City Walk: Preliminary Insights into Embodied Immersive VR for Spatial Navigation

한 곳에서 다른 곳으로 이동하는 것은 인간의 근본적인 기술이지만, 우리 뇌가 세상에 대한 정신적 지도를 구축하는 방식은 여전히 복잡한 미스터리로 남아 있습니다. 효과적으로 길을 찾기 위해 우리는 두 가지 뚜렷한 유형의 정신적 전략에 의존합니다. 하나는 빵집에서 왼쪽으로 돌고 공원에서 오른쪽으로 도는 것을 기억하는 것과 같은 단순한 단계별 접근 방식입니다. 이는 익숙한 경로를 따라갈 때는 잘 작동하지만, 새로운 출발 지점으로 옮겨지면 실패하는 경로 기반 방식입니다. 다른 하나는 더 유연한 조감도 전략으로, 뇌가 전체 구역에 대한 인지 지도를 구축하여 랜드마크들이 서로 어떻게 연결되어 있는지 이해하고, 익숙하지 않은 지점에서도 새로운 경로를 계획할 수 있게 해줍니다. 과학자들은 사람들이 이러한 유연한 지도를 어떻게 발달시키는지 오랫동안 연구하고 싶어 했지만, 교통량부터 날씨까지 모든 변수를 통제하기 어렵기 때문에 현실 세계에서 이를 수행하는 것은 어렵습니다. 가상 현실은 연구자들이 현실의 혼란 없이 사람들이 어떻게 학습하고 이동하는지 관찰할 수 있는 안전하고 반복 가능한 디지털 세계를 제공함으로써 해결책이 됩니다.

이탈리아의 연구팀은 바로 이 질문을 탐구하기 위해 "시티 워크(City Walk)"라고 불리는 새로운 디지털 도구를 개발했습니다. 그들은 학습을 목적으로 설계된 시리어스 게임(serious game)—단순한 오락보다는 학습을 위해 디자인된 비디오 게임—을 구축했으며, 플레이어를 작고 사실적인 해안 도시 속에 배치했습니다. 목표는 가상 세계를 이동하는 서로 다른 방식이 사람의 레이아웃 학습 능력과 위치 기억 능력에 어떤 영향을 미치는지 확인하는 것이었습니다. 연구진은 두 가지 매우 다른 설정을 비교했습니다. 첫 번째 설정에서 참가자들은 책상에 앉아 키보드와 마우스를 사용하여 평면 화면상의 캐릭터를 움직였는데, 이는 표준 컴퓨터 게임을 하는 것과 비슷했습니다. 두 번째의 더 몰입감 있는 설정에서 참가자들은 시야를 가리는 헤드셋을 착용하고, 제자리에서 어느 방향으로든 물리적으로 걸을 수 있는 특수 트레드밀 위에 섰습니다. 두 번째 그룹은 실제 세상에서처럼 자연스럽게 둘러보고 앞으로 걷거나 회전하고 멈출 수 있었으며, 내비게이션 과정에 자신의 몸을 참여시켰습니다.

연구에는 무작위로 두 그룹 중 하나에 배정된 20명의 건강한 젊은 성인이 참여했습니다. 그들은 모두 가상 도시에서 동일한 6단계 시퀀스를 플레이했습니다. 경험은 가이드 투어로 시작되었는데, 게임이 가야 할 곳을 정확히 알려주어 환경에 익м숙해지도록 도왔습니다. 진행함에 따라 안내는 사라졌고, 그들은 스스로 길을 찾아야 했습니다. 도전 과제는 점점 더 어려워졌습니다: 밤에 길을 찾아야 했고, 시계와 경쟁해야 했으며, 공사로 인해 도로가 막혔을 때 새로운 경로를 찾아야 했고, 마지막으로 한 번도 방문해 본 적 없는 위치에서 시작해야 했습니다. 마지막 테스트는 내비게이션 과제가 아니라 기억력 테스트였습니다. 참가자들은 벽에 도시의 커다란 지도가 있는 가상 방에 배치되었고, 병원이나 볼링장 같은 특정 랜드마크가 어디에 위치해 있는지 기억나는 대로 지도 위에 포스트잇을 붙여 표시하도록 요청받았습니다.

결과는 두 경험이 어떻게 달랐는지에 대한 명확한 그림을 보여주었습니다. 몰입형 트레드밀과 헤드셋을 사용한 그룹은 경로에서 실수를 덜 했습니다. 그들은 목적지로 가는 가장 직접적인 경로에서 덜 벗어났는데, 이는 그들이 도시의 레이아웃에 대해 더 나은 정신적 지도를 구축하고 있음을 시사합니다. 이러한 이점은 도움이 없이 길을 찾아야 하거나, 방금 지나온 경로를 역방향으로 가야 하거나, 장애물을 피해 우회로를 찾아야 할 때 가장 눈에 띄었습니다. 최종 기억력 테스트에서도 몰입형 그룹은 훨씬 더 좋은 성과를 보였습니다. 그들은 랜드마크를 지도상의 정확한 위치에 훨씬 더 높은 비율로 배치했으며, 배치 오류도 적었습니다. 이는 물리적으로 가상 환경을 걷는 것이 단순히 마우스로 캐릭터를 움직이는 것보다 장소 간의 관계를 더 효과적으로 부호화하는 데 도움이 되었음을 나타냅니다.

하지만 이러한 향상된 공간 학습에는 대가가 따랐습니다. 몰입형 그룹의 참가자들은 내비게이션 과제를 완료하는 데 더 오랜 시간이 걸렸습니다. 몸을 움직이고 온몸으로 회전하는 것은 키보드로 키를 누르는 것보다 자연스럽게 느리며, 이러한 물리적 제약 때문에 여정 시간이 더 길어졌습니다. 또한 그들은 걷는 동작과 시각적 주의력을 조절해야 했기 때문에 아마도 약간 더 높은 정신적 작업 부하를 느꼈을 것입니다. 이러한 추가적인 요구에도 불구하고, 몰в몰입형 경험은 긍정적으로 받아들여졌습니다: 참가자들은 사용성이 좋고 즐겁다고 느꼈으며, 무엇보다 가상 현실의 흔한 문제인 멀미를 겪지 않았습니다. 연구진은 몰입형 설정이 공간에 대한 더 깊은 이해를 촉진하는 것처럼 보이지만, 이 연구는 소수의 인원을 대상으로 한 예비 테스트였으므로 이 결과는 확정적인 증거라기보다는 강력한 신호라고 언급했습니다.

연구는 또한 헤드셋에 내장된 안구 추적 기술을 사용하여 참가자들이 걷는 동안 어디를 보고 있었는지도 조사했습니다. 연구진은 사람이 랜드마크를 응시한 시간이 나중에 그것을 얼마나 잘 기억할지를 예측하는지 알고 싶었습니다. 데이터는 오래 쳐다보는 것과 더 잘 기억하는 것 사이에 단순한 연결 고리를 보여주지 않았습니다. 사실, 어떤 랜드마크의 경우 더 오래 보는 것이 오히려 더 많은 혼란과 연관되어 있었는데, 이는 사람이 건물을 오래 쳐다보는 이유가 성공적으로 암기하고 있어서가 아니라, 그 위치가 어디인지 확신하지 못하기 때문일 수 있음을 시사합니다. 이 발견은 우리가 공간을 학습하기 위해 눈을 사용하는 방식이 복잡하며, 단순히 주의 집중 시간을 세는 것만으로는 측정할 수 없음을 암시합니다.

궁극적으로 "시티 워크" 프로젝트는 헤드셋과 걷기용 트레드밀을 결합한 가상 현실 시스템이 인간이 환경을 어떻게 학습하는지 연구하는 데 실행 가능하고 효과적인 방법임을 입증합니다. 이는 우리가 디지털 공간이라 할지라도 물리적으로 움직일 때, 수동적으로 이동할 때보다 더 견고하고 유연한 세계 지도를 뇌가 구축할 수 있음을 시사합니다. 몰입형 방식은 더 많은 시간과 물리적 노력을 요구하지만, 공간 관계에 대한 더 풍부한 이해를 제공하는 것으로 보입니다. 연구진은 이러한 이점이 고령층에게도 유지되는지 테스트하고, 우리가 길을 찾는 법을 배우는 구체적인 메커니즘을 더 잘 이해하기 위해 도구를 개선하며 향후 이 작업을 확장할 계획입니다. 현재로서는 이 연구가 몸과 마음이 함께 길을 찾아가는 과정을 보여주는 매혹적인 단면을 제공합니다.