Ⅰ. 서 론

1. 연구의 필요성

과학 기술의 발전으로 일상생활에 여러 가지 변화를 가져왔는데 그 중 하나가 가상현실(Virtual Reality: VR)기술이며 이 기술은 4차 산업혁명 시대에 중요한 기술로 대두되고 있다(Kim, Kang, & Jung, 2016). 가상현실이란 ‘컴퓨터가 만든 감각 몰입이 이루어지는 가상세계에서 이용자가 실시간으로 상호작용을 할 수 있는 인간과 컴퓨터 사이의 접속장치’라고 정의된 다(Burdea, 2003). 즉, 현실을 모방하여 인공적으로 구현된 상황 속에서 현실과 유사한 가상의 체험을 가능하도록 하며 상호작용이 가능한 3차원 환경 혹은 기술이다(Dubovsky et al., 2017;Han, 2019, Lee & Kim, 2017). 가상현실 시스템은 몰입도의 강도에 따라 몰입형, 비몰입형과 제3의 가상현실로 나누어진 다. 비몰입형 가상현실은 데스크탑형 PC 또는 스마트 디바이스 플랫폼으로 사용되는 가상현실이 이에 속한 다(Yoon, 2007). 몰입형 가상현실은 HMD (Head- Mounted Display), Data Glove 등의 특수 장비를 신체에 착용하여 가상현실을 느낄 수 있도록 하는 시스템을 말하며, HMD 시스템과 융합할 동작인식 인터페이스는 크게 접촉형과 비접촉형으로 나뉜다. 접촉형은 사용자의 신체 일부분에 동작인식 센서나 장치를 부착하여 부착된 센서나 장치로부터 전달된 사용자의 동작 정보를 이용하여 작동하는 방식을 말한 다. 비접촉식은 주로 카메라를 이용하여 사용자의 동 작과 행동 정보를 수집하고 이를 기반으로 작동하는 방식이다(Lim & Jung, 2013). 현재 개발된 대부분의 교육 콘텐츠는 몰입형 가상현실로 HMD 등의 특수 장비를 활용하여 콘텐츠를 구현하는 접촉형 방식이다.

이러한 가상현실 기술은 다양한 방면에서 사용되 고 있으며 특히 교육에 활용되었을 때 학생의 몰입 도를 높이고 자기주도적 학습을 이끌어내는 등 효과 가 뛰어난 것으로 나타나 여러 학문에서 가상현실 기술을 이용한 교육 콘텐츠 개발이 활발히 이루어지 고 있다(Choi & Woo, 2017). 가상 현실을 기반으로 한 교육은 실제로는 접근하기 어려운 현장이나 상황 에 대해 3차원으로 구현할 수 있기 때문에 현실적인 학습 경험이 가능하다. 특히, 교육이나 훈련이 반드 시 필요하지만 위험성이나 실제상황을 구현하는 것 에 한계가 있어 충분한 경험적 학습이 어려운 교육 분야에서 학습자의 학습 경험을 확장 시켜줄 수 있 는 대안으로 가상현실 기반의 교육 프로그램이 활용 될 수 있을 것으로 생각된다.

최근 간호교육에서는 이론 지식과 함께 실무역량 을 갖추기 위한 현장성을 반영한 실습교육을 강조하 고 있다(Kang, Kim, & Lee, 2018). 이에 대한 한 가지 접근 방안으로 시뮬레이션 실습교육을 활용하 고 있으며, 컴퓨터 또는 웹을 기반으로 실제와 유사 하게 구현한 컴퓨터 환경에서 학습자가 직접 작동할 수도 있고 작동 시 가상 환자의 상태변화를 가져와 이에 대해 적절히 대처를 할 수 있도록 고안된 교육 방법이 대안으로 활용되고 있다. 그러나 기존의 시 뮬레이션 실습교육은 현실성 있는 상황을 재현하는 데 한계를 가지고 있고, 다양한 시점에서 상황에 대 한 탐색 및 분석활동을 수행하는데 제한점을 가지고 있다(Han, 2019). 이러한 한계점을 해결하기 위한 방안으로 가상현실에 대한 활용 가능성이 대두되고 있다. 특히, 간호실습교육 분야에서 환자 안전과 부 족한 임상실습 기회에 대한 대안으로 가상현실 기반 의 실습교육 방법이 떠오르고 있으며 학습자들은 가 상의 공간으로 구현된 안전한 임상환경에서 술기를 연습하고 반복 학습 할 수 있다는 장점이 있다(Dean et al., 2020).

현재 간호 실습교육 분야에서 개발된 가상현실 기 반의 실습교육 프로그램을 살펴보면, 조현병 환자 대상 시나리오(Verkuyl, Romaniuk, & Mastrilli, 2018), 재난 현장에서 환자 트리아지(Dubovsky et al., 2017)와 같이 학습자가 접근하기 어렵고, 현실 적인 상황 구현이 어려운 경우 이를 가상현실 기반 의 교육 콘텐츠로 개발이 시도되고 있다. 최근 국내 에서도 간이혈당검사와 인슐린 피하주사(Kim, Yu, & Lee, 2021), 입원관리(Kim, 2021), 정맥주사요 법(Park, 2020), 응급환자 분류(Park & Kim, 2023) 등 간호학생들이 반복 연습해야 하는 술기가 VR 콘텐츠로 개발되고 있다. VR 콘텐츠를 활용한 실습 교육은 초기 개발 비용이후에는 추가 비용이 거의 발생하지 않는다는 장점이 있으며 비침습적인 작업이 가능하고, 실습 도중에 발생할 수 있는 환자 안전에 대한 우려가 없다(Kim, 2021). 또한 간호교 육에 VR을 적용한 선행연구에 따르면, VR 실습교 육은 간호학생의 학습몰입, 학습자신감, 학습만족도 등에 긍정적 효과를 나타내는 것으로 보고되고 있다 (Kim, 2021;Kim, et al., 2021). 이러한 결과는 환자 안전과 통합적 문제해결력이 필수인 간호교육 에서 VR 콘텐츠가 효율적인 실습교육 콘텐츠로서 가능성이 있음을 시사해 준다(Han, 2020). 그러므 로 간호학계의 요구도와 필요성을 근거로 다양한 VR 실습교육 콘텐츠의 개발과 보급이 이루어져야 할 것으로 생각된다. 또한 기존에 개발된 가상현실 기반의 간호교육용 콘텐츠는 주로 제한된 공간과 HMD와 같은 특수 안경을 착용하여 시야가 차단된 환경에서 사용해야 함으로 장시간 사용이 쉽지 않은 단점(Lee, 2019)이 있어 이를 보완할 수 있는 콘텐 츠 개발이 필요한 실정이다.

이에 따라, 본 연구에서는 비접촉형 카메라를 활 용하여 동작인식 기술을 적용한 간호술기 콘텐츠를 개발하고자 한다. 간호학생 대상의 간호술기의 주제 는 다양하지만 그 중 가장 기본적으로 습득해야 하 고 활용도가 높은 ‘외과적 무균술’을 선정하였으며, 간호학생 뿐 아니라 임상 간호사 중 수술실 신규 간 호사를 위한 ‘무균술 교육’ 시에도 활용이 가능하도 록 콘텐츠를 구성하여 동작인식 기술을 적용한 콘텐 츠를 개발하고 개발된 간호술기 콘텐츠의 유용성 평 가를 하고자 한다.

2. 연구목적

본 연구의 목적은 간호학생을 대상으로 동작인식 기술을 적용한 외과적 무균술 콘텐츠를 개발하고 유 용성을 확인하는데 있으며 구체적인 목적은 다음과 같다.

Ⅱ. 연구 방법

1. 연구설계

본 연구는 Keller (1987)의 학습동기유발 모형에 근거하여 콘텐츠 설계전략을 설정하고 동작인식기 술을 적용한 외과적 무균술 콘텐츠를 개발하여 유용 성 평가를 위한 방법론적 연구이다.

2. 동작인식 기술을 적용한 콘텐츠 개발과정

콘텐츠 개발의 순서는 분석, 설계, 구현, 평가 단 계로 구성하였고, 시스템 개발 생명주기(Software Development Life Cycle, SDLC)에 따라 진행되었 다. SDLC는 컴퓨터 및 모바일 장치용 시스템을 개발 하는 주요 방법 중 하나이다(Sommerville, 2016). 동작인식 기술을 적용한 외과적 무균술 콘텐츠는 2022년 12월부터 2023년 3월까지 개발하였다.

1) 분석단계: 술기 콘텐츠 선정

동작인식 기술을 적용한 콘텐츠로 개발할 술기 선정 을 위해 간호대학에서 5년 이상 기본간호학 및 성인간 호학 강의와 실습을 담당한 간호학과 교수 3명과 10년 이상 임상 경력 간호팀장 2명을 대상으로 인터뷰를 진행하였다. 간호학생이 익혀야하는 많은 술기가 있으 나, 가장 필수적인 간호술기에 해당하고, 동작인식기 술 적용이 가능한 콘텐츠를 선별하였다. 선별된 콘텐 츠는 정맥주사 등 주사 관련 술기, 흡인과 관련된 술기, 위관영양, 배뇨 관련 술기, 외과적 무균술 등이었 고, 이 중 동작인식기술을 활용할 때 가장 효율적으로 활용될 수 있는 것은 술기의 동작이 크고 명확하게 인식되는 술기로 외과적 무균술을 선정하였다. 또한 외과적 무균술(수술실 복장 착용 및 보호장구 착용)은 4주기 의료기관 인증 항목으로(Korea Institute for Healthcare Accreditation, 2021) 추가 되어 현재 임상에서 중요하게 인식되어 있는 술기로 미래 간호사 인 간호학생에게 반드시 익혀야 하는 술기로 판단되어 선정하였다.

2) 설계단계: 콘텐츠 교수 ‧ 학습 설계 및 술기 콘텐츠 내용 선정

가상현실 기반 교육콘텐츠는 현실이 아닌 컴퓨터를 통해 재구성된 가상 환경 속에서 학습자의 집중도를 높이기 위해 실제와 유사한 학습 환경제공이 중요하 고, 주어진 가상 환경 속에서 학습자는 제시되는 정보 들을 스스로 판단하고 정보를 획득하기 위한 다양한 상호작용 하게 되므로 교수 ‧ 학습 설계과정에 Keller (1987)의 학습동기유발 모형(ARCS Model)을 적용하 는 것이 적합할 것으로 생각된다. Keller (1987)의 학습동기유발 모델은 학습 동기 증진을 위한 교수설계 모형으로서 주의집중(attention), 관련성(relevance), 자신감(confidence), 만족감(satisfaction)의 요소 를 교수설계에 적용하여 학습동기 증진을 목표로 하는 모형(Keller, 1987)이다. 주의집중은 학습자의 학습 경험에 대한 호기심을 유발하기 위한 것이고, 관련성 은 학습자의 가상현실 기반학습 경험이 실제 학습내용 과 목표와 얼마나 연관되어 있는지를 확인하는 것이 다. 자신감은 학습경험이 자신의 통제 하에 성공할 수 있다고 느끼고 믿도록 도와주는 것이고, 만족감은 학습의 경험이 좋았다고 느끼고 앞으로 계속 학습하고 싶도록 하는 것이다(Keller, 1987).

이에 따라 외과적 무균술 콘텐츠의 교수․학습 설 계는 Keller (1987)의 학습동기유발 모형에 따라 주 의집중, 관련성, 자신감, 만족도의 4가지 요소를 기 반으로 설계하였다. ‘주의집중’을 높이기 위해 비접 촉형의 동작인식 기술을 적용하여 신체적 불편감을 최소화하고 VR 콘텐츠에 몰입할 수 있도록 하였다. ‘관련성’을 높이기 위해 가상현실의 배경 및 환경, 사 운드, 아바타 등을 현실과 유사하게 재현하였으며, 콘텐츠의 학습목표와 학습내용을 실제 강의목표와 내용과 동일하게 구성하였다. 또한 ‘자신감’을 높이 기 위한 방안으로 술기 수행 시 정확하지 않게 진행 되는 경우 설명문(도움말)을 화면에 제시하여 학생 의 실수를 바로 잡을 수 있도록 하였으며 학습도우 미, 과정소개를 학습자들에게 제시하여 학습 대상자 들이 수업의 목표 및 구조, 사용방법, 학습목차 등을 파악하고 교육 진행에 어려움이 없도록 지원하였다. 현재 학습 위치를 표시하여 언제든지 학습 진행의 위치를 파악할 수 있게 하였고, 다른 페이지로의 이 동이 원활하도록 디자인 하였다. 화면 하단에 직관 적인 디자인으로 학습자 스스로의 학습 제어가 쉽 도록 하고, 내용보기 버튼을 클릭하면 학습 내용을 텍스트로 확인할 수 있도록 하여 학습 효과가 최대 화될 수 있도록 설계하였다. ‘만족감’을 위해 가상현 실 체험기기를 몸에 부착하지 않고 편안하게 VR 화 면을 보면서 술기를 연습할 수 있도록 하여 편안하 고 안전한 환경에서 실감나는 체험을 할 수 있도록 설계하였다. 또한 학습문제에 대한 즉각적인 정·오 답 여부와 해설 피드백을 제공함으로써 긍정적으로 학습에 임하고 현장에서 학습내용을 활용할 수 있게 하였다.

콘텐츠 내용은 기본간호학 교재의 ‘외과적 무균술’ 내용과 한국 간호교육평가원에서 제시한 핵심간호술 4.1판(Korean Accreditation Board of Nursing Education, 2017) 중 ‘멸균가운 입기’의 일부 내용을 참고하였으며, 외과적 손씻기, 외과적 가운입기, 멸 균 영역에 멸균물품 넣기 등의 내용을 포함하여 구성 되도록 하였다. 술기 콘텐츠 중간에 설명창(도움말) 을 추가하여 학습자의 이해를 돕도록 하였다. 수술실 경력 10년 이상인 간호팀장 2인에게 내용타당도 검 증을 요청하였으며 문항이 얼마나 관련 있는지에 대 해 4점 척도로 ‘관련 없음’ 1점, ‘수정을 하지 않는 한 관련 있다고 하기 어려움’ 2점, ‘관련이 있으나 약간의 수정이 필요함’ 3점, ‘매우 관련 있음’ 4점으로 답하도록 하였다. 내용타당도 지수는 .80∼1.0으로 나타났다.

3) 구현단계

학습순서에 따라 챕터별 버튼, UI 등의 순서도를 작성하고 각 화면마다 필요한 UI 및 학습내용을 작 성하였고 이에 필요한 시스템을 구성하고 동작인식 을 위한 카메라 장치의 보정 및 동작 코드를 구현하 였다. 동작인식은 모션 캡처 장비인 MS Azure Kinect를 이용하여 모션 캡처를 진행하였으며, 캡 처된 동작의 관절 구분과 오차 동작의 최적화 알고 리즘을 통하여 사용자의 동작 상황을 데이터로 변환 하였다. 입력된 동작 데이터는 유니티 엔진(Unity Engine)에서 사용자의 아바타를 구현하고 동작이 상호작용하도록 개발하였다. 아바타는 3Ds Max에 서 모델링 하였으며 사용자와 동일하게 움직이도록 프로그래밍 하였다(Figure 1). 다음으로 특정동작, 특정 색상에 대한 동작인식 카메라의 정확도에 대한 테스트를 실시하였다. 움직임을 감지하는 아바타를 제작하고 아바타의 크기에 맞추어 가상의 수술실 공 간을 구축하였으며 아바타의 손에 가상공간의 물체 와 상호작용할 수 있도록 프로그래밍 하여 손에 인 식된 물체가 어떤 물체인지 인식하도록 하였다. 아 바타 모델링을 이용하여 실제와 유사하게 가상의 수 술실 입구를 구현하였고, 입구에서 외과적 손씻기를 하고 다음 화면으로 진행하면 외과적 가운을 입기 위한 준비물이 화면에 제시되고 이 준비물을 가지고 외과적 가운입기를 실시한다. 그 다음은 수술실 내 부로 들어가서 멸균영역에 물품을 추가하는 순서로 개발하였다(Figure 2)

4) 평가단계

평가단계는 평가와 수정’ 단계로 간호학생 5명, 간호학 교수 3명, 간호사 3명을 대상으로 2023년 3월13일부터 3월17일까지 시범운영을 하여 콘텐츠 의 내용의 적절성(외과적 무균술의 내용 및 절차의 정확성, 가상 환경 및 이미지 구현도 등)에 대해 확 인하였고, 수정이 필요하거나 미흡한 부분에 대해 피드백을 받았다. 간호학생 5명은 유용성 평가의 대 상자와 유사한 특성을 가진 학생으로 학년은 2학년 2명, 3학년 3명이었고, 기본간호학에서 외과적 무 균술을 학습한 경험이 있는 학생이다. 학생 모집은 2, 3학년 단톡방에 ‘VR 콘텐츠에 대한 사전 평가’에 참여할 학생을 구한다는 공지를 올리고 모집하였으 며 사전 평가 후에는 보답으로 소정의 답례품을 제 공하였다.

학생의 피드백 내용은 ‘화면을 보면서 동작을 인식 하는 과정에서 오른쪽과 왼쪽이 반대로 인식되어 불 편하다’, ‘손씻기를 할 때 좀 더 구체적으로 손동작을 인식하면 좋겠다’, ‘발을 사용할 때 잘 인식되지 않았 다’ 등이었다. 대부분의 내용을 수정 ‧ 보완하였으나, 손씻기의 경우는 세밀한 동작을 인식할 수 있도록 하기 위해서 손가락을 인식할 수 있는 기기가 필요하 여 추후 보완하기로 하였다. 그 외 평가 내용은 체험 학습 시 현기증은 거의 없었으며, 술기 수행 시 몰입 이 잘되었다고 하였다. 또한 전통적 방식의 술기 수 행과 별 차이가 없었고, 술기 내용과 수행시간 적절 하였으며, 해상도와 음향에 대해 만족한다고 하였다. 그러나 동작인식에 대한 반응과 감도에 대한 만족도 는 보통으로 평가되었다. 간호학 교수의 피드백 내용 은 주로 술기 절차에 관련된 내용으로 특별히 보완이 필요한 내용이 없었다. 그 외 평가는 학생과 비슷하 였고 동작인식에 대한 반응과 감도에 대해 다소 불만 족하였다고 평가하였다. 간호사의 피드백 내용은 주 로 수술실 입구 환경에 대한 내용으로 좀 더 실제와 유사한 모습으로 구현되어야 한다는 의견을 주어 3 개의 종합병원 수술실 입구와 손씻기가 이루어지는 공간 등을 재확인 하여 실제 환경과 유사하게 구현하 였다. 그 외 화면 내 설명창에 사용된 폰트의 크기와 종류를 수정한 후 최종 동작인식 기술을 적용한 외과 적 무균술 콘텐츠를 완성하였다.

3. 연구대상 선정과 윤리적 고려

본 연구는 연구자가 속해 있는 학교의 생명윤리심 의위원회(IRB)의 심의를 거쳐 승인을 얻은 후(No: JBNU 2023-04-013), 2023년 4월 3일부터 7일 까지 본 연구에 직접 참여하지 않는 1인의 연구보조 원이 J도 소재 A 간호대학의 대학 게시판 공고를 통 해 대상자를 모집하였다. 유용성 평가는 기본적으로 가설검정이 주목적이 아니기 때문에 보통 표본크기 를 계산하진 않지만, 선행연구에 의하면 12명∼35 명을 제시하고 있다(In, 2017). 이를 근거로 하고 탈 락률을 고려하여 대상자수는 40명으로 산정하였다.

연구 참여에 동의한 대상자는 연구보조원이 연구 에 대한 절차, 연구의 목적과 일정 등에 관한 정보를 제공한 후 참여에 동의하는 학생에 한해 서면으로 연구동의서를 받았다. 연구 참여의 기준은 간호학과 2, 3학년 학생 중에서 본 연구의 목적과 방법을 이해 하고 연구에 참여를 동의하는 학생으로 하였다. 대 상학생은 기본간호학에서 외과적 무균술을 학습한 경험이 있는 학년을 대상으로 하여 2, 3, 4학년으로 대상으로 하였으나, 4학년은 임상실습과 취업 등 참 여하기가 어려운 점을 고려하여 2, 3학년 학생을 대 상으로 하였다. 연구 참여 후에는 답례품을 제공하 였다.

4. 연구도구

1) 일반적 특성

학습자의 일반적 특성은 성별, 연령, 학년, 현재 건강상태, 대학생활 만족도, 간호학 전공만족도와 동작인식기술 기반 교육 프로그램을 이용경험과 학 습 외 목적으로 동작인식기술을 이용한 경험에 대해 묻는 총 8개의 문항으로 구성하였다.

2) 동작인식기술 기반 콘텐츠의 유용성 평가도구

개발된 동작인식 기술을 적용한 외과적 무균술 콘 텐츠의 유용성 평가를 위한 도구는 Jeong, Oh와 Oh (2019)가 개발한 ‘사용자를 위한 VR 콘텐츠 유 용성 평가도구’ 총 10문항 중 도구개발자의 승인을 얻어 6문항을 선정하였다. 전체 문항을 선정하지 않 은 이유는 첫 번째는 문항의 형식이 의문형으로 구 성되어 있고 답변이 ‘예’ 또는 ‘아니오’로 답하도록 되어 있어서 이 부분을 수정·보완하여 사용하였다. 두 번째는 일부 문항은 ‘당신은 이야기의 등장인물 과 자신을 동일시합니까?’, ‘공간 속에서 움직이는 물체에 대한 느낌은 얼마나 강렬했습니까?’ 등의 문 항은 동작인식 기술을 적용한 본 연구의 콘텐츠 유 용성 평가를 위해서는 적절하지 않아 총 4문항을 제 외하였다. 그 외 문항은 Keller (1987)의 학습동기 이론에 근거하여 연구자가 추가로 문항을 개발하여 내용타당도와 구성 타당도를 확인한 후 사용하였다. 평가도구는 주의집중 11문항으로 ‘가상현실 공간에 서 음향에 집중할 수 있었다’, ‘나는 VR 콘텐츠에 깊 이 몰두했다’의 문항이 포함되어 있으며, 관련성 17 문항에는 ‘VR 콘텐츠 학습목표와 학습내용이 술기 수행과 연관이 되어 있었다’, ‘나는 VR 콘텐츠의 학 습목표에 빠르게 도달하였다’ 등의 문항이 포함되었 다. 다음으로 자신감 6문항에는 ‘화면 속에 보이는 나의 움직임이 자연스러웠다’의 문항이 포함되어 있 으며, 만족감 평가를 위한 11문항에는 ‘가상현실 콘 텐츠 체험 후 피곤함을 느꼈다’, ‘화면 속의 대부분의 움직임을 통제할 수 있어 만족했다’ 등의 문항을 포 함하여 총 45문항으로 구성되어 있다. 각 문항은 ‘전 혀 그렇지 않다’ 1점에서 ‘매우 그렇다’ 5점으로 측정 점수가 높을수록 개발된 콘텐츠에 대한 유용성이 높 음을 의미한다. 일부 문항이 역문항으로 구성되어 있어 이를 변환한 후 점수를 산출하였다. 도구의 타 당도를 확인하기 위하여 VR 콘텐츠를 개발해 본 경 험이 있는 간호학과 교수 3인과 VR 개발 전문가 2 인에게 타당도 검증을 요청하였으며 문항이 얼마나 관련 있는지에 대해 4점 척도로 ‘관련 없음’ 1점, ‘수 정을 하지 않는 한 관련 있다고 하기 어려움’ 2점, ‘관련이 있으나 약간의 수정이 필요함’ 3점, ‘매우 관 련 있음’ 4점으로 답하도록 하였다. 내용타당도 지 수는 .81∼1.0으로 나타났다. 본 연구에서 45문항 전체도구의 신뢰도 Cronbach’s ⍺는 .94이었고, 하 위영역별 신뢰도는 주의집중 .74, 관련성 .94, 자신 감 .80, 만족감 .94였다.

5. 자료수집 및 연구절차

자료 수집을 위해 연구자는 대상자에게 동작인식 기술을 적용한 외과적 무균술 콘텐츠를 사용하기 전 에 기기에 대해 설명하고 카메라가 움직임을 인식할 수 있는 범위 안에서 술기를 수행하도록 설명하였 고, 개발된 콘텐츠와 동일한 내용에 대해 학습하도 록 하였다. 또한 동작인식 기술을 적용한 콘텐츠가 구현될 수 있도록 A 간호대학의 응급재난간호 시뮬 레이션실습실에 동작인식 기기(커넥트: 카메라)와 콘텐츠 구현을 위한 PC를 설치한 후 대상자에게 개 발된 콘텐츠를 체험하도록 하였다(Figure 3). 콘텐 츠 체험 시에는 개발된 콘텐츠 구현 시 문제가 발생 할 때 즉각적으로 도움을 줄 수 있도록 연구보조원 이 대기하였다. 39명의 대상자가 참여하였고, 유용 성 평가 설문지 작성이 미흡한 2명의 탈락자를 제외 한 최종 37명의 설문지를 분석하였다. 자료 수집은 2023년도 4월 4일부터 4월7일까지 실시되었으며, 동작인식 기술을 적용한 외과적 무균술 콘텐츠 구현 시간은 15분∼20분, 사용성 평가 설문 작성을 위해 10분∼15분 소요되어 자료 수집을 위해 총 25분∼ 35분의 시간이 소요되었다. 자료수집 시 콘텐츠가 구현되는 동안 특별한 오류는 발생하지 않았다.

6. 자료 분석

수집된 자료는 SPSS/WIN 27.0 프로그램을 이 용하여 분석하였으며 구체적 분석 방법은 다음과 같 다. 첫째, 교육 자료의 내용 타당도는 내용타당도 지 수(CVI)로 검증하였고, 측정도구는 내용타당도 지 수(CVI)와 신뢰도 Cronbach’s ⍺로 검증하였다. 둘 째, 대상자의 일반적 특성, 동작인식 기술을 적용한 콘텐츠에 대한 유용성 평가는 백분율, 평균과 표준 편차로 분석하였다.

Ⅲ. 연구 결과

1. 대상자의 일반적 특성

연구대상자는 여학생이 83.7%(31명), 평균 연령 21.9±1.5세이었다. 학년은 2학년 54.1%(20명), 3 학년 45.9%(17명) 이었고, 현재 건강상태가 ‘좋음’ 이 83.8%(31명)이었고, 대학생활 만족도에서는 ‘만 족한다’가 59.5%(22명)으로 가장 많았으며, 간호학 전공만족도에서는 ‘만족한다’가 83.7%(31명)이었 다. 가상현실 기반 교육 프로그램을 사용한 경험은 없다가 67.6%(25명)이었고, 가상현실 기반 게임 경 험이 없는 경우가 56.8%(21명)이었다(Table 1).

2. 개발된 교육 콘텐츠 유용성 평가 결과

간호대학생의 개발된 술기 콘텐츠에 대한 유용성 평가를 위해 외과적 무균술 콘텐츠의 주의집중 평균 점수는 3.68 ± 0.45점이었고, 관련성의 평균점수 는 3.74 ± 0.65점, 자신감 3.86± 0.64점, 만족감 은 3.65 ± 0.58점으로 나타났다(Table 2).

Ⅳ. 논 의

본 연구는 간호대학생을 대상으로 동작인식 기술 을 활용한 외과적 무균술 콘텐츠를 개발하고 적용하 여 향후 실습교육 시 활용하여 간호실습 교육의 발 전 방향을 모색해 보고자 수행되었다.

본 연구에서 개발한 콘텐츠는 외과적 무균술 콘텐 츠로 반복연습을 위해 마스크, 멸균장갑, 일회용 멸 균가운 등 많은 양의 실습소모품이 필요하여 실습 기회비용이 부담되는 술기에 해당한다. 또한 졸업 후 간호사로서 임상에서 필수적으로 익혀야 하는 술 기 중 하나로 반복적 연습이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 실습 기회비용의 감소, 학생들의 술기 연습에 대한 흥미와 학습자신감을 높이기 위해 동작 인식 기술을 적용하여 개발하고자 하였다. 또한 VR 콘텐츠 구현을 위해 HMD 등 기기를 몸에 부착하여 구현하는 접촉식 방식의 단점인 사이버 멀미를 최소 화하기 위해 비접촉식 방식인 동작인식 기술을 도입 하였다. 본 콘텐츠에 대한 학생들의 사전 평가 시 몰입도, 흥미도 등에 대해서는 ‘만족 한다’ 고 하였 고, 신체적 불편감은 없다고 하였으나 동작인식의 반응과 감도에 대한 만족도가 ‘보통’ 으로 평가되어 동작인식 기술을 활용하여 콘텐츠의 유용성을 높이 기 위해 이 부분에 대한 기술적 보완을 고민해야 할 것으로 생각된다. 그러나 HMD 등 기기를 몸에 부 착하여 구현하는 접촉식 방식의 단점인 사이버 멀미 로 인하여 VR 콘텐츠를 개발할 때 5분∼8분 이내로 구현해야 하는 시간적 제한이 있었으나, 본 연구에 서 활용한 동작인식 기술의 경우 시간적 제한에서 자유로울 수 있는 장점이 있으므로 개발하고자 하는 콘텐츠에 맞게 활용 가능할 것으로 생각된다.

다음으로 개발된 콘텐츠를 적용한 후 유용성 평가 를 실시하였다. 일반적으로 유용성 평가는 학생들의 사용 용이성과 시스템에 대한 만족도를 측정하는 것 으로 새로운 교육 시스템 도입 전에 시행해야 하는 필수적인 요소이다(Ding et al., 2019). 본 연구에 서 콘텐츠 개발을 위한 기본 전략은 Keller (1987) 가 제시한 학습동기유발 모형을 기반으로 하여 술기 준비, 자기 주도적 학습, 동기부여, 즉각적인 피드백 과 상호작용을 통하여 학습자 중심 교육을 유도하고 자 하였다. 이에 따라 유용성 평가 시에도 주의집중, 관련성, 자신감, 만족감의 4가지 개념을 중심으로 측정하였다.

본 연구 결과, 개발된 콘텐츠에 대한 주의집중은 5점 만점에 3.68점으로 평가되었다. 구체적으로 문 항별 점수를 확인해보면, ‘VR 공간에서 사용된 빛과 색상이 눈의 피로감 없이 몰입되었다’, ‘VR 콘텐츠가 재미있게 몰입되었다’의 2문항의 평균 점수가 4.32점 으로 가장 높았고, VR 공간에서 나의 움직임이 자연 스러웠다‘의 문항이 2.95점으로 가장 낮은 점수를 나 타내었다. 이것은 콘텐츠 개발할 때 실제 환경과 유사 한 환경 구현을 위해 빛의 밝기와 색상을 실제 수술실 입구와 유사하게 구현한 결과로 생각되며, VR 공간에 서 나의 움직임이 자연스러웠다‘의 문항 점수가 가장 낮게 나온 것은 동작인식 기술을 활용 술기 콘텐츠를 자주 접하지 않아 익숙하지 않은 상태에서 유용성 평가가 이루어졌기 때문으로 생각된다. 또한 학생들 이 화면 속에 있는 술기 물품을 실제처럼 손으로 잡거 나 가운을 입을 때 부자연스러운 행동을 하게 되므로 동작인식을 좀 더 세부적으로 구현될 수 있도록 보완 되어야 할 것으로 생각된다. 주의집중이란 어떤 사건이나 활동에 정신을 집중시키는 힘을 말하며 (National Institute of Korean Language, 2023) 어떤 것에 깊이 파고 들거나 빠져드는 느낌인 몰입과 유사하다(Choi & Kim, 2021). 학습 상황에 대한 주 의집중 정도는 학습 목표 달성에 중요한 요소이며 (Emergency Nurses Association, 2005), 선행연 구에서 가상현실 기반 콘텐츠가 주의집중을 향상시켰 다고 보고하였다(Choi & Kim, 2021;Han, 2019). 그러나 Abelsson (2019)은 가상현실 기반 콘텐츠에 서 가상의 환자나 환경이 실제와 유사하지 않으면 학생들은 불안감을 느끼고 집중이 잘 되지 않는다고 하였다. 따라서 가상현실 기반 콘텐츠를 설계할 때에 는 학생들의 현장감과 집중력을 높일 수 있도록 현실 과의 유사성을 높이는 것이 중요하다(Han, 2019). 본 연구에서 학생의 주의집중력을 높이기 위하여 최 대한 실제 수술실과 유사한 환경이 구현될 수 있도록 화면을 구현하였고, 멸균가운 및 모자의 색상 등도 실제와 유사한 색상으로 표현하였다. 이에 따라 주의 집중의 점수가 평균이상으로 나타나 유용한 학습콘텐 츠로 평가되었지만, Park과 Kim (2023)의 HMD를 활용한 가상현실 기반 응급환자 분류 콘텐츠의 주의 집중도 점수보다 다소 낮게 나타났다. 이것은 가상현 실 기반 콘텐츠를 어떤 방법으로 구현하는가에서 오 는 차이점이라 볼 수 있는데, HMD를 활용할 경우는 가상현실 콘텐츠를 구현할 때 안경을 착용하여 구현 하므로 가상현실에 대한 집중도가 더 높아진 것으로 볼 수 있다. 그러나 본 연구에서 개발한 콘텐츠는 안경을 착용하지 않고 학습자의 실제동작을 인식하여 가상현실 속의 움직임을 구현 하므로 실제 환경과 가상현실 환경을 동시에 볼 수 있어 주의집중력의 점수가 다소 낮게 나타난 것으로 생각된다. 그러나 동작인식기술 기반 가상현실의 경우는 HMD로 인한 신체적 불편감 등이 없어 좀 더 자유롭고, 여러 학습자 가 함께 이용할 수 있는 장점이 있기 때문에 콘텐츠의 활용도에 따라 구현 방법을 선택하는 것이 좋을 것으 로 생각된다.

다음은 콘텐츠 관련성 평가로 학습내용이나 목표 가 개발된 콘텐츠가 얼마나 연관되어 있는지를 평가 하는 것으로 5점 만점에 3.74점으로 나타났다. Dubovsky 등(2017)이 환자 분류를 맡은 응급실 간 호사에게 가상현실 기반 시뮬레이션을 적용했을 때 신체적 움직임을 제외한 모든 측면에서 실제 업무량 과 동일하게 인식한다고 보고하면서 콘텐츠 개발 시 잘 디자인된 가상현실 콘텐츠는 연구 참여자들의 경 험이 실제 상황과 유사하게 인식한다고 보고한 것과 유사한 결과이다. 본 연구에서 참여 학생이 개발한 가상현실 기반 콘텐츠와 실제 실습강의 시간에 학습 한 내용과 목표가 유사하다고 인식함을 의미한다. 따라서 전통적 방식의 실습교육방법과 동작인식 기 술을 적용한 실습 콘텐츠를 유사하게 인식하는 것 으로 동작인식 기술을 적용한 콘텐츠를 실습교육 및 자율실습 시 에 활용하는 것에 대해 고려할 수 있을 것으로 생각된다. 구체적으로 문항별 점수를 확인해 보면, ‘VR 체험을 할 때 수술실 또는 실습실 환경과 유사하게 느껴졌다’ 문항의 평균점수가 4.49점으로 가장 높게 나타났고, ‘VR 체험을 할 때 실제로 술기 를 할 때와 유사하게 느껴졌다’의 점수가 3.24점으 로 가장 낮게 평가되었다. 이는 구현된 환경에 대해 서는 실제와 유사하게 느끼는 반면에 술기를 수행하 는 경우에는 아직 실제처럼 느끼지 못하고 있음을 나타내는 것이다. 이는 본 연구에서 활용한 비접촉 식 동작인식 기반 사용자 인터페이스는 접촉식 방법 에 비해 사용자에게 보다 자연스러운 움직임을 제공 하는 이점이 있으나 사용자의 움직임에 대한 특징을 찾고, 이를 추적하는데 어려움이 있다는 단점(Lim, Kim, & Kim, 2012)이 있어 이에 따른 결과로 보여 진다. 아직 학생들이 동작인식 기술을 적용한 술기 에 대해 익숙하지 않고 동작과 동작 사이가 매끄럽 게 연결되지 못해 나타나는 결과로 동작인식 기술을 활용한 술기 콘텐츠를 개발할 경우 세밀한 동작까지 구현할 수 있는 방법에 대해 고민해야할 것으로 생 각된다. 그러나 ‘VR 체험을 할 때 실제로 술기를 할 때와 유사하게 느껴졌다’의 점수가 3.24점으로 관련 성 문항에서는 가장 낮은 점수이나 5점 만점에 3.24 점의 점수는 아주 낮은 점수라 할 수 없으므로 학생 들이 동작인식 기술에 좀 더 익숙하게 된 후 콘텐츠 유용성에 대해 재평가해 볼 필요가 있다.

또한, 본 연구에서는 동작인식 기술을 활용한 외 과적 무균술 술기 교육 후 자신감을 평가하였는데, 5점 만점에 3.86점으로 유용성 평가 항목점수 중 가 장 높았다. 이는 선행연구에서 가상현실 기반 시뮬레 이션을 적용한 경우 간호학생의 자신감에 긍정적인 영향을 미쳤다고 보고하였으며(Kim et al., 2021), Kim의 연구(2021)에서는 가상공간에서 사고위험을 최소화하고 간호학생들에게 적절한 난이도의 반복훈 련을 통해 실무수행에 대한 자신감을 갖게 된다고 보고한 것과 유사한 결과이다. 가상현실 기반의 콘텐 츠의 가장 큰 장점 중 하나가 실제상황에서 위험하거 나 구현하기 어려운 상황을 구현하여 학습자들이 경 험하게 하는 것이다. 본 연구에서도 이러한 장점이 잘 드러나서 학생들이 위축되지 않고 자신감을 가질 수 있었던 것으로 생각된다. 그러므로 학생들이 어려 워하는 술기와 재난실습 등 구현하기 어려운 실습교 육에 가상현실을 접목한다면 더욱 효율적인 실습교 육 운영이 가능할 것이다. 구체적으로 문항별 점수를 확인해보면, ‘VR 화면 속에서 도움말이 있어 수행 시 도움이 되었다’의 문항 평균점수가 4.27점으로 가 장 높았으며, ‘화면 속에 보이는 나의 움직임이 자연 스러워 수행을 더 잘 할 수 있었다’의 문항이 3.19점 으로 낮은 점수를 보였다. 따라서 화면 속에서 본인 의 움직임을 좀 더 자연스럽게 표현될 수 있는 방안에 대해 고민해야할 것으로 생각된다.

마지막으로 본 연구에서 개발된 콘텐츠에 대한 전 반적인 만족감을 평가하였는데, 5점 만점에 3.65점 으로 나타났다. 이것은 본 연구에서 비접촉식 동작 인식 기술을 적용하여 가상현실 기반 콘텐츠를 개발 함으로서 HMD을 착용하는 접촉식 VR 콘텐츠의 단 점을 보완하여 사이버 멀미 등의 신체적 불편감을 최소화하였기 때문에 나타나는 결과로 볼 수 있다. Park (2020)의 동작인식 기술(햅틱)을 활용한 정맥 주사 콘텐츠 평가에서 가상현실 기반 시뮬레이션 그 룹의 만족도가 가장 높다고 연구결과를 지지하는 것 으로 보인다. 그리고 여러 선행연구(Choi & Kim, 2021;Kim, 2021;Park & Kim, 2023)의 연구에 서 HMD를 활용한 가상현실 기반 콘텐츠를 간호학 생에게 적용한 결과, 기존 실기교육에 비해 만족도 가 높았지만, 연구 참여자의 약 60%에서 신체적 불 편감을 느꼈다고 하였는데, 본 연구에서 비접촉식 동작인식 기술을 적용함으로 보완되었다고 생각된 다. 구체적으로 문항별 점수를 확인해보면, ‘VR체험 후 신체적 블편감이 없어 만족한다’의 문항의 평균 점수가 4.29으로 가장 높았고, ‘화면 속의 대부분의 움직임을 통제해서 만족했다’는 문항의 점수가 2.12 로 가장 낮게 나타났다. 즉, 신체적 불편감은 많이 감소하였으나, 동작인식 기술에 아직 익숙하지 않아 화면을 보면서 학생 자신의 행동을 구현할 때 발생 하는 자연스럽지 않은 움직임으로 인해 화면 속 움 직임을 통제하기에 다소 어려움을 경험한 것으로 보 인다. 따라서 학생들이 겪는 불편함을 극복하고 가 상현실을 구현하는 기기에 익숙하지 않거나 불편함 을 느끼는 학생들을 위해 콘텐츠 사용 시간, 안전한 사용 방법 등에 대해 사전에 교육이 필요할 것으로 생각된다.

동작인식 기술을 적용한 콘텐츠를 활용한 학습이 간호교육에서는 아직 초기단계로 학생들에게 익숙 하지 않은 기기의 사용이나 기술에 대한 낮은 이해 도는 새로운 학습법에 대한 학생들의 부담감과 두려 움을 증폭시킬 수 있다. 그러므로 동작인식 기술을 적용한 콘텐츠 사용을 위한 기기 및 기술에 대한 이 해도를 높이기 위한 사전교육을 제공하거나 프로그 램을 개발 시 학생들이 이해할 수 있고 쉽게 접근할 수 있도록 하여야 할 것이다.

Ⅴ. 결론 및 제언

본 연구는 간호학생을 위한 동작인식 기술을 적용 한 외과적 무균술 콘텐츠를 개발하고 학생들에게 적 용 전 그 유용성을 파악하기 위해 수행되었다. 본 연구에서 개발된 동작인식 기술을 적용한 콘텐츠의 유용성을 평가한 간호학생들은 실제 학습내용과 목 표와의 연관성을 가장 높게 평가하였으며, 임상현장 과 유사한 상황의 반복적인 훈련과 구현을 통해 학 생들의 학습 자신감을 높이는 데 가상현실 콘텐츠가 효과적임을 확인하였다. 또한 동작인식 기술을 적용 한 콘텐츠 사용 시 주의집중과 만족감 점수가 평균 이상으로 파악되어 간호학생의 술기 및 교육 시에 활용이 용이할 것으로 생각된다. 즉, 임상현장에서 경험하기 어려운 간호사례와 술기를 가상현실 기반 콘텐츠를 통해 안전하고 효과적으로 학습할 수 있을 것으로 본다. 그러나 화면속의 움직임이 자연스럽지 못하다는 평가가 있어 이에 대한 보완이 필요할 것 으로 보인다.

본 연구는 기존에 연구된 바가 없는 동작인식 기 술을 적용한 술기 콘텐츠를 개발하고 그 유용성을 평가하였다는데 의의가 있다. 그럼에도 불구하고 본 연구에서는 몇 가지 제한점을 가지므로 향후 후속연 구를 통해 보완되어야 할 것이다. 첫째, 본 연구에서 확인된 동작인식 기술의 제한점인 움직임의 부자연 스러움을 보완하여 동작인식 기술을 활용한 술기 콘 텐츠 개발을 제안한다. 둘째, VR 활용 교육이 자기 주도 학습을 강화시켜 학습자신감과 학습만족도에 긍정적 영향을 준다고 보고되고 있으므로(Kim, 2021;Kim, et al., 2021), 동작인식 기술을 적용한 다양한 술기 콘텐츠를 체계적으로 개발하여 간호학 생의 핵심역량을 향상을 위해 적극 활용하고 충분한 자료가 축적된 후 동작인식 기술을 적용한 콘텐츠의 효과를 파악하는 연구를 제언한다. 셋째, 간호실습 교육에서 널리 활용되고 있는 마네킹 및 고충실도 모형 활용하는 실습교육과 가상현실 기반 콘텐츠를 활용한 실습교육의 효과를 비교하는 후속 연구를 제 안한다.