Development of Real-time Subway Information Service for the Visually Impaired

시각 장애인을 위한 실시간 지하철 이용 정보 제공 서비스 개발

Abstract

The need for customized services providing real-time subway information through mobile devices for the blind using subway as their primary transportation method is becoming more essential. Therefore, this study is aimed at developing a mobile service to provide real-time subway information by displaying with braille and utilizing Dot Watch. The process of real-time subway information guidance mobile service is as follows: the route confirmation stage, the ride waiting & judgment stage, the on-the-go stage, and lastly, the off-road phase & wrong path state. The service provides real-time appropriate information to the visually impaired people for each situation. It receives subway information through API provided by Seoul Metropolitan Government and ODSay API. The service is developed and coded with in Java using Android Studio, and the communicating method with Dot Watch was done using Bluetooth. The usability evaluation was conducted in terms of efficiency, effectiveness, and satisfaction. The evaluation methods mentioned above were carried out by testees, and feedback was given. They assessed that the information provided was useful but still unstable to use the system. It is expected that actual usability will increase if our study is supplemented using voice output function.

1. 서론

정보화 시대의 발달로 대부분의 사람이 스마트 서비스를 누릴 수 있게 되었다. 대표적인 모바일 기기인 스마트폰을 통해 사람들은 실시간으로 원하는 정보를 제공받을 수 있게 되었으나, 다양한 이유로 인해 신체적인 제한이 있는 소비자들은 비장애인 소비자와 같은 서비스를 동시에 누리는 데에 어려움이 있다. 이에 따라 스마트 정보 제공의 사각지대에 놓여 있었던 시각장애인 소비자를 위해 점자책 등의 점자로 정보를 제공해주는 다양한 기기들에 대한 활발한 연구가 진행되고 있다[1,2]

2015년 서울시가 시각장애인의 대중교통 이용 현황을 조사한 결과, 1일 평균 1,298명이 버스 및 지하철 등의 대중교통을 이용하고 있었다. 그중 서울메트로를 이용하고 있는 시각장애인이 838명으로 가장 많은 것으로 나타났다. 뒤로는 도시철도 405명, 9호선 20명 등으로 나타났으며, 버스를 이용하는 시각장애인은 1일 평균 35명이었다[3]. 이처럼 가장 많이 이용하는 대중교통 수단은 지하철이나, 이에 대한 정보 제공은 미흡한 실정이다.

실시간 지하철 정보를 제공해주는 애플리케이션들이 존재하나[4,5], 시각장애인을 위한 맞춤 서비스는 존재하지 않는다. 대부분의 시각장애인 소비자는 이를 이용하기 위해 핸드폰 OS에 자체적으로 내장된 ‘토크백(TalkBack)’[6]이나 ‘보이스오버(Voice Over)’ [7]와 같이 음성으로 읽어주는 기능을 사용한다. 하지만, 비시각장애인 소비자를 대상으로 하는 만큼 접근성에 어려움이 있다. 따라서 시각장애인의 비장애인 소비자와 동등한 지하철 서비스 이용 접근성에 대한 필요성을 인식하고, 기존의 애플리케이션과 달리 시각장애인을 위한 맞춤형 애플리케이션으로 스마트 정보 활용에 있어서의 격차를 줄이고자 하였다.

본 연구에서는 시각장애인 사용자가 모바일 기기 및 닷 워치를 사용하여 지하철로 이동하는 상황에서 상황에 맞는 적절한 정보 제공을 하는 서비스를 제안한다. 이를 위하여 지하철의 실시간 안내 정보를 닷 워치의 점자로 표시하는 모바일 애플리케이션을 개발하였다.

2. 관련 기술

2.1 닷 워치

㈜닷에서 개발한 닷 워치는 시각장애인을 위하여 점자 및 진동을 통해 정보를 제공하는 스마트 워치이다[8,9]. 사용자는 닷 워치의 버튼 조작을 통하여 닷 워치를 조작할 수 있다.

닷 워치는 모바일 애플리케이션과의 블루투스를 통한 페어링으로 모바일 기기에서 닷 워치로 정보를 전달할 수 있다. 또한 데이터 전달로 닷 워치에서의 입력 정보가 담긴 패킷을 프로그램에서 확인할 수 있다.

위의 Fig. 1에서 알 수 있듯, 닷 워치의 점자는 현재 한 번에 4자밖에 출력되지 않기 때문에 사용자가 한 번에 많은 텍스트 정보를 점자로 제공받기에 어려움이 따른다.

Fig. 1. Dot Watch[8].

따라서, 서비스 제공 중에 짧은 시간 안에 많은 정보를 담기 위해 축약어를 사용했다.

2.2 서울시 정보 제공 API

본 서비스의 개발에서는 ‘서울열린데이터광장’[10]에서 제공하는 API 중에서 ‘서울시 지하철 실시간 도착정보’와 ‘서울시 지하철 실시간 열차 위치정보’를 사용하였다. 이 API들은 각각 승차 대기 상태와 탑승 중의 상황에서의 실시간 지하철 정보를 제공한다.

API로부터 정보를 제공받기 위해서는, 서울시가 할당하는 인증키 값을 사용해 각 API로 요청해 받아온 값을 JSON[11] 형태로 받아온다. 이하의 코드는 ‘서울시 지하철 실시간 도착정보’ API를 사용하는 코드의 예시이다. 서로 다른 API의 경우, 상기한 방식으로 요청하는 값만을 각각 다르게 설정하여 각 API로부터 결괏값을 전달받는다.

상기의 방식을 통하여 API로부터 전달받은 결과값 중 프로그램에서 필요한 값만을 추려 개발에 사용하였다.

2.3 ODSay API

본 서비스 개발에서는 전국 범위의 대중교통 데이터베이스를 가공하여 자체 API로 제공하는 ODSay API 서비스[12]를 이용하였다. 개발을 위하여 ODSay 제공 서비스 중 ‘ODsay SDK for Android 2.0.1’를 다운로드받아 안드로이드 스튜디오와 연결한다. 연결 후 API 항목 이용을 위해 객체로 ODSayService 객체를 만들어 사용한다. 호출 결과는 JSON 형태로 받아 처리한다.

ODSay에서 제공하는 API 중 ‘대중교통 정류장 검색(SEARCH_STATION)’, ‘지하철 경로검색 조회 (지하철 노선도) (SUBWAY_PATH)’ 의 2개 항목을 사용하였다.

3. 시스템 구성 및 기능

3.1 시스템 구성

본 서비스의 시스템은 아래의 Fig. 2와 같다. 모바일 애플리케이션이 정보 처리의 주가 되며, 사용자는 닷 워치 및 애플리케이션을 통해 정보 전달을 주고받는다. 닷 워치와 애플리케이션은 블루투스 페어링으로 서비스 제공 중 항상 연결되어 있다. 사용자가 원하는 지하철 또는 열차 정보를 닷 워치 조작을 통해 전달하면 닷 워치는 입력받은 버튼의 값을 애플리케이션으로 전달한다. 특정 정보가 호출되면 애플리케이션은 서울시 또는 ODSay API에서 특정 값을 받아와 처리한다. 처리된 값은 출력하기 위하여 텍스트 정보로 가공하여 모바일 애플리케이션의 화면 및 닷 워치의 점자로 출력한다.

Fig. 2. System architecture.

3.2 시스템 주요 기능

본 시스템의 주요 기능은 크게 2가지로, 지하철 승차대기 상태에서의 안내와 지하철 상의 위치 안내이다.

첫 번째, 지하철 승차대기 상태에서의 안내 기능은 설정한 출발역에서 열차를 대기 중일 때 해당 출발역에 도착하는 열차의 정보를 제공하는 기능이다. 탑승 현재 시점에서 첫 번째 도착 열차와 두 번째 도착 열차 각각의 종점 행 정보, 역 도착까지의 남은 시간, 급행 여부 정보를 제공한다. 정보는 모바일 애플리케이션 상의 화면 및 닷 워치 상의 점자로 제공한다. 지하철 탑승 후에, 닷 워치의 버튼을 조작하면 탑승을 알리는 알림이 울리며 다음 상태로 넘어간다.

두 번째는 지하철 상의 위치 안내로, 사용자가 열차에 승차한 경우에 제공된다. 사용자가 역에서 열차에 탑승했다고 판단되는 경우, 사용자가 탑승한 열차를 판단하여 해당 열차의 운행 정보를 제공한다. 열차의 다음 역명, 하차 역까지 남은 시간, 하차 역까지 남은 역 수, 열차의 다음 역의 하차 방향을 제공한다. 이 정보는 모바일 애플리케이션 상의 화면 및 닷 워치 상의 점자로 제공한다. 하차 역 전 역에서 닷 워치의 진동으로 사용자에게 알림을 준다.

Fig. 3. Key function.

서비스 처리 과정은 Fig. 4와 같다. 애플리케이션 내의 음성 인식 기술(STT)과 음성 합성 기술(TTS)을 이용하여 경로 확인 단계를 거친 이후, 승차 대기 및 판단 단계로 넘어가고, 해당 단계에서 사용자의 열차 탑승이 확인되면 이동 중 단계가 된다.

Fig. 4. Service processing.​​​​​​​

단, 환승역에서의 하차가 확인된 경우 환승역의 도착 열차 정보를 제공하기 위해 승차 대기 및 판단 단계로 돌아간다. 이후 사용자가 승차하면 이동 중 단계로 재진입한다. 이때 사용자가 하차 역 에 내리지 않고 지하철을 계속 타는 경우에는 잘못된 경로로 진입했다고 판단하여 닷 워치의 진동으로 알림을 준다.

4. 시스템 구현 및 결과

모바일 애플리케이션은 안드로이드 스튜디오에서 자바를 사용하여 개발하였다.

4.1 기기 간의 통신 구현

안드로이드 애플리케이션과 닷 워치를 블루투스로 연결한다. 다음의 코드로 닷 워치의 입력 버튼 패킷 값을 받아와 요구된 동작을 수행한다.

정보를 출력하기 위해서는 다음의 코드로 닷 워치에 패킷으로 해당 정보를 전달해 점자 및 진동으로 나타낸다.

4.2 승차 대기와 판단 상태

4.2.1 열차 도착 정보 제공

‘서울시 지하철 실시간 도착정보’ API에서 출발역의 열차 도착 정보를 받아온다. 받아오는 변수는 이하의 Table 1과 같다.

Table 1. List of train arrival information variables​​​​​​​

경로상 지정된 출발역의 ID와 statnId를 비교해 어떤 호선의 어떤 역에서 탑승하는지 판별하고, updnLine를 이용해 상/하행을 판별한다. 정보의 출력 방식은 ‘열차도착순서(N), 도착지 방면(~(행)), 남은 시간(M분), 급행 정보(급/일반)’와 같다.

아래 Table 2는 숙대입구역에서 열차를 기다리는 상황에서의 출력 결과 예시이다.

Table 2. Example of output on Dot Watch​​​​​​​

4.2.2 닷 워치 조작을 통한 승차 판단

지하철 탑승 후에 지하철 상 위치 안내에 대한 서비스를 이용하려면 닷 워치의 F7 버튼을 아래로 돌린다.

Fig. 5. Waiting for boarding and Judgment Status Flow chart.​​​​​​​

4.3 이동 중 상태

4.3.1 탑승 열차 특정 알고리즘 구현

사용자가 탑승한 열차를 특정해 실시간 열차 상태 정보를 제공한다.

4.3.1.1 탑승 열차 번호 구하기

사용자가 지하철에 탑승했다고 판단되면 ‘서울시 지하철 실시간 도착정보’ API에서 출발역의 경로상 다음 역의 열차 도착 정보를 받아온다. 받아오는 변수는 아래의 Table 3과 같다.

Table 3. List of train number acquisition variables​​​​​​​

경로상의 출발역 ID와, JSON으로 받아온 statnId 변숫값을 비교하여, 어느 호선 상의 어느 역명이 경로상 출발역의 다음 역인지 판단하고, 경로 방향을 알기 위해 updnLine 변수를 이용해 상/하행 값을 받아온다. 이후 해당 역명의 데이터에서 최종적으로 경로에 따른 출발역의 다음 역을 구한다.

구한 데이터에서 출발역의 다음 역에 도착하는 모든 열차의 barlDt 변숫값을 비교한다. barlDt 값이 가장 적은 열차가 출발역에서 가장 최근에 출발한 열차이므로, 해당 열차의 btrainNo 값을 사용자가 탄 열차 번호로 판단하고 변수로 저장한다.

4.3.1.2 탑승 열차 운행정보 받아오기

‘서울시 지하철 실시간 열차 위치정보’ API에서 실시간 열차 정보를 받아온다. 받아오는 변수는 아래의 Table 4와 같다.

Table 4. List of Receive Boarding Train Information​​​​​​​

이후 4.3.1.1절에서 구한 열차 번호와 일치하는 trainNo 값을 찾아 사용자가 탑승한 열차의 운행정보를 구한다.

위의 Table 5의 내용에 따라, 프로그램은 trainSttus 변숫값이 0일 경우 받아온 statnNm 값을 다음 역의 정보로 제공하고, 이외에는 해당 statnNm의 다음 역을 사용자에게 다음 역의 정보로 제공한다.

Table 5. Train status information according to trainSttus value​​​​​​​

경로상의 하차 역까지 남은 시간과 남은 역수는 ODSay API ‘대중교통 정류장 검색’ 항목을 이용해 제공한다.

하차 위치는 ‘서울시 지하철 실시간 도착정보’ API를 이용한다. updnLine 변수를 이용해 상/하행을 판별한다.

닷 워치에 출력되는 정보는 ‘다음 역명, 남은 시간 (M분), 남은 역수(N전)’, ‘하차 위치(오른쪽/왼쪽)’이다.

아래 Table 6은 사용자가 탑승한 열차가 숙대입구역을 향하고 하차 역이 숙대입구역인 상황에서의 닷 워치 출력 결과 예시이다.

Table 6. Example of output on Dot Watch​​​​​​​

4.3.2 하차역 안내

탑승 열차의 다음 역명이 경로상의 하차 역(환승역 및 도착역)의 역명과 일치하면 닷 워치의 진동을 통해 사용자에게 하차 역 전역임을 알린다.

Fig. 6. Flow chart while moving​​​​​​​.

4.4 하차 단계와 잘못된 경로 상태

4.4.1 환승 구간 안내

하차 역이 환승역일 경우, 환승역에서 도착역까지의 열차 정보 제공 서비스를 이용하려면 하차 후에닷 워치의 F7 버튼을 밑으로 돌린다. 이 경우, 승차 대기 및 판단 단계로 돌아가 환승역의 도착 열차 정보를 제공한다.

4.4.2 잘못된 경로 판단 알고리즘 구현

사용자가 하차 역에서 내리지 못하고 더 이동하는 상황을 고려한다.

기존 설정된 경로를 바탕으로 애플리케이션에서는 경로상의 역명을 리스트로 저장해 가지고 있다. 다음 역명이 이 리스트 안에 존재하지 않을 경우, 목적지를 지나쳤다고 판단한다.

잘못된 경로 판단이 완료되면 모바일 애플리케이션 및 닷 워치에 진동으로 알림을 준다.

Fig. 7. Off-road Phase and Wrong Path Status Flow Diagram.​​​​​​​

5. 사용성 평가

5.1 평가 계획

5.1.1 사용성 기준

본 연구는 닷 워치를 이용해 구현한 지하철 안내 서비스에 대한 사용자 평가를 하였다. 본 평가는 서비스가 사용자가 원하는 상황에 따라 사용자에게 필요한 정보를 제대로 제공하는가, 그리고 경로의 순항 여부를 효율적으로 판단 가능한가를 테스트를 통해 확인하는 것을 목표로 한다. 따라서, 사용하기 편리한 사용성 기준에 대한 평가 지표를 다음과 같이 구체적으로 정의한다.

1) 효율성(efficiency)은 조작이 쉽고 효율적으로 정보를 제공받아야 한다. 본 서비스로부터의 조작 과정의 용이성 및 이해 난이도, 알림과 같은 정보 전달의 적절성에 대한 설문 평가를 5점 척도법으로 측정한다.

2) 효과성(effectiveness)은 지하철을 이용하는 데 도움이 되어야 한다. 본 서비스가 지하철 이용 시 사용자의 상황 판단과 인식에 있어서 효과적인가에 대한 설문 평가를 5점 척도법으로 측정한다.

3) 만족성(satisfaction)은 기존의 애플리케이션과 비교하여 더 사용하고 싶은 만족감이 있어야 한다. 본 서비스에 대한 접근성, 편리성, 신뢰성, 재사용 및 추천 의향에 대한 설문 평가를 5점 척도법으로 측정한다. 각 만족도 평가는 지하철 정보 제공 관련, 닷 워치 관련, 기타/심리적 관련으로 나뉜다.

5.1.2 실시 계획

평가 실행 계획은 다음과 같다. 피평가자별로 3개의 이동 태스크를 진행하며, 이동 태스크는 다음과 같다.

1) 태스크1: 숙대입구(4) →이촌(4), 총 4역, 환승 0번 (이동시간: 6분)

2) 태스크2: 이촌(4) → 회현(4), 총 6역, 환승 0번 (이동시간: 10분)

3) 태스크3: 회현(4) → 충무로(4→3)환승 → 약수 (3), 총 5역, 환승 1번 (이동시간: 15분)

* 태스크 3은 약수(3)에서 하차하지 않고 1역 더 가서 금호(3)에서 하차, 잘못된 경로 상황 발생

각 이동 태스크 별로 5가지 항목으로 나눠서 평가한다. 각 항목은 승차대기 중 정보 제공에 대한 의견, 탑승 판단에 대한 의견, 이동 중 정보 제공에 대한 의견, 이동 중 하차 판단에 대한 의견으로 나뉘며, 태스크3의 경우에만 잘못된 경로에서의 정보 제공에 대한 의견이 추가된다. 항목별로 효율성, 효과성 관련 질문이 하나씩 존재한다. 모든 이동 태스크를 마친 후에는, 만족성에 대해 질문한다.

평가는 평가 안내자와 평가 기록자 2명이 수행하게 되며, 평가 안내자는 전체 태스크를 안내하고 동작을 지시한다. 평가 기록자는 평가 기준에 따라 피평가자의 답변을 기록하며, 피평가자 옆에서 상주하며 관찰 사항을 기록한다.

실험 시작 전, 본 서비스의 작동법과 태스크에 대한 충분한 설명 및 안내를 진행하여, 본 서비스의 닷 워치 사용법에 대해 충분히 숙지할 시간을 제공하였다. 이때, 경로는 평가 안내자가 설정한다.

5.2 평가 실시 및 결과 분석

총 4명의 시각장애인을 대상으로 사용성 평가를 진행하여, 다음과 같은 결과가 나왔다.

Table 7은 처리 단계별 사용성 평가 결과이다. 표를 보면 처리 단계별로 큰 차이가 없는 것을 알 수 있다. 또한, 효율성 평균은 2.93(1.18), 효과성 평균은 2.31(1.18)로 약간의 차이로 효율성이 더 좋다는 것을 알 수 있다. 조작이 쉽고 효율적으로 정보를 받을 수 있다는 평이 높다.

Table 7. Results of usability evaluation by processing step​​​​​​​

Table 8은 피평가자별 사용성 평가 결과이다. 피평가자의 각 이동 태스크는 큰 차이가 없다. 하지만, 피평가자A는 태스크2와 태스크3에서 닷 워치와 블루투스의 연결이 불안정하여 시스템이 원활하게 작동하지 않아 점수에 차이가 발생했다. 피평가자별 점수의 차이는 크다. 특히, 피평가자B의 점수가 다른 피평가자들에 비해 낮은 것을 알 수 있는데, 피평가자 B는 닷 워치 사용 경험이 없었으며, 닷 워치에 대해 부정적 인식을 가지고 있었다. 피평가자B는 평가 중 닷 워치의 점자 상태가 좋지 않으며, 점자가 잘못 올라오는 경우와 나오지 않는 경우가 있다고 의견을 표출했다. 그 외에도, 점수에 차이가 있는 것을 보아, 사람에 따라 본 서비스에 대해 느끼는 점이 다르다는 것을 알 수 있다.

Table 8. Results of usability evaluation by testee​​​​​​​

Table 9는 항목별 만족도 평가 결과이다. 다른 항목에 비해 심리적 요인 관련 부분이 상대적으로 점수가 낮은 것을 알 수 있다. 피평가자들은 대체로 닷 워치의 부정확한 점자 표기법에 불만을 표출했다. 피평가자A는 남은 시간 등의 정보는 유용하나, 닷 워치를 사용하기보다 스마트폰에 집중하여 음성으로 정보를 알려주는 방향을 추천했고, 피평가자C는 지하철에 소음이 많을 경우에는 점자로 정보를 제공해주는 것이 유용하지만 닷 워치의 점자 오류가 많아 활용하기 어렵다는 의견을 표출했다. 또한, 블루투스나 와이파이가 불안정할 경우 서비스를 정상적으로 제공받기 어렵기 때문에 복합적인 부분이 마이너스적 요소로 작용했다.

Table 9. Results of satisfaction survey by item​​​​​​​

Table 10은 항목별 만족도 평가 결과이다. 대체로 낮은 점수대인 것을 알 수 있다. 실제 서비스를 제공하기 위해 닷 워치의 기기 문제나 블루투스 연결 등의 문제를 개선하거나, 스마트폰에서 음성으로만 정보를 제공하는 식으로 시스템을 개선할 예정이다.

Table 10. Results of satisfaction survey by testee​​​​​​​

5. 결론

본 연구에서는 모바일 애플리케이션을 통해 시각장애인을 위한 지하철 정보 제공 서비스를 구현하였다. 닷 워치, 서울시 제공 API와 ODSay API를 사용해 시각장애인이 기존보다 더욱 편리한 지하철 이용 정보를 제공받을 수 있는 시스템을 제안하였다.

시스템 평가 결과, 아직 시스템을 사용하기에 불안정하지만 제공하는 정보는 유용하는 점을 알 수 있었다. 따라서, 아직 시각장애인 소비자들이 거부감을 느끼고 있는 닷 워치보다 현재 많이 사용되고 있는 음성 출력 기능인 안드로이드의 ‘토크백(Talk Back)’이나 아이폰의 ‘보이스오버(VocieOver)’ 모드를 이용하여 시각장애인의 접근성을 높일 예정이다. 비시각장애인 소비자를 대상으로 하는 기존의 애플리케이션과 달리 시각장애인 소비자에 초점을 맞춰 모바일 애플리케이션을 활용할 방안을 고안할 예정이다.

앞으로 본 연구를 더욱 진행해 시각장애인의 삶의 질 향상을 위하여, 보다 다양한 영역에서의 스마트 애플리케이션을 활용한 생활 편의 제공을 기대할 수 있을 것이다.