카카오조

프로젝트 개요

기술개발 과제

국문 : BellMan: 원격근무자들을 위한 스트레칭 앱

영문 : Bellman: Stretching App for Remote Workers

과제 팀명

카카오조

지도교수

정형구 교수님

개발기간

2021년 09월 ~ 2021년 12월 (총 4개월)

구성원 소개

서울시립대학교 컴퓨터과학부 20169200** 이**(팀장)

서울시립대학교 컴퓨터과학부 20159200** 김**

서울시립대학교 컴퓨터과학부 20186400** 이**

서울시립대학교 컴퓨터과학부 20169200** 그***

서론

개발 과제의 개요

개발 과제 요약

• 재택근무자들이 주기적으로 스트레칭을 할 수 있도록 유도하여 척추 디스크, 거북목, 건초염 등 근골격계 질환에 걸리는 것을 예방한다.
• 별도의 값비싼 하드웨어 장비 없이, 노트북에 장착된 웹캠만으로 사용자들이 올바른 자세로 스트레칭을 하고 있는지 인식하고 데이터를 수집, 관리한다.

개발 과제의 배경

• COVID-19가 전 세계적으로 확산하면서 원격근무에 대한 요구와 문화가 확산되었다. 이러한 원격근무를 통해 근무자들이 물리적인 사무실로 이동하지 않아도 언제 어디서나 인터넷을 통한 근무가 가능하게 되었다.
• 이러한 원격근무자들은 일반적인 근무시간인 주 40시간 (일 8시간)을 재택에서 컴퓨터가 놓인 책상 앞에 앉아 일하게 된다.
• 장기간 재택에서 근무를 진행하다 보니 장시간 같은 자세로 앉아 근무를 하는 경우가 많은데 이럴때 척추 디스크, 거북목, 건초염등 근골격계 질환이 올 가능성이 커진다.
• 이러한 근골격계 질환은 주기적인 스트레칭만으로도 충분히 예방이 가능하지만, 외부의 자극 없이 혼자 재택에서 원격근무를 진행하다 보면 주기적으로 스트레칭을 하는 것을 깜빡하게 되고, 동기가 없으면 규칙적으로 진행하기도 힘들어지게 된다.
• BellMan 은 이러한 원격근무자들에게 주기적으로 알림을 주고 동기부여가 되는 흥미로운 요소를 넣어 사용자가 지속적인 스트레칭을 진행할 수 있도록 유도하는 것을 목표로 한다.

개발 과제의 목표 및 내용

1. 웹캠으로 인식한 사용자의 모습을 아바타의 형태로 표시한다.

• 이를 통해 컴퓨터가 인식한 사용자의 모습을 실시간으로 보여준다.
• 사용자의 모습이 아닌 아바타의 모습을 보여주어 거부감을 줄인다.

2. 사용자가 올바른 방법으로 운동을 수행하고 있는지 판단한다.

• 사용자가 허위로 운동을 수행했다고 보고하는 것을 방지한다.
• 사용자가 수행한 운동량을 판단하여 총운동량, 칼로리 소모량을 계산하는 데 이용한다.
• 사용자의 운동 트렌드를 월/주/일 단위로 보여주기 위함이다.

3. 좋은 UI 와 UX를 확보한다.

• 사용자가 스트레칭을 즐겁게 할 수 있도록 유도한다.
• 사용자가 스트레칭 알람을 직관적으로 설정할 수 있다.
• 사용자가 스트레칭 알람을 쉽게 무시하지 못하지만, 불쾌감은 주지 않도록 한다.

관련 기술의 현황

관련 기술의 현황 및 분석(State of art)

1. 전 세계적인 기술현황

• WebAssembly: 브라우저에서 동작하는 코드를 최대한 어셈블리언어에 가깝게 표현한 언어로 웹브라우저상에서도 빠른 CPU 연산이 가능하도록 도와주는 기술
• React.js: 웹 페이지를 컴포넌트 단위로 개발할 수 있도록 도와주는 생산성 높은 프레임워크
• MediaPipe: 공개된 머신러닝 모델들을 Pipeline 형식으로 사용자의 요구사항에 맞게 다양하게 구성하여 구동할 수 있도록 도와주는 라이브러리
• BlazePose: 2차원 이미지로부터 사람을 인식하고 사람의 머리, 팔, 다리 등의 위치를 3차원 좌표 계상으로 표현해주는 머신러닝 모델들의 집합으로 구성된 솔루션. AR Dataset PCK@0.2 데이터셋을 기준으로 79.6%라는 조금 떨어지는 정확성을 보이지만, 별도의 그래픽카드 가속 없이 스마트폰과 같은 기기에서도 31FPS라는 낮은 하드웨어 성능을 보여준다는 특징을 가지고 있다.
• Electron: Node.js 와 Chromium 엔진을 이용하여 Javascript / Html / CSS 로 데스크톱 GUI 앱을 제작할 수 있다.
• WebGL2: 웹에서 GPU의 지원을 받아 그래픽을 표현해주도록 도와주는 API 들의 집합.

2. 특허조사 및 특허 전략 분석

스트레칭을 유도하는 스마트폰 어플리케이션

국제특허분류: G06Q 50/22

스마트폰을 이용하여 1) 사용자의 사전 설문조사 결과를 바탕으로 몸의 이상 부위를 표시 2) 사용자의 데이터를 분석하여 적절한 스트레칭을 유도하는 방법 3) 사용자의 동작 인식 결과 비교 분석 후 몸의 이상 부위가 나아지는 것을 아바타를 통해 표시

공부하는 학생들이 주기적으로 스트레칭을 할 수 있도록 하는 것을 목표로 한다.

자세 교정 시스템

국제특허분류: A61B 5/00 


웹캠이 내장된 노트북과 카메라를 포함하는 스마트폰을 이용해 사용자의 자세를 인식하여 바른 자세가 아니라고 판단되면 사용자에게 알람을 제공하는 자세 교정 시스템

다수의 압력센서를 사용자의 허벅지와 엉덩이 부분에 부착하는 것을 추가로 특허 등록함

다수의 압력센서를 의자의 좌석 부분에 부착하는 것을 추가로 특허 등록함

3. 기술 로드맵

Minimal Viable Product (MVP)

1~2 가지 정도의 최소한의 스트레칭 동작만 지원

기초적인 동작인식 알고리즘

기본적인 3D 아바타를 통한 사용자 시각화

단순 운동데이터를 테이블 형태로만 시각화

Phase 1. 양적인 확장

다양한 형태의 스트레칭 동작 지원

사용자가 스트레칭 동작을 커스텀 가능하도록 지원

기초적인 동작 인식 알고리즘

다양한 종류의 3D 아바타를 지원

클라우드를 통해 사용자의 운동데이터를 수집

Phase 2. 질적인 확장

머신러닝을 활용한 동작 인식 알고리즘

사용자 커스텀 스트레칭 동작을 다른 사람들과 공유할 수 있도록 동작 인식 알고리즘을 개선

VRM 모델파일을 통한 커스텀 아바타 지원

사용자들의 운동 결과를 랭킹 혹은 경쟁 및 적극적인 참여를 유도

Phase 3. 사용성 개선

단순히 스트레칭 동작을 따라 하는 것이 아닌 전신을 활용하는 게임의 형태로 스트레칭을 유도

실험적으로 사용자의 애플리케이션 사용 형태를 분석 및 데이터 수집

문제점 정의 및 프로젝트 개선

시장상황에 대한 분석

• 경쟁제품 조사 비교

웨어러블 장비

핏빗, 갤럭시 워치, 애플워치와 같은 웨어러블 장비들은 사용자의 몸과 접촉하여 센서를 통해 심박수, 걸음 수, 혈압, 체지방 등의 정보를 지속적으로 수집하고, 이러한 정보들을 바탕으로 사용자에게 최적화된 스트레칭 혹은 운동 습관을 제안해준다.

이들이 수집하는 데이터는 전문 의학용 장비보다는 신뢰도가 떨어지긴 하지만, 사용자의 일상에서 정밀한 데이터를 지속적으로 수집하며, 수집된 데이터들은 일, 월, 년 단위로 보관되어 사용자의 운동 경향을 보여줄 수 있다.

이러한 웨어러블 장비들은, 사용자가 고정된 자세를 오랫동안 지속하면 알림을 보내 스트레칭을 유도한다는 점에서 Bellman의 유스케이스와 일치한다.

다만, 이들 제품은 모두 100$ 이상의 저렴하지 않은 장비들이다.

사용자의 신체와 접촉해 있지 않은 이상 제 기능을 수행할 수 없다. 업무 중 불편함, 사용자의 단순히 깜빡해서, 배터리 부족으로 인한 충전 등의 이유로 이들 제품을 착용하지 않으면 무용지물이 되어버린다는 단점이 있다.

건강 관리 앱 (Health Journal Applications)

다이어트 식단관리, 운동 기록, 감정 상태 기록 등의 용도로 자주 사용되는 건강 관리앱들은 주로 스마트폰에 설치되어 사용자의 데이터를 수집 및 관리하는 애플리케이션이다.

이들 애플리케이션은 1. 스마트폰 내장 센서 혹은 블루투스 등의 통신수단을 통한 외부 센서에서 데이터를 수집하거나 2. 정해진 시간, 장소 등에서 알림을 보내 사용자의 현재 상태를 기록하라고 유도해서 사용자의 데이터를 수집한다.

수집한 데이터는 애플리케이션의 목적의 맞게 가공되어 사용자에게 보여주는데, noom 이라는 식단관리 앱을 예시로 보면, 사용자가 입력한 식단 기록과 체중 데이터를 기반으로 사용자에게 알맞은 식단 및 운동을 권장해주어 꾸준한 체중감량을 달성할 수 있도록 사용자를 도와준다.

이러한 앱들은 웨어러블 장비와는 다르게 별도의 추가적인 장비 없이도 작동이 가능하며 현재 감정 상태, 식사량, 현재 내 기분과 같이 센서로는 수집하기 어려운 종류의 데이터도 수집 및 데이터로 활용을 할 수 있다는 장점이 있다.

하지만 이러한 데이터들은 사용자가 수동으로 꾸준히 입력하지 않으면 유효하게 활용되기가 힘들다.

또 이러한 데이터는 웨어러블 장비와 다르게 비실시간으로 수집, 가공 및 사용되기 때문에 장시간 같은 자세로 근무 중인 원격근무자들이 주기적으로 스트레칭을 하도록 동기를 부여하기가 어렵다는 단점이 있다.

홈트레이닝 비디오

홈트레이닝 비디오는 물리적으로 헬스장에 가지 않고도 전문 강사가 어떤 운동을 어떤 자세로 얼마나 하는지 상세하게 가이드한다.

이러한 홈트레이닝 비디오는 유튜브, 삼성 TV와 같은 동영상 플랫폼을 통해 시청자들에게 전달이 되고 스마트폰, PC, TV 등 장비의 제약을 약하게 받기 때문에 많은 사람들이 쉽게 접근 가능하다.

하지만 홈트레이닝 비디오는 사용자와의 상호작용을 가지기가 힘들며, 촬영된 영상을 보고 사용자가 따라하는 방식이기 때문에 사용자에게 꾸준히 스트레칭 동기유발에 한계가 존재하며 모든 것은 사용자의 의지에 달려있다.

홈트레이닝 비디오는 사용자의 의지로 재생할 때만 제 역할을 수행할 수 있기 때문에 장기간 업무에 집중 중인 근무자들이 홈트레이닝을 수행하도록 유도 하는데 한계가 존재한다.

• 마케팅 전략 제시

매우 구체적이고 명확한 유즈케이스를 통하여 제품을 소개

시각적으로 화려하고 동기가 유발되는 형태의 제품 데모 공개

누구나 쉽고 빠르게 사용할 수 있는 배포전략 수립

블라인드, kldp, okky 등 상정한 유즈케이스에 해당하는 인원이 많을 것으로 추정되는 커뮤니티를 통한 홍보

개발과제의 기대효과

기술적 기대효과

웹이라는 성능적으로 한계가 있다고 인식된 분야에서 딥러닝 추론과 3D 그래픽 렌더링을 실시간으로 처리하는 실제 사례를 보여주어 웹 개발 분야에 대한 새로운 지평을 열 것으로 기대됨

경제적, 사회적 기대 및 파급효과

• 재택근무로 인해 발생하는 질환에 대해 소비되는 의료비 및 건강보험료에 대한 상당 부분을 절약할 수 있을 것으로 기대됨
• 건강관리로 소진되는 개인의 기회비용을 살려 다른 기회에 사용할 수 있도록 하면서 사회에 새로운 기회를 제공할 수 있을 것으로 기대됨
• 주기적인 활동을 통한 개인의 정신건강에도 이로운 영향을 줄 수 있을 것으로 기대됨

기술개발 일정 및 추진체계

개발 일정

구성원 및 추진체계

설계

설계사양

제품의 요구사항

R1: 알람을 쉽게 무시할 수 없도록 업무를 진행 하고있는 컴퓨터에 알람을 띄우자. R2: 맞춤형 코스를 제안하고 원하는 코스를 선택할 수 있게 하자. (허리 운동, 손목 운동, 눈 운동, 목 운동... 기타등등) R3: 재미있게 운동을 할 수 있게 하자.

설계 사양

결과 및 평가

완료 작품의 소개

프로토타입 사진 혹은 작동 장면

내용

포스터

내용

관련사업비 내역서

내용

완료작품의 평가

내용

향후계획

내용

특허 출원 내용

내용