그래픽 인터페이스 설계는 메타포 설계, 정보 설계, 상 호작용 설계단계를 거쳐 최종적으로 인터페이스를 설계한 다. 인터페이스 설계절차에 대한 내용은 표 1과 같다.

메타포 설계는 개발하는 시스템을 목표영역이라고 했을 때, 개발 시스템을 한 번도 사용해보지 않은 사용자들이 시스템이 어떤 것이라는 것을 쉽게 이해할 수 있도록 사 용자들이 이미 익숙해져 있는 개념과 연관 관계를 명확하 게 보여주는 과정이다. 정보설계는 사용자에게 의미 있는 데이터를 선정하여 그 정보의 의미를 사용자에게 명확하 게 전달하고자 하는 단계이다. 정보 설계의 중요한 목적은 정보의 특성, 기계적 특성, 사용자의 특성 등에 맞추어 구 조화하여 그 정보 공간을 이용하는 사용자가 최적의 경험 을 갖게 하는 것이다. 상호작용이란 사용자가 시스템과 커 뮤니케이션 하는 모든 것으로 상호작용 설계는 사용자가 원하는 메뉴를 선택하는 과정과 사용자의 입력에 반응하 여 화면에 결과를 보여주는 과정을 설계하는 단계이다. 인 터페이스 설계는 시스템의 입출력 장치를 통해 정보나 기 능의 표현 방법을 결정하는 과정이다.

설계된 인터페이스는 실증적 평가 또는 분석적 평가로 검증한다. 실증적 평가방법은 실제 사용자들이 시스 템의 평가를 주도하는 평가 방법이다. 분석적 평가방법은 실제 사용자를 참여시키지 않고 전문가들이 이미 만들어진 시 스템이나 앞으로 만들어질 시스템을 평가하는 방법들을 말한다.

감시·경계 로봇의 인터페이스는 실제 사용자들이 평가 를 하는 것은 제한이 되므로 분석적 평가 방법을 적용하 였다. 분석적 평가는 크게 검사법과 모형법으로 나누어진 다. 검사법은 해당 분야 전문가들이 정해진 평가 척도에 따라 해당 시스템을 평가하며, 모형법은 인지 과학 전문가 들이 사용자가 머릿속에 가지고 있을 것이라고 예상되는 모형을 구축하고, 그 모형에 따라 사용자가 시스템을 이용 하게 되면 어떠한 문제점에 봉착하게 될 것인지를 분석하 는 방법이다. 검사법은 시스템이 완성되기 전에 평가가 가 능하며, 세부적인 부분을 검사할 수 있다는 장점이 있는 반면, 모형법은 평가에 사용되는 모형을 만들기가 어려운 단점이 있다. 검사법은 정해진 항목에 따라 전문가가 시스 템을 평가하는 리스트 검사법과 전문가가 마치 사용자인 것처럼 리허설을 해봄으로써 문제점을 찾아내는 리허설 검사법이 있다. 본 연구에서 리허설 검사법을 적용하였다.

표 2는 우리나라의 군사용 로봇 기술개발수준과 체계개 발 계획을 나타내며 2015년에는 자율주행 수준까지 진행 될 것으로 예상한다. 그림 2는 감시·경계 과업을 분석한 것이다.

Fig. 2. 

Task hierarchy of surveillance and security operation

표 3은 사용자 행태분석을 통해 그래픽 사용자 인터페 이스(GUI) 설계를 위한 시나리오의 영역을 도출한 것이다.

브레인스토밍 기법으로 군사용 로봇을 지휘통제하는 사 용자의 행동을 인터페이스로 반영하는 방법론과 구현형태 및 구현요소를 도출하였다. 그림 3은 GUI구현요소를 도출 하는 과정을 예시하고 있다.Table.3

Fig. 3. 

GUI elements identification procedure

표 4는 상황평가요소(METT+ TC) 관점에서 GUI 설계영 향요인을 도출한 것이다^[29].

그림 4는 주요시설 감시 경험이 있는 인원 10명과 로봇 개발자 5명을 대상으로 설문하여 요소별 7점 척도로 영향 요인의 불확실성과 영향력 수준을 평가한 결과이다.

Fig. 4. 

Analysis of influencing factors and critical Factors

적위협과 기술성숙도가 감시·경계 로봇 인터페이스 설 계시 핵심영향요인이 되며, 임무, 가용시간, 가용부대가 시 나리오의 부재료로 사용될 영향요인으로 도출되었다.

도출된 2개의 핵심영향요인으로 표 5과 같이 4개의 시 나리오가 가능하며, 시나리오에 이용될 영향요인들의 극점 내용을 분석하면 표 6과 같다.

향후 기술성숙도가 자율수준과 적위협이 높아질 것으로 예상하여 시나리오 1번을 기반으로 영향요인들 간의 인과 관계를 분석하고 그림 5와 같이 인과고리를 도식하였다.

Fig. 5. 

Causal loop between influencing factors

적 침투 또는 징후식별이 낮을 경우 기본적인 임무를 수 행하며, 임무를 준비 및 수행간 시간에 대한 통제가 적고, 임무를 수행하는 인원의 숙련도가 임무에 미치는 영향도 적다. 적 침투 또는 징후식별이 높을 경우 감시·경계 임 무가 증가되며 추가적인 로봇 투입이 요구되고, 임무 준비 및 수행시간에 대한 신속성이 요구된다. 또한 임무를 수행 하는 인원의 숙련도가 작전에 미치는 영향이 커지게 된다. 1번 시나리오로 작성할 경우 GUI 구성요소에 미치는 영향 은 긴급 상황시 여러 임무를 신속하고 동시적으로 수행 가능하도록 우선순위를 두어야 한다. 앞에서 제시한 그림 3에서 사용자가 임무계획을 하는 행동요소로부터 도출한 GUI 구현요소는 5가지가 있다. 5가지 구성요소 중에서 1번 시나리오로 작성한다면 우선순위는 그림 6과 같이 구분할 수 있다.

Fig. 6. 

Example of prioritizing GUI factors

메타포 설계는 사용자가 인식하기 쉬운 개념과 연관관 계를 보여주는 과정인데 감시·경계 로봇 인터페이스 설 계에서는 메뉴 인터페이스와 버튼, 햅틱장비를 사용하였다. 메뉴는 ‘고른다’, ‘선택한다’ 라는 개념이 있고, 버튼은 ‘누 른다’ 라는 개념이 있기 때문에 사용자가 메뉴나 버튼을 선택할 때 어떤 결과가 나온다는 것을 예측할 수 있다. 분 석단계에서 인터페이스 구현우선순위가 높은 기능을 표 7 과 같이 정리하였다. 이 중 긴급성이 요구되는 기능을 하 드웨어 버튼으로 설계하였다. 원격제어는 햅틱장비로 제어 되며 이와 관련한 메타포 설계로서 주행은 자동차의 가속 페달, 브레이크페달, 핸들로 설계하였고, 사격 및 감시장비 는 조이스틱으로 설계하였다.

정보설계에서는 로봇 인터페이스와 관련된 기능을 연관 관계를 분석하여 구조화하였다. 그림 7은 임무와 관련된 기능을 구조화한 결과이다.

Fig. 7. 

Hierarchy of mission management (example)

상호작용 설계에서 햅틱 인터페이스는 조향장치와 페달 로 주행을 위한 명령이 입력되며 조이스틱을 통해 감시장 비 및 사격장비 구동에 대한 명령이 입력된다. 사격의 격 발은 조이스틱의 격발장치로 입력되고 결과는 화면상에 제시 및 햅틱장비 힘반향을 통해 나타난다. GUI 상의 메뉴 와 버튼을 선택시 해당 기능 명령이 생성되며 결과는 팝 업창 또는 화면에 제시토록 설계하였다.

로봇 인터페이스 설계는 사용자가 로봇 통제시스템을 통해 어떤 기능을 수행하며, 어떻게 구조가 되어있는지를 쉽게 파악되도록 설계하는 것에 중점을 두고 로봇으로부 터 제공되는 정보를 사용자가 직관적으로 파악되도록 설 계하였다. 버튼은 사용자가 행동에 방해가 되는 요소가 최 소화되도록 위치 및 순서를 고려하였다. 메타포, 정보, 상 호작용 설계결과를 토대로 설계한 최종 인터페이스 설계 안은 그림 9와 같다. 그림 8은 비교를 위해 기존에 기술자 중심으로 설계한 그래픽 사용자 인터페이스의 일부를 나 타낸 것이다.

Fig. 9. 

A screen capture of the suggested GUI design

그림 8 기존 로봇 인터페이스 설계 화면의 운용정보 메 뉴가 배터리 전압, 로봇 조향각, 방위각 속도 등 사용자가 운용에 직접적으로 필요한 정보보다는 기술적 규격이 메 뉴의 상위 수준에 구현되어 있는데 비해 그림 9 설계안은 임무작성/수정과 배터리 잔량 등 사용자의 관심이 큰 항목 을 상위 메뉴로 구현하였다.

Fig. 8. 

A screen capture of legacy GUI design

인터페이스 설계안의 검증은 분석적 평가 방법 중 리허 설 검사법을 적용하였다. 리허설 검사법은 사용자 입장에 서 주어진 시나리오를 따라 인터페이스를 조작해 봄으로 써 만족도를 평가하는 것인데 평가에 참여한 전문가는 기존 의 인터페이스에 대하여 평가 경험이 있는 연구자5명과 잠 재적 사용자10명이며 검증 결과 제안한 인터페이스 설계안 은 기존의 인터페이스 설계에 비해서 직관성과 상황조치를 위한 반응시간 측면에서 만족도가 높았고 감시·경계 로봇 의 인터페이스로 적용 가능한 것으로 평가되었다.