혼합현실 환경에서 사용자 인터페이스 배치 거리에 따른 사용성 평가: 프로세믹스 이론을 중심으로

MR에서는 UI가 물리적 공간에 떠 있는 형태로 배치되며(그림 1), 사용자는 손과 시선 등의 자연스러운 동작으로 이를 조작한다. 이와 같은 공간적 인터페이스는 기존의 2차원의 화면 기반 인터페이스와는 달리 UI가 3차원(Three Dimensional)의 물리적인 공간상의 특정 위치를 차지한다는 특징이 있다[8]. 이는 MR 인터페이스의 핵심 속성으로, 공간적 요인과 사용자의 관계가 MR 경험 전반에 직접적인 영향을 미친다[9].

MR 환경에서는 UI가 물리적 공간 내에 배치되기 때문에, UI의 거리와 크기, 배경과의 관계는 사용자의 시각적 주의 집중과 정보 인식 방식에 직접적인 영향을 미친다[10]. MR 환경에서 UI가 가까운 거리에 위치하면 UI는 사용자의 시야를 넓게 차지하며 가상 객체가 현실 배경을 가릴 가능성이 높아지며, 반대로 먼 거리의 UI는 배경이 넓게 노출되어 상대적으로 UI가 작게 보일 수 있다. 이에 따라, UI의 크기가 거리 변화에 따라 사용자의 정보 해석이나 선택 방식에도 영향을 줄 수 있다.

더 나아가 UI가 현실 배경과 시각적으로 얼마나 중첩되는지에 따라 사용자의 주의가 분산된다. 이는 몰입감 저하, 인지적 피로, 오류 등으로 이어질 수 있다[11]. 예컨대 AR 환경에서 텍스트를 화면 상·중·하 위치에 배치했을 때 인지 부하와 이해도의 차이가 나타났고[12], 배경의 복잡성과 대비 요소가 가독성에 직접적인 영향을 주는 것으로 확인되었다[13]. 또한 UI의 크기나 대비가 과업 수행 효율을 달라지게 한다는 결과도 보고되었다[14]. 지금까지의 이러한 논의들은 주로 UI의 위치, 배경 중첩, 크기와 같은 요소에 초점을 맞추어 왔으며, 사용자와 UI 간의 거리 자체를 독립 변수로 설정해 실증적으로 분석한 사례는 매우 드물다. 이는 MR UI 설계에서 거리 요소가 충분히 탐구되지 않았음을 보여주며, 본 연구는 해당 주제를 검토함으로써 향후 연구의 토대를 마련하고자 한다.

AVP는 시각적으로 안정적인 경험을 제공하기 위해 UI가 가까워지거나 멀어짐에 따라 크기가 동적으로 조정되어 일관된 모양과 사용성을 유지할 수 있도록 돕는 다이나믹 스케일(dynamic scale) 기능을 지원한다[15].

그러나 이러한 크기 조정이 시각적 인식의 일관성에는 기여하지만, 실제 공간 내에서 사용자가 느끼는 심리적 편안함이나 조작 편의성까지 보정하지는 못한다. 예를 들어, UI가 멀리 배치되어 주변 배경과의 시각적 간섭이 증가하거나 거리감으로 인해 조작이 불편하게 느껴질 수 있다[10][13]. 따라서 다이나믹 스케일 기능을 보다 효과적으로 활용하기 위해서는, UI의 배치 거리, 배경과의 중첩도, 인지적 편안감, 조작 편안감 등을 고려하여 UI를 설계해야 한다.

프로세믹스(Proxemics) 이론은 인간이 공간을 어떻게 사용하고, 그 공간적 거리가 인간의 사회적 관계와 의사소통에 어떤 영향을 미치는지 분석한다[16]. 이는 인간이 타인과의 물리적 거리를 어떻게 인식하고 조절하는지를 설명하는 사회 심리학적 이론으로, 인간 행동과 커뮤니케이션 양식에 있어 공간의 역할을 체계적으로 분석한 개념이다. 이 이론은 인간의 공간 사용 방식이 문화적, 심리적 요인에 따라 달라지며, 서로 다른 거리 구간은 각기 다른 사회적 의미와 상호작용 양식을 내포하고 있다고 본다. 따라서 각 거리 범주에 따라 상호작용의 성격을 구분할 수 있다(표 1). 예를 들어, 밀접거리에서는 높은 수준의 정서적 교류가 이루어지는 반면, 공공 거리에서는 공식적이고 일방적인 정보 전달이 주를 이룬다. 이와 같은 거리 구분은 물리적 환경뿐만 아니라, MR과 같은 가상 공간에도 적용할 수 있다. 사용자는 MR 환경에서의 시선과 제스쳐를 통해 상호작용하여 공간적 감각을 경험한다. 따라서 UI가 어느 거리에 배치되느냐에 따라 사용자가 느끼는 공간감이달라지며 이는 사용자의 경험에 영향을 끼칠 수 있다.

Table 1.

Classification of proxemics distances

AVP와 같은 MR 기기에서는 UI가 사용자의 시야 내의 공간, 즉 실제 물리 공간 위에 배치되는 형태로 구현된다. 이러한 실제 공간 기반의 UI 거리 배치는 사용자 경험에 영향을 미칠 수 있다. 이때 UI와 사용자 간의 거리를 단순히 기술적 설정이 아닌, 사용자가 심리적으로 어떻게 받아들이는지를 기준으로 설계할 필요가 있다.

따라서 MR 환경에서의 UI 설계 시에는 단순히 화면 상의 거리 수치와 더불어 사용자가 해당 거리를 심리적으로 어떻게 반응하는지에 대한 이론적 기반이 필요하다. 이에 본 연구는 프로세믹스가 정의한 사회적 상호작용 거리를 물리적 타인과의 관계가 아니라 UI 객체와 사용자의 관계로 전환하였다. 이에 따라 상호작용 거리의 개념을 인지적 거리감으로 확장하여 해석하였으며, 이는 사회적 거리 구분이 인간 상호작용의 질적 차이를 규정하듯 UI와 사용자 간의 거리가 주의 집중, 접근성, 몰입감의 차이를 형성한다는 점에서 구조적 유사성을 갖는다. 본 연구는 이러한 개념적 전환을 토대로 MR 환경에서 사용자 경험을 설명하고, UI 배치 거리에 따른 효과를 분석하는 이론적 기반으로써 활용한다.

본 실험에서는 UI 배치 거리를 0.5 m, 1 m, 2 m의 세 가지 조건으로 설정하였다. 이러한 구성은 프로세믹스 이론과 MR 환경에서 UI 설계 가이드라인에서 제시하는 기준을 종합적으로 고려한 결과이다.

프로세믹스 이론은 인간의 상호작용을 심리적 거리 인식에 따라 밀접 거리(0–0.45m), 개인적 거리(0.45–1.2m), 사회적 거리(1.2–3.6m)로 구분하며(표 1), 이는 MR 환경에서 UI와 사용자 간의 거리 설계 시 이론적 근거로 활용하였다. 특히 MR 기기에서의 시선 및 제스처 기반 상호작용은 사용자의 공간 인지와 밀접하게 연결되므로, UI 설계에 있어 거리 배치는 핵심적 변수로 작용한다.

0.5 m는 개인적 거리의 하한값에 해당하며, 디자인 가이드라인에서 허용 가능한 최소 거리로 권장된다[21],[22]. 1m는 프로세믹스 이론에서 개인적 거리와 사회적 거리의 경계에 해당하는 값이며, 거리 인식의 전환 구간이므로 사용성의 변화를 관찰하기 용이하다. 2m는 사회적 거리의 하한에 해당하는 배치 거리이다. 2m를 초과하는 배치에서는 시각적 정확도와 반응 속도가 저하되며, 지속적인 응시로 인한 인지적 부담과 근골격계 피로가 가중될 수 있다[23]. 이에 따라 본 실험에서는 UI 최대 배치 거리를 2m 이내로 제한하였다.

따라서 본 연구는 프로세믹스 이론과 MR 환경에서 실제로 활용되는 UI 설계 기준을 모두 반영하여, 거리 변화가 사용성에 미치는 영향을 실증적으로 분석할 수 있는 기반을 마련하였다. 특히 세 가지 거리 조건은 프로세믹스 이론의 거리 범주를 MR UI 설계 맥락으로 확장한 것으로, 사회적 상호작용에서 심리적 안정감을 규정하는 거리 개념을 사용자–UI 관계에 적용함으로써 MR 환경에서의 거리 배치와 사용성 간의 연관성을 탐색할 수 있도록 하였다.

UI의 시각적 구성과 흐름은 모든 거리 조건에서 동일하게 유지하여, UI 배치 거리 외의 변수는 통제하였다(그림 2, 3). UI의 시각적 구성과 흐름은 모든 거리 조건에서 동일하게 유지하여, UI 배치 거리 외의 변수는 통제하였다.

Fig. 2.

Experimental stimuli*This is an experimental stimulus presented in Korean, reflecting the language characteristics of the participant group.

Fig. 3.

Experimental procedure flowchart

실험은 Apple Vision Pro를 사용해 실내조명 환경에서 진행되었으며, 피험자는 의자에 착석한 상태로 과업을 수행하였다(그림 4). 실험에 사용된 UI는 월드 스페이스(World space) 방식으로 배치되었다. 이는 UI가 사용자의 시야에 따라 함께 움직이지 않고, 실제 공간의 특정 지점에 고정된 상태로 제시되는 방식을 의미한다. 따라서 사용자가 시선을 돌리거나 몸을 회전하면 UI는 여전히 공간 내 같은 위치에 존재하는 것으로 인식된다. 또한 과업 수행은 손 제스처와 시선 기반 인터랙션을 통해 이루어졌으며, 사용자는 시선과 손 제5스쳐로 직접 UI 요소를 선택하거나 조작을 완료하였다.

Fig. 4.

Experiment environment

본 연구에서는 온라인 쇼핑 서비스 UI를 과업 시나리오로 선정하였다. 쇼핑 UI는 MR 환경에서 실제 활용 가능성이 높은 대표적 서비스일 뿐 아니라, 탐색–선택–확인–구매로 이어지는 단계적 구조가 명확하여 인지적 부하, 시각적 피로, 조작 편의성 등 사용성 지표를 측정하기에 적합하다. 특히 상품명·가격 정보 등 텍스트 요소와 버튼·이미지와 같은 시각적 요소는 거리 변화에 따라 가독성과 조작성의 차이가 뚜렷하게 나타나므로, 본 연구에서 검증하고자 한 거리 변수의 효과를 실험적으로 분석하는 데 유리하다.

실험 참가자는 총 45명으로, 정상 시력을 가진 20–30대 성인 남녀로 구성되었다. 참가자는 MR 기기 사용 경험이 없거나 최대 1~2회 이내의 경험만 가진 경우로 제한하였다.

참가자는 실험 시작 전에 안내 영상을 시청한 후, 시선 보정(Eye Calibration)과 손 제스처 설정(Hand Setup)을 수행하였다(그림 5). 이후 각 거리 조건에서 그림 6의 (a)에 제시된 지시문을 따라 동일한 과업을 2회씩 수행하였으며, 각 과업은 거리 조건이 무작위로 제시되도록 설정하였다. 이 과정에서 과업 수행 정확도와 완료 시간을 측정하였다. 총 6회의 과업을 완료한 뒤, 참가자는 사용성 평가 설문에 응답하고 인터뷰를 진행하였다. 전체 실험 시간은 참가자 1인 기준 약 30~40분이 소요되었다.

Fig. 5.

Experiment environment

Fig. 6.

Experimental instructions*This is an experimental stimulus presented in Korean, reflecting the language characteristics of the participant group.

본 실험은 UI 배치 거리가 사용성에 미치는 영향을 종합적으로 분석하기 위해, 과업 수행 기반의 정량적 데이터와 설문 기반의 정성적 데이터를 병행하여 수집하였다. 평가 항목의 구성은 효과성, 효율성, 만족도를 중심으로 각 요소를 측정할 수 있도록 총 8개의 세부 평가 항목을 도출하였다(표 2).

정량적 데이터는 실험 중 참가자가 수행한 각 과업을 완료 시간과 과업 수행 정확도 데이터를 포함한다. 수행 시간은 UI 과업 전체를 완료하는 데 걸린 시간을 측정한 값이며, 정확도는 시스템이 설정한 목표 조작과 실제 사용자의 행동 간 일치 여부를 기준으로 평가되었다.

정성적 평가는 실험 종료 후 실시한 설문을 통해 수집되었다. 설문지는 실험 참가자가 각각의 거리 조건에서 경험하고 사용성을 5점 Likert 척도로 응답하도록 구성하였으며, 각 거리 조건별로 17개의 질문으로 이루어져 있다(표 4). 각 세부 항목은 MR 환경의 특성과 실험 목적을 고려하여 구성한 항목이다. 이와 같은 구조를 바탕으로 본 연구는 거리 조건의 변화가 사용자 행동과 주관적 인식에 미치는 영향을 입체적으로 분석할 수 있는 평가 프레임을 마련하였다.

Table 4.

Derivation of usability evaluation items

본 연구에서는 사용성 평가 항목인 효과성, 효율성, 만족도에 대해 Cronbach’s α 값을 산출하여 신뢰도를 검증하였다. 각 항목은 0.5m, 1m, 2m의 조건에서 개별적으로 분석하였으며, 대부분의 지표가 신뢰도 기준인 .80 이상을 충족하였다(표 5). 일부 항목에서 .70 미만의 값이 나타난 것은 실험 설계상 다양한 요인을 반영한 문항 구성의 영향으로 해석되며, 이는 초기 탐색적 연구의 특성을 고려할 때 허용 가능한 범위로 볼 수 있다.

Table 5.

Reliability coefficient results for usabilityevaluation items

또한 평균과 표준편차 분석 결과, 1 m 조건에서 세 지표 모두 평균 값이 가장 높았으며(효과성 M=4.31, 효율성 M=4.25, 만족도 M=4.24), 표준편차는 전반적으로 낮게 나타나 응답 간 일관성이 높았다. 반면, 0.5m 조건에서는 평균값이 상대적으로 낮고(만족도 M=2.91), 표준편차가 높아(SD=1.16) 평가에 대한 의견 차이가 컸음을 시사한다.

본 절에서는 MR 환경에서 UI 배치 거리에 따른 효과성을 분석하였다. 평가는 과업 수행 정확도와 설문 데이터를 기반으로 진행되었으며, 이를 통해 표 3의 연구 문제 RQ1과 RQ2를 검증하였다.

• 과업 수행 정확도 분석

본 연구에서는 사용자가 UI 상에서 수행한 개별 클릭 시도를 기준으로, 기존의 이진 판단 대신 클릭 성공 가능성을 반영한 연속적 지표를 사용하였다. 단순 성공 여부만으로는 조건별 차이를 정밀하게 분석하기 어렵기 때문에, 각 클릭 시도의 성공 확률을 산출하여 정확도를 정의하였다. 이를 위해 클릭 성공 여부를 종속변수로 하는 로지스틱 회귀 모델을 구축하고, 예측 확률을 정확도 점수로 사용하였다. 모델은 Abase, Page, Ypos를 설명변수로 하며, 각 클릭 시도의 정확도는 수식 (1)에 따라 계산된다. 추정된 회귀 계수는 β₀ = 1.2252(상수항), β₁ = 6.1290(Abase), β₂ = -0.8440(Page), β₃ = -2.0848(Ypos)이다. 정확도 평균은 1m(0.91) > 0.5m(0.90) > 2m(0.89)순으로 나타났다. 거리 조건에 따른 정확도의 차이를 분석하기 위한 프리드만 검정을 실시한 결과 χ²(2)=0.733, p=.693로 나타나, 거리 조건에 따른 과업 정확도 차이는 통계적으로 유의하지 않았다(표 6). 따라서 과업 정확도에 대한 연구 문제 RQ 1은 지지되지 않았다.

Table 6.

Task accuracy by distance condition

• 설문 기반 효과성 분석

효과성 설문 데이터는 3가지 세부 지표를 통해 7가지 문항으로 평가하였다. 각 문항별로 프리드만 및 켄달의 W 검정 결과를 분석한 결과는 다음과 같다(표 7). 배경 중첩도를 제외한 나머지 모든 문항에서 거리 조건에 따른 유의미한 차이를 보였다(p<.001). 특히 모든 문항에서 1m 거리 조건의 평균 순위가 가장 높게 나타났다. 특히 그림 7과 같이 모든 문항에서 1m 거리 조건이 가장 높은 평균 순위를 기록했다. 또한, 문항 7의 의견 합치도(Kendall’s W=.655)가 가장 높게 나타났다. 참가자 인터뷰에서는 다음과 같은 반응을 확인하였다.

Table 7.

Friedman test results for effectiveness evaluation

Fig. 7.

Box plot of effectiveness ratings by UI Distance conditions

“...0.5m 조건에서는 너무 가까워서 정보가 잘 읽히지 않았고 눈의 초점 잡는 게 어려웠습니다.”(실험참여자 3번, 남, 27세)
“...1m 조건에서 UI의 거리감이 가장 자연스럽게 느껴졌습니다.”(실험참여자 29번, 남, 24세)
“...0.5m 조건에서 UI와 배경이 뭉쳐 보여서 글을 여러 번 읽어야 했습니다.”(실험참여자 28번, 여, 26세)
“...0.5m 조건에서 UI는 크기가 커서 읽기 어려웠습니다.” (실험참여자 16번, 여, 29세)

이를 종합하여, 참가자들이 1m 거리에 배치된 UI를 가장 편안하게 느꼈음을 확인할 수 있다.

이를 종합하여, 정확도에 관한 연구 문제 RQ 1은 지지되지 않았으나, 설문 조사를 통한 효과성 평가에서 유의미한 차이가 나타나 RQ 2가 지지되었다. 즉, MR 환경에서 1m의 거리 조건이 사용자의 가독성 및 거리 공간 인지 측면에서 가장 효과적인 UI 배치 거리로 평가되었다.

본 절에서는 MR 환경에서 UI 배치 거리에 따른 사용성의 효율성을 분석하였다. 평가는 과업 수행 시간과 설문 기반 데이터를 활용하여 수행되었으며, 이를 통해 표 3의 연구 문제 RQ3과 RQ4을 검증하였다.

• 과업 완료 시간 분석

과업 수행시간은 2m(10.9) < 1m(12.19) < 0.5m(13.14)순으로, UI가 멀리 배치될수록 수행 시간이 단축되는 경향을 보였다. 거리 조건에 따른 수행 시간의 차이를 검증하고자 프리드만 검정 결과, 통계적으로 유의미한 차이가 나타났으며(χ²(2)=19.511, p<.001), 특히 2m 거리 조건에서 평균 수행 시간이 가장 짧게 나타났다(표 8).

Table 8.

Task Completion Time Results

• 설문 기반 효율성 분석

효율성 설문 데이터는 조작 편의성과 인지 부하에 관련된 5가지 문항으로 평가하였으며, 문항별 프리드만 및 켄달의 W 검정 결과는 다음과 같다(표 9). 모든 문항에서 거리 조건에 따른 유의미한 차이가 나타났다(p≤.001). 특히 문항 9와 문항 12는 높은 의견 합치도(Kendall’s W=.505, .386)를 보이며 거리 조건 간 차이가 두드러졌다. 모든 문항에서 그림 8과 같이 1m 거리 조건이 가장 효율적인 것으로 평가되었다. 참가자 인터뷰에서는 다음과 같은 반응이 나타났다.

“...0.5m 조건은 컴퓨터를 가까이서 보는 느낌이었습니다.”(실험참여자 41번, 여, 26세)
“...0.5m 조건에서 화면이 가까워 시야가 좁아 불안감이 느껴졌고, 눈의 초점을 잡기 어려웠습니다.”(실험참여자 32번, 남, 27세)
“...2m 조건에서 UI가 멀게 느껴져서 버튼 터치가 쉽게 안되는 느낌이었습니다.”(실험참여자 2번, 남, 27세)
“...2m 조건에서 UI가 멀리 있다 보니 주변의 실제 환경이 시야에 거슬리는 느낌이 들었습니다.”(실험참여자 14번, 남, 32세)

이를 종합하여 조작 편의성 및 인지적 부담 측면에서 1m가 가장 효율적 거리 조건임이 확인되었다.

Table 9.

Friedman test results for efficiency evaluation

Fig. 8.

Box plot of efficiency ratings by UI distance

이와 같은 결과를 통해 과업 수행시간 및 설문 기반의 효율성은 거리 조건에 따라 통계적으로 유의미한 차이를 보였으며, 특히 수행시간은 2m거리에서 가장 짧았으나, 조작 편의성 및 인지 부하 측면에서는 1m 거리 조건이 가장 효율적이라는 평가를 받았다. 이를 근거로 RQ 3과 RQ 4는 모두 지지되었다.

본 절에서는 MR 환경에서 UI 배치 거리에 따른 만족도를 분석하고, 표 3의 연구 문제 RQ5를 검증하였다. 평가는 설문 조사를 통해 수행되었다.

• 설문 기반 만족도 분석

총 5개의 문항으로 만족도를 측정한 결과, 모든 항목에서 통계적으로 유의한 차이가 나타났다(p<.001). 모든 문항에서 1m 거리 조건이 가장 높은 평균 순위를 기록했으며, 특히 문항15와 문항16에서 높은 의견 합치도(Kendall’s W=.404, .568)를 보여 참가자들이 1m 거리를 가장 편안하고 만족스럽다고 평가했음을 확인할 수 있다(표 10, 그림 9). 참가자 인터뷰에서는 다음과 같은 반응이 나타났다.

Table 10.

Friedman test results for satisfaction evaluation

Fig. 9.

Box plot of satisfaction ratings by UI distance

“...2m 조건에서 UI는 쇼핑하기엔 큰 감이 있었습니다. 영상 시청에 어울리는 크기라고 생각합니다.”(실험참여자 45번, 여, 27세)
“...2m 배치 거리의 UI는 영화나 드라마를 볼 때 몰입감 있을 것 같습니다.”(실험참여자 24번, 남, 33세)
“..2m 조건은 쇼핑 품목을 가까이서 보고 싶은데 티비 시청을 하는 느낌이였습니다.”(실험참여자 38번, 여, 27세)
0.5m에서 눈과 목의 피로가 가장 높았습니다.”(실험참여자 24번, 여, 26세)
1m에서 거리감이 가장 적당하다고 느꼈습니다.”(실험참여자 25번, 남, 28세)

또한, 후속 설문을 통해 사용자의 주관적 선호도를 파악한 결과, 향후 MR 환경에서 가장 선호하는 UI 거리로 1m를 선택한 비율이 68.9%로 나타났으며, 실제로 가장 편안한 경험을 제공한 거리 조건으로도 1m가 66.7%로 나타났다(그림 10).

Fig. 10.

Response proportion by preferred UI Distance

이를 통해 MR 환경에서 UI 배치는 1m 거리 조건이 사용자 만족도 측면에서 가장 적합함을 확인하여 RQ 5는 지지되었다.