HCI (인간과 컴퓨터 상호작용) 길라잡이

1999년 4월 5일
최영완, 전수형

과거에는 컴퓨터란 소수의 사람들만이 사용하는 특별한 물건이었다. 따라서 그 기계를 사용하기 어렵다는 것이 사용자들에게 불만거리가 되지 않았고, 오히려 사용상의 까다로움이 그것을 사용하는 사람들에게 자부심을 주기도 했다.

그러나 컴퓨터 하드웨어의 가격이 폭락하고 따라서 점차 많은 사람들이 이 희한한 기계를 사용함에 따라 그 불편함은 점차 제거되어야 할 요소로 인식되었다. 점점 사용자가 편리성을 고려하기 시작하였고 이를 구현할 수 있는 기술들이 등장하고 인간이 어떻게 생각하고 행동하는 지에 대한 연구들이 접목되면서 컴퓨터와 인간의 상호작용 방법들이 급진전되었다. 인간과 컴퓨터 상호작용(HCI)도 이러한 분위기에서 좀더 안전하고 사용하기 쉽게 시스템을 쓸 수 있고자 만들어진 분야로 자리잡았다.

1. 인간과 컴퓨터 상호작용이란

인간과 컴퓨터 상호작용(HCI)은 한마디로 어떻게 하면 사람들이 쉽고 편하게 컴퓨터 시스템과 상호 작용할 수 있는 가에 관련한 학문이다라고 할 수 있다. 이는 시스템을 디자인, 평가하는 것은 물론이고 이를 둘러싼 제반 현상들에 관한 연구를 포함한다.
따라서 HCI는 특별히 다음과 같은 분야에 관심을 가지고 있다. 인간과 기계에 의해 공동으로 수행되어지는 타스크의 성과(Performance), 인간과 기계간의 커뮤니케이션의 구조(ex. 인터페이스가 얼마나 쉽게 배워질 수 있는가), 인터페이스 자체의 프로그래밍이나 알고리즘들, 인터페이스를 만들거나 디자인하는데 필요한 기술적인 부분들,인터페이스의 디자인에서 구현, 평가에 이르기까지의 프로세스, 그리고 디자인 각 요소간의 상충관계(trade-offs) 등등.

HCI

HCI의 목적

HCI학문의 목적은 기능성 뿐만이 아니라 사용 편의성(usability)과 안전성(Safety) 및 효율,효과성(Efficiency, Effectiveness)이 고려된 컴퓨터 시스템을 만드는 것(혹은 개선)이다. 이는 곧 사람들이 컴퓨터라는 도구에 대한 부담 없이 원하는 일을 성공적으로 수행하는 데 도움을 줄 수 있도록 하기 위함이다.

즉, 사람이 자신의 일을 하기 위해 컴퓨터를 쓰는 것이지 컴퓨터라는 도구가 인간보다 우선하여 존재하는 것은 아니기 때문이다. HCI에 관련한 사람들의 소박하면서도 공통된 신조는 항상 기계보다 인간이 우선시 되어야 한다는 것이다.
예를 들면 시스템을 만들 때 항상 어떻게 시스템을 조작해야 할 지 고민하지 않도록 control들이 가시화(visibility)되어져 있어서 그 기능을 충분히 짐작할 수 있고(affordance), 어떻게 일을 진행해야 할 지 시스템으로부터 도움을 받을 수 있어야 한다. 그러기 위해서는 사람이 특정 객체를 보고 어떻게 생각하는 지에 대해 관심을 가져야 한다. 따라서 HCI의 가장 중요한 factor중의 하나는 그 시스템을 사용할 사람의 인지 프로세스를 어떻게 하면 컴퓨터와의 상호작용에 잘 적용하냐는 것이지 사람이 어떻게 컴퓨터에 잘 적응해나갈 것이냐가 아니다.

이렇게 사용자를 고려한 시스템을 만든다면 개인이나 조직에게 생산성 증가를 가져오게 할 수 있다. 물론 HCI의 효과는 수치적으로 직접 파악하기는 어렵다. HCI의 잇점은 대부분 숨겨져 있고 만져볼 수 없으며 비수치적이기 때문이다. 그러나 많은 연구들이 이를 계량화 하여 cost나 satisfaction측면 등으로 나타내려고 하고 있다.

HCI의 역사

1940년대

최초의 컴퓨터인 에니악이 탄도미사일 계산에 사용된 것 처럼, 처음의 컴퓨터는 빠른 계산을 하는데에 이용되었다. 많은 시간을 요구하는 계산이나 지루하게 반복되는 계산을 빠른 시간에 처리하여 과학 분야에서 주로 이용되었다. 배니버 부시는 이러한 시대에 컴퓨터를 일상 생활에 활용할 수 있을 것이라고 믿고 그 방향을 제시했던 최초의 인물 이었다. 그의 예견의 주된 내용은 컴퓨터가 정보의 저장과 검색에 이용될 것이라는 것이었다. 그는 자신이 예견하는 미래의 기구를 미믹스(MEMEX)라고 이름짓고 예상되는 기구의 형태를 논문에 서술하였는데 놀랍게도 30년 뒤의 개인용 컴퓨터나 워크스테이션의 형태와 매우 유사하였다. 심지어는 멀티미디어에 관한 언급도 있었다.

1950~60년대

이 시기에는 HCI라는 분야가 컴퓨터 과학의 일부분으로만 인식되었던 상태였다. 시분할 시스템이 등장하면서 사용자들은 자기가 혼자 컴퓨터를 독점하고 있다는 착각에 빠지면서 일하게 되었고, 사용자들은 컴퓨터 앞에서 보내는 시간이 많아졌다. 상호작용이 있는 프로그램들이 많이 등장했고, 단말기 앞에서 일할 때 사용자의 행동과 편리성에 더욱 주의를 기울이기 시작했다. 단지 계산만을 위한 프로그램이 아니고 사용자 터미널에서 작업하는 것을 돕기 위한 프로그램들이 개발되었고 사용자 인터페이스의 중요성이 부각되기 시작하였다.

릭라이더(Licklider)는 그의 논문에서 사용자의 창의적 작업과 문제 해결을 위한 컴퓨터의 이용에 대해 언급하였는데, 사용자와 컴퓨터의 상호작용에 문제점을 분석하고 사람과 컴퓨터의 공생을 주장하였다.

또 하나의 중요한 흐름은 컴퓨터 시스템을 구현할 때 현실세계처럼 객체들을 조작하고 표현하려고 시도를 하려는 것인데 이것은 1962년 당시 MIT의 학생이었던 이반 서더랜드(Ivan E. Sutherland, 현재 SUN에 근무하고 있다)가 그의 박사학위로 개발한 스케치패드(Sketchpad)라는 그래픽 시스템인 그 시발점이 되었다. 이 시스템은 사용자가 라이트 펜(light pen)을 이용해서 그래픽 모형들을 CRT 위에 만들 수 있도록 했다. 사용자가 스크린위에 만든 모형들은 각각이 독립된 객체들로 취급되어 일단 만들어진 후에는 자리 옮김, 복제, 크기 조절 그리고 회전 등을 할 수 있었다. 각각의 객체들은 더 크고 복잡한 객체들을 만들기 위해 결합될 수도 있고, 일단 결합되고 나면 하나의 단위로 만들어졌다. 이러한 시도는 컴퓨터 그래픽이 하나의 학문으로 발전되는 계기가 되었다 . 이외에도 현재 상용화되어 쓰여지고 있는 기술들 즉, 인공지능이나 하이퍼텍스트라는 신조어들도 학자들간에 개념적인 차원에서 논의되기 시작했다.

또한 60년대에 더글러스 엥겔바트(Douglas Engelbart)는 Stanford Research Institute(지금은 SKI International로 알려짐)에 연구팀을 구성하여 여러 종류의 화면들과 새로운 입력 도구인 마우스를 개발하였고, NLS로 알려진 시스템을 발표 하였다. 이 시스템은 CRT 화면을 사용하며 인터액티브하였고, 다른 시스템들이 주로 커서키, 라이트펜,조이스틱을 사용하는데 반해 마우스를 사용하였다.

1970년대

1970년대 초반에 Xerox Palo Alto Research Center(PARC)의 연구원들은 메모리의 가격은 점차 싸질 것이고 결국 비트뱀 화면이 인정받을 것이라는 결론을 내리고 최초의 워크스테이션인 Alto를 개발했다. 이 컴퓨터는 상당한 지역적 수행능력과 기억장소, 그리고 고성능의 해상도를 갖는 비트맵 화면을 가지고 있었으며 키보드와 마우스를 갖추고 있었다. 이전의 화면은 문자 배치적(character-mapped)이어서 이미지를 표현하는데 부적합했으나 Alto의 비트맵 화면은 디스플레이나 이미지의 질을 개선시켰다.

1980년대

반도체 칩의 가격이 하락하고 속도나 하드웨어의 성능이 좋아짐에 따라 컴퓨터를 사용하는 사람이 늘어났고 따라서 단순히 타이핑하여 컴퓨터와 상호 작용하던 방식에서 벗어나 인간의 제스춰를 사용하여 좀 더 쉽게 컴퓨터를 사용하는 방식에 관련된 연구가 진행되었다.

1981년 4월에 Xerox사의 Alto연구 센타는 마우스를 이용하여 컴퓨터를 조작하는 방식을 채택한 STAR라는 시스템을 만들었다. 이것이 시장에서는 성공을 거두진 못했지만 이후에 Apple이나 Mactintosh사에 의해 받아들여져 사용자 인터페이스의 혁명적인 전환이 일어나게 되었다.

특히 80년대 초반에 발생한 Three Mile Island 원자력 발전소 참사가 잘못된 시스템 인터페이스로 인한 사용자의 실수라는 것이 밝혀짐에 따라 HCI에 대한 관심이 증대되었고, 이러한 맥락에서 어떻게 인간이 이해하고 행동하는가에 대한 인지 심리학적인 주제가 HCI의 주된 요소로 첨가되기 시작했다. 예를 들어 desktop metaphor처럼 사람이 책상에서 일을 하는 인지 능력을 그대로 컴퓨터 시스템에 도입하여 보다 편리하게 시스템을 사용할 수 있도록 하는 방법들이 제시되었다. 또한 이러한 활발한 연구 들에 힘입어 인간공학, 인류학, 사회학, 사회 심리학들이 HCI 분야에 접목 되었고 드디어 80년대 중반에 들어서 HCI가 하나의 학문분야로서 자리 잡을수 있었다.

1990년대

90년대에 이르러서는 보다 활발하게 쓰기 쉽고 안전한 시스템(Usability Engineering) 을 만드는데 초점이 맞춰졌다. 또한 인지심리학이 인간 개인의 인지 특성에만 것만을 생각하여 시스템과 개별 사용자간의 상호작용에 초점을 맞췄다면 이시기에 들어서는 그룹웨어처럼 컴퓨터가 다수의 사용자간의 협업을 어떻게 도와주는 줄 수 있느냐에 대한 관심이 증대하고 있다. 또 이 시기에는 컴퓨터 환경에 있어서 Web이라는 새로운 기술이 등장함에 따라 desktop metaphor의 아이콘이나 메뉴 사용의 차원을 넘어서 virtual space, hypertext 와 같은 방법들이 제시되고 있고 기존 application환경과는 또 다른 internet환경에서의 usability에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.

HCI의 구성

Human-Computer Interaction(HCI) 는 컴퓨터 시스템과 컴퓨터의 사용자 사이의 상호작용을 향상시키기 위한 효과적인 방법을 중점적으로 연구하는 분야이다. HCI 연구 방향은 컴퓨터 인터페이스의 설계, 개발, 구현, 평가에 관련되어있다.

HCI 는 컴퓨터 그래픽스, 운영 체제, human factors, 인간 공학, 산업 공학, 인지 심리학, 그리고 컴퓨터 과학의 일부분이 합쳐진 분야로 생겨 났다. 따라서 HCI 는 어느 한 분야가 아닌 여러분야가 융합된 학문인 셈이다. HCI는 많은 다른 공학과는 달리 다음과 같이 많은 분야와 서로 관련이 되어 있다.

  • 컴퓨터 그래픽스
  • 운영 체제
  • human factors – Human factors 은 장비의 복잡도가 그 장비를 안전하게 작동을 하기 위한 인간 능력의 한계를 넘기 시작한 1940연대에 기계 인터페이스를 위해서 매우 활발이 연구되었다. 그러나 컴퓨팅과 소프트웨어가 복잡해짐에 따라 또 다른 요구를 가져 왔다.
  • 인간 공학
  • 산업 공학 – 컴퓨터와 조직
  • 심리학 – 행동과 개념에 대한 이슈
  • 인지 심리학 – 인지, 관심, 기억과 문제 해결 , 사용자의 능력과 한계, 관심, 학습등
  • 사회 심리학 – 사회적인 상황에서 인간의 행동
  • 사회학 – 좁게는 작업공간에서 크게는 사회에 영향을 주는 발전된 기술
  • 컴퓨터 과학 – 사용자 인터페이스를 위한 알고리즘 개발, 시스템 구조나 소프트웨어의 개발
  • 컴퓨터 정보 시스템 – 증가하는 정보 시스템의 복잡성과 소프트웨어 제품을 지원
  • 언어학 – 언어의 연구

HCI 내용

ACM의 HCI 분과인 SIGCHI의 HCI 의 교과과정에서 제시하는 내용은 다음과 같다.

  • Nature of Human-Computer Interaction -HCI의 모델
  • Use and Context of Computeres – 사회 또는 조직에 있는 컴퓨터 시스템과 작업 환경, 어플리케이션 분야
  • Human Characteristics – 인간의 측면에서 인간의 정보 처리, 언어, 통신, 상호작용, 사용자의 물리적인 성격
  • Computer System and Interaface Architecture – 컴퓨터 측면에서 인간과 상호작용을 하기 위한 기술, 인간과 컴퓨터를 연결하는 입,출력 장치, 다이어로그, 인터페이스 메타포, 컴퓨터 그래픽, 윈도우, 실시간 응답, 넷트웍 통신, 다수 사용자와 협업 인터페이스, 다이어로그의 멀티 태스킹
  • Development Process – 디자인, 구현 기술 및 개발툴, 평가

HCI

HCI 연구 분야

  • 웹에 있어서의 HCI – 인터넷이 보편화 되고 웹이 발달함에 따라서 사용자의 사용 환경이 웹으로 이동하고 있다. 따라서 웹에서의 인지과학이나 웹 디자인, 사용성 평가등에 대한 연구가 활발히 되고 있다.
    • 사용성 있는 웹 페이지 디자인
    • Using Speech for Browsing the World Wide Web
  • 인간과 컴퓨터의 대화
  • 사용자 인터페이스 설계
    • Tools and Methods for the design of usable, interactive systems
    • Parallel Design
    • Multimodal Interaction
  • 사용자 인터페이스의 개발 방법론
  • 사용성 평가
    • Evaluation of User Interface
    • Usability of groupware application

결론

이상과 같이 HCI의 배경과 역사, 목적, 내용등을 살펴 보았고, 그 연구 분야도 살펴 보았다. 최근에 이르기까지 아직도 여전히 시스템을 디자인 하는 것은 프로그래머들의 몫이라는 생각이 지배적이고 이들은 사용자들이 얼마나 편리하고 안전하게 사용할 수 있느냐 보다는 얼마나 그 시스템을 다른 기술자들이 쉽게 제어할 수 있고 얼마나 효율적으로 컴퓨터에서 돌아갈 수 있느냐에 초점을 맞추어 시스템을 디자인하고 있다. 하지만 프로그래머들의 역할은 프로그램을 디자인하는 것이지 상품으로서의 시스템을 디자인 하는 것이 아니다. 다른 산업 상품들처럼 이제 컴퓨터 시스템(소프트웨어)도 사용성을 위한 전문 디자이너가 필요하고 있고 바로 거기에 단순한 그래픽 디자이너가 아닌 HCI 전문가의 자리 매김이 있어야 하는 것이다.

References

[1]Ben Shneiderman “Designing the User interface”, 1992. Chapter 1.
[2]Jenny Preece “Human-Computer Interaction”, 1994. Part I. 1.
[3]James D. Hollan “Human Computer Interaction”, (http://mitpress.mit.edu/MITECS/work/hollan_r.html)
[4]”History of HCI” (http://hci.ucsd.edu/132-week1/sld007.html)
[5] Keith A.Butler, Robert J.K.Jacob, Bonnie E.John, Introduction & Overview to Human-Computer Interaction,A paper presented at CHI ’95, which gives an overview of the HCI field. (http://www.acm.org/sigchi/chi95/proceedings/tutors/kb_bdy.htm)
[6]ACM SIGCHI “Curricular for Human-Computer Interaction”, 1992. Chapter2.(http://www.acm.org/sigchi/cdg/cdg2.html)
[7] Introduction to HCI(http://rvcc2.raritanval.edu/~jusliva/introtohci.html)
[8] HCI Research at University of Tampere, October 29, 1995 (http://www.cs.uta.fi/~kjr/HCI/)
[9] CHI 97 Electronic Publications: Organizational Overviews: HCI Education & Research at the University of Puerto Rico-Mayaguez (http://www.acm.org:82/sigs/sigchi/chi97/proceedings/overview/map.htm)
[10] Michael J. Muller and Cathleen Wharton, SIGCHI Col.30 No2, April 1998, Toward an HCI Research and Practice Agenda based on Human Needs and Social Responsibility (http://www.acm.org:82/sigchi/bulletin/1998.2/muller.html)
[11] Steve Draper, 13 Dec 1997, What’s the use of HCI Research? (http://www.psy.gla.ac.uk/~steve/fund/hcipanel.html)
[12] 유치수,한혁수, 사용자 인터페이스, 영지문화사, 1994

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