주행 시뮬레이터를 활용한 레벨 2+ 운전자 보조 시스템 인터페이스의 사용성 평가
Usability Evaluation of Level 2+ Driver Assistance System Interface Using a Driving Simulator
- 주제(키워드) 운전자 보조 시스템 , 운전자 모니터링 시스템 , 사용성 평가 , User Interface(UI) , User Experience(UX) , Driver assistance system , Driver monitoring system , Usability test , User Interface(UI) , User Experience(UX)
- 발행기관 국민대학교 자동차모빌리티대학원
- 지도교수 양지현
- 학위년도 2024
- 학위수여년월 2025. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 자동차모빌리티대학원 자동차IT융합전공
- 원문페이지 ⅸ, 84
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/kookmin/200000862912
- UCI I804:11014-200000862912
- 본문언어 한국어
- 저작권 국민대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록/요약
사용자 인터페이스(User Interface, UI)는 사용자와 시스템 간의 상호작용을 가능하게 하는 매개체로, 특히 복잡한 시스템에서 UI는 사용자가 시스템을 효과적으로 활용하도록 돕고 신뢰를 형성하는 데 중요한 역할을 한다. 그러나 기술의 발전 속도에 비해 사용자 경험과 UI 설계에 대한 연구는 상대적으로 부족해 기술 활용 과정에서 사용자 혼란과 부정적 인식을 초래할 수 있다는 우려가 있다. 이에 본 연구는 상용화 단계에 있는 레벨 2+ 운전자 보조 시스템에 초점을 맞춰, UI 사용성을 평가하고 사용자 중심의 개선 방안을 도출하고자 한다. 이를 위해 본 연구는 문헌 검토와 사용성 평가 실험을 진행하였다. 먼저 문헌 연구에서는 레벨 2+ 운전자 보조 시스템의 정의를 정리하고, 양산된 운전자 보조 시스템과 관련 국제 표준 및 규제를 검토하였으며, 연구 내용을 토대로 UI 사용성 평가 실험을 설계하였다. 사용성 평가 실험은 운전자 보조 시스템을 사용하는 다양한 시나리오의 주행 과정에서 시스템 인터페이스를 제공하여 인터페이스에 따른 운전자의 인지 반응과 감성 평가 데이터를 취득하였다. 또한 평가 과정에서 현실적인 기능의 오/남용 사례를 포함하여, 자율주행 기술에 대한 신뢰 수준을 개선하고자 하였다. 실험은 주행 시뮬레이터 환경에서 총 32명의 실험 참가자를 대상으로 진행하였으며, 운전자 인지 반응 데이터로 눈과 손의 움직임, 차량 조작 데이터를 수집하였다, 또한 설문조사를 통해 인터페이스 제공에 따른 NASA-TLX 작업부하, 필요성, 직관성, 성가심, 선호도 평가 점수를 감성 평가 데이터로 취득하였다. 연구 결과, 단일모달 인터페이스에 비해 시각, 청각, 촉각을 모두 활용하는 멀티모달 인터페이스가 운전자의 인지 반응 시간을 단축하고, 설문 평가에서 더 긍정적인 반응을 얻어, 사용성 개선을 위해 다양한 모달리티의 필요성을 확인하였다. 또한, 시스템 메시지에 따른 차등적인 모달리티 설계가 요구됨을 확인하였다. 본 연구는 선행 연구인 레벨 3 자율주행 제어권 전환 UI 연구와 차별화하여, 현재 운전 환경에서 사용되는 레벨 2+ 운전자 보조 시스템 UI에 집중하고 있다는 점에서 독창성을 지닌다. 연구 결과는 양산 중인 레벨 2+ 수준의 운전자 보조 시스템 UI 개선을 통해 현재 운전 환경에서의 사용자 경험과 안전성을 높이는 데 기여할 것으로 기대되며, 나아가 향후 자율주행 시스템의 사용자 경험 및 안전성 강화를 위한 기초 자료로 활용될 수 있을 것이다.
more초록/요약
The user interface (UI) serves as a medium enabling interaction between users and systems. Particularly in complex systems, UI plays a crucial role in helping users utilize systems effectively and building trust. However, compared to the rapid advancement of technology, research on user experience and UI design remains relatively insufficient, raising concerns about potential user confusion and negative perceptions during technology adoption. This study focuses on level 2+ driver assistance systems at the commercialization stage, aiming to evaluate UI usability and propose user-centered improvement strategies. The study involved literature reviews and usability evaluation experiments. The literature review summarized the definition of level 2+ driver assistance systems, examined mass-produced driver assistance systems, and reviewed related international standards and regulations. Based on this review, a usability evaluation experiment was designed. The experiment assessed drivers' cognitive responses and emotional evaluations during various driving scenarios involving the driver assistance system's interface. The study also incorporated realistic misuse and overuse cases to optimize user experience and enhance trust in autonomous driving technology. The experiment was conducted in a driving simulator environment with 32 participants. Data such as eye and hand movements and vehicle operation were collected as cognitive response metrics, while emotional evaluation data were gathered through surveys assessing NASA-TLX workload, necessity, intuitiveness, annoyance, and preference scores. Results showed that multi-modal interfaces utilizing visual, auditory, and tactile feedback outperformed single-modal interfaces, reducing drivers' cognitive reaction times and receiving more positive survey evaluations. The findings highlight the need for multi-modality to enhance usability and the importance of differentiated modality design based on system messages. This study is distinct from previous research on level 3 autonomous driving control UI, as it focuses specifically on level 2+ driver assistance system UI in the current driving environment. The findings are expected to contribute to improving user experience and safety in the current driving environment and serve as foundational data for enhancing user experience and safety in future autonomous driving systems.
more목차
제1장 서 론 1
1.1 연구 배경 및 필요성 1
1.2 레벨 2+ 운전자 보조 시스템의 정의 3
1.3 운전자 보조 시스템 양산 현황 4
1.3.1 Super Cruise (General Motors) 4
1.3.2 Blue Cruise (Ford) 5
1.3.3 T-Mate (Toyota) 6
1.3.4 Autopilot (Tesla) 7
1.3.5 운전자 보조 시스템 양산 현황 정리 8
1.4 운전자 보조 시스템 연구 동향 9
1.5 국제 표준 및 규제 연구 11
1.5.1 UN Regulation on uniform provisions concerning the approval of vehicles with regard to Driver Control Assistance Systems 12
1.5.2 Human factors design guidance for driver-vehicle interfaces 15
1.5.3 Human factors design guidance for Level 2 and Level 3 automated Driving concepts 17
1.6 연구 목표 19
제2장 연구 방법 20
2.1 연구 가설 20
2.2 실험 시나리오 설계 21
2.2.1 시스템 수준 변경 시나리오 21
2.2.2 부주의 경고 시나리오 22
2.3 독립변수; 시나리오별 인터페이스 25
2.3.1 시스템 수준 변경 시나리오 인터페이스 25
2.3.2 부주의 경고 시나리오 인터페이스 26
2.4 종속변수; 사용성 평가 지표 30
2.4.1 정량적 사용성 평가 지표 30
2.4.2 정성적 사용성 평가 지표 34
2.5 NDRT(Non-Driving Related Task) 설계 35
2.6 실험 장비 36
2.6.1 주행 시뮬레이터 36
2.6.2 시선 추적기 37
2.6.3 노트북, 태블릿 PC 38
2.7 IRB 심의 및 실험 참가자 모집 39
2.7.1 IRB 심의 39
2.7.2 실험 참가자 모집 40
2.8 실험 절차 41
2.8.1 실험 준비 41
2.8.2 사전 설문 조사 42
2.8.3 장비 세팅 43
2.8.4 연습 주행 43
2.8.5 실험 주행 44
2.8.6 최종 설문 조사 44
제3장 실험 결과 45
3.1 분석 방법 45
3.1.1 데이터 적절성 검토 45
3.1.2 데이터 전처리 및 검수 46
3.1.3 통계적 유의성 검정 방법 46
3.2 실험 참가자 정보 47
3.3 시스템 수준 변경 인터페이스 사용성 평가 결과 48
3.4 부주의 경고 인터페이스 사용성 평가 결과 51
3.4.1 경고 단계 적절성 검증 51
3.4.2 경고 단계별 인터페이스 사용성 평가 결과 54
제4장 결론 70
4.1 연구 결과 요약 70
4.1.1 시스템 수준 변경 시나리오 인터페이스 사용성 평가 결과 (H1) 71
4.1.2 부주의 경고 시나리오 인터페이스 사용성 평가 결과 (H2) 72
4.2 연구 성과 및 의의 74
4.3 한계점 및 향후 과제 75
참고 문헌 76
Abstract 81
부록 83