정보 접근 비용 감소를 위한 비전통적 차량 내 디스플레이의 인간공학 연구

학위논문 (박사)-- 서울대학교 대학원 : 공과대학 산업공학과, 2019. 2. 박우진.운전자가 차량을 온전히 제어하면서 도로 상황을 인지하기 위해서는 주행 중 대부분의 시간 동안 전방을 주시해야 한다. 따라서, 일련의 주행 업무에 필요한 정보를 제공하는 차량 내 디스플레이를 운전자의 전방 시선에 가깝게 위치시켜서 운전자의 시선이 전방을 벗어난 시간을 감소시키는 것이 중요하다. 자동차 헤드-업 디스플레이(Head-Up Display, 이하 HUD) 시스템과 카메라 모니터 시스템(Camera Monitor System, 이하 CMS)은 정보 접근 비용을 감소시켜줄 수 있는 유망한 비전통적 차량 내 디스플레이 시스템이다. HUD는 다양한 정보를 운전자의 전방 시야 상에 직접 제공하여, 운전자로 하여금 기존의 대시보드 영역에 위치했던 디스플레이(헤드-다운 디스플레이)를 향해 시선을 내리지 않고도, 전방을 주시하면서 필요한 정보를 얻을 수 있게 해준다. CMS는 차량의 후측방 시야를 카메라로 포착하여, 실시간으로 차량 내 디스플레이로 보여주어, 운전자로 하여금 후측방 정보를 기존의 외부 사이드-뷰 미러를 향해 시선을 돌리지 않고도, 차량 내부에서 얻을 수 있게 해준다. HUD 시스템과 CMS의 잠재적인 이점 및 유망한 응용 방안에도 불구하고, 이러한 비전통적 차량 내 디스플레이 시스템의 인간공학적 설계를 위해서 해결해야 할 몇가지 중요한 연구 문제들이 있다. HUD 시스템의 경우, 많은 정보 요소들을 무분별하게 제공할 경우, 정보 과다(Information overload), 시각적 혼잡(Visual clutter), 인지 포획(Cognitive capture)과 같은 부정적인 결과를 초래할 수 있다. 따라서, 오직 필요하고 중요한 정보만 선별하여 주행 상황에 따라 적절히 제공해야 할 것이다. CMS의 경우, CMS 디스플레이가 기존의 사이드-뷰 미러 위치 대신, 차량 내 임의의 위치에 놓일 수 있는데, 이러한 디스플레이 배치 설계의 유연성은 운전자의 정보 처리를 용이하게 하고, 후측방 상황 파악에 수반되는 신체적 부하를 경감시키는데 활용될 수 있다. 따라서, 본 논문에서는 다음의 인간공학 연구 문제들을 고려하였다: 1) 현재 HUD 시스템에서 표시되는 다양한 정보 요소들 중에, 어떤 것들이 중요한 가?, 2) 중요한 HUD 정보 요소들은 주행 상황에 따라 어떻게 제공되어야 하는가?, 3) 운전자의 정보 처리를 용이하게 해줄 수 있는 CMS 디스플레이 배치의 설계 특성은 무엇인가?, 4) 주행의 신체적 부담을 감소시켜줄 수 있는 CMS 디스플레이 배치의 설계 특성은 무엇인가? 이러한 연구 문제들과 관련된 몇가지 중요한 지식의 격차를 해소하고 이러한 비전통적 차량 내 디스플레이 시스템의 인간공학적 설계에 기여하기 위한 노력의 일환으로, HUD 정보 요소에 대한 연구와 CMS 디스플레이 배치에 대한 연구가 수행되었다. HUD 정보 요소에 대한 연구에서는, 사용자 설문 조사를 수행하여, 1) 현재 상용화된 HUD 시스템에서 표시되는 22가지 정보 요소들에 대해 사용자가 인지하는 중요도를 결정하고 2) 우선 순위가 높은 HUD 정보 요소들에 대해 사용 상황 및 사용자가 인지하는 설계 개선점을 검토하였다. HUD를 사용해 본 경험이 충분히 많은 51명의 운전자들이 설문에 참가하였다. 각 정보 요소에 대해서 피설문자들은 그 정보의 중요도를 주관적으로 평가하고, 해당 정보의 사용 상황 및 설계 개선점을 기술하였다. 설문 결과, 정보 요소들 마다 중요도가 크게 달랐으며, 현재 속도, 제한 속도, 턴-바이-턴 네비게이션 안내, 차량 정비 경고, 크루즈 컨트롤 상태, 연료 부족 경고가 가장 높은 중요도를 보였다. 11가지 높은 우선순위의 HUD 정보 요소들에 대해서는, 설문 응답들을 토대로, HUD 시스템의 인간공학적 설계를 위한 설계 시사점 및 추후 연구 방향들이 도출되었다. CMS 디스플레이 배치에 대한 연구에서는, 주행 시뮬레이터 실험을 수행하여, 세 가지 각기 다른 CMS 디스플레이 배치들과 기존의 사이드-뷰 미러 배치를 1) 운전자의 정보 처리 및 2) 주행의 신체적 부담의 측면에서 비교 평가하였다. 세 가지 디스플레이 배치에서는 좌우 CMS 사이드-뷰 디스플레이가 각각 기존 사이드-뷰 미러 바로 안쪽에, 스티어링휠의 양쪽 대시보드 상에, 나란히 붙여서 센터페시아 상에 위치하였다. 22명의 피실험자가 각 배치 대안으로 위험한 차선 변경 태스크를 수행하였다. 기존 미러 시스템에 비해, 세 가지 CMS 디스플레이 배치들 모두, 운전자의 정보 처리를 용이하게 했고, 주행의 신체적 부담을 감소시켰다. 이러한 이점을 갖는 CMS 디스플레이 배치의 설계 특성은 CMS 디스플레이들을 운전자의 정상 시선에 가깝게 위치시켜 시선의 이동 거리를 감소시키면서, 좌우 CMS 디스플레이를 각각 운전자의 좌우 측에 놓아 양립성을 유지하는 것이었다.Drivers should keep their eyes forward most of the time during driving to be in full control of the vehicle and to be aware of the dynamic road scene. Thus, it is important to locate in-vehicle displays showing information required for a series of driving tasks close to the drivers forward line-of-sight, and therefore, to reduce the eyes-off-the-road time. Automotive head-up display (HUD) system and camera monitor system (CMS) are promising non-traditional in-vehicle display systems that can reduce information access costs. HUD presents various information items directly on the drivers forward field of view, and allows the drivers to acquire necessary information while looking at the road ahead. CMS consists of cameras capturing vehicles side and rear views and in-vehicle electronic displays presenting the real-time visual information, allowing the driver to obtain it inside a vehicle. Despite the potential benefits and promising applications of HUD system and CMS, however, there are some important research questions to be addressed for their ergonomics design. As for HUD system, presenting many information items indiscriminately can cause undesirable consequences, such as information overload, visual clutter and cognitive capture. Thus, only the necessary and important information must be selected and adequately presented according to the driving situation at hand. As for CMS, the electronic displays can be placed at any positions inside a vehicle and this flexibility in display layout design may be leveraged to develop systems that facilitate the drivers information processing, and also, alleviate the physical demands associated with checking side and rear views. Therefore, the following ergonomics research questions were considered: 1) Among various information items displayed by the existing HUD systems, which ones are important?, 2) How should the important HUD information items be presented according to the driving situation?, 3) What are the design characteristics of CMS display layouts that can facilitate driver information processing?, and 4) What are the design characteristics of CMS display layouts that can reduce physical demands of driving? As an effort to address some key knowledge gaps regarding these research questions and contribute to the ergonomics design of these non-traditional in-vehicle display systems, two major studies were conducted – one on HUD information items, and the other on CMS display layouts. In the study on HUD information items, a user survey was conducted to 1) determine the perceived importance of twenty-two information items displayed by the existing commercial automotive HUD systems, and to 2) examine the contexts of use and the user-perceived design improvement points for high-priority HUD information items. A total of fifty-one drivers with significant prior HUD use experience participated. For each information item, the participants subjectively evaluated its importance, and described its contexts of use and design improvement points. The information items varied greatly in perceived importance, and current speed, speed limit, turn-by-turn navigation instructions, maintenance warning, cruise control status, and low fuel warning were of highest importance. For eleven high-priority information items, design implications and future research directions for the ergonomics design of HUD systems were derived. In the study on CMS display layouts, a driving simulator experiment was conducted to comparatively evaluate three CMS display layouts with the traditional side-view mirror arrangement in terms of 1) driver information processing and 2) physical demands of driving. The three layouts placed two side-view displays inside the car nearby the conventional side-view mirrors, on the dashboard at each side of the steering wheel, and on the center fascia with the displays joined side-by-side, respectively. Twenty-two participants performed a safety-critical lane changing task with each layout design. Compared to the traditional mirror system, all three CMS display layouts facilitated information processing and reduced physical demands. Design characteristics leading to such beneficial effects were placing CMS displays close to the normal line-of-sight to reduce eye gaze travel distance and locating each CMS display on each side of the driver to maintain compatibility.Abstract i Contents iv List of Tables vii List of Figures ix Chapter 1 Introduction 1 1.1 Research Background 1 1.2 Research Questions 6 1.2.1 Research Questions for HUD system 6 1.2.2 Research Questions for CMS 7 1.3 Dissertation Outline 9 Chapter 2 Literature Review and Research Objectives 12 2.1 HUD Information Items 12 2.1.1 Literature Review on Research Question 1 12 2.1.2 Literature Review on Research Question 2 15 2.1.3 Research Objectives for HUD Information Items 17 2.2 CMS Display Layouts 18 2.2.1 Literature Review on Research Question 3 18 2.2.2 Literature Review on Research Question 4 21 2.2.3 Research Objectives for CMS Display Layouts 23 Chapter 3 A Survey Study on Head-Up Display (HUD) Information Items 24 3.1 Research Methods 24 3.1.1 Survey Participants 24 3.1.2 Data Collection and Analyses 25 3.2 Perceived Importance of Various HUD Information Items Displayed by the Existing HUD Systems 31 3.2.1 Results 31 3.2.2 Discussion 35 3.3 Contexts of Use and User-Perceived Design Improvement Points for High-Priority HUD Information Items 45 3.3.1 Results 45 3.3.2 Discussion 58 3.4 Concluding Remarks and Future Research Directions 72 Chapter 4 A Driving Simulator Study on Camera Monitor System (CMS) Display Layouts 75 4.1 Research Methods 75 4.1.1 Equipment 75 4.1.2 Design Alternatives 76 4.1.3 Driving Scenario and Experiment Task 79 4.1.4 Participants and Experimental Procedure 82 4.1.5 Experiment Variables 83 4.1.6 Statistical Analyses 88 4.2 Effects of CMS Side-view Display Layout Design on the Driver Information Processing 89 4.2.1 Results 89 4.2.2 Discussion 94 4.3 Impacts of CMS Side-view Display Layout Design on the Physical Demands of Driving 102 4.3.1 Results 102 4.3.2 Discussion 106 4.4 Concluding Remarks and Future Research Directions 117 Chapter 5 Conclusion 124 5.1 Summary and Implications 124 5.1.1 The Survey Study on HUD Information Items 124 5.1.2 The Driving Simulator Study on CMS Display Layouts 128 5.2 Future Research Ideas 132 5.2.1 HUD system 132 5.2.2 CMS 133 5.2.3 HUD system and CMS 136 Bibliography 138 Appendix A. The t-test tables 164 Appendix B. The ANOVA tables 165 국문초록 170Docto

Mathematical Creativity and Informal Knowledge Shown in the Solution of Multiple Solution Task

학위논문(석사)--서울대학교 대학원 :사범대학 수학교육과,2019. 8. 이경화.Mathematical creativity is the essence of mathematics, the essential goal, content and method in mathematics education. However, mathematical creativity studies on the meaning and specific methods of mathematical creativity regarding ordinary students is very scarce, and only few studies are related to curriculum and textbook within the field of mathematical creativity research. Also, math teachers have fewer opportunities to learn about creative classes and implement them. They also lack creative teaching materials, and textbook assignments are mostly filled with the tasks that students can solve with low-level cognitive efforts using simple memorization or procedural knowledge. On the other hand, although there have been constant arguments that informal knowledge should be used as a basis for mathematics teaching and learning, because it is related to creativity and that utilizing it is productive in terms of motivation and concept, school mathematics still emphasizes formal knowledge only. Therefore, this study tried to find out, when the ordinary textbook tasks are transformed into the multiple solution tasks in the class, whether the students' creativity could be fostered and what the students' informal knowledge means in that class. For this, the research questions are whether the order of solving tasks is related to mathematical creativity, whether students can be classified according to the flexibility and visual representation shown in the solution of multiple solution tasks, and what aspects of creativity and informal knowledge are revealed in the multiple solutions. Analyzing the order of multiple solutions presented by students, it could be found out that the first and second solutions that the students presented were the ones that could be easily thought of and were familiar and could be solved with algorithms. Especially those that were mathematically meaningful, scarce, and useful creative solutions were the most of the students' last ones. In order to produce a variety of solutions, the students explored them with cognitive efforts, and as a result, a number of creative solutions were produced. This shows that the multiple solution tasks can foster the students creativity. Flexibility and visual representation in students solutions were analyzed and the students were classified into four types according to them. In those groups, there were differences in the order of solving tasks, biases of solutions and types of preferred solutions. Analyzing creativity of the groups showed that Group 1 actively explored all the tasks and presented various solutions that revealed fluency, flexibility, originality and elaboration. They also used visual representation as well as symbolic representation in terms of representation. Group 2 presented solutions that reveal fluency, flexibility and elaboration, but the quality of originality was lower than Group 1. Group 3 used formal knowledge and visual representation frequently to solve the task. Group 4 had difficulty in presenting solutions using function across the board, but they often tried to use arithmetic solutions as alternatives. In that case, the solutions were at a low level compared to the other groups in terms of flexibility, originality and elaboration. Regarding the use of informal knowledge, Group 1 presented solutions using formal knowledge mainly as an initial solution and utilized informal knowledge to find additional solutions. This additional solutions were mostly creative. Group 2 and Group 3 presented formal knowledge-oriented solutions rather than informal knowledge, and Group 4 often revealed difficulties in using formal knowledge, but used various informal knowledge to produce alternative solutions. Through multiple solution tasks, students were given opportunities to learn and explore, use various expressions, express creativity, and utilize informal knowledge.수학적 창의성은 수학의 본질이며, 수학교육의 본질적인 목표, 내용, 방법이다. 하지만 수학적 창의성 연구에서 일반 학생들과 관련된 수학적 창의성의 의미와 구체적인 방법에 대한 연구는 매우 부족하고, 수학적 창의성 연구 분야 내에서는 교육과정과 교과서에 관련된 연구가 적다. 또한 수학 교사들이 창의적인 수업에 대해 배우고 그것을 실현해 볼 기회가 적고, 창의적인 수업 자료도 부족하며, 교과서 과제들은 학생들이 단순 암기나 절차적 지식을 사용하는 낮은 수준의 인지적 노력만으로 해결 가능한 과제들이 대부분이다. 한편 비형식적인 지식은 창의성과 관련이 있고, 비형식적 지식을 활용하는 것은 동기부여 측면과 개념적인 측면에서 생산적이기 때문에 비형식적 지식을 수학 교수・학습을 위한 기초로써 사용하여야 한다는 주장이 지속해서 제기되어 왔음에도 불구하고 학교 수학에서는 여전히 형식적 지식만을 강조하는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 교과서 과제를 다중해법과제로 변형하여 일반 학생들을 대상으로 수업을 했을 때 학생들의 창의성을 함양시킬 수 있는지와 학생들의 비형식적 지식은 어떠한 의미를 지니고 있는지를 밝히고자 하였다. 이를 위해 학생들이 제시한 다중해법을 통해 학생들의 풀이 순서와 창의성이 관련이 있는지, 다중해법과제의 풀이에 나타난 유연성과 시각적 표현에 따라 학생들을 유형화 할 수 있는지 그리고 다중해법에 드러난 창의성과 비형식적 지식의 양상은 어떻게 되는지를 연구 문제로 삼았다. 학생들이 제시한 다중해법 순서를 분석한 결과 학생들은 첫 번째와 두 번째 해법으로 쉽게 생각해낼 수 있고, 익숙하며, 알고리즘으로 해결 가능한 해법을 제시하였으며 특히, 수학적으로 의미 있고, 희소성을 지녔으며, 유용성을 지닌 창의적인 해법은 대부분 학생의 마지막 해법들이었다. 다양한 해법을 산출하기 위해 학생들은 인지적 노력을 기울여 탐구하였고, 그 결과 여러 가지 창의적인 해법이 산출되었다. 이를 통해 다중해법과제를 통해 학생들의 창의성을 함양시킬 수 있음을 보였다. 학생들의 해법에서 유연성과 시각적 표현을 분석하였고, 유연성과 시각적 표현에 따라 학생들을 4개의 유형으로 분류하였다. 그룹별로 풀이 순서와 풀이 해법의 편중도, 선호하는 해법의 유형이 달랐으며, 문항별로도 차이가 있었다. 그룹별로 창의성을 분석한 결과 그룹1은 모든 문제에 대해 적극적으로 탐구하였으며, 유창성과 유연성, 독창성, 정교성이 드러난 다양한 해법을 제시하였다. 또한 표현 면에서도 기호적 표현뿐만 아니라 시각적 표현도 두루 사용하였다. 그룹2는 유창성과 유연성, 정교성이 드러나는 해법을 잘 제시하였지만, 독창성 측면에서는 그룹1보다 낮은 수준이었다. 그룹3은 문제 해결 수준에서 형식적인 지식을 활용하여 해를 구하였고, 문제 해결을 위해서 시각적인 표현을 자주 사용하였다. 그룹4는 전반적으로 함수를 이용한 해법을 제시하는 데는 어려움을 보였지만 대안으로 산술적인 해법을 시도한 경우가 많았다. 이때의 해법은 유연성과 독창성, 정교성의 측면에서 나머지 그룹보다 낮은 수준이었다. 비형식적 지식의 활용과 관련하여서 그룹1은 초반의 해법으로 주로 형식적 지식을 활용한 해법을 제시하였으며, 추가적인 해법을 찾기 위해서 비형식적 지식을 활용하였는데, 이때의 비형식적 지식은 창의성과 관련이 있었다. 그룹2와 그룹3은 비형식적 지식보다는 형식적 지식 위주의 해법을 제시하였으며, 그룹4는 형식적 지식에 어려움을 드러낸 경우가 많았지만, 대안적인 해법을 산출하기 위해 다양한 비형식적 지식을 활용하였다. 다중해법과제를 통해 학생들에게 학습 기회와 탐구 기회, 다양한 표현을 사용할 기회 그리고 창의성을 발현하고, 비형식적 지식을 활용할 기회를 제공하였다.목 차 국문초록 ⅰ 목차 ⅴ 표 목차 ⅶ 그림 목차 ⅸ Ⅰ. 서론 1 1. 연구의 필요성 및 목적 1 2. 연구 문제 4 Ⅱ. 문헌 분석 5 1. 다중해법과제 5 2. 수학적 창의성 7 3. 비형식적 지식 11 Ⅲ. 연구 방법 13 1. 사례 연구 13 2. 연구 대상 및 연구 진행 절차 14 3. 과제 및 수업 설계 15 4. 자료 수집 및 분석 방법 17 Ⅳ. 연구 결과 20 1. 다중해법과제의 풀이 순서와 창의성 20 2. 유연성, 시각적 표현에 따른 학생 유형화 30 2.1 유연성 30 2.2 시각적 표현 34 2.3 학생 유형화 38 3. 수학적 창의성과 비형식적 지식 59 3.1 수학적 창의성 59 3.2 비형식적 지식 76 Ⅴ. 요약 및 결론 83 1. 요약 83 2. 논의 및 결론 87 참고문헌 95 활동지 103 Abstract 111Maste

국내 및 해외 비즈니스 사례 비교 분석을 통한 국내 공유경제 비즈니스 발전 방향 연구

A sharing economy has emerged through today’s trust-building mechanisms, and a sharing economy is called a future economic model through a positive future market prospect. In this context, while the overseas sharing economic business is becoming a global trend, the domestic sharing economic business is busy following the global trend. The purpose of this study is to investigate the development direction of sharing economic business in Korea. First, the sharing economic cases of 50 oversea and domestic businesses were analyzed by time series analysis. Next, a cross-country analysis to analyze the business distribution and KCERN's sharing economic model through sharing economic cube model was conducted. Finally, profit model analysis through business case study and the relationship between the derived factors were investigated. As a result of the analysis, this study found comparative trends between overseas and domestic including differences in cultural and institutional environments and profit models. This study suggested directions for domestic sharing economy business

A Study on the Prediction in Transformation Processes of e-Business Emerging Technology Gaps - Focusing on Hype Cycles of South Korea and the U.S.

본 연구는 e비즈니스 시장에서 중심적 위치를 차지하고 있는 혁신기술 시장을 선도하는 미국과 비교하여 추격자의 위치에 있는 한국이 앞으로 가져야 할 전략이 무엇인지에 대한 생각에서 시작되었다. 한국 정부와 기업은 그간 실리콘밸리를 따라 잡기 위해 부단한 노력을 기울여 왔기 때문에 이것이 언제, 어떻게 결실을 맺을 수 있는지에 대해 예측해 보는 것은 의미가 있을 것이다. 가능한 계량적 분석을 통해서 다음과 같은 세 가지 질문에 대한 답을 찾아보았다. 첫째, 신 기술이 출현하고 진보하는 과정에서 미국은 어떤 특징을 보이는가이다. 둘째, 같은 종류의 기술이라면 한국은 기술의 진보과정에서 미국과 어떤 차이가 있는가이다. 셋째, 현재 한국의 기술수준은 미국에 비해 차이가 있지만 이 차이가 앞으로 언제 어떻게 달라질 것인가이다. 본 연구는 국가별 혁신기술이 진보과정에서 각각 어떤 특징이 있는지와 기술격차의 변화를 계량적으로 예측한 새로운 시도라는 점에서 중요한 의미가 있다. 과거 대부분은 기술예측 방법론과 개별국가 입장에서 본 주관적인 기술수준 평가가 많았으며, 미국과 한국의 개별적 기술 자료를 매칭하여 하나의 기준으로 비교한 연구는 없었다. 본 연구는 그간 각 나라에서 자체 목적을 가지고 개별적으로 수행해 온 글로벌 기술격차에 관한 연구를 하나의 기준으로 병합하고, 국가 간 기술격차의 변화과정을 동태적, 계량적으로 분석함으로써 기술예측 분야에서 새로운 시도를 했다는 점에서 의의가 있다. This research began with questions about what strategy South Korea should have in the position of a follower in the e-Business emerging technology market which has been led by the U.S.. Since the Korean government and enterprises have made great efforts to keep up with Silicon Valley, the author thought it would be meaningful if this study can predict when and how these efforts will bear fruit. The following three questions have been answered in a possible statistical way. First, what features does the United States have in the emergence of new technology and its progress? Second, how does South Korea differ from the United States in the progress of the same kind of technology? Third, when and how will Korea"s technology level change in the future while it is currently lower than that of the United States. This study presents that there is a significant advancement in that this technology prediction research makes a new attempt by combining different standards of existing studies into one and analyzing the transformation processes of technology gaps between two countries dynamically and quantitatively while the past studies of international technology gaps have been carried out individually in each country for its own purpose