노인 손 기능 재활을 위한 실시간 손동작 인식 기반 인터랙티브 게임 디자인 연구 (Interactive game design for elderly hand rehabilitation using real-time hand gesture recognition)

서지정보

· 발행기관 : 한국지식재산교육연구학회
· 수록지 정보 : 지식재산 교육과 연구 / 13권 / 1호 / 85 ~ 96페이지
· 저자명 : 장일박, 조성배

초록

전 세계적인 고령화가 심화됨에 따라 노인의 손 관절 질환 발병률이 증가하고 있으며, 특히 손가락 관절의 유연성 저하는 일상생활 수행에 제약을 초래하고 삶의 질 저하로 이어지고 있다. 전통적인 물리 재활 훈련은 효과가 입증되어 있음에도 불구하고, 반복적이고 단조로운 특성으로 인해 고령자의 지속적인 참여를 유도하기 어렵고, 이에 따라 재활 효과 또한 제한되는 한계를 가진다. 본 연구는 이러한 문제를 해결하고자 실시간 손동작 인식 기술을 기반으로 한 인터랙티브 게임형 재활 시스템을 개발하였다. Unity 플랫폼과 Mediapipe 기술을 활용하여 사용자의 손 제스처를 실시간으로 인식하고, 시각 및 청각 피드백을 제공하는 게임을 설계하였다. 게임화 요소(리듬 기반 미션, 점수화, 난이도 조절 등)를 재활 훈련에 통합함으로써 사용자 참여도와 동기 부여를 강화하고, 기존의 기계적 재활 방식 대비 높은 몰입도와 지속성을 유도하였다. 또한, 본 시스템의 수용성과 효과를 검증하기 위해 손 기능 저하를 겪는 만 65세 이상 고령자 50명을 대상으로 2주간의 사용성 평가와 실험을 진행하였다. 사전·사후 관절 가동범위(ROM) 및 악력 측정을 통해 정량적 효과를 분석하였으며, 인터페이스 만족도 및 훈련 몰입도에 대한 정성적 평가도 병행하였다. 그 결과, 평균 13°의 ROM 향상과 3kg의 악력 증가가 나타났으며, 사용자는 시스템의 직관성, 재미 요소, 동기 유발 효과에 대해 전반적으로 높은 만족도를 보였다. 이러한 결과는 실시간 손동작 인식 기반 인터랙티브 게임이 고령자의 손 기능 회복을 위한 효과적이고 지속 가능한 재활 도구로서의 가능성을 지님을 시사한다.

영어초록

As global aging accelerates, the prevalence of hand joint disorders among the elderly is increasing, leading to reduced functional independence and quality of life. Traditional physical rehabilitation methods, although clinically effective, often suffer from low adherence due to their repetitive and monotonous nature, especially among older adults. This study addresses these challenges by developing an interactive rehabilitation game system that integrates real-time hand gesture recognition. The proposed system, developed using the Unity engine and MediaPipe, captures seven distinct hand gestures in real time and provides immediate feedback through visual and auditory channels. The game includes gamification elements such as rhythmic interactions, scoring systems, and adaptive difficulty levels, all designed with senior-friendly user interfaces to improve accessibility and engagement. A two-week training program was conducted with 50 elderly participants aged 65 and above, many of whom had symptoms related to arthritis, joint stiffness, and reduced grip strength. Pre- and post-assessments of range of motion (ROM) and grip strength were conducted, alongside subjective evaluations of usability and user satisfaction. Results showed statistically significant improvements in both ROM (average increase of 13°) and grip strength (average increase of 3 kg), with high levels of engagement and positive feedback regarding the system’s interactivity and motivational design. These findings suggest that interactive games based on real-time gesture recognition offer substantial potential as an effective and engaging tool for elderly hand rehabilitation, particularly in home-based and self-guided contexts.

참고자료

· 없음