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가상현실은 4차 산업혁명의 핵심기술 중 하나로 컴퓨터 등으로 만들어진 가상의 세계를 실제처럼 경험하게 하는 기술이다. 가상현실 시장은 1950년대부터 개발되기 시작했으나, 스마트폰 보급과 함께 2010년대부터 집약적으로 연구되었으며 메타의 오큘러스 인수와 오큘러스의 Oculus Rift의 성공을 시작으로 급변하였다[12].

가상현실은 HMD(Head-Mounted Display)를 착용하는 형태로 실제 세계와 차단되어 실제 세계의 시공간적 제약을 뛰어 넘을 수 있다. 오늘날의 가상현실 장치들은 시각뿐만 아니라 청각, 촉각 등 다양한 감각을 자극하여 실제와 유사한 경험을 제공한다. 또한 사용자는 가상현실 속에서 선택, 잡기, 대화하기 등 다양한 상호작용을 경험하기 때문에 높은 몰입감과 실재감을 경험할 수 있다. 이러한 가상현실은 사용자의 이해도와 몰입도 및 지식 전달과 학습 효과를 인정받고 있다. 이에 게임, 교육, 훈련, 헬스 케어 등 다양한 분야에서 사용되고 있다[13].

가상현실 분야 중 떠오르는 응용 분야 중 하나는 정신질환 및 심리 치료라고 할 수 있다. 실질적인 체험에서는 많은 비용이 드는 경험이 가상현실에서는 가능하며, 사용자가 영상 속으로 들어가 실재감과 현실감을 경험할 수 있기 때문이다. 특히 불안장애, 외상 후 스트레스 장애 등과 같이 기존의 전통적인 노출 요법을 사용하는 경우, 환자의 상상에만 의지하였다. 하지만 비행, 전쟁 등 상상에만 의존하기 힘든 경우에도 가상현실을 기술을 적용하면 시각화할 수 있다는 장점이 있다. 또한 이러한 가상 환경을 환자에게 맞추어 적절하게 조절할 수 있으며 빠른 수정보완이 가능해진다[14][15].

이에 중독, 불안장애, 우울장애 또한 가상현실 기술을 적용한 사례가 늘고 있으며 긍정적 결과를 보이고 있다. 의존, 금단 등의 경우 자극 노출 기술을 사용하는데 이는 갈망을 유발하는 자극에 지속적으로 노출시켜 이에 대한 갈망과 반응을 줄이는 치료법이다. 알코올 사용장애의 경우 알코올에 대한 갈망을 줄이기 위한 반복적 가상현실기반 자극 노출 치료에 사용되었으며, 니코틴 사용장애의 경우 흡연에 대한 가상현실 기반 자극 노출 치료와 인지-충격 요법을 실시하였고 전반적으로 유의미한 흡연 감소와 자극에 대한 갈망이 감소함을 확인하였다. 또한 알코올, 니코틴 외의 중독을 야기하는 다른 물질 사용장애 또한 가상현실 기반 자극 노출 치료가 새로운 치료법이 될 수 있다[16]-[18].

국내외에의 수많은 연구에서 불안 장애에 대한 노출 치료 기반의 가상현실치료를 실시했으며 그 효과가 크다고 밝혔다. 가상현실노출치료는 전통적 노출치료와 유사한 수준의 효과를 보여주었으며, 시간이 지남에도 치료의 안정성을 보여주었다[19].

아래 그림 1은 강남세브란스병원 정신건강의학 연구팀에서 실시한 가상현실 프로그램으로, 2018년 우울증상 및 자살위험성 소견을 보이는 환자를 대상으로 가상현실기반 정신건강 프로그램을 실시하였다. 가상현실 치료군에 정신건강 교육과 정서, 충동 조절기술 훈련을 실시한 후 약물 치료군과의 치료 효과를 비교했다. 그 결과 가상현실 치료군에서 약물 치료군과 비슷한 수준의 우울증상의 유의미한 감소치를 보였으며, 또한 자살위험성에서는 약물치료군보다 높은 감소치를 보였다[20].

Fig. 1. 
Mental health program based on virtual reality at Gangnam severance hospital

2014년 이준영 외 3인이 저술한 ‘중독 질환에서 가상현실기술 적용의 임상적 유용성’에서는 중독 치료 방법으로 가상현실 프로그램을 적용하였으며, 중독 질환의 치료에는 인지 혹은 행동 요법의 개념이 적용되는데 가상현실기술을 활용하면 더욱 효과적으로 수행할 수 있을 것이다라고 말하고 있다[21].

또한, 2021년 이영우 외 1인이 저술한 ‘언택트 시대 VR여행콘텐츠가 감정에 미치는 영향’에서는 코로나19로 인하여 이동의 자유제한으로 인한 스트레스가 미치는 영향에 관하여 실증실험을 통해 분석하여 직접 여행을 가지 못하더라도 언택트 시대 VR 여행콘텐츠가 스트레스를 다소 감소 시킬 수 있다는 것을 보여 VR여행콘텐츠 관람 전보다 후의 감정 상태가 긍정적으로 변모하였음을 말하고 있다[22].

본 가상현실 콘텐츠는 Unity 엔진과 XR Interaction Toolkit 패키지를 사용하여 제작하였다. XR Interaction Toolkit는 Unity에서 제공하는 패키지로 증강현실 및 가상현실 환경 구축을 위한 컴포넌트 기반 상호작용 시스템이다. 이는 입력 이벤트를 통해 비교적 적은 코딩으로 3D 및 UI(User Interface) 상호작용을 가능하게 하는 프레임 워크를 제공한다. 또한 XR 컨트롤러에 대한 크로스플랫폼을 가능하게 한다[23].

그림 2는 제안하는 가상현실 콘텐츠의 흐름도이다. 사용자는 오큘러스의 Oculus Rift S HMD와 컨트롤러를 착용한 후 초기 화면에서 감정을 선택한다. 선택한 감정에 따라 해당 씬(Scene)으로 이동하게 되고 스토리가 진행된다. 모든 스토리가 진행됨에 따라 해당 씬이 종료되고 초기 화면으로 돌아간다. 사용자는 다른 감정을 선택하여 체험할 수 있으며 혹은 HMD를 벗어 가상현실 콘텐츠를 종료할 수 있다.

Fig. 2. 
Flow chart of virtual reality contents

중독, 불안, 우울의 공통적 스토리라인은 다음 표 1와 같다. 해당 씬으로 이동한 후 오버레이 캔버스(Overlay canvas)에 각 감정에 대한 설명이 전체 화면으로 나타난다. 이때, 컨트롤러를 비활성화 시켜 사용자가 이동할 수 없도록 하고 설명에 집중할 수 있게 하였다.

이후 감정을 시각화한 가상현실 속에서 사용자는 텔레포트(Teleport)로 이동하며 감정을 경험한다. 상호작용과 스토리가 진행됨에 따라 부정적이었던 공간이 재구성되며 긍정적 결말로 종료된다.

그림 3은 가장 먼저 나타나는 초기 화면이다. 아래 그림 4와 같이 가상현실 장치 사용에 미숙한 사용자 또한 쉽게 사용할 수 있도록 장치 사용방법을 제공하였다. 사용자는 컨트롤러 사용 방법을 숙지한 후 성냥을 이용해 감정이 적힌 초에 불을 붙여 해당 씬으로 이동하게 된다.

Fig. 3. 
Initial scene

Fig. 4. 
Controller manual

그림 5은 중독의 전반적 모습으로, 배경을 환락가로 설정하였다. 복잡하고 무질서하게 표현하기 위해 건물과 네온사인, 조명, 전광판 등의 오브젝트(Object)들을 C# 스크립트를 통해 깜빡이게 하였다. 또한 전선, 쓰레기 등을 배치하였다. 오브젝트 이외로는 HMD를 착용한 사용자가 중독의 증상인 환각, 어지러움을 느낄 수 있도록 포스트 프로세싱(Post-processing)을 사용하여 색채와 시야를 왜곡시켰다. 사용자는 텔레포트를 통해 이동하면서 상호작용을 통해 텔레포트에 입력 이벤트로 설정된 환청과 같은 소리 효과, 휘청거림 등을 경험할 수 있다.

그림 6은 중독의 후반 부분의 예를 보이고 있다. 사용자가 마지막 텔레포트를 선택함에 따라 공간이 변화한다. 밤에서 아침으로 바뀌며 네온사인, 조명, 전광판에 할당 된 스크립트를 비활성화 시키고 기존의 전선, 쓰레기와 같은 오브젝트에서 생동감을 주는 식물과 같은 오브젝트로 변경된다. 또한 포스트-프로세싱 값을 변경시켜 왜곡 시킨 색채와 시야를 지우고 따뜻한 색감을 추가하였다.

Fig. 5. 
Earlier part of addiction scene

Fig. 6. 
Later part of addiction scene

그림 7과 같이 불안을 라이트(Light)와 포스트-프로세싱을 사용하여 안개가 낀 어둡고 차가운 방을 표현하였다. 애니메이션(Animation)을 조명에 설정하여 불규칙적으로 깜박거리게 하고 플레이어(Player)에 심장박동 소리 효과와 배경음악을 추가하여 불안감을 조성하였다. 다른 씬과 다르게 방이라는 내부를 배경으로 설정하여 텔레포트 이동이 아닌 텍스트 클릭으로 스토리 흐름을 유도하였다. 스토리가 진행됨과 사용자와의 상호작용에 따라 거울이 깨지고 창문에 그림자가 드리우고 문을 두드리는 등 다양한 형태의 불안과 공포를 표현하였다.

Fig. 7. 
Earlier part of anxiety scene

그림 8은 불안 씬의 후반 부분의 예를 보이고 있다. 모든 스토리가 진행되면 심장박동 소리가 사라지고 배경음악이 변경된다. 조명에 설정된 애니메이션과 라이트, 포스트-프로세싱 값을 변경시켜 안개 효과를 비활성화 시키고 따뜻한 공간처럼 보이게 하였다. 또한 액자, 카펫 등과 같은 오브젝트들을 곳곳에 배치시켰다.

Fig. 8. 
Later part of anxiety scene

우울은 그림 9과 같이 어두운 바다에 표류하는 상황으로 표현하였다. 사용자가 텔레포트를 선택하여 배에 탑승하게 되면 사용자의 시작 위치였던 육지가 사라지고 바다에 표류하게 된다. 바다에 셰이더(Shader)를 통해 파도를 표현하고 배에 애니메이션을 설정하여 파도에 배가 흔들리는 것처럼 표현하여 실감을 더하였다. 이후 상호작용을 통해 포스트-프로세싱의 채도 값을 조정하여 씬이 흑백으로 변하며 파티클(Particle)로 만든 비를 활성화 시켜 비가 내리도록 하였다.

Fig. 9. 
Earlier part of depression scene

그림 10은 우울씬 후반 부분을 보이고 있다. 스토리가 진행됨에 따라 포스트-프로세싱 값을 변경 시켜 흑백 효과를 비활성화된다. 이후 육지가 나타난 후 비 파티클을 비활성화 시키고 디렉셔녈 라이트(Directional light)와 스카이박스(Skybox)를 변경하여 밝은 낮으로 변하게 된다. 또한 육지 위 나무, 나비와 같은 생동감을 주는 오브젝트들을 활성화 시켰다.

Fig. 10. 
Later part of depression scene

본 가상현실 콘텐츠를 체험한 사용자들을 대상으로 진행된 설문조사에서 총 응답자는 26명이며, 이 중 남성 8명, 여성 18명의 참가자로 구성된다. 전체 설문조사는 가상현실 콘텐츠를 체험하기 전과 후로 나뉘며, 체험 후 사용자가 자신의 감정에 대한 이해를 어느정도 자각했는지를 조사하고, 전시 및 가상현실 콘텐츠의 경험을 통해 감정에 대한 몰입도 및 이해도를 조사하였다.

마지막으로, 가상현실 콘텐츠의 경험을 통해 감정에 대한 몰입도 및 이해도를 남녀 성별로 나누어 분석하여, 성별에 따른 유의미한 차이를 보이는지를 조사하였다. 표 2과 같이 5개 문항을 제시하고 이에 대해 응답자가 동의하는 정도를 (전혀 그렇지 않다)에서 5점(매우 그렇다)으로 나누어 리커트 척도로 측정하였다.

그림 11은 체험 전 본인의 감정에 대해 잘 알고 있었는가와 체험 후 본인의 감정을 알게 되었는가에 대한 질문의 응답을 그래프로 비교하여 나타내었다. 체험 전 감정을 매우 잘 알고 있었다고 응답한 사용자는 1명(3.8%) 보통이라고 응답한 사용자는 10명(38%)으로 전반적으로 자신의 감정에 대한 자각이 높은 수준이 아님을 알 수 있다.

Fig. 11. 
Survey graph before and after work experience

이와 다르게 가상현실 콘텐츠를 체험한 뒤 재조사를 실시한 결과, 매우 그렇다고 응답한 사용자가 21명(80.1%)으로 다소 높은 비중을 차지하는 것은 가상현실 콘텐츠 체험이 사용자로 하여금 자신의 감정에 대해 잘 자각할 수 있도록 도왔다는 것으로 판단할 수 있다.

그림 12는 질문 3 ‘가상현실이 감정을 자각하는데 효과적으로 작용하였습니까?’으로 사용자의 감정 몰입도에 대한 문항이며, 설문결과 전체 참가자의 과반수인 22명(84.6%)이 매우 그렇다고 응답한 것을 알 수 있다. 또한, 이를 성별로 나누어 보았을 때 남자8명, 여자 14명으로 그림 13과 같이 나타났다.

Fig. 12. 
Answer chart for question 3

Fig. 13. 
Male and female response chart to question 3

또한, 그림 14는 질문 4 ‘가상현실이 감정에 대한 이해도를 높이는데 효화적으로 작용하였습니까? 에 대한 내용으로 사용자의 감정 이해도에 대한 문항이다. 설문결과 전체 참가자의 과반수인 18명(69.2%)가 전반적으로 자신의 감정에 대한 이해도를 높이는데 효과적이라고 대답하였다. 또한, 성별로 나누어 분석을 실시한 결과 남자 6명, 여자 12명으로 그림 15와 같이 나타났다.

Fig. 14. 
Answer chart for question 4

Fig. 15. 
male and female response chart to question 4

질문 3과 4의 설문조사 결과를 통해 본 연구는 가상현실의 활용이 사용자로 하여금 감정을 자각하고 이해하는데 효과를 주었음을 알 수 있으며, 개개인의 상황에 따라 가상현실의 활용이 자신의 감정을 이해하는것 보다는 처해진 상황과 감정에 몰입하는 것에 더 많은 영향을 미친다는 것을 알 수 있다.

보건복지부의 2021년 정신건강실태조사의 조사 질환에 기초한 중독, 불안, 우울 세 가지 감정을 가상현실에 접목한 이전 사례들을 보았을 때 중독 및 불안의 경우 환자들의 증상 완화를 위한 가상현실 노출 치료법을 기반으로 하여 환자들이 받는 스트레스를 지속적으로 노출시켜 완화시키는 것을 목표로 하였다.

우울의 경우에는 가상현실과 정서 치료 방법을 접목하여 감정 및 충돌 조절을 훈련시키고자 하였다.

본 연구에서는 진단받은 환자가 아닌 일반 사용자들에게 제안하는 가상현실 콘텐츠를 통하여 정신질환 유병률의 상위 3가지 감정에 대한 이해와 자신의 감정 상태를 자각할 수 있도록 도움을 줄 수 있는지 확인하였다. 그러나 연구 결과의 효과를 입증하기 위한 실험 데이터가 부족하므로 향후 유의미한 통계를 산출하기 위해 충분한 실험 데이터를 확보하며, 설문 참여자의 직업, 성별, 연령 등으로 다양하게 구분을 통해 객관적인 연구 결과를 도출할 필요가 있다.

실제 정신질환은 종류가 다양하며 세부적으로 나뉜다. 따라서 세 가지 감정 이외의 다른 감정을 적용하며, 각각의 감정에 대한 보편적인 특성을 바탕으로 시나리오에서 사용자의 선택에 따른 여러 가지 결말이 가능한 시나리오 혹은 감정에 대한 다양한 상황의 스토리라인으로 발전시킬 필요가 있다. 또한, 가상현실 콘텐츠를 활용하여 사용자의 감정을 자각하는데 있어 심층적인 몰임감과 이해도를 얻기 위해 전문가의 자문을 받아 설문지를 제작하여 설문 결과에 보다 더 명료하게 효용성을 입증하며, 사용자가 자신의 감정에 대해 이해하고 자각하는 것은 정신질환 및 정신건강에 대해 올바르게 인지하는 데 도움을 줄 수 있으나 실질적인 정신적 치료에는 한계가 있으며 일회성이 아닌 가상현실의 지속적인 사용이 필요할 것이다.