였다.

총 4주의 프로그램을 제공하며, 저강도, 중강도, 고강 도의 순서로 강도를 늘려가도록 계획하였다. 사용자는 하루의 운동 프로그램을 수행하고 피드백을 받게 된다.

운동 중 측정된 근육 활성도가 일정 기준 미달 시에, 피 드백 화면에서 등장하는 다시하기 버튼을 통해 스스로 부족한 부분을 점검하여 개선하도록 유도하였다.

3.2. 하드웨어 기술 구현

아두이노 통합개발환경에서 근육 활성도를 측정하고 피드백을 주기 위한 핵심 기능을 구현하였다. 그림 2는 기술 구현에 사용된 기기들로, 좌측부터 아두이노 (Arduino UNO R3), 블루투스 칩 HC-06, MyoWare 근전도 센서 이다.

Fig. 2 Arduino Uno R3, MyoWare EMG, Bluetooth HC-06

아두이노를 중심으로 기기들을 물리적으로 연결하였 다. 먼저 전원을 연결하고 센서가 읽어 들인 값을 전달 하는 MyoWare의 선을 아두이노에 연결하였다. 이를 통 해 아두이노에서 센서를 통해 읽어 들인 값을 처리할 수 있도록 하였다. 블루투스 칩인 HC-06도 전원을 연결하 고 데이터를 보낼 선을 아두이노에 연결하였다. 따라서 Myoware를 통해 수신한 값을 아두이노에서 처리 후 블 루투스 칩을 통해서 송신할 수 있게 되었다.

모든 과정은 아두이노 내부 라이브러리에서 제공되 는 코드를 통해 진행되었다. 우선 MyoWare를 통해 읽 어 들인 값을 아두이노의 A0 포트에 연결을 하게 되면 해당 포트를 통해 센서로 측정한 값을 확인할 수 있게 된다. 이후 블루투스 칩도 송신을 하기 위한 부분을 아두 이노의 7번 포트에 연결을 하고 코드를 통해 MyoWare 에서 수신한 데이터를 송신이 가능하다. 그 내용은 그림 3과 같다.

Fig. 3 Hardware Device Connection Diagram

이렇게 완성한 아두이노, MyoWare, 블루투스의 모 듈은 합쳐져서 하나의 완벽한 기능을 하는 제품이 된다.

따라서 사용자는 내부의 동작 원리를 모르더라도 편하 게 사용이 가능하다. 다음 그림 4는 연결된 모듈의 모습 이다.

Fig. 4 Hardware Device Connection

3.3. 어플리케이션 구성 및 설계

본 연구에서는 운동 영상 콘텐츠와 영상 시청 중의 사 용자의 근전도 측정 및 피드백을 중심으로 그림 5와 같

은 주요 기능들을 제공하는 안드로이드 OS 어플리케이 션 ‘ON&온’을 설계하였다.

Fig. 5 Main Features of the Application

어플리케이션 개발은 안드로이드 스튜디오에서 이루 어졌다. 그림5에 나와 있듯이, 사용자가 근전도 센서에 블루투스 연결을 하여 피드백을 받을 수 있는 ‘오늘의 운동’, 근전도 센서 연결 없이 원하는 부위의 운동을 할 수 있는 ‘운동 목록’, ‘오늘의 운동’에서의 누적 피드백 들을 확인할 수 있는 ‘나의 기록’, 사용자의 간단한 정보 를 저장하고 조회할 수 있는 ‘마이 페이지’의 네 가지 메 뉴 페이지로 구성하여 설계하였다.

어플리케이션의 가장 중요한 기능인 ‘오늘의 운동’은

둥근 어깨 개선을 위한 타깃 근육에 대한 연구를 바탕으

로 자체 제작한 4주 프로그램을 회차 단위로 수행하도

록 설계되었으며, 어플리케이션의 홈 화면으로 배치하

였다. ‘오늘의 운동’에서는 가장 먼저 사용자가 4주 프

로그램 중 몇 회 차 운동을 시작할 차례인지 알려주고,

사용자가 운동을 완전히 마치면 해당 회차에 스탬프가

찍힌 화면을 확인할 수 있다. 사용자는 안내 화면에 따

라 먼저 근전도 센서를 운동할 부위에 근전도 센서를 부

착하고, 앞서 근전도 센서와 연결한 블루투스 칩에 블루

투스 연결을 한다. 연결되는 동시에 운동 영상 화면으로

이동하여 사용자는 영상을 시청하면서 운동을 하고, 운

동하는 동안 근전도 센서가 감지한 사용자의 근전도 값

들이 어플리케이션에 실시간으로 전달된다. 한 회 운동

시간 동안 수집된 사용자의 근전도 값들을 측정하고 계

산하여, 운동을 마쳤을 시 다음 화면에서 종합 피드백이

제공된다. ‘운동 목록’은 어플리케이션에서 제공하는

프로그램이 아닌 사용자가 원하는 부위의 운동을 곧바 로 할 수 있게끔 ‘스트레칭’, ‘대흉근’, ‘이두박근’, ‘삼각 근’의 네 가지 탭으로 구성하여 각 분류에 해당하는 세 부 운동 영상으로 이동하는 썸네일 버튼을 배치하였다.

‘나의 기록’에서는 사용자가 ‘오늘의 운동’에서 각 회 차 운동에서 받았던 피드백을 확인하며 본인의 경과를 확인할 수 있도록 설계하였다.

3.4. Visual Design

본 연구에서는 주요 사용 타깃층인 10대 여성 사용자 들이 실제 높은 비율로 사용하는 7개의 어플을 분석하 였다. 분석 대상은 스노우, 틱톡, 브이라이브, 지그재그, 콴다, 화해, 제페토이다. 해당 어플들을 분석한 결과 종 합적으로 담고 있는 콘텐츠는 귀여운 컨셉임에도 불구 하고 이를 제외한 전반적인 UI는 최대한 깔끔하고 심플 한 직관적인 UI로 구성되어 있다.

따라서 실제 사용 어플들을 분석한 결과를 종합하여 디자인 컨셉은 ‘심플한’, ‘활기찬’으로 설정하였다. '심 플한'의 경우, 상기 언급한 어플들을 분석한 결과 UI 구 성에 있어서 심플한 감성이 어필할 것으로 판단되었고,

‘활기찬’의 경우는 운동 컨텐츠를 제공하는 어플리케이 션이므로 운동을 떠올리면 자연스럽게 연상되는 몇 가 지 단어들을 선정했고, 그 중에서 10대들의 건강을 위한 서비스인 만큼 긍정적이고 밝은 에너지를 전달해줄 수 있는 '활기찬' 이라는 단어로 결정했다.

Adobe XD를 통해 전반적인 화면 UI 구성 와이어프 레임 제작을 마치고 이를 바탕으로 수정 과정을 거쳐 설 정한 디자인 컨셉을 적용시켜 다음 그림 6과 같이 화면 들을 제작하였다.

Fig. 6 Wireframes

Ⅳ. 연구 결과

4.1. 피드백 구현

근전도 기기는 그 측정을 통해 근육의 수축 시기와 수 축 유무 등을 측정하여 근력을 측정하거나 예측할 수 있 는데 이 때 고려되어야 할 여러 문제점 중에 가장 중요 한 부분이 표준화(normalization)이다. [24]

근전도 기기를 이용하여 측정된 값은 피험자의 성별, 나이, 피하지방의 두께, 근육의 상태나 특성에 따라 다 르기 때문에 절대적인 기준값을 설정하기에는 무리가 있다. 따라서 이러한 영향을 주는 요소들을 통제하기 위 해 표준화 과정을 거친다.[25]

MVIC(Maximum voluntary isometric contraction: 최 대수의 등척성 수축) 측정을 통한 표준화 방법은 특정 근육에서 최대 정적 수축 동작을 수행하면서 발생하는 가장 큰 근전도 값을 기준으로 실제 운동에서 나타난 동 일 근육의 근전도 값을 나눈 값으로 가장 일반적인 표준 화 방법이다.

MIVC 방식을 통한 표준화 방법이 가장 빈번하게 표 준화의 방식으로 채택되는 이유 중 하나는 정적인 상태 에서 특정 관절 각도를 유지한 후 근육의 수의적 수축을 실행하기 때문에 모든 피험자에 있어 동일한 동작을 통 해 근전도치를 측정할 수 있다는 데 있다. [26]

이에 본 연구에서는, 근전도 센서 부착과 MVIC 측정 값을 기준으로 해당 근육의 10대 여성 기준값을 제안하 였다. 해당 표본의 MVIC 의 값을 구하고, 해당 값을 본 연구에 사용된 어플리케이션에서 기준 MVIC 값으로 사용하였다.

각 부위별, 운동 방법에 대한 MVIC 평균값의 도출을 위하여 운동 경험이 있는 10대 여성 2명으로 실험을 진 행하였으며, 근전도 센서를 사용하여, 0.1s 단위로 30개 의 데이터를 3회에 걸쳐 평균을 내어 하기의 기준 값을 도출해 내었으며 그 결과는 다음 표 1, 표 2, 표 3 의 내용 과 같다.

Pectoral muscle exercise MVIC Value

Dumbbell Bench Press 400

Chest Dumbbell Fly 396

Knees on Push up 286

Push up 350

Table. 1 MVIC for Pectoral muscle exercise

Biceps exercise MVIC Value

Alternate Dumbbell Curl 400

One arm Dumbbell

Concentration Curl 400

Two arms Hammer Curl 353

Two arms Dumbbell Curl 400

Table. 2 MVIC for Pectoral Biceps exercise

Deltoid muscle exercise MVIC Value

Dumbbell Lateral Raise 400

Dumbbell Shoulder Press 350

Bent Over Lateral Raise 276

Table. 3 MVIC for Deltoid muscle exercise

하루의 운동 프로그램은 스트레칭 두 가지와 근력 운 동 두 가지로 구성된다. 스트레칭을 제외하고, 두 가지 의 근력 운동 중에 근육을 수축하는 횟수는 총 48회이 다. 각 근육의 적절한 활동이 일어났다고 할 수 있는 기 준 값을 만족하는 횟수를 집계하여, 모든 운동이 끝나면 그 기준 값을 넘은 횟수에 따라 구간을 설정하고, 그에 따른 피드백을 제공한다. 구간은 총 다섯 구간으로, 각 구간별로 다른 피드백을 제공하고 두 번째 구간 이하로 는 ‘다시 하기’ 버튼이 생성되어 사용자의 선택에 따라 해당 운동을 다시 반복할 수 있다. 피드백 메시지 출력 결과는 표 4 의 내용과 같다.

Times Section Feedback Message

0~9 ■□□□□ 운동을 다시 해보면서 (타깃 머슬) 의

위치를 인지해보는 건 어떨까?

10~19 ■■□□□ (타깃 머슬) 운동을 다시 해보면서

동작을 조금 더 익숙해지게 해보는 건 어떨까?

20~29 ■■■□□

잘했어! 만약 (타깃 머슬) 운동 중 안되는 동작이 있다면, 한 번씩 다시

해보는 것도 좋아.

30~39 ■■■■□ 좋아! 다음 운동 때는 조금 더 (타깃

머슬) 힘을 길러보자!

40~48 ■■■■■ 정말 잘했어! 이대로만 한다면 둥근

어깨 극복은 문제 없을거야!

Table. 4 Feedback Messages provided for each section

4.2. 화면 디자인

3.2에서 언급한 디자인 컨셉을 적용시켜 다음과 같은 화면들을 제작하였다.

1) 스플래시/워크 스루 화면

스플래시 화면은 처음 어플리케이션 실행 시 구동되 는 화면이다. 워크 스루 화면은 어플리케이션의 전반적 인 기능들에 대한 튜토리얼을 제공해주는 화면이다. 대 표 화면은 다음 그림 7과 같다.

Fig. 7 Splash / Walk-through screens

2) 오늘의 운동 화면

오늘의 운동 화면에서는 해당 일자 운동과 운동할 부위 의 근육을 안내해주고 스탬프를 보상으로 제공한다. 운동 전 정확한 타깃 머슬에 근전도 센서를 올바르게 부착할 수 있도록 튜토리얼을 제공하고 운동 완료 후 종합적인 피드 백을 제공한다. 대표 화면은 다음 그림 8과 같다.

Fig. 8 Today's workout screens

3) 운동 목록/나의 기록/마이 페이지 화면

운동 목록에서는 스트레칭을 포함하여 오늘의 운동

에서 했던 근육별 세부 운동을 확인할 수 있다. 부족한

부분의 운동을 스스로 선택하여 다시 할 수 있다. 나의

기록에서는 각 일자별 종합 피드백을 모아 볼 수 있고,

마이 페이지에서는 개인 프로필을 작성할 수 있다. 대표

화면은 다음 그림 9와 같다.

Fig. 9 Workout list/ My Record/ My page

그림 10은 ON&온 어플리케이션의 주요 구동 화면을 순서대로 나타낸 것이다. (a)는 어플리케이션의 메인 화 면으로 어플리케이션을 구동시키게 되면 스플래시 화 면 다음으로 나오는 화면이다. 중앙에 운동 일자와 오늘 의 운동 타깃 근육을 알 수 있다. (b)는 운동을 시작하기 전에 근전도 센서를 어느 위치의 근육에 부착해야하는 지 알려주는 튜토리얼 화면이다. 사용자는 이를 통해 정 확한 타깃 근육의 위치를 파악하고 해당 근육에 집중해 서 운동을 할 수 있다. (c)는 튜토리얼을 마치게 되면 시 작되는 운동 화면으로 각 일자 별 운동 목록을 확인 가 능하며 운동을 따라할 수 있는 화면이다. (d)는 운동을 마친 뒤 위에 언급했던 기준에 따라 게이지와 피드백 다 르게 제공되는 운동 피드백 화면이다. 해당 일자의 피드 백은 ‘나의기록’이라는 목록에서 다시 확인이 가능하다.

(a) (b)

(c) (d)

Fig. 10 Application Drive Screens

(a) Today's Exercise Screen, (b) Connection Tutorial Screen, (c) Exercise Video Screen, (d) Exercise Feedback Screen

4.3. 사용자 테스트 1) 참가자

본 연구의 실험에서는 타깃 층인 10대 여성 2명의 피 실험자가 참여하였다. 두 피험자 모두 주로 오랜 학습 시간으로 인해 좌식생활을 한다는 특징이 있었다.

이들을 대상으로 운동 전 문진을 진행했을 때, 피험자 2는 좌식생활과 더불어 컴퓨터 사용이 잦기 때문에 둥 근 어깨로 인한 불편함을 인지하고 있는 상태였다. 피험 자들에 대한 정보는 표 5와 같다.

Subject 1 Subject 2

Age 19 19

Gender Female Female

Height 155cm 157cm

Weight 55kg 60kg

Lifestyle Sedentary life Sedentary life, frequent computer use Exercise

History

Twice a week for 3years or more

Twice a week for 3years or more Table. 5 Subject summary

2) 테스트 방법

피실험자는 실험 전에 충분히 내용을 전달받은 후 그

림 11의 모바일 기기로 운동 영상을 보며 운동을 진행하

였으며, 수행 과정은 하기의 표 6의 내용과 같다. 그림 12는 운동 중인 피실험자 1, 피실험자 2의 모습이다.

Function Detailed mission

Today's exercise

Enter the pectoralis major muscle exercise of Day 1 by tapping the exercise button of the day Bluetooth

activation Follow the instructions to activate Bluetooth Attaching the

EMG sensor

Attach the EMG sensor to the proper position of the pectoralis major muscle according to the

information and photos Exercise Performing the pectoralis major muscle

exercise on Day 1 while watching the video Next action

based on feedback

Check the feedback after the workout and close the application

Table. 6 Subject's mission

Fig. 11 Biceps exercise video playback screen

Fig. 12 Subject exercising while watching video

3) 테스트 결과

피험자 1의 운동을 종료한 후 출력된 피드백 화면은 그림13과 같다.

Fig. 13 Pectoral exercise results screen

앞서 설계한 내용에 따라 실험은 무리 없이 진행되었 으며, 운동의 효과도 확인할 수 있었다. 이에 대해 피험 자 1은 근전도 센서를 부착함으로 인해 운동하는 부위 에 더욱 집중해서 운동할 수 있었다는 피드백을 주었고, 피험자 2는 근육 활성도 측정을 바탕으로 한 피드백을 통해 본인이 얼만큼 올바르게 운동했는지 알 수 있어 도 움이 된다는 의견을 주었다. 본 실험은 일방향적 인터랙 션에 비해 상호 인터랙션이 이루어지는 운동 어플리케 이션이 더 효과적일 수 있다는 가능성을 제시한다.

Ⅴ. 결 론

본 연구에서는 일방향적인 운동 어플리케이션의 한 계점을 극복하고자 근전도 센서를 통해 근육의 활동 정 도에 관한 데이터를 측정하고, 이를 통해 사용자에게 유 의미한 피드백을 제공하는 방법을 설계하였다.

그러나 본 연구에는 둥근 어깨 개선을 위한 세 부위의 근육에만 운동 콘텐츠가 한정되어 있다는 점, 운동하는 동시에 실시간으로 피드백을 전달하지 못하는 점, 그리 고 근전도 센서를 몸에 부착하고 블루투스 연결을 해야 하는 번거로움 등의 한계가 있다. 그럼에도 불구하고 본 연구는 단순히 사용자가 영상을 보고 따라 하기만 하는 것이 아닌 운동 후 종합 피드백을 통해 스스로 운동 방 향을 개선할 수 있게 해주는 어플리케이션을 만들었다 는 점, 둥근 어깨 개선을 위한 타깃 근육 부위를 번갈아 가면서 운동하게끔 구성된 탄탄한 프로그램을 기획했 다는 점, 근력 운동을 하는 데에 있어서 근전도 센서를 이용해 측정된 데이터로 운동의 정확성과 효과를 확보 하려고 했다는 점에서 의의를 갖는다.

운동 서비스는 비대면 상황에서 효과가 크게 떨어지

는 영역이라고 생각되어왔지만, 본 연구를 통해 다양한

기술을 이용하여 비대면 서비스의 한계점을 극복하는

방안의 가능성을 입증하였다. 이를 토대로 지속적인 연

구를 통해 사용자가 운동을 마친 후 뿐만 아니라 운동하

는 동안에도 실시간 피드백을 받을 수 있는 기능을 구현

하고, 현재 특정 근육에 제한되어 있는 프로그램을 다양

한 근육 군으로 확대하여 더 다양하고 종합적인 운동 콘

텐츠를 개발할 수 있으리라 기대된다.

ACKNOWLEDGEMENT

This work was supported by a research grant from Seoul Women’s University (2021-0310).

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박소미(So-Mi Park)

서울여자대학교 콘텐츠디자인학과

※관심분야 : UX, HCI

계윤신(Yoonshin Kay)

서울여자대학교 콘텐츠디자인학과

※관심분야 : UI, UX, HCI

임희수(Hee-Su Im)

서울여자대학교 콘텐츠디자인학과

※관심분야 : UI, UX, 모바일 어플리케이션 디자인

박수이(Su-E Park)

서울여자대학교 디지털미디어학과 부교수 재직 이화여자대학교 (미술학사)

Pratt Institute (이학사) 연세대학교 (이학박사)

※관심분야 : UI, HCI