유아 식습관 개선을 위한 인터랙티브 에듀테크 콘텐츠 설계: AR 글래스와 IoT 젓가락을 중심으로

１-1 연구 배경 및 목적

유아기는 신체 성장과 인지 및 정서적 발달이 활발히 이루어지는 시기로, 이 시기에 형성된 식습관은 유아의 평생 건강과 밀접한 관련이 있다. 올바른 식습관은 신체적 성장과 발달뿐 아니라 정서적 안정성에도 긍정적인 영향을 미친다[1]. 그런데 한 번 형성된 식습관은 쉽게 변하지 않으며, 잘못된 습관은 생애 후반기의 건강 문제로 이어질 가능성이 크다[2]. 현재 유아 식습관 교육은 중요성이 높게 인식되고 있지만, 실제 현장에서는 체계적인 지원과 프로그램 및 관련 연구가 부족하여 학부모의 인식이 실천으로 이어지는 데 많은 어려움이 있다. 이는 교육기관과 가정 간 소통 시간이 부족하고, 보호자들 또한 충분한 영양 지식을 갖추지 못해 효과적인 식습관 지도가 어렵기 때문이다[3]. 그 결과, 영유아는 바람직한 식사 행동 발달에 어려움을 겪고 편식 등의 식생활 문제가 발생하는 실정이다[2]. 따라서 유아기에 올바른 식습관을 형성할 수 있는 보다 체계적이고 효과적인 접근법이 필요하며, 다양한 기술의 활용이 고려된다. 이때 증강현실(AR;Augmented Reality) 기술은 유아에게 몰입감 높은 학습 환경을 제공하여 학습 참여도를 높이고, 시각적이고 직관적인 인터페이스를 통해 유아가 적극적으로 참여하도록 유도할 수 있다[4]. 사물인터넷(IoT;Internet of Things) 기술은 실시간 데이터 수집과 분석을 통해 사용자의 식습관에 대한 맞춤형 피드백을 제공한다[5]. 이러한 AR과 IoT를 활용한 접근은 유아의 흥미를 유발하고, 개별적 특성을 고려한 교육이 가능하다는 점에서 기존 방법의 한계를 극복할 수 있다. 이에 따라 유아 생활 습관 개선 교육에 관한 선행 연구들이 영상 기반 학습에서 웨어러블·IoT·AR 등 실시간 상호작용 기술을 활용하는 학습으로의 확장을 시도하고 있으나 단일 기술 적용에 그치거나 부모 참여와 가정에서 관리적 맥락을 충분히 반영하지는 못하였다. 이에 본 연구는 AR 글래스와 IoT 젓가락을 융합한 이중 참여형 모델을 제안하여, 유아에게는 실시간 피드백을, 부모에게는 영양 데이터와 코칭 기능을 제공함으로써 기존 연구와 차별화된 교육적 접근을 시도한다. 유아기의 까다로운 식습관 문제를 개선하고, 부모가 유아의 건강한 식생활을 지원할 수 있는 기술 기반 솔루션을 탐구하는 것을 목적으로 하며, 이를 통해 유아가 즐겁고 자연스럽게 올바른 식습관을 형성하고, 평생의 건강한 식생활을 이어갈 수 있도록 돕고자 한다.

1-2 연구 범위와 방법

본 연구는 4~7세 유아의 식습관 교정을 위해 IoT 젓가락과 AR 글래스를 활용한 디지털 콘텐츠 및 인터페이스 디자인을 제안하고 검증하는 것을 목적으로 한다. 연구는 유아 식습관 교정을 위한 기술 기반 솔루션 개발이라는 목표하에 이론적 고찰과 현황 분석을 통한 설계 방향 도출, 사용자 중심 설계 및 프로토타입 구현, 그리고 효과성 검증의 3단계 연구 프로세스를 거쳐 진행되었다.

2-1 유아의 생활 습관 개선 교육에 활용되는 디지털 기술 동향

어린 시절의 생활 습관은 평생을 좌우하는 중요한 요소로, 유아의 발달에 큰 영향을 미친다. 특히 가정 내에서 유아에게 생활 습관을 지도하는 역할은 매우 중요하지만, 맞벌이 가구가 증가함에 따라 유아의 교육에 대한 지속적인 관심과 지도가 어려워지고 있다. 이러한 상황에서 디지털 기술은 유아 교육에 새로운 기회를 제공하고 있으며, 이를 통해 보다 효율적이고 지속적인 교육이 가능해지고 있다. 가장 흔한 방법으로는 디지털 디스플레이를 활용하여 유아들의 바른 생활 습관을 돕는 영상 콘텐츠 제공하는 것이다. 그러나 안은솔의 연구에 따르면 이러한 단순 시각적인 영상 매체는 유아의 잘못된 생활 습관을 파악하고, 아동 스스로 행동을 변화시키도록 지속적인 동기를 부여하는 데에는 뚜렷한 한계점이 있다. 이에 따라, 디지털 기술을 접목한 새로운 교육 방식이 필요하다[6]. 최근에는 밴드형 웨어러블 장치와 IoT 시스템을 기반으로 유아의 생활 습관을 실시간으로 인식하고 피드백을 제공하는 방법이 제시되고 있다. 예를 들어, 손 씻기, 식사하기, 양치하기 등의 주요 생활 습관을 인식하는 알고리즘을 구현하여, 유아가 올바른 습관을 형성할 수 있도록 돕는 시스템이 개발되었다. 이러한 기술은 유아가 각 행동을 실시간으로 실천하고, 그에 맞는 피드백을 받을 수 있도록 하여 교육의 효과를 극대화한다[6]. 증강현실 기술을 활용한 유아 놀이 활동도 많이 개발되고 있으며, 다수의 선행 연구가 AR 활용의 교육적 효과를 보여주고 있다. Kazakou와 Koutromanos의 연구에서는 증강현실 스마트글라스를 활용한 교육이 기존 모바일 기기 대비 몰입도와 학습 동기, 집중력을 높이는 데 효과적이며, 특히 학습 자료를 실제처럼 경험할 수 있는 ‘현존감’과 ‘손을 자유롭게 사용할 수 있는 상호작용성’이 몰입형 학습에 긍정적 영향을 미친다고 보고했다[7]. Jochen Kuhn, Paul Lukowicz의 연구 또한 웨어러블 컴퓨팅 환경에서 현실과 가상 정보의 융합이 학습자의 자율적 탐구 의지와 지적 호기심을 통계적으로 유의한 수준에서 증진시킨다는 경험적 근거를 제시하였으며, 이는 기존의 일시적 관심 유발과는 구별되는 지속적 학습 동기 향상 효과로 해석된다[8]. 박세아의 연구에서는 집중력이 짧은 유아기 아이들에게 게임성과 체험형 콘텐츠가 결합한 증강현실 기술 기반 서비스는 집중력 저하 문제도 일부 해결할 수 있음을 시사했다[9].

이를 바탕으로 본 연구는 유아의 올바른 식습관 형성을 효과적으로 지원하기 위해, 증강현실(AR)과 사물인터넷(IoT) 기술을 융합한 인터랙티브 교육 방안을 제안한다.

2-2 유아 발달 단계와 올바른 식습관 형성의 중요성

유아기는 만 2세부터 만 5세까지로, 신체적 성장과 인지 및 정서적 발달이 활발히 이루어지는 시기이다. 이 시기는 식습관이 형성되는 중요한 시기로, 이때의 영양 상태는 아동기의 성장과 발달뿐만 아니라 성인기의 건강과 삶의 질에도 장기적으로 영향을 미치는 중요한 발달의 핵심 요소이다[10]. 특히 음식에 대한 선호와 거부를 분명하게 표현하는 편식이 쉽게 나타날 수 있으며 이는 ‘맛’과 ‘식감’에 대한 민감성에서 비롯된다[11]. 그러나 불균형한 식습관은 성장 부진과 면역력 저하를 초래할 수 있다. 김지선과 강수경의 연구에 따르면 까다로운 식습관을 가진 유아가 연령 대비 체중, 신장, 체질량지수(BMI;Body Mass Index)와 같은 성장 지표에서 유의미한 저하를 보였으며, 이는 식사의 다양성 부족과 관련이 깊었다[12]. 더불어 잘못된 식습관은 유아의 행동 조절 능력 및 정서적 발달에도 영향을 미친다. 부적절한 식습관은 불안, 위축과 같은 내면화된 행동 문제와 공격성, 과잉행동 같은 외현화된 행동 문제의 발생 위험을 증가시킨다는 연관성이 구체적으로 제시된 바 있으며, 유아기의 식습관 문제가 정서적 안정과 행동 조절 능력에 밀접한 연관이 있음이 연구되었다[13]. 이는 유아의 사회적 상호작용에도 영향을 미친다. 김은영의 연구에서는 편식이 심한 유아는 또래와의 부정적인 상호작용 경험 빈도가 높아 사회적 기술 발달에 부정적인 영향을 미칠 수 있다고 보았다[14] 이처럼 유아기 잘못된 식습관은 신체·정서·사회적 발달에 부정적 영향을 미치므로, 긍정적 식사 경험을 통한 건강한 식습관 형성 환경 조성이 필요하다.

2-3 유아 식습관 교육에서 중요한 점

여러 선행 연구를 통해 유아 식습관 교육에서 고려되어야 할 점들을 살펴보았다. 첫 번째는 지속성과 반복성이다. 유아의 식습관 변화를 유도하기 위해선 지속적인 교육 프로그램이 필요하며, 교육 현장과 가정이 연계된 통합적 접근이 이루어지지 않으면 교육 효과가 장기적으로 유지되기 어렵다[15]. 특히 영양 정보와 함께 반복적으로 음식을 접하게 하는 교육 방식은 유아의 과일 및 채소 섭취 증가에 유의미한 영향을 주는 것으로 보고되었다[16]. 두 번째, 긍정적인 식사 환경 조성이다. 부모가 식사 시간에 적극적인 격려 위주의 식생활 지도를 행할 경우, 자녀는 주요 식품군을 고루 섭취하고, 위생 습관이나 섭식 태도 측면에서도 더 개선된 행동을 보이는 경향이 확인되었다[17]. 이는 부모의 강압적 지시보다 지지적인 태도로 섭취를 격려하는 방식이 균형 잡힌 식습관 형성에 이바지할 수 있음을 시사한다. 세 번째, 맞춤형 접근과 다감각적 체험 활동이다. 부모가 합리적인 식사 규칙을 설정하되 자녀의 개별적 요구에 유연하게 대응하는 양육 방식은 아동의 전반적인 식사 질 향상과 긍정적 연관성을 보였다[18]. 또한 편식과 같은 식행동 문제는 아동 개인의 특성과 환경적 요소가 복합적으로 작용한 결과이며, 각 아동의 편식 유발 요인을 정확히 진단하고 이에 적합한 개별화된 중재 전략을 수립하는 것이 필수적으로 강조되고 있다[19]. 이때, 아동의 건강한 식습관 행동을 향상하는 데 있어 체험 활동이 효과적인 전략이 될 수 있다. 특히 직접 만지고 맛보는 경험과 창작 활동, 스토리텔링을 통한 놀이형 학습 방법들이 미취학 아동의 영양 관련 인식과 실제 섭취 행태 개선 전략으로 주목받는다[20]. 마지막으로, 교육적 효과를 증대시키는 디지털 콘텐츠 기반 놀이 학습이다. 현실 세계의 활동을 게임 구조와 결합한 대체현실게임(ARG; Alternate Reality Game)을 활용한 교육적 접근은 아동의 영양 지식 향상과 식행동 개선에 유의미한 결과를 도출한 바 있으며[21], Adobe XD를 활용해 제작한 인터랙티브 프로토타입이 영양 교육 개념을 학습하는 데 효과적으로 참여시키고 전반적인 지식의 향상을 이끌어 낼 잠재력을 보여준다는 연구 결과도 보고되었다[22]. 이는 게임 기반 디지털 도구가 아동 영양 교육에서 학습 참여 및 동기를 증진할 수 있으며, 일부 경우 행동 변화까지 유도할 수 있다는 가능성을 보여준다. 따라서, 본 연구는 효과적인 아동 식습관 교육을 위해 지속적이고 반복적인 교육, 긍정적인 식사 환경 조성, 개별화된 맞춤형 접근, 다감각적 체험 활동, 놀이 기반 학습을 제공하고자 한다.

3-1 관련 사례 분석

선정된 사례들의 분석은 서비스의 구조적 특성과 교육적 효과성이라는 두 가지 핵심 측면에서 진행되었다. 표 1에서는 각 서비스의 대상 연령, 콘텐츠 구성 요소, 그리고 프로그램의 효과 및 특징을 체계적으로 분석하여 현재 서비스들의 전반적인 현황을 파악하였다. 표 2에서는 앞선 이론적 고찰을 통해 도출된 유아 식습관 교육의 핵심 원리를 바탕으로 아동 식습관 개선 서비스의 사용자 경험 설계 요소를 체계적으로 평가하고자 7가지 기준을 설정하였다. 선행 연구에서 확인된 지속성과 반복성의 중요성, 긍정적 식사 환경 조성의 필요성, 맞춤형 접근의 효과성, 놀이 기반 학습의 유용성이라는 교육적 원리를 실제 서비스 분석에 적용할 수 있는 평가 항목으로 전환하였다. 이에 따라 교육 효과 지속성, 흥미 기반 상호작용, 실시간 행동 유도, 개인 맞춤형 피드백, 부모 참여 지원, 식사 환경과의 통합, 식사 예절 지식 함양의 7개 항목을 도출하였으며, 이를 중심으로 각 서비스의 특성과 효과를 비교 분석하였다.

Table 1.

Analysis of current early childhood dietary education services

Table 2.

Functional evaluation of early childhood dietary education services

표 1에서 현재 시행되고 있는 아동 식습관 형성 서비스들의 특성과 효과를 분석한 결과, 유형별로 차별화된 접근 방식과 교육적 효과가 확인되었다. 먼저 게이미피케이션 방식의 서비스는 놀이를 통한 자연스러운 식습관 교육을 추구한다. ‘Teach your monster eating’은 아동이 선택한 캐릭터와의 상호작용을 중심으로 식사 활동을 게임화하였다. 특히 식재료의 모양과 소리를 탐구하는 사전 활동과 캐릭터의 다양한 반응, 연계된 노래 등을 통해 단계적 학습 경험을 제공하며, 이는 새로운 식재료에 대한 거부감 감소와 수용도 향상에 효과적이었다. ‘밥 먹기(식사 놀이)’는 롤플레잉 기반의 식사 상황 재현을 통해 실제적 학습을 유도하며, 특히 캐릭터 수에 따른 음식 나누기 활동으로 ‘공유’와 ‘배분’ 개념의 자연스러운 습득을 지원한다. 두 번째, 부모 제공 식습관 교육 방식은 실시간 상호작용형과 콘텐츠 기반형으로 구분된다. ‘부모와 함께 요리하기’는 실제 식재료를 활용한 감각적 경험과 조리 과정 참여를 통해 식재료에 대한 친밀감을 형성하고 식품의 변화 과정에 대한 이해를 증진한다. ‘교육 영상 시청’은 체계적으로 구성된 영양 교육 콘텐츠를 아동의 수준에 맞춰 선택적으로 활용할 수 있으며, 반복 학습을 통한 지식 함양이 가능하다. 세 번째 기관 제공 프로그램은 전문가 설계 커리큘럼 기반의 체계적 교육을 특징으로 한다. ‘몸 튼튼 마음 튼튼 과일·채소 교실’은 전문가 주도의 영양 교육과 실습을 결합하여 아동의 인식 개선과 실천 동기 향상을 도모한다. ‘나는야 식사 예절 왕’은 실습 중심의 예절 교육을 통해 집단 식사 문화 적응력 향상에 도움을 준다. 네 번째 AR 기술 기반 서비스는 디지털 기술과 실제 환경의 통합을 통해 혁신적 학습 경험을 제공한다. ‘The Hidden World Of Waffles + Mochi’는 인공지능 (AI;Artificial Intelligence) 기반 식재료 인식 기술로, 실제 매장 환경과 AR 콘텐츠를 연계하여 일상적 탐구 활동 속 자연스러운 학습을 가능하게 한다. ‘OOBEDU Fruits and Vegetables’는 360도 회전과 단면 관찰이 가능한 3D 모델링으로 식재료에 대한 과학적 호기심을 자극하고, 맞춤형 퍼즐 게임을 통해 학습 효과를 강화하는 장점이 있다.

아동 식습관 교육 서비스의 효과성을 체계적으로 평가하기 위해 표 2에서 앞서 도출한 7가지 핵심 기준을 기준으로 3단계 척도(O, △, X) 평가를 진행하였다. 그 결과, 게이미피케이션 앱은 보상 시스템과 캐릭터를 통해 아동의 지속적 참여를 유도하나, 실제 식사 환경 통합성과 개인 맞춤형 피드백이 부족하여 게임 내 활동이 실제 식습관 개선으로 연계되기 어려웠다. 부모 제공 교육 중 ‘부모와 함께 요리하기’는 모든 항목에서 가장 높은 평가를 받았다. 이는 식사 환경과 연관된 체험과 부모의 즉각적 피드백이 효과적인 식습관 형성의 핵심임을 보여준다. 그러나 부모의 영양학적 지식 수준에 따른 교육 질 편차와 게임화 요소 부재가 한계로 나타났다. 외부 기관 프로그램은 전문 강사의 실습 위주 교육으로 즉각적 행동 교정 효과를 보였으나, 그룹 활동 특성상 개인 맞춤형 피드백이 제한적이고 교육 환경과 실제 식사 환경 간 간극이 존재했다. AR 기술 기반 애플리케이션은 실시간 상호작용과 높은 몰입도를 보였으나, 단순한 시각적 정보 제공에 머물러 지속적 행동 변화를 위한 체계적 교육 접근이 부족했다.

분석 결과, 각 서비스 유형은 고유한 교육적 강점에도 불구하고 실제 식행동 개선 연계성과 교육 효과 지속성 측면에서 공통적 한계를 보였다. 특히 디지털 기반 학습이 실제 식사 환경에서의 행동 변화로 이어지지 못하는 점, 개별 아동 특성을 고려한 맞춤형 지원 부재, 장기적 행동 변화를 위한 체계적 교육 방법론 미흡이 핵심 과제로 확인되었다. 따라서 본 연구는 실제 식사 환경 기반의 개인화된 행동 교정, 게임화 요소를 통한 내재적 동기 강화, 부모와의 협력적 참여 체계 구축을 핵심 방향성으로 AR 글래스와 IoT 센싱 기술을 활용한 실시간 식행동 인식과 맞춤형 피드백이 가능한 교육 서비스를 제안한다.

4-1 설문조사 설계

유아기의 전반적인 식생활 경험 행태 속 페인포인트와 니즈를 파악하기 위해 부모 52명을 대상으로 설문을 시행하였다. 표 3과 같이 자녀의 연령대는 3세 미만 3.8%, 3~5세 40.4%, 6세~7세 46.2%, 8세 이상 9.6%로 구성되었다. 본 설문은 단순한 현황 파악을 넘어, 앞선 이론적 고찰과 사례 분석에서 도출된 7가지 핵심 기준을 실제 부모 경험에 비추어 검증하고, 향후 서비스 설계에 반영하기 위해 진행되었다. 질문은 선행 연구에서 관찰된 유아 식습관 및 부모 지도 관련 항목을 참조하되, 본 연구의 목적인 디지털 기반 솔루션에 대한 수용성 또한 검토할 수 있도록 설계하였다. 구체적으로, 표 4와 같이 1~3번 항목은 현재 식습관 및 문제 행동 인식 파악, 4~5번 항목은 부모의 개선 노력 및 방법 평가, 6~7번 항목은 디지털 기술 적용 가능성 파악 이렇게 세 가지로 나누어 구성하였다.

Table 3.

Survey period and demographic information of the population

Table 4.

Composition of survey questions for assessing dietary habits and analyzing needs and conditions in eating behaviors

4-2 설문조사 결과 분석

표 5의 설문 결과를 살펴보면 유아기 기본 식습관 관련 질문의 응답자 82.7%가 자녀의 식사 태도에 문제가 있다고 응답하였다. 주요 문제로는 식사 시간 과도하게 길어짐(45.7%), 식사 중 자리를 이탈함(39.1%), 특정 음식만 고집(15.2%) 등이 나타났다. 한편, 응답자의 67.3%가 자녀에게 편식 습관이 있다고 응답하였다. 편식의 주된 원인으로는 맛과 식감에 대한 거부감이 가장 컸고, 선호 음식만 고집, 채소 편식 등이 그 이유로 지적되었다. 이러한 문제점들을 해결하기 위한 가정에서의 시도 경험은 92.6%가 있다고 답했으며, 편식의 경우 좋아하는 음식과 섞어 조리(37.5%), 작게 잘라 제공(30.2%) 등의 방법이 주로 사용되고 있는 것을 파악하였다. 그러나 이후 효과적이라는 응답은 18.9%에 그쳤고, 58.1%는 일시적 효과만 있었다고 답해 지속적 개선의 어려움이 드러났다. 문제 행동에 대해서는 대화와 설득, 단호한 규칙 적용, 미디어 콘텐츠 활용, 보상과 칭찬 등이 해결을 위한 주요 대응으로 나타났으며, 이러한 방법들 역시 일시적 효과만 있는 경우가 많아 근본적 해결에 한계를 보였다. 또한 부모들이 식습관 교육 시 겪는 주요 어려움으로는 아이의 지속적 거부가 가장 큰 문제였으며, 일관된 교육의 어려움, 효과적인 방법을 찾는 문제 등이 추가로 언급되었다. AR 글래스나 IoT 젓가락을 활용한 식습관 개선 서비스에 관한 관심도 조사에서는 응답자의 82.7%가 긍정적으로 응답하였다. 기대하는 주요 효과로는 아이의 흥미 유발(70%)이 가장 높았고, 몰입감 높은 참여 예상이 그 이유로 제시되었다.

Table 5.

Summary of survey results for assessing dietary habits and analyzing needs and conditions in eating behaviors

내용을 종합해 보면, 유아의 식습관 문제는 편식과 식사 중 부적절한 행동이라는 두 가지 주요 축으로 나타났으며, 기존의 기법 및 개선 방식은 일시적 효과에 그치는 한계를 보였다. 특히 편식의 경우 단순한 조리법 변경보다는 식재료에 대한 긍정적 인식 형성이 필요하고, 식사 중 문제 행동은 일관된 교육과 동기 부여 체계를 통해 개선될 수 있는 것으로 보인다. 부모들은 기존 교육 방식에 한계를 느끼고 있으며, 특히 놀이 기반 학습의 효과성과 디지털 기술 활용에 대한 수용도가 높게 나타나, AR이나 IoT 기반의 게이미피케이션 식사 교육 콘텐츠에 긍정적으로 반응하는 기대를 보여주고 있다. 다만 기술 기반 솔루션의 기대효과에 대한 결과는 응답자의 사전 이해 수준이나 실제 사용 경험 여부가 영향을 줄 수도 있다는 한계점이 존재한다. 최종적으로 본 연구는 유아의 흥미를 자극하는 동시에 자연스러운 효과를 발생할 수 있는 서비스를 목표로, 실시간 정보연계, 개인 맞춤형 피드백, 부모 참여 지원을 핵심 요소로 한 AR과 IoT 기반 식습관 개선 솔루션을 제안하고자 한다.

4-3 퍼소나 정의

앞선 설문조사를 바탕으로 유아기의 식습관 문제는 아동 개인의 특성뿐 아니라, 이를 관리 지도하는 보호자의 양육 방식과도 밀접하게 연관되어 있음을 알 수 있다. 이에 본 연구에서는 복합적인 사용자 요구를 반영하기 위한 실질적 모델로서, 표 6과 같이 아동과 보호자 각각의 퍼소나를 설정하고자 한다. 퍼소나는 설문조사에서 반복적으로 나타난 아동의 주요 문제 행동과 부모들의 대응 양상을 중심으로 전형적 특성을 종합하여 도출하였으며, 응답 분포에서 가장 빈번히 확인된 특성을 대표하도록 구성하였다. 보통 유아기는 만 3세에서 만 5세까지로, 피아제(Piaget)의 인지 발달 이론의 2-7세인 전조작기(Preoperational stage)에 해당하며, 전조작기는 다시 전개념적 사고기(2-4세)와 직관적 사고기(4~7세)로 구분된다. 김인숙·조유미·고혜영에 따르면 이 시기에 움직임이 있는 3차원 모델의 시각화는 생명체적인 실재감을 제공하여 유아기 학습 효과를 증진하는 데 긍정적인 영향을 미친다[22]. 이는 AR 기술의 활용이 타겟 연령층의 교육에 효과적임을 보여주고 있지만, 본 연구는 식습관 개선이 목표인 만큼 본격적으로 스스로 먹기 시작하고 AR 글래스 사용이 수월한 직관적 사고기에 해당하는 4세-7세 아이들만을 타겟으로 설정하고자 하였다.

Table 6.

Children and parents persona

첫 번째 아이 퍼소나인 이하은(6세)은 초록색 채소를 싫어하고 식사에 집중하지 못하는 문제를 가지고 있다. 이는 응답자의 67.3%가 보고한 편식 문제 중 ‘맛·식감 거부감(38.5%)’과 ‘채소 기피(21.3%)’를 대표하며, 동시에 45.7%가 지적한 ‘식사 시간 과도하게 길어짐’과 39.1%가 보고한 ‘식사 중 자리 이탈’ 문제를 반영한 전형적 아동상으로 설정되었다. 또한, 행동 개선 시도에서 보상 시스템의 활용과 같은 긍정적인 피드백이 효과적임을 참고하여 식사 시간의 흥미 유발과 음식 섭취 동기 부여의 니즈를 파악하였다. 두 번째 부모 퍼소나인 임소윤(35세)은 전체 응답자의 92.6%가 ‘가정 내 개선 시도 경험이 있다’고 답했음에도 불구하고, 그 중 58.1%가 ‘일시적 효과만 있었다’고 응답한 결과를 반영하여, 아이의 지속적인 거부와 효과적 지도 방법 부재(36.1%, 30.2%)라는 현실적 한계를 경험하는 부모 유형을 대표하도록 설정되었다. 또한 설문에서 편식의 주된 원인으로 특정 식품에 대한 선입견 및 제한적 노출이 확인되었는데, 이에 따라 임소윤은 아이에게 다양한 맛과 식감을 경험하게 하여 편식을 줄이고자 하는 특성을 지닌다. 더불어 행동 개선을 위해 다양한 접근 방법과 보상 시스템을 도입하는 것이 필요하다고 파악되어, 아이가 싫어하는 음식을 더 잘 먹을 수 있도록 창의적인 레시피를 개발하고, 좋아하는 음식 요소를 활용하는 방안을 모색하도록 구상하였다. 그 결과, 식사 시간에 집중할 수 있도록 돕고, 균형 잡힌 영양소 섭취를 촉진하는 방안을 종합적 니즈로 도출하였다.

5-1 제품 설계

IoT 젓가락은 표 7과 같이 유아가 식사 과정에서 흥미를 느끼고 올바른 식습관을 형성할 수 있도록 다양한 피드백 기능을 통합하여 설계되었다. AI 음성 피드백은 유아가 편식하기 쉬운 음식을 섭취하도록 유도하는 노래를 제공하고, 식사 중 실시간 칭찬과 격려를 전달하여 참여와 동기를 강화한다. 화면 인터페이스는 음성 피드백과 연계되어 적정 식사 시간 타이머와 표정을 통해 시각적 피드백을 제공함으로써 아동이 올바른 식사 예절을 습득하고 지속할 수 있도록 지원한다. 또한, 센서 팁은 젓가락 끝에 내장되어 음식의 특성과 영양 정보를 감지하며, 아동이 젓가락으로 음식을 가리키는 행위를 통해 해당 정보를 제공함으로써 음식에 대한 호기심과 학습적 흥미를 유도한다.

Table 7.

Functional design of IoT chopsticks

AR 글래스는 표 8과 같이 아동이 식사 과정에서 영양 정보를 직관적으로 이해하고 올바른 행동을 습득할 수 있도록 설계되었다. 음식 인식·트리거 시스템은 센서와 AI가 음식을 감지해 영양 정보를 제공하고, 식사 후 정리 등 행동 유도 피드백을 통해 바른 습관 형성을 지원한다. 또한 데이터 관리 및 부모 연동 기능은 아동이 식사 중 젓가락과 상호작용하며 인식된 데이터를 기반으로 영양 정보를 실시간으로 시각화하고, 식사 종료 후에는 푸드아트나 칭찬 스티커와 같은 후속 AR 콘텐츠로 확장한다. 이와 동시에 해당 데이터는 부모용 모바일 앱과 연동되어 아동의 식습관을 실시간으로 확인하고 지도할 수 있도록 한다.

Table 8.

Functional design of AR glasses

5-2 컨텐츠 설계

표 9는 본 서비스가 준거로 삼은 7가지 핵심 요소와 이를 구현한 콘텐츠를 연결하여 제시한 것이다. 영양 및 식생활 교육은 단순히 일회성으로 끝나는 것이 아니라, 일상생활 속에서 자연스럽게 실천할 수 있도록 제공되어 교육 효과 지속성을 강조한다. 또한 AR 캐릭터가 실시간으로 아이의 식사 행동에 반응하고 젓가락으로 음식을 가리킬 때마다 즉각적인 시각적·청각적 피드백을 제공함으로써 흥미 기반 상호작용을 고려한다. 실시간 행동 유도는 AR 글래스와 젓가락 캐릭터 피드백을 활용해 즉각적인 문제 교정을 보조하며, 개인 맞춤형 피드백은 아이의 개별 식습관 패턴을 분석하여 맞춤형 미션 카드를 생성하고, 나아가 부모가 직접 아이의 식습관 개선 목표를 설정할 수 있는 기능을 제공함으로써 구현되었다. 부모 참여 지원은 모바일 앱과 목표 설정 기능을 통해 실시간 모니터링과 개입을 돕도록 설계되었으며, 식탁 위에서 직접적으로 증강되는 음식의 영양소와 특성은 식사 환경과의 통합성을 높인다. 마지막으로 식사 예절 지식 함양은 식사 후 정리 미션과 캐릭터 안내를 통해 자연스럽게 내재화될 수 있도록 하였다.

Table 9.

Contents design based on seven key elements

5-3 아이를 위한 콘텐츠 설계

아이는 식사 전, 그림 2와 같이 AR 글래스를 통해 그날 먹을 음식을 요리하는 게임 모드로 음식을 친숙하게 느낀다. 이는 실제 유아 식생활 연구에서 조리 과정 참여 시 섭취량이 증가한다는 통계적 근거를 반영한 것으로[23], 식사에 대한 흥미를 유발하고 교육 효과의 지속성을 높인다.

Fig. 2.

Pre-meal cooking experience interface

식사 단계에서는 부모가 설정한 식습관 개선 목표에 따라 그림 3과 같이 미션 카드가 제시되며, 수행 후 칭찬 스티커 보상을 통해 동기부여가 이루어진다. 이는 부모와 아이 간의 상호작용을 통해 지속적인 행동 변화를 유도하는 방식으로 설계되었다.

Fig. 3.

Meal-time mission card interface

본격적인 식사에 돌입하면, 그림 4처럼 젓가락 상단 디스플레이 속 캐릭터가 편식 식재료 섭취를 자연스럽게 유도하고, 아이가 반찬을 가리키면 실시간 영양 정보가 증강되어 제공된다. 설문조사 결과 유아 시기에 대표적으로 발생하는 잘못된 식습관 행동 중 하나였던 길어지는 식사 시간을 효과적으로 개선하기 위해, IoT 젓가락에 타이머 기능이 탑재되어 아이가 적절한 시간 내에 식사를 끝마칠 수 있도록 보조한다.

Fig. 4.

IoT chopstick-linked nutrition education interface

식사가 종료된 후, 아이는 다 먹은 그릇을 싱크대로 옮기는 식습관 예절을 배울 수 있다. 이 과정은 그림 5와 같이 AR 캐릭터의 유도와 피드백을 통해 이루어지며, 아이는 캐릭터의 안내를 받으며 자연스럽게 식사 후 정리하는 습관을 형성하게 된다. AR 캐릭터는 아이에게 올바른 식사 예절을 친근하고 흥미롭게 전달하며, 이를 통해 아이는 식사 후 필요한 행동을 직관적으로 학습하게 된다.

Fig. 5.

Post-meal etiquette education interface

마지막으로, 그림 6과 같이 그날 섭취한 식자재를 활용하여 디지털 푸드 아트를 제작할 수 있다. 해당 과정에서 아이는 창의력을 발휘하고 식재료에 대해 더욱 즐겁게 학습하게 된다. 더불어 친구들이 만든 푸드아트 작품을 구경하고 공유함으로써 여러 식재료에 대한 이해를 폭넓게 심화하고, 긍정적인 식사 태도를 내면화할 수 있다.

Fig. 6.

Post-meal food art creation interface

5-4 부모를 위한 콘텐츠 설계

식사 전 부모에게는 아이 식단을 체계적으로 관리하고, 아이가 올바른 식습관을 함양할 수 있게끔 지원하는 다양한 기능이 제공된다. 부모는 그림 7의 Main Page에서 오늘의 식사 메뉴와 영양 정보를 확인하고, 아이 맞춤 영양소 섭취 계획을 세울 수 있다. 또한 아이의 편식 패턴과 부족한 영양소를 파악하여 이를 보완할 수 있는 맞춤형 레시피를 추천받는다.

Fig. 7.

Main dashboard interface

Recipe Page에서는 그림 8과 같이 부모가 아이의 편식과 영양 균형에 맞춘 레시피를 탐색할 수 있다. 아이가 좋아할 만한 식사를 미리 선택하고, 그에 따른 레시피를 확인하여 준비할 수 있도록 돕는다. Cooking Mode에서는 제스처 모드를 통해 손이 여유롭지 않은 상황에서도 편리하게 레시피를 따라 할 수 있도록 지원한다.

Fig. 8.

Recipe exploration and cooking guide interface

식사 중에는 그림 9처럼 폴더블 디바이스의 양방향 화면으로 아이가 보는 AR 화면을 함께 확인하고, 영양 정보·식사 예절을 즉시 안내할 수 있다. 부모는 아이의 식사 진행 상황과 영양소 섭취량을 실시간으로 모니터링하며, 편식 행동이나 부적절한 식사 태도가 감지될 때 적절한 개입과 코칭에 대한 가이드를 전달받는다.

Fig. 9.

AR-linked real-time monitoring interface

식사 후에는 그림 10의 Solution Page에서 식습관 데이터를 기반으로 맞춤 양육 솔루션을 제공받고, 그림 11의 My Kids Page에서 식습관 규칙을 설정하며 미션 수행 시 칭찬 스티커를 부여하여 지속적 행동 개선을 유도한다. 설정된 규칙은 그림 3와 같이 식사 중 미션 카드 형태로 아이에게 제시되면, 그림 4과 같이 IoT 젓가락과 연동되어 지속적인 식습관 개선을 유도하는 핵심 요소로 작용한다.

Fig. 10.

Personalized dietary solution interface

Fig. 11.

Dietary rule and praise sticker settings

6-1 평가 설계 및 수정

AR 글래스를 통한 콘텐츠 인식, IoT 젓가락 활용, AI 캐릭터와의 음성 상호작용이라는 세 가지 핵심 기술 요소를 중심으로 유아 식습관 교육 서비스의 사용성을 평가하였다. 사용성 테스트는 2024년 7월 28일, 공공기관에서 보호자 동반하에 그림 12와 같이 4~7세 아동 3명을 대상으로 한 파일럿 테스트로 각 20분 이내로 진행되었고, 실시간 관찰 및 촬영을 통해 데이터를 수집하였다. 사전에는 인터페이스 조작법과 체험 내용을 친숙한 언어로 설명하고, 좋아하는 음식 등에 대한 대화를 통해 라포 형성이 되도록 기획했다. 본 연구에서는 IoT 젓가락과 AR 글래스를 실제 구현하지 못한 대신, 젓가락 캐릭터 화면과 아이패드를 활용하여 대화형 인터페이스 및 증강현실 환경을 시뮬레이션하였다. 캐릭터의 음성과 대사는 ChatGPT를 통해 실시간 생성·재생되었으며, 아이가 아이패드로 음식 모형을 비추면 음식 정보, 캐릭터, 시각 효과 등이 겹쳐 보이도록 설계되었다. 테스트는 표 10과 같이 총 5단계 과업인 식사 전 미션 인지, 식사 중 AR 관찰 및 정보 습득, 캐릭터와의 대화를 통한 동기 유도, IoT 기기를 통한 상호작용, 식사 후 정리 활동으로 구성되었다. 젓가락 IoT 기기를 통한 정보 습득 과업에서는 IoT 기기를 통해 아이가 추가 정보를 적극적으로 습득하는지 여부, 나아가 캐릭터와의 대화를 통한 음성 상호작용이 식습관 개선에 어떠한 동기부여 요소로 작용하는지 살펴보았다. 마지막으로, 식사 후 정리 정돈 활동까지 미션 구조에 포함함으로써, 아이가 식사 전 과정(준비)부터 마무리(정리)까지 일관된 흐름으로 교육적 효과를 누적할 수 있는지를 파악하고자 했다.

Fig. 12.

Pictures conducting usability test

Table 10.

Usability evaluation tasks and observation criteria

6-2 사용성 평가 결과 및 분석

평가는 식사 전, 식사 중, 식사 후라는 세 단계의 과정으로 진행되었다. 평가 결과, 표 11과 같이 아이들은 식사 전 미션 카드 출현 시 즉각적인 흥미를 보였으며, 게임 요소가 적극적인 참여를 유도하는 것으로 나타났다. 특히 AR 환경에서 음식 위에 떠 있는 캐릭터와 영양 정보는 평소 해당 음식을 기피하던 아이들도 관심을 가지게 하는 효과가 있었다. 이러한 결과는 AR 효과가 음식 기피를 완화하고 새로운 학습 자극을 제공하는 긍정적 가능성을 보여주며, 향후 편식 교정을 위한 핵심 전략으로 활용될 수 있음을 의미한다. 그러나 기술적 측면에서 몇 가지 중요한 개선점 또한 도출되었다.

Table 11.

Usability evaluation results

첫째, AI 캐릭터와의 상호작용에서 아이들의 느린 발화 속도와 불명확한 발음으로 대화가 자주 끊기는 현상이 관찰되었다. 특히 AI 시스템이 아이의 사고 시간을 충분히 고려하지 못해 응답 대기 시간이 부족한 것으로 나타났다. 아동 발화 패턴을 고려한 시청각적 발화 신호 제공, 충분한 응답 대기 설계가 반드시 필요함을 보여준다. 둘째, AR 효과가 조명이나 각도 문제로 정상적으로 표시되지 않을 때 아이들은 스스로 문제를 해결하지 못하고 부모에게 도움을 요청하는 경향을 보였다. 이 현상은 기술 오류 상황에서 아동의 자율적 대처 능력이 부족함을 보여주며, 아동 친화적인 오류 피드백을 제공할 필요가 있음을 시사한다. 셋째, 식사 후 정리 활동에서 복합적인 지시 사항에 대해 혼란을 겪는 모습이 관찰되어, “쟁반을 들어주세요”, “천천히 이동해주세요”, “네모 안에 놓아주세요”와 같은 세분화된 단계별 지시가 효과적임을 확인하였다. 반면 AR로 표시된 사각 영역과 같은 명확한 시각적 가이드는 아이들이 쉽게 따라갈 수 있어 긍정적인 반응을 얻었다. 이는 복합 지시가 아동에게 인지적 부담을 줄 수 있으나, 단계적 지시와 시각적 보조를 결합하면 아동이 과업을 원활히 수행할 수 있음을 보여준다.

본 평가는 이러한 유의미한 시사점을 도출하였지만, 소수의 아동을 대상으로 한 파일럿 테스트로 진행되었기 때문에, 평가 결과는 탐색적 의미를 가지며, 일반화에는 한계가 있다.