수중 촬영 영상 기반 해양치유 VR 힐링콘텐츠 제작 방법
Development of Ocean Healing VR Content Using Underwater Video Technology
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Trans Abstract
Recent advancements in filming equipment and content playback devices have significantly accelerated the development of VR video content. In particular, the growing need and demand for proactive health management among patients have spurred research into using VR video content for stress management. This paper aims to present the fundamentals for creating marine healing VR video content based on marine and underwater landscapes and for utilizing it as a stress management tool. To achieve this, we introduce an overview of the entire VR video content production process, from professional filming planning to the creation of VR video content, based on a survey conducted to improve existing VR video content.
1. 서 론
지난 세기 동안 의학, 공중 보건, 그리고 사회경제적 발전의 눈부신 진보로 전 세계 기대 수명이 비약적으로 연장되었다(Dzau et al., 2020). 이에 따라 단순히 오래 사는 것뿐만 아니라 건강하게 오래 사는 것, 즉 건강 수명의 연장이 점점 더 중요한 화두로 떠오르고 있다. Crane et. al.(2022)의 논의에 따르면, 이제 사람들은 수명의 연장뿐만 아니라 얼마나 건강하게 삶을 영위할 수 있는지에 대해 더욱 큰 관심을 가지게 되었다고 유추할 수 있다. 건강 수명과 삶의 질, 웰빙에서 가장 중요한 요소는 건강으로(Kos and Umek, 2018), 최근에는 건강관리에 디지털 기술을 응용하는 디지털 헬스케어가 많이 연구 되고 있다(Chen et al., 2023; Choi, 2020; Jeong et al., 2024). 디지털 헬스케어에는 모바일 헬스케어, 디지털 치료제, 원격진료 등 다양한 헬스 서비스 분야가 포함된다(Choi, 2020; Jeong et al., 2024). 웨어러블 디바이스를 활용하거나 건강관리에 필요한 콘텐츠나 프로그램을 개발(Kos and Umek, 2018; Pourbemany et al., 2023)하는 방법도 많이 연구되고 있다.
최근 몇 년 간 우울증이나 트라우마 치료를 위해 VR(가상현실, Virtual Reality) 콘텐츠를 활용한 연구가 활발히 진행되었다(Falconer et al., 2016; Beck et al., 2007; Baños et al., 2011). “가상 현실”은 몰입형 기술에 대한 집중적인 연구가 이루어진 1987년 Jaron Lanier에 의해 만들어진 용어로, Lanier는 3D 그래픽과 몰입형 상호작용을 개척한 연구 회사를 통해 가상 현실 안경과 데이터 장갑과 같은 최초의 상용 가상 현실 장비를 생산하기도 했다(Berkman, 2024). 최근 Hong et al.(2024)은 한국의 완도 명사십리 해변 풍경을 특징으로 하는 VR에서 재생 가능한 영상 콘텐츠를 제작하고 소규모 그룹을 대상으로 콘텐츠의 스트레스 해소 효과를 테스트한 연구를 제안하였다. 이 연구는 예비 실험을 통해 VR 영상 콘텐츠의 효과를 입증하려는 시도라는 점에서 의의가 있지만 실험 그룹과 방법에 대한 추가 검증이 필요하다.
본 논문에서는 Hong et al.(2024)이 제시한 VR 영상 콘텐츠를 경험한 사용자들을 대상으로 실시한 설문에 근거하여 개선한 VR 영상 콘텐츠를 제시하고 향후 연구 계획에 대해서 설명하고자 한다. 이를 위한 본 논문의 구성은 다음과 같다. 1장에서는 건강관리에 있어 IT 기술의 필요성과 배경을 간략하게 설명하고 2장에서는 제안하는 방법의 핵심 기술 요소인 VR 콘텐츠를 건강관리에 접목한 기존 연구들과 새로운 VR 영상 콘텐츠 제작 방법을 제시한다. 특히, Hong et al.(2024)이 해당 연구에서 실험에 사용한 VR 영상 콘텐츠도 간략하게 설명하고 본 논문에서 제안하는 VR 영상 콘텐츠의 개선 방향도 같이 제시한다. 이를 위해서 본 논문에서 제시한 VR 영상 콘텐츠의 개선 방향의 근거가 되는 설문 조사 실시 내용과 결과에 대해서 간략하게 설명한다. 이는 개선된 콘텐츠의 주요 개선 목표와 이어서 설명할 제작 프로세스의 이해를 돕기 위함이다. 이후 콘텐츠의 제작 프로세스 전체 과정을 설명한다. 3장에서는 2장에서 설명한 콘텐츠 제작 프로세스의 결과 영상과 향후 활용 방안에 대해 제안하고 4장에서 VR 영상 콘텐츠를 활용한 건강 관리 관련 연구의 방향을 제시하는 것으로 결론을 맺는다.
2. 연구방법
2.1 수질개선 관련 선행연구 조사
VR은 1장에서 서술한 바와 같이, 주로 시각적 정보를 기반으로 임의의 상황을 체험할 수 있는 환경을 제공하고 특정 장치를 통해 구성된 환경과 상호 작용이 가능한 것이 특징이다(Mishra, 2021). 이는 그래픽을 통해 환경을 구성한다는 측면에서 최근 많은 연구가 이루어지고 있는 디지털 트윈과 유사하다고 볼 수 있다(Park et al., 2022). 하지만 꼭 현실에 존재하는 것을 구현할 필요가 없고 상호 작용을 하는 방법과 목적이 다양하다는 점에서 차이점이 존재한다. VR 콘텐츠는 3D 그래픽을 기반으로 현실과 유사한 환경을 제공하거나, 360도 카메라를 이용해서 촬영된 영상으로 현실 공간을 가상 체험할 수 있도록 머리에 착용 가능한 디스플레이 장치(Head Mounted Display, HMD)를 통해서 재생 가능하다(Ho, 2018; Kim et al, 2022).
최근에는 VR 콘텐츠의 품질이 향상됨에 따라 의료 분야에서 많은 연구가 이루어졌다(Ahilan et al., 2023; Cohen, 2022; Rizzo et al., 2021; Rizzo and Koenig, 2017; Rizzo, 2017; Rizzo and Shilling, 2017; Vlake et al., 2023; Yeh et al., 2020). Ahilan et al.(2023)은 VR 영상을 피실험자에게 제공하고 근전도(EMG)를 포함한 생리적 매개변수를 측정 및 분석하였다. 해당 연구에서 실시한 실험은 VR 영상이 실제로 사람의 심리에 영향을 끼칠 수 있는지 알아보기 위해 진행된 것으로, 이를 통해 VR 영상 기반 스트레스 관리 방법에 대한 가능성을 제시하였다.
Albert “Skip” Rizzo는 PTSD 치료, ADHD 진단, 스트레스 관리를 포함한 심리적 치료에 VR 기술을 사용하는 것에 대한 여러 건의 연구를 수행하였다(Rizzo et al., 2021; Rizzo and Koenig, 2017; Rizzo, 2017; Rizzo and Shilling, 2017; Vlake et al., 2023; Yeh et al., 2020). 해당 연구들은 VR을 사용하여 의료 프로그램을 계획하는데 필요한 고려 사항들을 제시하고 VR 콘텐츠의 효과에 대해서 주장하였다. PTSD의 평가 및 치료에 VR 기술을 적용한 연구에서 PTSD 환자가 트라우마에 직면하고 극복하는 데 도움이 되는 VR 기반 치료법을 제안하였는데 초기 임상 평가에서 다양한 트라우마 경험에 적응하고 PTSD 증상을 효과적으로 완화하는 등의 결과를 통해 VR 콘텐츠를 이용한 심리 치료의 가능성을 제시하였다(Rizzo, 2017). Yeh et al.(2020)는 ADHD 진단을 위해 통합 신경 행동 감지 VR 시스템을 제안하였다. 해당 시스템은 VR 환경에서 어린이의 주의력과 행동을 평가하여 ADHD를 정확하게 진단하고자 하였다. Fig. 1은 VR을 사용하여 ADHD를 진단하는 사례를 보여준다.
Cohen(2022)은 VR과 영화 기술을 결합하여 영화와 같은 비디오 기반 치료법을 트라우마 연구와 실무에 적용할 수 있는 방법을 제안하였다. Cohen(2022)은 해당 연구에서 트라우마 환자에게 안전한 환경에서 직관적이고 감정적인 치료적 접근 방식을 제공하여 치료 효과를 높이고 VR의 실용성에 대하여 주장하였다. 해당 연구들에서 VR 콘텐츠는 치료사와 환자가 물리적으로 멀리 떨어져 있더라도 치료를 실시할 수 있고 현실과 유사한 환경이나 특수 환경 등 다양한 조건을 만들어 심층적인 심리 치료가 가능하다는 것을 실험을 통해 증명하였다. 또, VR 기술은 정신 건강 치료 분야에서 개인화되고 효과적인 치료 방법을 제공하는 데 중요한 역할을 할 수 있음을 주장하였다.
Hong et al.(2024)도 360도 카메라를 이용하여 촬영한 완도명사십리해수욕장 영상을 피실험자에게 제공하고 스트레스 완화 효과를 증명하고자 하였다. 해당 연구는 앞서 설명한 많은 연구들처럼 VR 콘텐츠를 피실험자에게 제공하고 신체 정보의 측정 및 분석을 통해 VR 콘텐츠의 효과를 제시하고자 하였지만, 몰입도가 높은 영상 콘텐츠를 제공하지는 못 했다. 이는 해당 콘텐츠를 체험한 체험자 90명을 대상으로 실시한 설문조사의 결과를 통해 분석한 결과이며, 본 논문에서는 해당 VR 콘텐츠의 문제점을 파악하고 문제점을 해결하기 방법을 제시하고자 한다.
2.2 제안 방법의 개요
본 논문에서 제시하는 VR 영상 콘텐츠는 수중 환경을 360도로 제공하여 몰입형 경험을 제공하여 심리적 안정을 이루고 스트레스를 줄일 수 있도록 하는 것이 목적이다. 콘텐츠는 수요 조사 단계인 대중 대상 설문조사부터 실제 촬영, 영상 보정 및 음향 효과 삽입 순서로 제작하였다. 영상은 8k VR s3D(8192×4096 Top/Bottom) 30p로 제작되었으며, Fig. 2는 VR 영상 제작 과정 중 실제 촬영 및 촬영 후 편집 과정을 나타낸다.
2.3 대중 대상 VR 콘텐츠 수요 조사
Fig. 3은 해양 경관을 촬영하여 제작된 VR 영상 콘텐츠의 화면 일부를 캡쳐한 것이다.
본 연구에서는 VR 영상 콘텐츠 제작 전 해당 VR 영상 콘텐츠를 일반인에게 체험하게 한 후 Fig. 4에 보이는 설문조사지로 설문조사를 실시하였다. 10대부터 70대까지 남녀 90명을 대상으로 실시한 만족도 설문조사 중 개선 사항을 조사한 7번 질문은 체험하고 싶은 콘텐츠가 무엇인지를 알아보기 위해 아름다운 경관, 1인칭 시점의 해양체험 영상 콘텐츠, 상호작용이 가능한 체험형 콘텐츠, ASMR 특화형 콘텐츠로 총 4개의 답변 중 하나를 선택하게 하였다. Fig. 5는 해당 질문의 조사 결과로, ‘1인칭 시점의 해양체험 영상 콘텐츠’가 34.4%로 가장 높은 답변률을 보였다.
2.4 VR 영상 콘텐츠 제작을위한 촬영
Insta360 Titan은 8개의 렌즈를 장착한 특수 카메라로 VR 콘텐츠 제작 과정에서 각 렌즈로 촬영한 영상을 스테레오 매칭과 동기화를 통해 편집하여 VR 콘텐츠를 제작한다. 하지만, 해당 촬영 장비는 10K 해상도 영상을 촬영할 수 있지만 5.5kg으로 무게가 무겁기 때문에 Fig. 6에서 붉은색 상자로 표시된 것과 같이 별도의 고정 장치를 사용하여 한 장소에서 촬영해야 하며, 다양한 장면을 위해서는 여러번의 이동 및 재설치가 필요하다는 단점이 있다.
또, 촬영 영상의 360도 영상 정합을 위해서는 총 9개의 메모리 카드가 필요하여 비용과 파일 관리 등 제작 측면에서도 단점이 존재한다. 본 논문에서는 앞서 설명한 단점을 해결하기 위해 Insta360 X4를 사용하였다. 해당 촬영 장비는 최고 해상도가 8K인 영상을 촬영할 수 있지만 203g의 무게로 가볍고 10m 깊이까지 방수가 가능하여 Fig. 7에서 붉은 색 상자로 표시된 바와 같이 수중 촬영과 같은 특수한 촬영 환경에서 사용자가 촬영하기 용이하고 간편하다. 본 연구에서 개발한 VR 영상 콘텐츠를 촬영에는 잠수가 가능한 촬영 전문가 2명이 Insta360 X4 2대를 사용하여 촬영하였다. 해당 영상을 사용하여 개발한 VR 콘텐츠의 장면 일부를 본 장의 마지막에 제시한다.
2.5 영상 보정
해당 단계에서는 촬영된 영상을 360도로 체험 가능한 VR 영상 콘텐츠로 제작하기 위해 필요한 편집을 수행한다. 영상을 360도 영상으로 제작하기 위해서는 스티칭이라고 하는 영상 접합 과정이 수행되어야 한다. 본 연구에서는 해당 과정을 수행하기 위해서 Mistika VR 이라고 하는 소프트웨어를 사용하였다. 해당 소프트웨어는 고프로, Insta360 시리즈를 포함한 여러 카메라에서 촬영된 영상을 쉽게 스티칭할 수 있도록 카메라별로 편집 관련 세팅들을 미리 설정해 둔 프리셋을 제공하는데 이를 통해서 별도의 설정 없이 쉽게 소스 영상들을 처리하여 VR 영상 콘텐츠로 제작할 수 있다. Fig. 8은 샘플 영상 소스를 스티칭하는 과정 일부를 보여준다. 또, Optical Flow나 Angle, Color등 영상과 관련된 여러 설정값을 변경하여 영상 연결부위를 편집하여 좀 더 완성도 높은 VR 영상 콘텐츠를 만들 수도 있다.
3. VR 영상 콘텐츠 개발 결과
Fig. 9는 360도로 촬영 가능한 수중 카메라를 이용한 촬영 영상 기반의 VR 콘텐츠의 일부 장면을 보여준다. 기존의 고정형 360도 카메라를 사용하여 촬영한 완도 명사십리해수욕장과 미크로네시아 해변의 영상을 기반으로 제작한 VR 영상 콘텐츠와 제작 프로세스는 동일하나, 카메라 기종에 따라 영상 촬영 방법부터 대상까지 다르게 선택할 수 있는 것을 본 논문에서 영상 결과물을 제시하여 설명한다. VR 영상 콘텐츠는 일상적인 환경부터 목적에 맞는 특수한 환경까지 다양한 환경을 시각적으로 간접 경험할 수 있게 해줄 수 있다. 이는 기존에 3D 입체 영상 콘텐츠와 유사한 측면이 있지만 VR 영상 콘텐츠는 360도로, 사용자의 시각적 움직임에 맞게끔 장면을 자유롭게 선택하여 체험 가능하기 때문에 몰입감 측면에서 큰 차이를 보인다.
4. 결 론
본 논문에서는 해양 경관 중 수중 환경을 촬영한 영상을 사용하여 VR 영상 콘텐츠를 제작하는 과정과 VR 영상 콘텐츠의 활용 방법을 제시하였다. 본 연구에서 제작한 VR 영상 콘텐츠는 스트레스 완화를 위한 해양치유 콘텐츠 개발 과정의 일부 결과물로, 기존 해양치유 VR 영상 콘텐츠는 유명한 해양 관광지의 풍경을 촬영한 영상을 사용하여 제작되었다. 하지만 기존 콘텐츠는 고정형 촬영 장비를 이용하여 촬영된 영상을 사용하여 제작되었기 때문에, 현장감이 부족하고 이로 인해 체험자가 몰입하기 어렵다는 단점이 있었다. 이를 해결하기 위한 방법을 마련하기 위해 기존 VR 영상 콘텐츠의 체험자 90명을 대상으로 한 설문조사를 실시하였고, 1인칭 시점의 수중 활동 장면으로 제작된 VR 영상 콘텐츠를 희망한다는 결과를 도출할 수 있었다. 본 논문의 3장에서 제시한 Fig. 9와 같이 이동형 수중 촬영 장비인 Insta360 X4를 활용하여 촬영된 영상을 기반으로 제작된 VR 영상 콘텐츠는 기존 영상과는 다른 경험을 제공할 수 있고, 이는 음향이 같이 제공될 경우 스트레스 완화에 효과적일 것이라고 예상된다. 향후 연구에서는 완성된 VR 영상 콘텐츠를 신규 체험자들을 대상으로 제공하고 스트레스 완화 정도를 측정하여 콘텐츠의 효과를 검증하기 위한 실험을 진행하고자 한다. 또, 해당 연구에서 스트레스 효과를 검증함과 동시에 더 다양한 해양치유 VR 영상 콘텐츠를 제작하고 스트레스 완화 효과의 극대화를 위한 콘텐츠 개선을 계속해서 진행하고자 한다. 최종적으로는 이를 통해 기존의 전문가가 직접 치료를 실시하는 방법 외 스트레스 관리가 필요한 환자가 능동적으로 스트레스를 해소, 관리할 수 있는 새로운 방법을 제시하고자 한다.
Acknowledgements
This research was part of a project titled “Efficacy/standardization technology development of marine healing resources and its life cycle safety management”, funded by the Ministry of Oceans and Fisheries, Korea (KIMST grant no. 20220027). And This study was carried out with the support of R&D Program for Forest Science Technology (Project No. 2021410 B10-2125-0101) provided by Korea Forest Service (Korea Forestry Promotion Institute). And This research was financially supported by the Ministry of Trade, Industry and Energy, Korea, under the “Regional Innovation Cluster Development Program(R&D) (P0025418)” supervised by the Korea Institute for Advancement of Technology(KIAT). And this study was supported by the project “Sustainable research and development of Dokdo (PG54141)” of the Ministry of Oceans and Fisheries, Korea.