디지털 트랜스포메이션 시대 교통약자를 위한 IoT 스마트 모빌리티 서비스 디자인 개발

Development of IoT Smart Mobility Service Design for People with Disabilities in the Era of Digital Transformation

Abstract

디지털 트랜스포메이션 시대에 교통약자들은 기술 발전에 따른 혜택을 받지 못한 소외계층으로 남아있다. 교통약자를 위한 전동보조기기는 교통약자들의 이동성을 증진시키지만 현재의 교통 환경에 적합한 서비스를 제공하기에는 부족한 상황이다. 본 논문에서는 기존 전동보조기기를 이용하는 사용자의 경험을 바탕으로 물리적인 거리를 효율적으로 이동하도록 사용자 만족도 조사를 통해 필수요소를 도출하여 IoT 스마트 모빌리티를 개발한다. 이는 사용자 만족도 조사를 통해 수집한 데이터를 기반으로 TF-IFD를 활용한 정량적 분석, QFD를 기반으로 한 정성적 분석을 실시하여 사용자 요구사항의 중요도를 파악한다. 필수 기능을 반영한 IoT 스마트 모빌리티 디자인 결과물 평가는 다양한 분야의 전문가 평가단을 구성하여 사용성 검증을 진행한다. 추후에는 교통약자에게 IoT 스마트 모빌리티를 활용하여 효율적인 공공서비스가 제공될 수 있도록 디자인하여 교통약자의 이동편의성을 증진 및 이동서비스 솔루션을 제공할 수 있는 서비스디자인 연구를 진행할 예정이다.

In the era of digital transformation, the transportation underprivileged remains as an underprivileged class without the benefits of technological advances. Electric assist devices for the People with disability are inadequate to provide services suitable for the current traffic environment, although the mobility of the People with disability is improved. In this paper, we develop IoT smart mobility by deriving essential elements through user satisfaction surveys to efficiently move physical distances based on the experience of users using existing electric assistive devices. Based on the data collected through user satisfaction survey, quantitative analysis using TF-IFD and qualitative analysis based on QFD are performed to determine the importance of user requirements. For the evaluation of IoT smart mobility design results reflecting essential functions, usability verification is conducted by forming an expert evaluation team in various fields. In the future, we plan to conduct a service design study that can improve mobility convenience and provide mobility service solutions by designing to provide efficient public services by utilizing IoT smart mobility to the People with disability.

Ⅰ. 서론

현재 전 세계는 4차 산업혁명 시대에 새로운 기술 및 서비스가 변화됨에 따라 개인 라이프스타일에서 디지털트랜스포메이션(Digital Transformation, DT)을 경험하고 있다^[1]. 디지털 트랜스포메이션은 다양한 환경에서 디지털 요소들을 실시간 반영하여 디지털 환경을 구성하고 있다^[2]. 디지털 환경의 변화는 다양한 환경에서 미래기술을 적용하며 최근에는 적용범위의 확장으로 이동하는 과정에서 이동수단의 개선을 이끌고 있다^[3]. 정보통신기술(Information and Communications Technologies, ICT)을 반영한 이동수단은 새로운 제품-서비스 개발로 스마트한 환경을 제공하고 있다.^[4] 현재에는 디지털 플랫폼을 반영한 이동수단을 개발하는 연구가 진행되며 최적화된 이동서비스를 사용자에게 제공하고자 노력하고 있다^[5]. 이러한 이동수단의 개선방안은 사용자들이 이동하는데 소요되는 노력과 경제적인 비용을 줄이는데 초점을 두고 있다. 이렇듯 디지털 트랜스포메이션 시대 이동수단은 미래기술을 반영하여 기술의 고도화로 그 수준을 향상시키고 혁신을 거듭하면서 이동서비스가 진화되고 있다. 하지만 현재 발생하는 문제점으로 이동 서비스의 혜택을 잘 받지 못하는 교통약자들이 존재한다. 2019년 국토교통부에서 실시한 교통약자 이동편의 실태조사에서 전체인구 5185만 명 중 교통약자는 1522만 명으로 전년 대비 13만 명이 증가하였다^[6]. 현재 보조기기를 필요로하는 교통약자들은 장애인, 고령자, 그리고 일상생활에서 이동에 불편을 느끼는 사람들로, 이동에 관련한 새로운 서비스 지원이 부족한 실정이다. 이는 교통약자가 증가하면서 교통약자들의 처우를 개선하고 이동성을 향상시킬수 있는 제품-서비스의 필요성이 대두되고 있다. 또한 보건복지부 국립재활원 중앙보조기기센터에서 2019년 교통약자 이동편의 실태조사로 전체 10명 중 8명의 장애인이 매일 장애인 보조기기를 사용하며 그중 25%는 하루 11시간 이상 보조기기를 사용하고 있다. 이렇듯 교통약자가 이용할 수 있는 이동보조기기는 목발 및 지팡이, 보행기, 수동휠체어, 전동 스쿠터, 전동 휠체어, 그리고 유모차 및 성인용 운반차 등으로 다양하게 구성되어 있지만 디지털 트랜스포메이션 시대에 맞는 새로운 제품-서비스가 지속적으로 요구되고 있다. 현재 상황에서는 보조기기를 필요로 하는 교통약자에게 다양한 보행환경에서 기동성을 개선하기 위한 목적을 중심으로 개량되고 있고, 교통약자들이 원하는 서비스를 만족하는 사용자 맞춤형 보조기기는 부족한 상태이다. 현재 이동보조기기 연구로는 교통약자들을 위한 이동보조기기 중에서도 대표적으로 전동보조기기 개선에 초점을 두어 배터리 구조 변경, 변속장치와 제동장치의 성능 향상만을 고려하고 있다. 하지만 전동보조기기 사용자들은 보행자로 취급되어 인도로만 통행할 수 있으나 인도의 환경은 전동보조기기를 사용하여 이동하는데 큰 지장이 있는 상태이다^[7]. 이러한 제한들을 극복하고 교통약자 전동보조기기의 주행 안정성을 보장하기 위하여 교통약자 요구사항을 반영한 맞춤형 전동보조기기 개발이 필요하다. 이를 활용한 새로운 서비스를 제시하기 위해 사물인터넷(Internet of Things, IoT^[8-9]기술을 반영하여 사람과 사물, 사물과 사람을 연결하여 교통약자들이 원하는 새로운 제품-서비스를 제시할 수 있다^[10]. 이렇듯 교통약자 요구사항을 반영한 전동보조기기는 보행환경 재정비 없이도 안정적이고 효율적인 주행안정성을 확보하고자 한다. 교통약자들의 다양한 요구사항을 반영하여 맞춤형 전동보조기기를 개발하기 위하여 IoT 기술을 활용하여 제품의 안전성, 운영 효율성, 그리고 서비스 만족도 등이 향상될 수 있도록 서비스 디자인을 진행한다. 본 논문은 교통약자 맞춤형 IoT 스마트 모빌리티를 개발하기 위하여 교통약자 측면에서 발생되는 문제점을 개선하여 새로운 제품-서비스를 도출한다. 1 장 서론에서는 연구배경, 필요성, 그리고 연구 방법을 제시하며 2장에서는 관련 사례를 기술하고 전동보조기기의 기능을 분석한다. 3 장에서는 더블다이아몬드 모델 기반 IoT 스마트 모빌리티를 설계하기 위하여 교통약자들의 요구사항 데이터를 수집하고 분석한다. 4 장에서는 분석된 요구사항을 바탕으로 IoT 스마트 모빌리티 디자인 개발 및 사용성 평가, 그리고 전문가 평가를 통한 검증을 진행한다.

Ⅱ. 관련 사례 및 전동보조기기 기능분석

1. 관련 사례

가. 전동보조기기 주행성능 향상을 위한 연구

전동보조기기들은 사용자들이 이동 과정에서 필요한 인력을 줄이고 수동 조작할 시 수반되는 2차적 장애 발생위험을 방지해야 한다. 하지만 현재 사용자들이 이용하는 전동보조기기 중에 대표적으로 많이 이용하는 휠체어를 운행 시 높은 턱이나 계단같은 기존의 환경 장벽으로 인하여 주행의 방해 요인이 발생한다. 따라서 다양한 지형을 극복하기 위하여 자세를 바꿀 수 있는 새로운 기술을 접목한 전동보조기기 연구를 시도하였다. 전동보조기기의 주행성능 향상 연구는 전동보조기기의 설계나 시스템적인 측면으로 새로운 기술들을 적용하여 물리적인 지형지물을 안전하게 이동하기 위하여 전동보조기기의 차체 자세 제어 연구를 진행하였다^[11]. 하지만 전동보조기기의 사용자 편의성을 고려한 주행성능 향상에 있어 지속적인 사용자 요구사항을 지속적으로 반영해야 한다.

나. 다양한 센서를 활용한 전동보조기기의 제어 연구

교통약자 중에서도 중증 이상 장애도를 가진 이를 대상으로 한 특수 컨트롤러를 연구이다. 특히 사지 마비나 척수 손상과 같은 심한 운동장애로 고통받는 장애인들은 평범한 전동보조기기들의 이용이 제한되고 있는 상황이다. 이러한 제한사항을 극복할 수 있도록 다양한 센서를 활용하여 전동보조기기를 제어할 수 있도록 선행연구들이 진행되었다. 이를 통하여 전동보조기기 제어 기술에 대한 연구는 사용되는 지능형 기능들을 전동보조기기에 접목하여 전동 휠체어나 전동 스쿠터에 조작성을 확대할 수 있도록 다양한 제어기술을 제공한다^[12]. 다양한 센서를 적용한 전동보조기기는 사용자 요구사항에 따라 제어기술을 발전시키고 있지만 이를 다각도에서 활용할 수 있도록 서비스 측면에서도 접근이 필요하다.

다. 스마트 전동보조기기 시스템 연구

전 세계적으로 스마트폰이 활용되면서 스마트폰을 적용한 새로운 전동보조기기의 지속적인 연구가 진행되고 있다. 특히 사용자들은 스마트폰과 연동한 전동보조기기를 효율적으로 관리하고 제어할 수 있는 시스템의 개발로 범위를 확장하고 있다. 사용자들의 안정성 측면에서 전동보조기기 운전을 효율적이고 안전하게 할 수 있도록 주행 보조 시스템, 자율주행 시스템 등의 다양한 기술들을 바탕으로 전동보조기기에 적용시킨다. 스마트 전동보조기기 시스템 연구는 다양한 요구사항을 반영하여 편의성, 주행성, 그리고 안정성 등 종합적으로 전동보조기기의 사용성을 개선한다^[13]. 최근 들어 디지털 트랜스포메이션이 가속화됨에 따라 스마트디바이스를 활용한 서비스의 적용이 점차 늘어나고 있는 상황이다. 하지만 현실적으로 전동보조기기 연구에서는 미래기술들을 적용하여 자체적인 기능, 서비스 측면에서 개선할 수 있도록 노력을 시도하고 있다. 이러한 미래기술로 IoT 기술을 적용하여 사용자들을 위한 통합 솔루션을 제공하도록 IoT 스마트 보조기기 플랫폼 연구가 꾸준하게 수행되어야 한다.

2. 전동보조기기 기능 분석

전동보조기기의 주요 기능은 보행을 하지 못하거나 보호자의 도움 없이 이동이 어려운 교통약자들의 사회적인 활동을 위한 보조이동수단이다. 전동보조기기는 상체의 힘에 의존하여 추진력을 얻는 수동휠체어와 달리 동력원으로 배터리를 사용하며 모터를 구동하여 추진력을 얻는다. 결과적으로 전동보조기기는 사용 환경에 따라 전동보조기기의 기능적 특성을 토대로 두 가지로 분류되는데 표 1과 같이 분석하였다.

표 1. 전동보조기기의 기능적 특성

Table 1. Functional characteristics of Electric Assistive Equipment

전동 휠체어는 전동 스쿠터 대비 장애의 정도를 구분하지 않고 사용할 수 있으며 공간적인 제약이 적어 실내에서도 사용성이 좋은 반면 비교적 주행가능거리가 짧다. 전동 스쿠터는 양손을 이용하여 조작하며 전동 휠체어에 비해 주행 안정성이나 주행가능거리 측면에서 성능이 우수하다. 현재 전동보조기기를 이용하기 위하여 대부분의 사용자들이 정부에서 보조금을 지원받아 구매하고 있으며 사용자의 이동성 향상을 중점으로 을 둔 제품이 대부분이다. 중심기능을 위주로 사용성 개선이 이루어지고 있어 사용자의 다양한 요구사항을 충족시키지 못하고 있기 때문에 사용자 맞춤형 전동보조기기 개발이 필요한 실정이다.

Ⅲ. 더블 다이아몬드 모델 기반 IoT 스마트모빌리티 서비스 디자인 설계

디지털 트랜스포메이션 시대에 제품-서비스 패러다임은 기술의 고도화 및 시장트렌드에 따라 변화하는 사용자 요구사항을 해결하기 위하여 개념을 디자인하고 이를 반영하여 새로운 솔루션을 제시한다. 디지털 트랜스포메이션 시대 제품-서비스는 미래기술을 활용하여 사용자들이 원하는 방식으로 융합하여 다양한 산업에 적용되고 있다. 이렇듯 제품-서비스를 개발하는 과정에서는 미래기술을 반영하여 사용자들에게 새로운 경험을 제공할 수 있도록 스마트 환경을 제시해야한다. 이를 위한 방법으로 2005년 영국 디자인위원회가 개발한 더블 다이아몬드(Double Diamond) 모델로 새로운 서비스를 설계하기 위해 발견, 정의, 발전, 그리고 전달 단계로 구성된 프로세스를 현재까지 보편적으로 활용하고 있다^[14]. 더블 다이아몬드 모델은 발생하는 문제 해결을 위해 사용자를 이해하고 공감할 수 있는 다양한 아이디어를 제시하고 공유할 수 있는 해결책을 도출한다. 서비스디자인 설계과정은 해당 서비스 및 관련 제품의 사용자 등 연관된 여러 관련자들의 가치를 다양한 관점에서 규명하고, 개선점을 디자인하여 관련자들의 경험을 평가하는 과정으로 진행된다. 본 논문에서는 사용자들의 요구사항을 파악하여 IoT 스마트 모빌리티를 개발하기 위해 디지털 트랜스포메이션 시대 활용한 가능한 제품-서비스를 제시한다.

1. 교통약자 요구사항 분석

기존의 사용자들이 전동보조기기들을 이용하면서 발생했던 문제점들을 파악하여 디지털 트랜스포메이션 시대에 활용 가능한 사용자 중심 디자인(User-centered Design)을 진행한다. 디지털 기술을 적용한 스마트 모빌리티 사용자들은 개인 라이프스타일에 밀접하게 연관되어 사용할 수 있도록 이해관계자간에 잠재된 요구를 파악하고 새로운 제품-서비스를 제시한다. IoT 스마트 모빌리티 개발을 위하여 사용자 요구사항 분석은 사용자들의 라이프스타일을 고려한 향상된 디지털 기반 제품-서비스를 디자인하기 위하여 아이디어 구체화, 실체화(Embodiment)등의 프로세스를 포함한 리서치 방법, 데이터 분석, 그리고 인터뷰를 진행한다.

가. 설문조사

설문조사는 노인종합복지회관, 장애인 종합복지관을 이용하는 사용자 78명, 보호자 44명, 그리고 요양보호사 32명 등 총 154명을 대상으로 설문조사를 진행하였고 중복되거나 비슷한 의미를 나타내는 답변들을 분류하여 통합하였다. 그 중 대표적인 설문결과를 추출하여 표 2와 같이 내용을 정리하였다.

표 2. 사용자들의 전동보조기기 만족도 설문조사

Table 2. Satisfaction survey on electric auxiliary equipment

설문조사 결과들을 토대로 사용자들이 기존의 전동보조기기를 이용하는 과정에서 발생하는 문제들을 파악하기 위하여 정리하였다. 사용자들의 경험을 시간적 흐름에 따라 시각화함으로써 사용자들이 기존 전동보조기기를 이용하면서 발생했던 페인포인트를 파악하였다.

사용자들이 사용자 경험의 각 단계에서 수행하는 행동에 따라 발생할 수 있는 이슈들을 분석하고 전체적인 맥락을 파악하기 용이하게 그림 1과 같이 사용자 경험맵을 도출하였다.

그림 1. 전동보조기기 사용자 경험맵

Fig. 1. User Experience Map for Electric Assistive Equipment

전동보조기기를 이용하는 사용자들의 만족도를 저하시키는 원인으로는 주행환경 측면의 보도 장해물, 포장불량도로, 그리고 운행 시작 전과 마친 후의 전동 휠체어를 준비하고 정리하는 부분으로 파악되었다.

나. 인터뷰

설문조사 결과를 바탕으로 수행한 인터뷰는 실제 전동보조기기를 이용하는 사용자들을 대상으로 사용성 분석을 진행하였다. 심층적인 인터뷰는 설문조사에서 현재 전동보조기기의 만족도가 낮은 사람들을 대상으로 면밀한 분석을 위하여 포커스 그룹 인터뷰를 실시하였다. 인터뷰 질문들은 참여자들의 전동보조기기 사용경험을 이야기하고 각자의 환경에서 발생할 수 있는 어려움을 파악하였다. 설문조사에서 도출한 전동보조기기 사용 시 불편사항들에 대하여 사용자들간에 경험을 공유하도록 하여 사용자 입장에서의 요구사항과 개선 아이디어를 수집하였다. 인터뷰 내용들은 문서화하였고 데이터 분석에 이용할 수 있도록 인터뷰 응답을 각 특징에 맞게 분류하여 표 3과 같이 정리하였다.

표 3. 사용자 요구사항 분석

Table 3. User requirements analysis

교통약자 요구사항들의 데이터는 필요한 기능의 속성에 따라 분류하여 그룹화하여 일차적으로 정리하였다. 교통약자 요구사항들은 제품-서비스를 개발하는 과정에서 필수적인 기술, 서비스, 안전, 유지보수, 건강, 그리고 경험 측면을 고려하여 필수사항들을 도출하였다. 구체적인 기능 구현을 위하여 현장에서 전문가로 활동하는 요양보호사, 재활보조공학사, 기계공학자, 그리고 IT 전공자들로 구성된 전문가 자문을 받아 자세한 부분들을 속성으로 분류하였다.

2. 교통약자 요구사항 데이터 기반 정량적 분석

설문 결과와 인터뷰 결과들은 교통약자들의 요구사항들을 파악하기 위하여 상위의 속성으로 분류하였다. 하위응답 내용에 해당하는 단어가 등장하게 되면 대표값으로 상위 속성을 맵핑할 수 있도록 정리하였다.

교통약자들의 요구사항들은 1차 설문조사, 2차 인터뷰 결과를 분석하고 핵심어를 추출하여 교통약자 요구사항들의 중요도를 도출하기 위해 텍스트마이닝 기법 중 하나인 TF-IDF (Term Frequency–Inverse Document Frequency) 알고리즘을 이용하여 데이터 분석을 실시하였다. 해당 알고리즘을 사용하면 특정 단어가 해당 문서 내에서 가지는 중요도를 파악할 수 있다. 수식에서 전체설문, 인터뷰 문서 수 D, 특정 단어 수 t, 해당 단어를 포함하는 문서의 수 d일 때, TF-IDF를 계산하는 수식은 식 (1)과 같다.

\(t f i d f(t, d, D)=t f(t, d) x i d f(t, D)\)       (1)

여기서 tf (Term Frequency)는 단어빈도로 특정 단어가 문서 내에 얼만큼의 빈도로 등장하는지를 나타낸다. 수식으로 표현하면 식 (2)와 같다.

\(t f(t, d)=\log (f(t, d)+1)\)       (2)

tf를 구하는 방식은 여러 가지가 있지만 문서 내에 특정 단어가 지나치게 많이 나오는 경우, 제대로 된 tf값을구할 수 없으므로 이를 방지하기 위하여 log-scale 빈도 방식을 사용하였다. idf (Inverse Document Frequency)는 문서 빈도의 역수이다. 전체 문서 개수를 해당 단어가 포함된 문서의 개수로 나눈 것을 의미한다. 이 값은 해당 문서군의 특징을 보여주는 척도로 사용된다. 이 값을 통하여 해당 문서군에서 가치 있는 단어를 찾아낼 수 있다. 수식으로 표현하면 식 (3)과 같다.

\(i d f(t, D)=\log \left(\frac{|D|}{1+|d \in D: t \in d|}\right)\)       (3)

식 (3)에서 분모는 특정 단어의 출현 문서 수를 의미하고 분자는 전체 문서의 개수를 의미한다. 두 개의 함수를 곱하여 TF-IDF를 계산함으로써 사용자 요구사항의 중요도를 파악하는데 활용하였다.

표 4. TF-IDF 중요도 파악

Table 4. Identify the importance of TF-IDF

설문조사와 인터뷰 문서를 바탕으로 데이터 분석을 실시하였다. tf-idf값을 통해서 식별성, 관리성, 기능성, 편의성, 내구성, 그리고 쾌적성이 높은 중요도를 획득했다. 중요도가 높은 특성을 살펴보면 전동보조기기 자체적으로 길찾기 기능이 탑재되었으면 좋겠다는 의견과 장애물 극복성능이 좋았으면 좋겠다는 의견이 채택되었다. 그리고 오래 주행할 때 쾌적하게 이용할 수 있었으면 좋겠다는 의견이 높은 중요도를 획득했다. 중요도가 높은 특성은 사용자들이 우선적으로 개선이 되기를 바라는 부분이므로 개발 우선순위에 반영이 되어야 한다.

3. QFD 기반 교통약자 요구사항 활용한 정성적 서비스 분석

전동보조기기 사용상의 문제를 명확하게 정의함으로써 사용자 요구사항들과 중요도를 도출하였다. 그 내용을 바탕으로 개선된 전동보조기기가 갖추어야 할 기능이 어떤 것인지를 정의하기 위하여 품질기능전개(Quality Function Deployment, QFD)를 작성하였다. 전동보조기기를 이용하는 과정을 따라 기존 전동보조기기의 기술과 서비스 측면에서의 정성적 분석을 실시하였다. 그 결과는 그림 2와 같이 결과를 도출하였다.

그림 2. QFD 기반 정성적 서비스 분석

Fig. 2. QFD-based qualitative service analysis

사용자 요구사항 데이터분석 결과에서 연동성, 미래 지향성, 식별성, 관리성, 심미성, 공공성, 그리고 정보 정확성 같은 평가지표들의 경우 현재의 대중적인 전동보조 기기에서는 비슷한 기능을 찾을 수 없는 것으로 파악되었다. 또한 제어성이나 신뢰성, 안정성, 내구성, 위생성, 쾌적성, 향균성, 기능성, 조작성, 그리고 편의성 등의 평가지표는 현재의 전동보조기기가 가지고 있는 기능이지만 보완이 필요한 기능임을 파악하였다.

Ⅳ. IoT 스마트 모빌리티 서비스 디자인 개발 및 검증

사용자 요구사항 분석은 정성적, 정량적으로 파악하여 명확하게 분석된 데이터들을 IoT 스마트 모빌리티 디자인 개발에 반영하여 수행하였다. 요양보호사, IoT관련 전문가, 재활보조공학사, 기계공학자, 그리고 IT전공자 등 8명의 전문가들의 자문을 통해서 최종 선택된 디자인 안에 대하여 사용성 개선 여부를 검증한다.

1. IoT 스마트 모빌리티 디자인 개발

가. IoT 스마트 모빌리티 기술 체계 분석

정량적, 정성적 사용자 요구사항 분석 내용을 기반으로 IoT 스마트 모빌리티 디자인 개발을 진행한다. 스마트 모빌리티의 성능을 향상시키기 위하여 기술체계에 따라 기능들을 정의하였고 기존의 전동보조기기에서 관련 기능을 찾을 수 있으나 성능이 부족하여 보완되어야 하는 문제 사항들을 그림 3과 같이 정리하였다.

그림 3. IoT 스마트 모빌리티 디자인 개발 기술 체계 분석

Fig. 3. Technology system-based design development

사용자 요구사항 중 성능 정의에 의해 분류된 기능들은 현재 해당 기능을 하는 파트의 성능을 보완하거나 향상시킴으로써 기존 전동보조기기의 성능을 개선시킬 수 있다. 각 기능을 다양한 방법으로 요구사항을 충족하도록 네 가지의 디자인 안을 수립하였다. 전문가 평가단으로부터 차체 제어와 균형측면에서의 안정성에 관한 부분은 균일하지 않은 도로를 지날 때 차체를 잘 제어할 수 있도록 자이로센서를 통해 차체자세를 안정시키는 것이 가장 효율적이라는 의견을, 접히는 부위나 연결부위의 내구성은 보강재를 쓰는 방법이 현실적이라는 의견을 수집하였다. 컨트롤러는 현재의 컨트롤러에서 보호자 등 제 3자가 기기를 활용하는 과정에서 편리하도록 터치패드를 탑재한 착탈식 리모컨 형태의 컨트롤러가 적합하다는 의견을 제시하였다. 이외에도 쾌적성, 위생성에 관한 부분에서는 시트의 통기성을 향상시키고 편의적인 부분에서 열선 시트를, 전체적인 프레임 설계도 상황에 따라 필요한 부분만 채용할 수 있도록 모듈형 프레임방식이 고려되어야 한다고 의견을 개진하였다.

나. IoT 스마트 모빌리티 서비스 체계 분석

사용자 요구사항에서 분석된 내용들 중 자체적인 기능과 서비스부분을 융합하여 새롭게 디자인되는 스마트 모빌리티에서 필요한 기능들을 서비스 측면에서 정의하였다. 기존의 보편적인 전동보조기기에서 관련기능을 찾을 수 없고 성능개선을 위한 솔루션과 서비스가 함께 제공되는 기능들을 정리하여 그림 4와 같이 제시하였다.

그림 4. IoT 스마트 모빌리티 디자인 개발 서비스 체계

Fig. 4. Service system based design development

사용자 요구사항 중요도에서 높은 우선순위를 획득하였던 속성들에 대한 성능개선을 위하여 서비스 정의에 따른 기능을 정리하였다. 서비스 측면에서 정의된 기능을 구현할 수 있는 다양한 방식으로 네 가지의 디자인 안을 채택하였다. 휴대기기와의 연동성, 관리 모니터링 시스템 그리고 공공성에 대한 요구사항을 만족시킬 수 있는 대안으로 디스플레이, 라즈베리파이, 그리고 스마트폰 연동하여 통합 관제서비스 어플리케이션을 활용하면 좋을 것 같다는 전문가의 의견이 있었다. 미래기술을 활용하여 안전성을 향상시키기 위한 방법으로는 장애물 회피기능, 크루즈 컨트롤 기능 등의 대안 중에 장애물 감지 및 회피 기능이 사용자의 요구사항에 가장 부합한다는 의견을 제시하였다. 사용자 커스터마이징 부분은 개개인의 특성을 모두 고려할 수 없는 만큼 현재의 투박한 디자인에서 벗어나 미려한 외관디자인을 하는 것이 가장 현실적이라는 의견을 개진하였다.

2. IoT 스마트 모빌리티 개발에 따른 사용성 평가

사용자의 요구사항 분석에 따라 필요한 기능을 성능, 서비스 측면에서 정의하여 해당 기능을 충족시키는 디자인 스케치 결과물을 그림 5와 같이 도출하였다.

그림 5. 기술, 서비스 체계 기반 디자인 스케치

Fig. 5. Technical and service system based design sketch

사용자 요구사항에 대한 기능을 충족시킬 수 있는 서로 다른 디자인 안을 채택하여 세 가지 컨셉으로 IoT 스마트 모빌리티의 디자인 스케치를 제시하였다. 사용자 요구사항을 만족시키기 위하여 정의한 기능 중 기존의 전동보조기기에 없는 기능은 회색박스로 표시하였다.

A 컨셉은 캐터필러타입 구동장치를 부착하여 지형지물 극복성능을 향상시키고 디스플레이를 장착하여 스마트폰과 같은 플랫폼과 연동, IoT 스마트 모빌리티를 활용한 서비스 성을 강화시킨 디자인이다. B 컨셉은 주행성능을 스포츠휠체어의 캠버의 디자인을 차용하여 직진성, 조작성, 그리고 안정성을 향상시킨 디자인이다. C 컨셉은 구형 바퀴를 차용하여 선회, 수평이동 성능을 강화시키고 가림막을 설치하여 편의성능을 차별화한 디자인이다. 기술, 서비스 체계에 의해 정의된 기능을 디자인 컨셉이 얼마나 만족시키는지 차등화하기 위하여 1, 3, 5점의 점수체계를 부여하였다. 세 가지의 디자인 가운데 최종 디자인을 결정하기 위하여 전문가 평가를 실시, 그림 6과 같이 형태분석 차트를 작성하였다.

그림 6. 디자인 안에 대한 형태분석 차트

Fig. 6. Morphological chart for concept design

사용자 요구사항을 기술, 서비스 체계로 분류하여 필요 기능을 정의한 후 해당 기능을 만족시킬 수 있는 세 가지 형태의 디자인을 제시하였다. 사용자, 전문가들이 각 디자인을 평가하여 형태분석차트를 작성하여 기존 전동보조기기를 기준으로 점수를 계산한 결과 A 컨셉이 가장 높은 점수를 획득했다. C 컨셉도 좋은 평가를 기록하였지만 아직 현실적으로 구현하기 어려운 기술이 접목되어 있다는 전문가의 의견으로 인하여 최종적으로 선택된 디자인은 그림 7과 같다.

그림 7. 사용자를 위한 IoT 스마트 모빌리티 디자인스케치

Fig. 7. IoT smart mobility prototype for the mobility handicapped

전문가들은 사용자의 요구사항을 최대한 반영하면서 비교적 적은 비용으로 구현이 가능한 A 컨셉에 높은 점수를 부여하였다. 기본적인 바퀴 외에 계단이나 턱 등의 특수 지형에 사용가능한 캐터필러로 주행성능을 개선하고 자이로센서를 활용한 차체자세 제어기술을 활용하여 사용자의 자세이탈을 예방할 수 있다. 착탈식 컨트롤러를 채용하여 편의성을 향상시켰고 자동차 시트의 통풍, 열선 기능을 활용하여 욕창 등을 방지하여 사용자에게 쾌적함을 줄 수 있게 하였다. 차체 제어와 네비게이션 같은 서비스 기능도 이용할 수 있도록 연동성을 강화하였다. 또한 사용자 요구사항에 따라 원하는 기능을 구현하기 위하여 라즈베리파이와 디스플레이를 장착함으로써 통합시스템을 구성할 수 있다. 해당 기능을 통하여 추후 공급될 수 있는 공공서비스에 대응할 수 있는 플랫폼으로써의 역할을 수행할 수 있게 될 것으로 기대한다.

Ⅴ. 결론

디지털 트랜스포메이션 시대를 겪으며 교통환경은 급격하고 광범위한 변화를 경험하고 있다. 변화의 중심에는 미래기술을 활용하여 최적화된 이동수단의 패러다임을 제시하기 위하여 노력하고 있는 현실이다. 이동수단의 패러다임은 공공성을 강조했던 과거에서 개인에게 최적화된 이동서비스를 제공하는 방향으로 발전하였고, 서비스를 이용하는 주체에게 큰 편리함을 주고 있다. 하지만 현재의 교통환경에서는 서비스의 혜택을 누리지 못하는 소외계층인 교통약자들이 지속적으로 존재하면서 소외 계층이 최소화될 수 있도록 서비스 디자인이 필요한 상황이다.

본 논문에서는 교통약자를 위한 IoT 스마트 모빌리티를 개발하기 위하여 교통약자를 대상으로 설문조사를 진행하였다. 사용자들의 기존 전동보조기기 사용 만족도를 조사하여 만족하지 못한다고 답변한 이들을 대상으로 포커스 그룹 인터뷰를 통하여 심층조사하였다. 응답 내용을 기술, 서비스 체계에 따라 속성을 분류하고 데이터로 변환하여 정량적 기능 분석을 위해서 TF-IDF 알고리즘을 활용, 사용자들의 요구사항 우선순위를 파악하였다. 정성적 서비스 분석을 진행하기 위하여 사용 프로세스, 기능을 기준으로 분류한 속성들로 QFD를 작성하였고 해당 속성들을 만족시키기 위한 기능을 정의하였다. 그리고 도출된 기능정의를 기반으로 서비스 디자인 검증을 위하여 해당 기능을 수행할 수 있도록 디자인들을 도출하였다. A 컨셉은 IoT 스마트 모빌리티를 활용한 서비스 성을 강화시킨 디자인으로 지형지물 극복 성능과 디지털 플랫폼과 연동성을 확대한 서비스를 제시하였다. B 컨셉은 스포츠 휠체어의 캠버의 디자인을 차용하여 직진성, 조작성, 그리고 안정성을 향상시켰다. C 컨셉은 선회, 수평 이동성능을 강화시키기 위하여 구형 바퀴를 채택하였고 편의 성능을 위하여 가림막을 설치하였다. 현장에서 필수적으로 반영해야 되는 요소들을 추가하기 위하여 경험이 풍부한 전문가들로 구성된 평가단으로 디자인에 대한 평가를 진행하였다. 전문가의 의견으로 기능 대비 경제성, 효율성 그리고 범용성 등의 측면에서 A 컨셉이 우수하다는 종합적인 의견을 반영하여 최종 디자인 안으로 채택하였다. 다만, 새로 디자인된 IoT 스마트 모빌리티의 기능을 활용하기 위한 소프트웨어 펌웨어 개발, 실시간 콘텐츠 제공에 대한 후속 연구가 필요할 것으로 사료된다. 후속 연구는 IoT 스마트 모빌리티를 활용한 스마트 환경에 적용할 수 있는 공공서비스 제공으로 교통약자를 위한 통합형 솔루션을 제시함으로써 교통약자의 이동편의성을 증진시키는데 큰 도움이 될 것으로 기대한다.