ADHD 중재는 단일 인지기능 훈련을 넘어 행동 · 정서 · 사회 기능을 함께 다루는 통합적 설계를 필요로 한다. 주의력결핍 과잉행동장애(ADHD)는 부주의 · 과잉행동 · 충동성이 발달 수준에 부적절하게 지속되며 여러 환경에서 기능 손상을 유발하는 아동기 신경발달장애이다(American Psychiatric Association, 2013). ADHD 아동은 과제 수행 저하뿐 아니라 자기조절, 정서조절, 보상 지연, 사회적 문제해결에서도 어려움을 경험한다(Barkley, 1997). 따라서 주의력 · 반응속도의 개선만으로는 아동이 일상에서 겪는 기능 손상을 충분히 다루기 어렵다.

게임 기반 디지털 치료제(DTx)는 기존 치료를 보완하는 비약물적 중재로 부상하고 있다. 약물치료와 전통적 심리 · 행동치료는 일차적 접근이지만 부작용, 장기 순응도, 접근성, 개인별 반응 차이의 한계가 있다(Digital Therapeutics Alliance, 2025). 게임형 DTx는 치료 목표를 과제 수행으로 전환하고 반복 훈련, 즉각적 피드백, 성과 기반 난이도 조절을 제공한다(Wattanasoontorn et al., 2013). 실제로 AKL-T01 기반 중재는 무작위 대조시험에서 주의기능 개선 가능성을 보고하였다(Kollins et al., 2020).

몰입형 가상현실(VR)은 2D 화면 기반 중재가 제공하기 어려운 상호작용 특성을 갖추어 ADHD 중재 매체로 주목받고 있다. HMD로 외부 시야를 차단하는 몰입형 VR은 외부 방해자극 노출을 줄이고, 체화된 전신 상호작용, 공간적 몰입감, 다중감각 피드백을 제공할 수 있다. 확장현실(XR; VR · 증강현실 · 혼합현실을 포괄하는 상위 개념) 기반 중재는 ADHD 아동의 참여도 · 주의력 및 일부 실행 · 인지 기능 개선 가능성과 연관될 수 있음이 보고되었다(Skalski et al., 2021; Yu et al., 2024; Zhang et al., 2024). 또한 실제 환경과 유사한 상호작용은 기술의 실생활 전이를 지원할 가능성이 제안되었으나(Kim et al., 2020), 연구 설계와 중재 형태가 이질적이므로 효과성과 전이 가능성에 대한 추가 검증이 필요하다.

그러나 기존 ADHD용 XR 게임은 대부분 지속주의 · 반응억제 등 핵심 인지기능 훈련에 편중되어, 행동 · 정서 · 사회(BES) 영역을 몰입형 VR · 서사와 통합한 사례는 드물었다(Lin and Chang, 2025; Sújar et al., 2022). BES 영역을 다룬 게임은 대체로 비몰입형 2D 형태였다(Bul et al., 2016). 정서 · 사회 요소를 포함한 몰입형 사례도 정서조절(Martin-Moratinos et al., 2025)이나 눈맞춤(Kim et al., 2020)처럼 단일 기능에 국한되었다. 아울러 임상 · 사용자 요구가 상호작용, 안전, 데이터 지표로 어떻게 전환되는지를 설명하는 설계 방법론은 거의 보고되지 않았다.

본 연구는 임상 · 사용자 요구를 게임 상호작용 및 측정 지표로 연결하는 근거 기반 인간공학적 설계 절차를 제안하고, 이를 ADHD 아동용 몰입형 기능성 게임 사례에 적용하는 것을 목적으로 한다. 제안하는 절차는 (1) 근거 수집, (2) 요건 도출, (3) 인간공학 원리 기반 구체화, (4) 설계 추적성 대응의 4단계로 구성된다. 본 연구는 설계 단계의 사례 연구로서, 제안 절차의 타당성이나 게임의 효과성을 입증하는 것이 아니라 설계 결정과 근거 · 측정 지표 간의 대응을 문서화하여 후속 검증의 기반을 마련하는 데 초점을 둔다. 제안 절차는 향후 다른 질환 영역의 DTx 개발에서도 치료 목표, 사용자 경험, 안전성, 측정 가능성을 일관되게 연결하는 방법론으로 적용될 수 있을 것이다.

2.1 Study design and design framework

본 연구의 설계에서는 근거 수집, 요건 도출, 인간공학 원리 기반 구체화, 설계 추적성 대응의 4단계 근거 기반 인간공학적 설계 절차를 적용하였다(Figure 1). 근거 수집 단계에서는 ADHD 임상 특성, 기능성 게임 및 DTx 설계 지침, XR 상호작용 특성, 기존 게임 및 특허 사례를 수집하였다. 요건 도출 단계에서는 수집된 근거를 종합하여 중재가 다루어야 할 임상 · 사용자 요구를 정의하였다. 인간공학 원리 기반 구체화 단계에서는 도출된 요건을 인간공학적 설계 원리, 게임 메커니즘, 측정 지표로 변환하였다. 설계 추적성 대응 단계에서는 임상 · 사용자 요구 및 설계 요건에서 측정 지표까지의 연결을 정리하였다. 앞의 세 단계는 설계를 생성하는 과정이며 마지막 단계는 그 대응 관계를 정리 · 문서화하는 과정으로, 요구사항 추적성(Gotel and Finkelstein, 1994) 개념에 기반한다. 본 연구에서 '근거 기반'은 임상 근거의 등급화를 의미하기보다, 주요 설계 결정이 문헌 및 벤치마킹 근거와 추적 가능하게 연결되도록 하는 설계 접근을 의미한다. Figure 1은 4단계 간의 흐름과 단계 간 입력 · 산출 관계를 개념적으로 제시하고, Table 1은 각 단계의 목적, 주요 활동, 산출물을 제시한다. 설계 절차는 인간공학 전공 연구자 2인과 UI/UX 디자인 및 기획 전공자 4인이 수행하였으며, 설계 요건과 게임 구성의 임상적 적절성은 소아 · 청소년 ADHD 진료를 담당하는 한방신경정신과 전문의 1인(동의대학교 한의과대학 한방신경정신과학교실)의 자문을 통해 검토하였다.

Figure 1. Evidence-based ergonomic design framework

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2.2 Evidence collection and synthesis

2.2.1 Literature review

본 연구의 근거 수집은 설계 요건 도출을 위한 목적 지향적 문헌 검토(purposive literature review)로 수행하였다. 2025년 10월 Scopus와 ScienceDirect에서("Attention Deficit Disorder with Hyperactivity" OR "ADHD") AND ("serious game*" OR "gamification" OR "virtual reality" OR "XR")의 검색식을 사용하여 ADHD 아동 대상 몰입형 콘텐츠 관련 문헌을 확인하였으며, 확인된 문헌의 참고문헌 목록을 추적하여 추가 문헌을 확보하였다. 검색 결과 2,903편이 확인되었으며, 제목 · 초록 검토를 통해 (1) ADHD 아동 · 청소년을 대상으로 하고, (2) 기능성 게임, 게임화 또는 VR/XR 기반 중재를 다루며, (3) 중재의 설계 요소 · 구성 또는 결과를 기술한 문헌 72편을 선별하였다. 성인만을 대상으로 하거나 진단 · 평가 도구 개발만을 다룬 문헌은 제외하였다. 여기에 참고문헌 추적으로 18편을 추가하여 총 90편의 전문을 검토하였고, 이 중 설계 요건 도출과 직접 관련된 50편을 최종 근거로 채택하였으며, 개별 설계 결정과 관련된 문헌은 해당 절에 인용하였다. 본 검토는 중재 효과크기 산출을 위한 체계적 문헌고찰이 아니라 설계 결정에 필요한 임상적 · 인간공학적 근거 확보에 초점을 둔 목적 지향적 검토이며, 검토 결과 ADHD 특화 게임 설계 지침(McKnight, 2010)과 교육용 게임의 동기 · 설계 원리(Laine and Lindberg, 2020)를 주요 설계 근거로 채택하였다.

2.2.2 Benchmarking and patent review

벤치마킹 대상은 Google, YouTube, Scopus에서 아동 · 청소년, ADHD, 게임(serious game, 치료 · 진단 게임), 치료 · 진단 · 중재, XR · VR 관련 검색어를 조합하여 2014-2025년에 공개된 ADHD 개선 목적의 기능성 게임을 검색한 뒤, (1) FDA 승인 또는 상용화, (2) 임상시험에서 유의한 효과 보고, (3) 설계 측면의 참고 사항 존재를 기준으로 선별하였다. 선별된 16종 중 진단 목적의 게임 4종을 제외한 중재 목적의 기능성 게임 12종을 선정하여 인터페이스/중재 방식, 기능개선영역 포괄 범위, 서사 제공 여부, 적응형 난이도 적용 여부의 네 차원에서 비교 분석하였다. 상용 제품의 경우 학술 문헌에 상세 설계 정보가 공개되지 않은 사례가 있어 확인 가능한 범위에서 기능 구현 여부를 판정하였다. 판정 절차는 연구자가 ADHD 기능성 게임의 학술 문헌과 보완 자료(제품 설명, 게임 개요 등)를 근거로 사전에 정의한 코딩 기준에 따라 게임별 치료 요소의 포함 여부를 직접 판정한 Schultz et al. (2025)의 내용 분석 방식을 참고하였다. 먼저 기능영역, 서사, 적응형 난이도의 조작적 정의를 판정 기준으로 정하였다(Table 2 주석). 이어서 (1) 1인의 연구자가 게임별 학술 문헌과 보완 자료(공식 제품 설명, 시연 영상)에서 판정 근거를 추출하여 출처와 함께 코딩 시트에 기록하고 1차 판정하였으며, (2) 다른 연구자 2인이 코딩 시트의 근거와 판정을 원자료와 대조하여 검토하였다. (3) 의견이 일치하지 않은 항목은 연구책임자가 참여한 연구진 회의에서 조작적 정의에 비추어 논의하여 합의하였으며, 합의 후 남은 불일치는 없었다. 본 벤치마킹은 공개 자료에 기반한 기술적 비교로서 판정자별 독립 판정 후 일치도를 산출하는 설계를 적용하지 않았으므로 판정자 간 일치도 계수는 제시하지 않으며, 대신 판정 기준과 근거 출처를 명시하여 판정 과정을 추적할 수 있도록 하였다. 아울러 설계 착수 단계에서 Google Patents를 통해 ADHD, serious game, virtual reality 등의 용어로 관련 특허를 검색하여 기존 기술의 구현 방식을 참고하였다. 다만 이는 기술 동향에 대한 예비적 확인에 해당하며, 체계적인 특허 분석 절차를 적용하지 않았으므로 본 연구의 설계 요건 도출 근거에는 포함하지 않았다.

2.3 Derivation of design requirements

수집된 문헌 · 벤치마킹 근거를 종합하여, ADHD 중재가 갖추어야 할 핵심 설계 요건을 도출하였다. 각 요건은 임상적으로 의미 있는 훈련 목표와 게임에서 구현 가능한 상호작용 단위를 연결하는 방식으로 정의하였다. 요건 도출은 임상 타당성과 게임 구현 가능성을 동시에 만족하도록 조정되었다. 아울러 벤치마킹의 비교 차원(인터페이스 · 몰입 방식, 서사, 적응형 난이도)과 문헌에서 확인된 몰입형 VR 상호작용의 특성(체화된 신체 움직임)을 종합하여, 개별 요건에 일대일로 대응하지 않고 여러 요건의 구현에 공통으로 적용되는 교차 설계 축(cross-cutting design axes)을 도출하였다(3.1.3절).

2.4 Specification based on ergonomic principles

도출된 설계 요건은 인간공학적 설계 원리를 매개로 게임 메커니즘과 측정 지표로 구체화하였다.

본 연구에서 적용한 인간공학 원리와 이에 대응하는 설계 변수는 다음과 같다. (1) 제어-표시 양립성: 머리 · 체간의 좌우 위치와 보드의 좌우 위치가 같은 방향으로 대응되도록 하고, 입력 이득(gain), 데드존, 평활화 계수, 입력 범위를 설계 변수로 정의하였다(Miehlbradt et al., 2021). (2) 인지부하 관리: 동시에 시야에 제시되는 대상 수, No-Go 색상 종류 수, 레인 수, 자극 제시 간격을 난이도에 따라 단계적으로 증가시키는 변수로 정의하였다(Mun, 2018). (3) 다중감각 피드백: 오반응 시 시각 · 청각 · 촉각 피드백을 동시에 제시하되 시야 중심부를 가리지 않도록 시각 효과의 위치와 지속 시간을 정의하였다. (4) 신체 부담 및 안전 관리: 발을 고정한 제자리 조작, 안전 경계 반경, 회기당 HMD 착용 시간을 정의하였다(Kourtesis et al., 2019; Meta, 2026b; Tychsen and Foeller, 2020). (5) 작업부하 관리: 미션 분할, 일시정지 · 재개 규칙, 회기 시간 상한을 정의하였다. (6) 데이터 기반 개인화: 성과 점수의 구성, 목표 수준, 조절 주기와 조절 폭을 정의하였다. 이 중 신체 조작, HMD, 안전과 관련된 주요 설계값, 근거, 구현 상태는 Table 4에 제시하였다. 한편 감정 인식, 인지 재구성, 공감 문장 선택과 같은 요소는 인간공학 원리라기보다 임상 · 훈련 전략에 해당하므로, 추적성 대응표(Table 7)에서는 인간공학 원리[E]와 임상 · 훈련 전략[C]을 구분하여 표기하였다.

2.5 Design traceability mapping

구체화된 요건이 실제 게임 설계에 반영된 양상을 정리하기 위해 임상 · 사용자 요구 및 설계 요건, 인간공학/설계 원리와 전략, 게임 메커니즘, 측정 지표를 연결하는 추적성 대응을 구성하였다. 추적성 대응은 요구사항 추적성 개념(Gotel and Finkelstein, 1994)을 설계 문서화에 적용한 것이다. 각 게임 기능이 어떤 중재 대상 영역(target domain)과 설계 요건에서 도출되고, 어떤 사용자 조작 · 피드백으로 구현되며, 어떤 데이터 지표로 평가되는지를 확인할 수 있다. 대응표 작성 시 Table 3의 정본 설계 요건 목록과 Section 3.3의 구현 요소를 상호 대조하였으며, 현 버전에 구현되지 않은 항목은 삭제하지 않고 보류 요건(deferred requirement)으로 명시하여 구현 상태를 구분하였다. 이는 DTx 개발에서 흔히 발생하는 "치료 이론은 있으나 상호작용과 데이터 지표가 분리되는 현상"을 줄이는 데 활용될 수 있다. 추적성 대응은 연구진 내부에서 작성하고 상호 검토하였으며, 외부 전문가에 의한 독립적 내용타당도 평가는 수행하지 않았다.

3.1 Results of evidence synthesis

문헌 및 벤치마킹 분석 결과를 종합한 결과, ADHD 중재 게임이 다루어야 할 중재 대상 영역과 기존 게임의 한계를 확인하여 기회영역을 정리하였다. 중재 대상 영역은 지속 · 선택적 주의, 반응억제, 작업기억, 운동조절, 정서 · 사회 자기조절, 보상 민감도 · 만족지연, 순응도 · 안전성으로 정리되었다. 기존 ADHD 게임은 주의력 · 반응억제 등 인지기능 훈련에 집중하는 경향이 있었다. 정서 인식, 사회인지, 문제해결, 실제 행동조절을 게임 흐름 안에 통합한 사례는 제한적이었다. 몰입형 VR 기반 게임은 몰입감 · 체화 상호작용을 제공하나 아동의 신체 부담, 사이버멀미, 안전영역 이탈, 데이터 품질을 함께 관리해야 하는 설계 요구가 확인되었다(Kourtesis et al., 2019; Miehlbradt et al., 2021; Tychsen and Foeller, 2020).

3.1.1 Design directions

ADHD 특화 게임의 UX/UI 설계는 일반 아동 게임과 일부 공통되나, ADHD의 특성을 고려한 몇 가지 요소가 더 강조된다. 특히 즉각적 보상, 명확한 규칙, 짧은 과제 단위, 감각 자극의 통제, 실패 시 부정 경험 최소화가 ADHD 특화 설계에서 공통적으로 강조되는 것으로 확인되었다(McKnight, 2010). 또한 보상, 목표, 피드백과 같은 게임화 요소가 동기와 몰입을 높이는 핵심 설계 자원으로 확인되었다(Deterding et al., 2011; Laine and Lindberg, 2020). 인지부하는 개인의 작업기억 · 선택적 주의 용량에 따라 달라지므로(Mun, 2018), 주의 전환과 충동적 반응을 보이는 ADHD 아동에게는 과도한 정보 제시나 복잡한 조작이 훈련 효과를 저해하지 않도록 자극 수, 색상 수, 속도, 레인 수, 피드백 강도를 단계적으로 제어해야 한다. 이는 사용자 특성에 기반한 기능 요소(feature) 도출이 인간공학적 설계의 핵심 절차임을 시사한다.

3.1.2 Opportunity areas

본 연구에서 검토한 12종의 ADHD 중재용 기능성 게임에서는 몰입형 VR · 서사 · 기능영역 통합(특히 BES) · 적응형 난이도를 함께 제공하는 사례가 제한적이었다. 대부분의 게임은 핵심 인지기능 훈련에 집중하고 행동 · 정서 · 사회 영역과의 통합이 약했다(Table 2). 몰입형 VR과 서사를 결합한 사례(The Secret Trail of Moon, ADHD Dog)는 확인되었으나, 몰입형 VR, 서사, 명시적 BES 훈련 콘텐츠, 적응형 난이도를 함께 제공하는 사례는 본 벤치마킹 범위에서 확인되지 않았으며(Figure 2), 이를 본 연구의 설계 목적에 대한 기회영역으로 해석하였다. 이 결과는 전체 ADHD 게임 시장에 대한 포괄적 결론이 아니라, 본 연구에서 선정한 12개 사례의 공개 자료에 근거한 설계 관찰이다.

Figure 2. Coverage of ADHD functional domains and narrative provision across the 12 benchmarked games, grouped by intervention/interface type, and the identified opportunity area

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The Secret Trail of Moon은 억제 조절 · 지속주의, 계획, 시공간 능력, 추론, 작업기억 등을 다루는 인지 · 훈련 미니게임으로 구성된 VR 게임으로, 그 구성은 같은 연구진의 개발 · 사용성 연구(Rodrigo-Yanguas et al., 2021)에 기술되어 있다. 이 게임의 효과를 검증한 후속 무작위 임상시험(Martin-Moratinos et al., 2025)에서는 정서조절을 강점 · 난점 설문지(SDQ)로 평가한 주요 결과 변수로 설정하였다. 이 연구에서 정서조절은 게임 수행 중 부정적 정서 자극(실패, 장애물)에 통제된 방식으로 노출되는 과정을 통해 간접적으로 훈련되는 것으로 기술되었으며, 개발 연구에 기술된 게임 구성에도 감정 인식 · 조절이나 사회기술을 직접 다루는 훈련 과제는 포함되어 있지 않다. 본 연구의 BES 판정 기준(Table 2 주석)은 결과 변수로서의 측정 여부가 아니라 게임 콘텐츠 안에 이러한 영역을 직접 다루는 훈련 과제가 포함되는지를 기준으로 하므로, 이 사례의 BES는 로 판정하였다. 한편 이 게임은 수행에 따라 난이도가 개인화되도록 설계되어 있어(Martin-Moratinos et al., 2025), 적응형 난이도는 ✓로 판정하였다.

Table 2와 동일한 기준을 Mind Guardian에 적용한 결과, 핵심 인지(지속 · 선택적 주의, 반응억제)와 BES(감정, 사회인지, 문제해결 이벤트)는 주요 훈련 대상(✓)으로, 서사와 적응형 난이도는 제공(✓)으로 판정되었다. 반면 실행기능은 작업기억이 현 버전에 구현되지 않았고 인지 유연성 훈련 과제가 없으며, 계획 요소는 BES 이벤트 8(도움 지연 의사결정)과 9 (Stop-Think-Act)에서 부분적으로만 다루어지므로 로 판정되었다. 따라서 Mind Guardian은 도출된 기회영역 중 몰입형 VR, 서사, 명시적 BES 훈련, 적응형 난이도의 결합에는 대응하지만, 세 기능영역을 모두 주요 훈련 대상으로 포괄하지는 않으며 실행기능은 향후 보완 과제로 남는다.

3.1.3 Candidate design axes

2.3절의 절차에 따라 벤치마킹의 비교 차원과 문헌 분석을 종합하면, ADHD 중재 게임의 네 가지 후보 설계 축이 도출된다. 몰입감(immersion)은 외부 방해자극 노출을 줄이고 주의 유지와 참여를 지원할 수 있는 몰입형 VR의 특성으로, 참여도 · 주의력 개선과 연관된다(Yu et al., 2024). 서사(narrative)는 반복 훈련에 의미와 동기를 부여하여 지속 참여를 지원하는 설계 자원으로 활용될 수 있다. 실제로 반복적 · 단조로운 운동 과제에 서사를 결합한 VR 엑서게임이 내재적 동기와 즐거움을 유의하게 높였고, 사용자가 서사적 몰입을 지속 참여의 핵심 요인으로 지목한 바 있다(Yu et al., 2025). 적응형 난이도(adaptive difficulty)는 개인별 수행에 실시간으로 대응하여 이질적 결함 프로파일에 맞춘 훈련 강도 조절을 지원한다. 신체 움직임(embodied movement)은 전신 상호작용을 통해 과잉행동 특성을 제어된 움직임과 운동 억제 · 조절 과제로 연결하도록 설계할 수 있다. 이 네 축은 7개 설계 요건과 일대일로 대응하는 별도의 임상 요건이 아니라, 여러 요건의 구현을 가로지르는 공통 설계 축(cross-cutting design axes)으로 사용되었다. 몰입감과 신체 움직임은 주의 · 운동조절 및 안전 관련 요건의 구현에, 서사는 BES와 순응도 · 동기 관련 요건의 구현에, 적응형 난이도는 주의 · 반응억제 · 보상 및 순응도 관련 요건의 개인화에 주로 적용되었다.

3.2 Derived design requirements

3.1에서 종합한 근거로부터 확인된 ADHD 중재 대상 영역을 구현 가능한 게임 설계 요건으로 전환하였다. 최종 설계 요건은 지속 · 선택적 주의, 반응억제, 작업기억(현 버전 미구현), 운동조절, 정서 · 사회 자기조절, 보상 민감도 · 만족지연, 순응도 · 안전성의 7개 항목으로 확정되었으며, 이를 정본 목록으로 하여 Table 3에 정리하였다. 지속 · 선택적 주의는 목표 자극의 지속적 탐지 · 반응 과제와 장애물 변별 · 회피 과제로, 반응억제는 Go/No-Go 쓰레기 타격 과제로 정의되었다. 운동조절은 HMD 좌우 이동을 보드 위치로 변환하는 조작과 정지 유지 과제(쿨타임)로 정의되었다. 정서 · 사회 자기조절은 감정 인식, 공감, 도움 행동, 기다리기 등의 BES 이벤트로 정의되었다.

설계 요건은 구현 가능성과 함께 측정 가능성을 갖도록 정의되었다. '주의력 향상'과 같은 추상적 목표는 목표 자극 획득률, Go 자극 타격률과 같은 측정 가능한 형태로 연결되었다. '충동성 억제'는 오반응률, 쿨타임 중 정지 유지 실패율과 같은 지표로 전환되었다. 요건을 측정 지표와 함께 정의함으로써 개발 단계에서 기능 요소 구현 여부와 후속 파일럿의 데이터 수집 가능성을 동시에 점검할 수 있다. 측정 지표는 설계 확정 시 함께 규정되어 후속 검증의 사전 정의 기반이 된다.

3.3 Specification based on ergonomic principles: design of Mind Guardian

도출된 설계 요건을 Mind Guardian에 적용하여 몰입형 서핑 환경, 인지기능 훈련 상호작용, 행동 · 정서 · 사회적 요소 및 적응형 지원 시스템을 설계하였으며, 앞서 도출한 네 설계 축은 다음과 같이 구현되었다. 몰입형 VR HMD 기반 1인칭 환경에서 중재를 수행하도록 하여 외부 방해자극 노출을 줄이고 몰입을 지원하도록 설계하였다. 지구를 위협하는 외계인에 맞서 지구를 구하기 위한 서핑 게임에 지구 대표로 출전한다는 서사를 제공하여 미션 수행에 동기와 맥락을 부여하도록 하였다. 60초 주기 성과 기반 조절로 개인별 수행에 따라 훈련 강도를 조절하도록 적응형 난이도를 적용하였다. 신체 움직임 축은 머리 · 체간의 좌우 이동을 통한 보드 조작과 쿨타임 자세 유지가 운동조절 · 억제 수행을 유도하도록 설계하였다.

3.3.1 Game platform and control

Mind Guardian은 운동조절 요건을 반영하여 몰입형 VR HMD 기반 서핑 게임으로, 머리 · 체간의 좌우 이동으로 보드를 조작하도록 설계되었다. 조작 부담을 줄이기 위해 보드 이동에는 별도의 버튼 조작을 요구하지 않았다. 이러한 제어-표시 양립성은 직관적 조작과 운동조절 수행을 함께 지원하도록 설계되었다.

Mind Guardian은 Meta Quest 3(Meta Platforms, USA; 단독형 HMD, inside-out 방식의 6자유도 추적, 양손 컨트롤러)에서 구동된다. 동일 수준의 구현을 위한 최소 사양은 6자유도 머리 · 양손 추적이 가능한 단독형 HMD로서 72Hz 이상의 화면 주사율을 지원하는 기기이다. 조작은 신체 부위별 역할을 분리하여 설계하였다(Table 4). 보드 이동은 컨트롤러가 아닌 HMD의 좌우 위치로만 제어되며, 아동은 발을 고정한 채 제자리에서 몸을 좌우로 기울여 보드를 움직인다(Figure 3(d)). HMD의 좌우 변위는 이득 7.5로 보드 위치에 대응되며(예: HMD ±0.15m → 보드 ±1.125m), 아동의 실제 좌우 이동 범위를 고려하여 입력 범위를 ±0.20m로 설정하였다. 의도하지 않은 미세한 흔들림이 조작으로 이어지지 않도록 중립 위치 기준 ±0.03m의 데드존과 지수 평활화(α = 0.8)를 적용하였다. 보드 조작을 시선 방향과 분리되지 않는 HMD 좌우 위치에 대응시킨 것은, VR에서 시선과 조향이 결합된 머리 기반 조작은 6세 아동도 수행할 수 있었으나 머리와 분리된 체간 조향은 6~8세 아동에게 부적합한 협응 전략을 유발하였다는 보고(Miehlbradt et al., 2021)에 근거한다. 쓰레기 타격은 컨트롤러를 쥔 손의 위치에 표시되는 가상 광선검으로 수행하며, 휘두르기 또는 찌르기 동작으로 광선검이 접촉한 경우만 반응으로 판정하고, 몸통이나 보드와의 접촉은 반응으로 집계하지 않는다. 쿨타임 (1)은 양손을 모은 정지 자세, 쿨타임 (2)는 전신 자세 유지로 수행되며, 컨트롤러 버튼은 일시정지(Y · B 버튼)와 메뉴 선택에만 사용된다. 안전을 위해 시작 위치 기준 반경 1.0m(지름 2.0m)의 안전 경계를 설정하여 이탈 시 게임이 자동 정지되도록 하였으며, 이 범위는 제조사가 권장하는 2 × 2m 이상의 플레이 공간(Meta, 2026b) 안에 들어가도록 정하였다. 레인 폭(2레인 1.5m, 3레인 1.0m)과 보드 폭(0.6m)은 잠정값으로, 아동 대상 프로토타입 시험 후 확정할 예정이다.

Figure 3. Mind Guardian: (a) game environment and core interactions; (b) cooldown (1), keeping both hands together and still with the laser directed at the shark; (c) BES event 4 (cognitive reframing), selecting an interpretation of a peer character's behavior; (d) play posture with the HMD and two hand controllers

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3.3.2 Core interactions and training types

핵심 상호작용은 목적물 섭취(지속주의), 장애물 변별 · 회피(선택적 주의), 색상 기반 쓰레기 타격 · 억제(Go/No-Go)의 세 가지로 구성되며, 특히 쓰레기 자극-반응 조합은 Go/No-Go 반응 분류(정타 · 누락 · 오타격 · 정확 기각)에 일대일 대응하도록 설계되었다. 파란 물고기는 섭취해야 하는 목적물로 지속주의와 공간적 타이밍 조절을 요구한다. 갈색 물고기는 피해야 하는 장애물로 목표 자극과의 변별과 충돌 회피를 요구한다. 검정 쓰레기는 외계인이 보낸 것으로 반드시 타격해야 하는 Go 자극이고, 재활용에 해당하는 유색 쓰레기(빨강 · 노랑 · 보라)는 타격을 억제해야 하는 No-Go 자극이며, 제시되는 색상 수는 난이도에 따라 증가한다. 오반응 시에는 컨트롤러 진동, 오류를 알리는 효과음, 화면 표시를 함께 제시하여 피드백이 여러 감각으로 전달되도록 하였다. 다만 오류 피드백은 경고성 자극이 아닌 짧고 약한 강도로 제시하여 처벌감을 주지 않도록 하였다. 게임 환경과 핵심 상호작용 요소는 Figure 3(a)와 같다.

3.3.3 Supplementary training: motor inhibition and postural stabilization

핵심 상호작용 외에 운동 억제 훈련을 위해 정지 및 특정 자세(예: 만세 자세 등) 유지를 요구하는 두 가지 쿨타임을 설계에 추가하였다. 쿨타임 (1)에서는 상어가 나타나면 두 손을 모아 컨트롤러를 상어 쪽으로 향한 채 움직이지 않고 유지해야 한다(Figure 3(b)). 쿨타임 (2)에서는 다가오는 돌 · 얼음산의 뚫린 구멍 모양에 맞추어 특정 자세를 정지 상태로 유지해야 통과한다. 두 유형은 매 회기 미션 2(쿨타임 1)와 미션 4(쿨타임 2)에서 각 1회 제공되며, 정지 유지 시간은 난이도 구간에 따라 5초(Lv 1~10), 7초(Lv 11~20), 10초(Lv 21~30)로 길어진다. 이는 과잉행동 · 충동성 아동에게 필요한 운동 억제와 자세 안정화 수행을 게임 맥락에서 훈련하도록 설계한 요소이다.

3.3.4 Integration of BES events

정서 · 사회 자기조절 요건을 반영하여 인지 훈련에 더하여 감정 · 사회인지 · 문제해결을 다루는 행동 · 정서 · 사회(BES) 이벤트를 게임 내용에 통합함으로써, 단일 인지 훈련을 넘어 ADHD의 복합적 기능 손상을 포괄하도록 설계하였다. BES 이벤트는 지식 설명이 아니라 게임 중 상황 연출, 선택지 제시, 피드백, 보상으로 구성된다. 총 10종의 BES 이벤트는 감정(이벤트 1~3), 사회인지(이벤트 4~7), 문제해결(이벤트 8~10)의 세 영역으로 구성되며, 각 이벤트의 명칭, 설계 목적, 응답 형식은 Table 5에, 이벤트 화면의 예시는 Figure 3(c)에 제시하였다. 이벤트 8(도움 지연 의사결정)과 10(기다리기/차례 양보)은 문제해결 영역에 속하면서 즉각적 선택 대신 지연을 선택하는 상황을 포함하므로, 추적성 대응(Table 7)에서는 보상 민감도 · 만족지연 요건에 연결하였다. 이러한 BES 통합은 ADHD 아동의 정서 · 사회적 어려움과 관련된 반응을 게임 맥락 안에서 연습하도록 설계되었으며, 실제 생활기능과의 연결 가능성은 후속 실증 연구에서 검증할 필요가 있다.

3.3.5 Support systems

보상 민감도 · 만족지연 요건과 데이터 기반 개인화 원리를 반영하여 성과 기반 적응형 난이도와 긍정 중심 보상 체계를 제공하도록 설계했다. 현재 개발안의 난이도 체계는 30개 수준(L = 1~30)으로 구성되고 초기 수준은 10(중하위 수준)으로 설정되며, 난이도 수준 자체는 아동에게 표시하지 않는다. 수행 정보는 60초 구간별로 요약하여 최근 수행과 목표 수행 수준의 차이를 확인하고, 진행 속도, 레인 수, 제시 색상 수, 자극 간격과 같은 과제 특성을 단계적으로 조절하도록 구성하였다. 성과 점수는 목표물 섭취, Go/No-Go 정확도, 장애물 회피 수행을 가중 결합하여 산출하되, 반응억제가 ADHD의 핵심 결손으로 제시된다는 점(Barkley, 1997)을 고려하여 Go/ No-Go 정확도에 가장 큰 가중치를 부여하였다. 60초마다 목표 성과 수준과의 차이에 비례하여 난이도를 조절하되, 1회 조절 폭을 제한하고 직전 조절량과 평활화하여 급격한 변동을 방지하였다. 60초 주기는 4분 미션 안에서 4회의 조절 기회를 제공하면서 구간별 성과를 추정할 수 있을 만큼의 자극 수를 확보하도록 설정하였다. 다만 초기 수준, 목표 성과 수준, 가중치, 조절 폭 등의 수치는 선행 문헌에서 직접 도출된 값이 아니라, 개발 단계에서 가상 사용자의 15회기 수행 궤적 시뮬레이션을 통해 난이도가 과도하게 변동하거나 정체되지 않도록 설정한 잠정값으로, 아동 대상 파일럿 시험을 통해 조정 · 확정할 예정이다. 아동이 의도적으로 조절할 수 있는 수행 요소를 중심으로 적응 판단에 반영하고, 연속 실패에 따른 동기 손상을 줄이기 위해 난이도 하강은 급격하지 않도록 설계하였다. 콤보와 코인은 수행 성공을 즉각 강화하되 오류 시 과도한 처벌감이 없도록 긍정 피드백 중심으로 구성하였고, 수행 누적에 따라 새로운 환경이 해금되도록 하였다. 난이도 변화와 60초 구간별 수행 요약은 시간 기록(timestamp)과 함께 기록하도록 설계하였다. 파일럿 전 확정이 필요한 항목은 Table 6에 통합하여 제시하였다. 또한 수행이 다음 구간의 난이도에 영향을 주는 폐루프 구조이므로, 후속 효과 분석에서는 원시 성공률을 난이도와 독립적인 지표로 해석하지 않고 해당 구간의 난이도 수준과 함께 해석해야 한다.

3.3.6 Data collection structure

순응도 · 안전성 요건과 측정 가능성을 반영하여, 중재 충실도, 메커니즘 관련 행동, VR 고유 행동을 함께 평가하는 데이터 수집 구조를 설계하였다. 중재 충실도는 수행 일자와 미션 완료 상태, 순수 수행시간, 일시정지, 피로 및 어지러움, 이상반응 여부 등 순응 · 안전 관련 지표로 확인하도록 하였다. 메커니즘 관련 행동 지표는 자극별 반응, 오류 유형, 성과 점수, 난이도 변화, 이벤트 선택, 쿨타임 수행으로 구성되며, VR 고유 지표는 HMD의 위치 · 회전과 컨트롤러의 위치 · 속도 등 2D 게임에서 관찰하기 어려운 체화 데이터를 포함한다. VR 시스템에서 수집되는 HMD · 컨트롤러 운동 데이터와 수행 데이터가 사이버멀미, 작업부하, 몰입 등 사용자 상태 예측에 활용되어 왔다는 점에서(Park and Kim, 2023), 본 설계의 기록 구조는 후속 개인화 및 상태 추정 연구의 입력 자료가 될 수 있다. HMD와 양손 컨트롤러의 위치 · 회전은 72Hz로 기록된다.

3.3.7 Operational specifications and safety protocol

Mind Guardian의 현재 개발 계획은 주로 8~12세 ADHD 아동을 대상으로 회기당 앱 사용 25분 상한(4분 미션 4개의 서핑 훈련 16분, BES 이벤트 · 쿨타임 약 2.2분 포함)으로 설계되었으며, 후속 feasibility 파일럿에서는 주 1회, 총 10회기의 훈련을 계획하고 있다. 이 중재량은 본 연구에서 효과가 검증된 용량이 아니라 후속 사용성 및 수행 가능성(feasibility) 연구에서 수용성 · 피로 · 안전성을 평가하기 위한 계획 사양이다. 안전 측면에서는 플레이 영역 이탈 시 자동 일시정지, 미션 분할(mission segmentation), 재개(Resume)/무효(Invalid) 처리, 피로 · 어지러움 및 이상반응 기록을 포함하도록 설계하였다. 일시정지가 2분 이하이면 정지 시점부터 재개하고, 2분을 초과하면 해당 미션을 무효로 처리하여 다시 시작하며, 어지러움 · 피로로 인한 정지는 시간과 관계없이 회기를 종료한다. 현재 구현된 설계 사양, 구현 상태, 추가로 사전 확정해야 할 항목을 Table 6에 구분하여 제시하였다.

사용 기기인 Meta Quest 3의 제조사 정책은 10~12세 아동에 대해 보호자 관리 계정을 통한 사용을 허용하고 1일 2시간 미만 사용을 권고하나, 10세 미만은 공식 사용 대상에 포함하지 않는다(Meta, 2026a). 이는 기기 안전성에 대한 판정이라기보다 계정 · 콘텐츠 정책에 따른 결정이지만, 본 연구의 대상 연령(8~12세) 중 8~9세는 제조사 권장 연령 범위 밖에 해당한다. 한편 7~11세 ADHD 아동에게 30분 VR 중재를 12회 시행한 연구(Bioulac et al., 2020)와 8~10세 ADHD 아동에게 30분 MR 중재를 15회 시행한 연구(Kim et al., 2020)에서는 이상반응이 보고되지 않았고, 4~10세 아동이 60분간 VR HMD를 착용한 연구(Tychsen and Foeller, 2020)에서는 일부 멀미 · 눈 불편감이 보고되었으나 시력, 굴절, 안위, 입체시의 유의한 변화는 관찰되지 않았다. 이에 Mind Guardian은 8~9세 아동의 경우 연구 목적에 한하여 법정대리인의 사전 동의와 기관생명윤리위원회 승인 아래 사용하며, 연구 · 의료진의 상시 감독, 회당 25분 이하(Tychsen and Foeller (2020)의 60분 대비 약 42%), 1일 1회 사용, 중재용 콘텐츠만 제공하는 조건을 적용하도록 하였다. 또한 매 회기 전 · 후 SSQ (Kennedy et al., 1993)를 아동이 이해할 수 있도록 문항을 설명하여 실시하고, 아동이 중단을 요청하거나 관찰자가 구역 · 창백 · 식은땀 · 뚜렷한 어지럼 · 자세 불안정을 확인하는 경우 즉시 중단하며, 증상이 지속되면 당일 회기를 종료하도록 중단 기준을 정의하였다.

3.4 Results of design traceability mapping

설계 추적성 대응 결과, 주요 설계 요소가 중재 대상 영역 · 설계 요건–인간공학/설계 원리 및 전략–게임 메커니즘–측정 지표로 연결되었다. Table 7은 Table 3의 7개 설계 요건을 게임 메커니즘과 측정 지표 수준으로 분해한 것으로, 현 버전에 구현된 6개 요건은 각각 대응하는 메커니즘과 측정 지표로 연결되었다. 작업기억은 현 버전에 구현되지 않은 보류 요건(deferred requirement)으로 추적성 대응표에 유지하여 향후 구현 필요성을 명시하였다. 이 대응을 통해 각 설계 요소가 어떤 설계 요건과 측정 지표에 연결되는지를 문서화하였다.

측정 지표는 구성타당도 측면에서 네 유형으로 구분하였다(Table 7의 지표 유형 표기). (a) 과제 기반 인지 지표: Go/No-Go 누락 · 오경보율, 반응시간 및 변동성 등 표준 신경심리 과제의 지표 정의를 따르는 지표로, 반응억제 · 지속주의와 비교적 직접 대응한다. (b) 복합 게임 수행 지표: 목표물 획득률, 장애물 회피 성공률, 자세 유지 실패율, 난이도 변화 등은 주의 외에도 시공간 판단, 운동조절, 이동 속도 등 여러 수행 요인이 혼합된 지표이므로, 특정 임상 기능의 직접 측정치로 해석하지 않는다. (c) 참여 · 게임 내 훈련 지표: 코인 획득, 콤보, BES 이벤트 선택 반응은 보상 체계의 작동, 참여 수준, 게임 내 훈련 수행을 나타내는 지표로, 보상 민감도 · 만족지연이나 정서 · 사회 기능의 임상적 측정치로 사용하지 않는다. (d) 순응 · 안전 지표: 미션 완료, 순수 수행시간, 일시정지 · 무효 사건, 피로 · 어지러움, 이상반응. 임상적 효과는 이들 게임 지표가 아니라 ADHD 평가 척도(ADHD-RS), SDQ, 연속수행검사(CPT) 등 표준화된 임상 평가도구로 별도 평가할 계획이며, 게임 지표와 임상 지표 간의 관련성은 후속 연구에서 검증해야 한다.

본 연구는 몰입형 기능성 게임의 설계를 문헌 조사와 벤치마킹 근거로부터 도출하는 절차를 제안하고, 주요 설계 결정과 문헌 · 벤치마킹 근거 간의 대응을 문서화하였다. 다만 이 대응은 연구진 내부에서 작성 · 검토된 것으로, 대응의 적절성에 대한 독립적 외부 검증은 수행되지 않았다. 제어-표시 양립성, 인지부하 관리, 다중감각 피드백, 데이터 기반 개인화, 작업부하 관리와 같은 인간공학 원리가 임상 요구를 게임 기능 요소로 전환하는 매개로 활용되었으며, 이를 통해 지속 · 선택적 주의, 반응억제, 운동조절, 정서 · 사회 자기조절, 보상 민감도 · 만족지연, 순응도 · 안전성을 포함하는 다차원 요구가 설계에 반영되었다. 이러한 접근은 치료 · 학습 목표를 게임 메커니즘으로 번역하는 것을 기능성 게임 설계의 본질로 본 Learning Mechanics-Game Mechanics 모델(Arnab et al., 2015)과 방법론적으로 상통하며, 사용자의 신체 · 행동 특성을 정량적 설계 변수로 전환해 온 인간공학 연구(Jung et al., 2023)의 전통을 임상 · 사용자 요구 영역으로 확장하려는 시도이다. 즉 인간공학 연구는 사용성 평가에 머무르지 않고 치료 목적을 사용 가능한 제품 · 데이터 구조로 번역하는 설계 방법론을 제공할 수 있다. 기존 ADHD DTx 연구가 주로 주의기능 · 인지 수행 결과에 초점을 두었다면, 본 연구는 기능성 게임이 어떤 설계 과정을 통해 임상 · 사용자 요구를 구현하는지에 초점을 둔다는 점에서 효과 검증 연구와 구별된다. 이때 적용한 근거 기반 설계 및 추적성 대응 방법은 ADHD에만 한정되는 개념은 아니며, 언어치료, 재활 훈련, 불안 · 우울 관리, 만성질환 자기관리와 같이 임상 · 사용자 요구를 반복적 상호작용으로 구현해야 하는 다른 DTx 영역에 적응할 수 있는 잠재적 방법론적 틀이 될 수 있다. 다만 이러한 전이 가능성은 다른 임상 영역에 실제 적용하여 검증할 필요가 있다.

Mind Guardian은 본 벤치마킹에서 확인된 기회영역 중 몰입형 VR, 서사, 명시적 BES 훈련 콘텐츠, 적응형 난이도의 결합에 대응하도록 설계되었다. 가장 유사한 사례인 The Secret Trail of Moon과 비교하면, 두 게임 모두 몰입형 VR과 서사를 제공하지만 Mind Guardian은 (1) 감정 · 사회인지 · 문제해결의 세 하위영역에 걸친 10종의 명시적 BES 훈련 과제를 게임 진행 중에 통합하였고, (2) 미니게임 형태의 인지 과제 대신 전신 움직임 기반 조작과 운동 억제 과제를 사용하며, (3) 각 메커니즘에 측정 지표를 사전에 대응시켰다는 점에서 차이가 있다. 반면 실행기능은 The Secret Trail of Moon이 주요 훈련 대상으로 포함하는 데 비해 Mind Guardian에서는 부분적으로만 다루어지므로, 현 버전이 기회영역 전체에 대응한 것은 아니다.

제안 절차를 기존 설계 방법론과 비교하면 다음과 같다. Sújar et al. (2022)의 ADHD 기능성 게임 개발 가이드는 임상 목표 설정, 다학제 팀 구성, 게임 설계, 임상 검증에 이르는 개발 단계 전반을 안내하지만, 임상 목표가 개별 상호작용과 측정 지표로 변환되는 과정을 항목 단위로 추적하는 방법은 상대적으로 구체화되어 있지 않다. Learning Mechanics-Game Mechanics 모델(Arnab et al., 2015)은 학습 기제와 게임 메커니즘의 대응을 분석하는 틀이나, 사용자의 신체 · 인지 특성을 반영하는 인간공학 원리나 측정 지표의 층위는 포함하지 않는다. 의료기기 소프트웨어 수명주기 표준(IEC 62304; International Electrotechnical Commission, 2015)의 요구사항 추적성은 소프트웨어 요구사항과 설계 · 검증 항목 간의 연결을 관리하는 데 초점을 두며, 임상 · 사용자 요구가 어떤 인간공학적 근거를 거쳐 상호작용으로 구현되는지는 다루지 않는다. 본 연구의 4단계 절차는 이러한 접근을 대체하기보다, (1) 임상 · 사용자 요구와 게임 메커니즘 사이에 인간공학 원리와 임상 · 훈련 전략을 구분된 중간 층위로 명시하고, (2) 각 메커니즘에 측정 지표와 그 해석 범위를 사전에 대응시키며, (3) 보류 요건과 잠정 파라미터의 구현 상태를 함께 관리하여 파일럿 프로토콜과 연결한다는 점에서 기존 개발 가이드의 설계 단계와 소프트웨어 추적성 사이를 보완하는 절차로 위치한다.

본 연구는 설계 단계 연구로서 효과성에 대한 실증 데이터를 포함하지 않고 단일 게임으로 범위가 한정된 한계를 가진다. 설계 요건 도출에 활용한 문헌 · 벤치마킹 범위가 목적 지향적 검토 수준이므로, 도출된 기회영역은 설계 목적에 맞춘 실무적 해석으로 이해되어야 한다. 또한 본 연구는 설계 요건과 구현 요소 · 측정 지표의 대응관계를 확인하는 데 초점을 두었으며, 대상 아동 및 전문가를 대상으로 한 사용자 평가와 이에 기반한 반복 설계 과정은 포함하지 않았다. 특히 추적성 대응은 연구진 내부에서 작성 · 검토되었고 임상 · 인간공학 전문가에 의한 독립적 내용타당도 평가가 수행되지 않았으므로, 후속 연구에서 전문가 패널의 내용타당도 지수(CVI) 평가 등을 통해 대응의 적절성을 검증할 필요가 있다. 또한 벤치마킹 판정은 공개 자료에 근거하였고 판정자 간 일치도를 산출하지 않았으므로, 판정 결과는 판정 근거와 함께 해석되어야 한다. 초기에 계획하였던 작업기억 훈련은 개발 자원의 한계로 현 버전에서 제외하였고, 향후 규칙 유지 · 순서 기억 등의 요소로 확장할 계획이다. 향후 연구에서는 사용성 평가, 타당성(feasibility) 파일럿, 무작위 대조시험(RCT)으로 이어지는 단계적 검증이 필요하다. 이후 축적된 실증 연구를 바탕으로 ADHD DTx의 효과성과 설계 요소별 기여도를 검토하는 체계적 문헌고찰 및 메타분석을 수행할 수 있다.

본 연구는 ADHD 아동용 몰입형 기능성 게임을 대상으로 근거 기반 인간공학적 설계 절차를 제안 · 적용하고, 설계 요건 · 구현 요소 · 측정 지표 간의 대응관계를 문서화하였다. Mind Guardian은 지속 · 선택적 주의, 반응억제, 운동조절, BES 영역, 적응형 난이도, 행동 데이터 수집 · 기록 구조를 통합하도록 설계되었으나, 실행기능은 부분적으로만 다루어져 향후 보완이 필요하다. 제안된 설계 절차는 임상 · 사용자 요구를 측정 가능한 사용자 상호작용으로 변환하는 과정을 추적 가능하게 함으로써, 근거 기반 DTx 설계의 투명성과 재현성 향상을 지원할 수 있는 방법론적 가능성을 보여준다. 다만 대응의 적절성은 연구진 내부 검토에 근거하므로 독립적 전문가 검증이 필요하며, 본 연구는 설계 단계 연구이므로 Mind Guardian의 사용성, 수행 가능성, 안전성 및 임상적 효과는 향후 사용성 평가, feasibility 파일럿 및 무작위 대조시험을 통해 단계적으로 검증되어야 한다.