특수교육재활과학연구 Journal of Special Education & Rehabilitation Science Vol. 50, No. 2, pp. 63~82, 2011. 천지인 방식 대체 키보드를 사용한 뇌성마비 아동의 문자입력 속도 및 정확도 비교 정 동 훈 * < 요 약 > 본 연구는 표준형 키보드를 사용하는 뇌성마비 아동 13명과 미사용 뇌성마비 아동 11명을 대상으로 자체 제작한 천지인 방식 대체 키보드의 문자입력 속도와 정확도를 알아보았고, 3주 동안의 대체 키보드 사용훈련 후 표준형 키보드와 비교하여 입력효율성과 학습용이성이 어떠 한지도 알아보았다. 연구 결과, 개발한 천지인 방식 대체 키보드는 뇌성마비 아동이 일정 기간 사용훈련을 거치면 문자입력 속도 및 정확도가 크게 향상되고, 표준형 키보드와 비교해도 입력 효율성이 뒤지지 않음을 알 수 있었다. 또한 표준형 키보드 사용자와 미사용자의 대체 키보드 사용훈련 전후 문자입력 속도 및 정확도 향상 정도가 유사하여 학습용이성 측면에서도 초보자 와 기존 사용자 모두에게 사용 적합한 것으로 나타났다. 핵심어 : 뇌성마비, 대체 키보드, 문자입력 속도, 정확도 * 나사렛대학교 재활공학과 부교수(제1저자 : [email protected]) Department of Rehabilitation Technology, Korea Nazarene University
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천지인 방식 대체 키보드를 사용한 뇌성마비 아동의 문자입력 속도 및 …risers.daegu.ac.kr/common/fileDown.aspx?f=04-%C1%A4%B5%BF%C8%C6.pdf · 천지인 방식
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특수교육재활과학연구
Journal of Special Education & Rehabilitation Science
Vol. 50, No. 2, pp. 63~82, 2011.
천지인 방식 대체 키보드를 사용한 뇌성마비 아동의
문자입력 속도 및 정확도 비교
정 동 훈*
< 요 약 >
본 연구는 표준형 키보드를 사용하는 뇌성마비 아동 13명과 미사용 뇌성마비 아동 11명을
대상으로 자체 제작한 천지인 방식 대체 키보드의 문자입력 속도와 정확도를 알아보았고, 3주
동안의 대체 키보드 사용훈련 후 표준형 키보드와 비교하여 입력효율성과 학습용이성이 어떠
한지도 알아보았다. 연구 결과, 개발한 천지인 방식 대체 키보드는 뇌성마비 아동이 일정 기간
사용훈련을 거치면 문자입력 속도 및 정확도가 크게 향상되고, 표준형 키보드와 비교해도 입력
효율성이 뒤지지 않음을 알 수 있었다. 또한 표준형 키보드 사용자와 미사용자의 대체 키보드
라는 효율적인 측면에서 많은 불편함이 있다. 본 대체 키보드는 쌍자음을 Shift key와 동
시에 누르지 않아도 일반 자판과 같이 단독으로 입력이 가능하다. <그림 2-3>과 같이 쌍
자음이 키보드 상단에 위치해 있다. ㅆ이 따로 떨어져 있지만 Shift key 키를 동시에 누르지
않아도 입력이 가능하다.
<그림 2-3> 쌍자음의 독자적 입력이 가능한 설계
천지인 방식 대체 키보드를 사용한 뇌성마비 아동의 문자입력 속도 및 정확도 비교 71
(4) ‘On-Off’ 방식의 기능키 활용과 반복입력 방지 프로그램
QWERTY 키보드는 기능키와 특수키를 사용하기 위해서 Tab, Csps Lock, Shift, Ctrl,
Alt 키를 동시에 눌러야 하고, 소프트웨어를 사용할 때는 키 3개를 동시에 눌러 원하는 문
자를 입력해야 하는 경우도 있다. 본 대체 키보드는 On-Off 기능을 두어 Tab, Csps
Lock, Shift, Ctrl, Alt 키와 함께 여러 가지 기능키 및 특수문자 입력을 어려움 없이 효율
적으로 할 수 있도록 하였다. <그림 2-4>와 같이 좌측 중앙에 Tab, Csps Lock, Shift,
Ctrl, Alt 키를 On-Off 기능으로 사용할 수 있도록 설계하여 일반 키보드의 push on-off
기능이 Caps Lock, Number Lock 등 2개 밖에 되지 않는 것을 확장함으로써 동시에 2개
키를 눌러야 하는 불편함을 줄일 수 있도록 하였다. 또한 On-Off 기능키 좌측에 LED를
설치하여 시각적 피드백을 통해 작동여부를 확인할 수 있도록 하였다.
지체장애인과 뇌병변장애인은 불수의 운동과 경직, 느린 운동반응으로 비장애인보다 키
를 누르기 위한 시간이 오래 걸릴 뿐만 아니라 자판에서 빨리 손을 뗄 수 없는 경우 원하
지 않는 반복입력이 이루어지기도 한다. 본 대체 키보드는 커서의 이동속도를 조절할 수
있도록 프로그래밍 되어 같은 문자의 반복입력을 예방할 수 있다. 또한 기존의 키보드와
호환이 가능하여 별도의 드라이버 설치를 요구하지 않는다. 제작한 대체 키보드의 시제품
은 <그림 2-5>와 같다.
<그림 2-4> On-Off 방식의 기능키와 LED를 통한 시각적 피드백 제공
특수교육재활과학연구(제50권 제2호)72
<그림 2-5> 개발한 대체키보드 시제품
2) 대체 키보드의 사용훈련
대체 키보드의 사용훈련은 3주 동안 주 4회, 30분/회 실시하였다. 문자입력 자료는 대상
자들이 직접 선택하도록 하였고, 인체계측을 토대로 제안한 키보드 워크스테이션을 구축하
여 실시하도록 하였다. 훈련의 통제는 치료사 또는 교사에게 의뢰하였고, 훈련시간과 장소,
작업량 등에 대한 정보를 보고하도록 하였다. 부득이한 사정으로 5일 이상 사용훈련이 이
루어지지 못한 경우는 평가에서 배제하였다. 그리고 표준형 키보드를 사용하는 뇌성마비
아동은 대체 키보드 사용훈련 기간 중 표준형 키보드의 사용을 제한하지는 않았다.
3) 문자입력 속도 및 정확도 측정
문자입력 속도와 정확도를 알아보기 위해 ‘한글과 컴퓨터’에서 제작한 ‘한컴타자연습’ 프
로그램을 사용하였고, 사용훈련 전 초기 측정값을 구하였다. 기존 키보드 사용 습관에 혼란
을 초래할 수 있으므로 표준형 키보드 사용자는 QWERTY 키보드를 통한 문자입력 속도와
정확도를 먼저 측정하였다. 초기 대체 키보드를 사용한 문자입력 측정은 사용 방법을 자세
히 설명하고 학습할 수 있는 시간을 주기 위해 약 20분 정도의 타이핑 연습을 한 후 실시
하였다. 그리고 3주간의 사용훈련을 실시하고서 학습효과를 배제하기 위해 1주일간의 미사
용 기간이 지난 후 최종 측정값을 구하였다. 초기와 최종 측정값은 각각의 키보드에서 3회
실시한 문자입력 속도와 정확도를 평균하여 비교하였다. 정확도를 알기 위해 문자입력 과
정에서 Del키나 Back space키를 사용하여 수정하지 못하도록 하였다.
4. 분석방법
측정된 자료의 정규분포 여부를 알아보기 위해 정규분포에 대한 적합도 검정인 Kolmogorov
-Smirnov 검정을 실시하여 정규분포 함을 확인하였다. 이에 따라 연구 대상 뇌성마비 아동
천지인 방식 대체 키보드를 사용한 뇌성마비 아동의 문자입력 속도 및 정확도 비교 73
의 대체 키보드 사용훈련 전후, 문자입력 속도 및 정확도의 차이를 비교하기 위해 대응표
본 t-검정을 실시하였고, 표준형 키보드를 사용하는 뇌성마비 아동의 대체키보드 사용훈련
후, 표준형 키보드와 대체 키보드의 문자입력 속도 및 정확도의 차이를 비교하기 위해 대
응표본 t-검정을 실시하였으며, 표준형 키보드를 사용하는 뇌성마비 아동과 미사용 뇌성마
비 아동의 대체 키보드 사용훈련 전후, 문자입력 속도 및 정확도의 향상 정도를 비교하기
위해서는 독립 t-검정을 실시하였다. 통계학적 유의성을 검증하기 위한 유의수준 는 .05
로 하였고, 자료의 통계처리는 SPSS for Windows 12.0을 사용하였다.
Ⅲ. 연구 결과
1. 뇌성마비 아동의 대체 키보드 사용훈련 전후 문자입력 속도 비교
뇌성마비 아동의 대체 키보드 사용훈련 전 대체 키보드를 통한 문자입력 속도는 평균
41.9 ± 19.7타/분이었고, 3주간의 사용훈련 후 대체 키보드를 통한 문자입력 속도는 평균
87.1 ± 25.2타/분으로 크게 향상되었으며, 통계적으로 유의한 차이가 있었다(p<.05) <표
3-1>.
<표 3-1> 뇌성마비 아동의 대체 키보드 사용훈련 전후 문자입력 속도 비교 (N=24)
사용훈련 문자입력 속도(타/분) t
전 41.9 ± 19.7
-13.7*
후 87.1 ± 25.2
*p < .05
2. 뇌성마비 아동의 대체 키보드 사용훈련 전후 문자입력 정확도 비교
뇌성마비 아동의 대체 키보드 사용훈련 전 대체 키보드를 통한 문자입력 정확도는 평균
83.1 ± 7.8%이었고, 3주간의 사용훈련 후 대체 키보드를 통한 문자입력 정확도는 평균
88.2 ± 5.5%로 향상되었으며, 통계적으로 유의한 차이가 있었다(p<.05) <표 3-2>.
특수교육재활과학연구(제50권 제2호)74
<표 3-2> 뇌성마비 아동의 대체 키보드 사용훈련 전후 문자입력 정확도 비교 (N=24)
사용훈련 문자입력 정확도(%) t
전 83.1 ± 7.8
-2.7*
후 88.2 ± 5.5
*p < .05
3. 표준형 키보드 사용 뇌성마비 아동의 대체 키보드 사용훈련 후 표준형 키보드와 대체
키보드의 문자입력 속도 비교
표준형 키보드 사용 뇌성마비 아동의 표준형 키보드를 통한 문자입력 속도는 평균 87.2
± 28.5타/분이었고, 3주간의 대체 키보드 사용훈련 후 대체 키보드를 통한 문자입력 속도
는 평균 82.4 ± 23.9타/분이었으며, 통계적으로 유의한 차이가 없었다<표 3-3>.
<표 3-3> 표준형 키보드 사용 뇌성마비 아동의 대체 키보드 사용훈련 후 표준형 키보드와
대체 키보드의 문자입력 속도 비교
(N=13)
구분 문자입력 속도(타/분) t
표준형 키보드 87.2 ± 28.5
1.02
대체 키보드 82.4 ± 23.9
4. 표준형 키보드 사용 뇌성마비 아동의 대체 키보드 사용훈련 후 표준형 키보드와 대체
키보드의 문자입력 정확도 비교
표준형 키보드 사용 뇌성마비 아동의 표준형 키보드를 통한 문자입력 정확도는 평균
82.7 ± 6.5%이었고, 3주간의 대체 키보드 사용훈련 후 대체 키보드를 통한 문자입력 정확
도는 평균 87.8 ± 5.3%이었으며, 통계적으로 유의한 차이가 없었다<표 3-4>.
천지인 방식 대체 키보드를 사용한 뇌성마비 아동의 문자입력 속도 및 정확도 비교 75
<표 3-4> 표준형 키보드 사용 뇌성마비 아동의 대체 키보드 사용훈련 후 표준형 키보드와
대체 키보드의 문자입력 정확도 비교
(N=13)
구분 문자입력 정확도(%) t
표준형 키보드 82.7 ± 6.5
-1.98
대체 키보드 87.8 ± 5.3
5. 표준형 키보드 사용 뇌성마비 아동과 미사용 뇌성마비 아동의 대체 키보드 사용훈련
전후 문자입력 속도의 향상 정도 비교
표준형 키보드 사용 뇌성마비 아동의 대체 키보드 사용훈련 전후 대체 키보드를 통한 문
자입력 속도는 평균 45.5 ± 18.4타/분 향상되었고, 미사용 뇌성마비 아동의 대체 키보드
사용훈련 전후 대체 키보드를 통한 문자입력 속도는 평균 44.8 ± 14.2타/분 향상되었으며,
두 집단 간의 향상 정도는 통계적으로 유의한 차이가 없었다<표 3-5>.
<표 3-5> 표준형 키보드 사용 뇌성마비 아동과 미사용 뇌성마비 아동의 대체 키보드 사용
훈련 전후 문자입력 속도의 향상 정도 비교
구분 문자입력 속도 향상(타/분) t
표준형 키보드 사용 아동(N=13) 45.5 ± 18.4
.10
미사용 아동(N=11) 44.8 ± 14.2
6. 표준형 키보드 사용 뇌성마비 아동과 미사용 뇌성마비 아동의 대체 키보드 사용훈련
전후 문자입력 정확도의 향상 정도 비교
표준형 키보드 사용 뇌성마비 아동의 대체 키보드 사용훈련 전후 대체 키보드를 통한 문
자입력 정확도는 평균 6.8 ± 9.4% 향상되었고, 미사용 뇌성마비 아동의 대체 키보드 사용
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훈련 전후 대체 키보드를 통한 문자입력 정확도는 평균 3.1 ± 8.8% 향상되었으며, 두 집단
간의 향상 정도는 통계적으로 유의한 차이가 없었다<표 3-6>.
<표 3-6> 표준형 키보드 사용 뇌성마비 아동과 미사용 뇌성마비 아동의 대체 키보드 사용
훈련 전후 문자입력 정확도의 향상 정도 비교
구분 문자입력 정확도 향상(%) t
표준형 키보드 사용 아동(N=13) 6.8 ± 9.4
.98
미사용 아동(N=11) 3.1 ± 8.8
Ⅳ. 고 찰
뇌성마비 아동은 신체 기능 장애로 필기구를 이용한 글쓰기가 어렵고 쓰기 활동의 제한
으로 쓰기 표현력이 낮게 평가되기도 한다(김종인, 박경옥, 2008). 최근 이러한 문제 해결
에 컴퓨터 보조공학이 큰 역할을 하고 있다. 컴퓨터 보조공학에서 입력은 필수적으로 요구
되며, 대표적인 입력장치로 마우스와 함께 키보드가 널리 사용되고 있다. 그러나 뇌성마비
와 같은 뇌손상 장애의 경우, 정도의 차이는 있겠지만 경직과 불수의 운동으로 키보드의
작은 키를 선별하여 누를 수 있는 미세운동 조절이 어렵고, 상지의 떨림으로 원하는 키를
누르기도 힘들다. 이들을 위한 대체 키보드의 개발이 이루어지고 있지만 아이디어 구상 단
계에 그치거나 실제 제작되어 사용성 평가가 이루어지는 경우는 드물다. 또한 같은 뇌성마비
아동일지라도 뇌손상 부위와 정도에 따라 운동장애의 증상이 조금씩 다르기 때문에 이들 모
두에게 부합하는 컴퓨터 입력장치의 설계가 실제로 존재할 수 없기도 하다(정동훈, 2009).
본 연구자는 지체장애인의 운동 특성과 한글 입력의 특수성을 고려한 새로운 대체 키보
드를 제작하였고, 특정 장애유형의 대체 키보드 사용성 평가를 위해 뇌성마비 아동을 대상
으로 문자입력 속도와 정확도를 평가하였다. 표본 집단의 균일화를 위해 Ashworth Scale
로 경직의 정도와 MACS로 사물조작능력이 비교적 비슷한 집단을 선정하였다. 경직의 측
정도구로 수정 Ashworth Scale이 있지만 Ashworth Scale이 신뢰도가 더 높고(한태륜,
방문석, 2008), MACS는 일상생활에서 얼마나 양 손을 조화롭게 사용하는 지를 분류하는
도구로 평가의 객관성과 정확성이 증명되었다(Carnahan, Arner & Hagglund, 2007).
천지인 방식 대체 키보드를 사용한 뇌성마비 아동의 문자입력 속도 및 정확도 비교 77
또한 컴퓨터 자료입력 평가에서 가장 중요한 변수는 시간으로 빠른 속도와 정확성이 요구
(Tanimoto et al., 2005; 이우훈, 손민정, 2006)되므로 Lau와 O’Leary(1993)가 사지마
비 장애인을 대상으로 타이핑 보조도구의 입력속도와 정확도를 비교한 것처럼 본 연구에서
도 속도와 정확도를 변수로 보았다.
실험 결과, 연구 대상 뇌성마비 아동 24명의 대체 키보드 사용훈련 전 문자입력 속도는
41.9 ± 19.7타/분에서 3주간의 사용훈련 후에는 87.1 ± 25.2타/분으로 크게 향상되었고,
통계적으로도 유의한 차이를 확인하였다. 또한 정확도에서도 사용훈련 전 83.1 ± 7.8%에서
사용훈련 후 88.2 ± 5.5%로 소폭 향상되었고, 통계적으로도 유의한 차이가 있었다. 이는
보조공학의 적응 과정을 강조한 Brodwin 등(2004)의 연구를 뒷받침 한다. 그러나 주목할
점은 3주간의 사용훈련을 실시하기 전, 초기 20분 정도의 사용설명과 연습 후 시행한 초기
정확도가 83%로 매우 높다는 사실이다. 물론 익숙하지 않은 대체 키보드에 좀 더 신중하
게 자료입력 작업을 수행했기 때문이며, 그로 인해 속도는 낮게 나타났지만 기대 이상의
성과라 할 수 있다.
연구자는 많은 뇌성마비 아동이 대체 키보드 사용을 포기하고 표준형 QWERTY 키보드
를 어쩔 수 없이 사용하는 상황에서, 표준형 키보드와 개발한 대체 키보드의 문자입력 속
도와 정확도의 차이가 궁금하였다. 실험 결과, 표준형 키보드의 문자입력 속도는 87.2 ±28.5타/분이었고, 3주간의 대체 키보드 사용 후 대체 키보드의 문자입력 속도는 82.4 ±23.9타/분으로 나타나 표준형 키보드의 입력속도가 약간 빠르지만 통계적 유의성은 없었다.
또한 표준형 키보드의 정확도는 82.7 ± 6.5%이었고, 대체 키보드는 87.8±5.3%로 약간 높
게 나타났지만 역시 통계적 유의성은 없었다. 결국 3주 이상의 적정 기간 사용훈련이 이루
어진다면 대체 키보드의 입력속도와 정확도가 표준형 키보드에 비해 저조하지 않으므로 사
용을 고려해도 좋다고 볼 수 있다.
드보락 키보드는 미국 ANSI(American National Standards Institute)에 등록된 또 다
른 키보드 표준으로 수행도 측면에서 QWERTY 키보드보다 우수하지만, QWERTY 키보드
와 비교해 전혀 색다른 키 배열을 가지고 있어서 사용자들이 거부감을 나타낸다(최철 외,
2000). 따라서 연구자가 개발한 대체 키보드는 한글 입력에 편리하고 거부감이 없도록 천
지인 방식을 채택하였고, 기존 QWERTY 키보드 사용자와 미사용자의 대체 키보드 수행력
향상 정도를 통해 학습용이성을 비교해 보고자 하였다. 실험 결과, 표준형 키보드 사용 뇌
성마비 아동은 대체 키보드 사용훈련 전후 문자입력 속도의 향상이 45.5 ± 18.4타/분이었