Product design has become important in changing user behaviors to reduce resource consumption from product-user interaction. This research focuses especially on the context that users are not responsible for the payment of resources such as, public toilets, offices, or hotels. As users interact with these environments for a short time, it is important to change user behavior immediately at the moment when they meet the product in the context. Users react to the design of products they encounter, so there are challenges to change user behaviors immediately during product-user interaction. This research aimed to investigate the design method for those products that induce sustainable interaction for immediate resource saving.
To meet this goal, I first investigated the design attributes of product intervention, as well as related design strategies and considerations. Twenty designers were interviewed to discuss design attributes of encouraging pro-environmental behaviors with 40 representative design cases. Three design researchers analyzed the interview results and identified main design attributes through coding processes of the grounded theory method. They identified interpretation, orientation, representation fidelity, and degree of exposure for the cognitive intervention type, and functional constraint, operation complexity, and physical workload for the physical intervention type. The two types of intervention and their seven attributes were developed as an intervention framework, which designers can use in the concept design process.
To identify the effects of various intervention patterns, I conducted an online survey and an in-lab experiment. To develop design stimuli for each study, I specifically focused on the interfaces in the water using context including a general water faucet. An online survey was conducted to identify users’ impressions of various design patterns of cognitive and physical interventions in a wide perspective. Forty-three and 38 participants evaluated five design alternatives of cognitive and physical interventions respectively. The study verified that all seven design attributes were important factors for users’ immediate perception related to water saving. The results of the survey also validated the differences between cognitive intervention and physical intervention. The design cases of cognitive intervention tend to affect the evaluation stage of the interaction cycle, while physical intervention affects the execution stage.
Through the in-lab experiment, I measured the effect of design patterns on user behaviors. Thirty two patterns were tested, which were designed with the four attributes of cognitive intervention. The patterns were developed by combining four levels of interpretation and two levels of the other three attributes. To present the interventions, a real-time water feedback system named SaveDrops was developed and implemented in a kitchen sink. The result of the experiment revealed that the graphical representation was significantly more effective than the numeric representation of water consumption feedback, and frequent auditory feedback was also more effective than occasional feedback. Concerning the interaction effects among the design attributes, the most effective pattern of cognitive intervention for immediate water saving was revealed as: Judgment-Graphical-Neutral-Frequent pattern, which shows the amount of consumed water interpreted into a comparative percentage to other people, represented into a bar graph, and frequently alerted with an auditory feedback.
To investigate the impact of the intervention framework, design workshops were conducted to compare the design processes of the two designer groups that generated design concepts with and without using the framework. The result of the design workshops revealed the role of intervention framework in the conceptual design process. It was used as an easy starting point for determining concept direction, a repetitive catalyst for developing initial concepts, and a rationale for design decision making. This made a difference in the design outcome between the two groups with and without the framework. The group with the intervention framework developed more ideas and a greater variety of concepts. With the results throughout the empirical studies, I could discuss several issues to help designers effectively use the intervention framework and enhance the effectiveness of product interventions.
This research contributes to the academic fields of sustainable design and HCI (human-computer interaction) as well as the practice of eco-design. The intervention framework can be a theoretical base to accumulate the knowledge from the prior and future studies into a framework. The design attributes, their design directions, and the effect of various intervention patterns provide pragmatic knowledge for practitioners such as industrial designers and interface designers, to make detailed designs for reducing environmental impacts and evaluate the design alternatives.
지속가능 디자인 분야에서 제품을 사용하는 동안의 환경적 영향을 줄이는 것이 중요한 문제로 떠오르고 있다. 본 연구는 전자제품이나 자동차 등 인터랙션 과정에서 자원이 소비되는 제품 및 시스템에 초점을 맞추고 있다. 자원의 소비를 줄이기 위한 방법으로는 제품 자체의 효율을 높이도록 개발하거나, 사용자 스스로 자원을 적게 사용하도록 장려하는 방법이 있다. 본 연구는 사용자 측면의 효과적인 자원 절약을 목적으로 하며, 제품의 디자인을 통해 이를 해결하고자 한다. 제품의 디자인은 사용자 행동과 밀접하게 관련되어 있으므로, 사용자의 행동을 올바른 방향으로 유도하여 자원 소비를 줄이기 위한 수단이 될 수 있다. 한편, 친환경적 행동에 대한 연구는 주로 환경심리학 분야 등에서 장기적인 사용자의 인식 변화에 그 목표를 두었다. 따라서 그러한 연구의 사용자 조사 방법 또한 대부분 설문에 기반해왔다. 그러나 사용자의 인식과 상관없이 즉각적으로 변화된 행동 선택이 필요한 경우가 있다. 예를 들면, 공공화장실에서 물을 사용하거나 호텔에서 일회용품 사용, 사무실의 전자제품을 사용하는 경우이다. 이러한 환경에서는 사용자가 자원 사용에 비례하는 비용을 지불하지 않으므로 스스로 절약하려는 의지가 부족하다. 그러므로 사용자에게 정보를 주거나 행동을 제한하는 등의 직접적인 개입이 필요하며 이는 제품의 디자인을 통해 구현할 수 있다. 그렇다면 사용자의 친환경적 반응을 효과적으로 이끌어내기 위해 제품을 어떻게 디자인하는 것이 좋을까?
환경심리학 분야에서는 사용자를 친환경적으로 행동하도록 개입하는 것을 ‘간섭’이라고 한다. 간섭은 법이나 교육과 같이 여러 형태로 나타날 수 있는데, Lilley 등은 제품을 통한 간섭을 제품 간섭(product intervention)이라고 하였다. 기존의 제품 간섭에 관한 연구들의 결과는 대부분 디자인 전략으로 귀결된다. 심리학의 동기 이론 등을 포함하여 어떻게 디자인할 것인가를 주로 논하고 있다. Froehlich의 연구 등, 제품 간섭에 관한 일부 논문에서 디자인 영역(spaces)이나 디자인 차원(dimension)을 설명하기도 하지만, 아직 이를 디자인 프로세스에서 실용적으로 사용하기에는 부족한 점이 많다. 이에 본 연구에서는 제품의 어떠한 부분을, 어떻게 디자인할 수 있으며, 각 디자인이 어떠한 효과를 나타내는지에 관한 일련의 내용을 밝힘으로써, 디자이너가 친환경적 행동을 유도하기 위한 디자인을 할 때에 활용할 수 있는 지식체계를 제공하고자 한다. 먼저 제품의 어떠한 디자인 속성이 사용자의 친환경적 행동과 연관되어 있는지 알아보기 위하여 디자인 사례를 분석하는 인터뷰를 진행하였다. 인터뷰의 결과는 코딩 과정을 거쳐 일곱 가지 디자인 속성과 각 속성의 디자인 대안으로 구성된 간섭 프레임웍을 개발하였다. 간섭 프레임웍의 유용성을 알아보기 위해서는 디자인 워크샵 및 전문가 인터뷰를 진행하였고, 각 속성에 따른 사용자의 반응 및 환경적, 행동적 효과를 알아보기 위해 온라인 설문과 실험실 내 실험을 진행하였다.
40개의 기존 디자인 사례를 분석한 결과, 제품 간섭을 인지적 간섭과 물리적 간섭의 두 종류로 나눌 수 있었다. 인지적 간섭은 사용자의 의사 결정 과정에 간섭하여 행동에 동기를 부여하는 형태의 간섭이다. 물리적 간섭은 사용자가 제품을 작동시킬 때 행동을 직접적으로 제한하거나 새로운 기능을 가능하게 하는 형태의 간섭으로, 친환경적 동기가 생성되지 않고도 행동을 유도할 수 있다. 인지적 간섭의 속성으로는 정보의 해석 정도 (interpretation), 방향(orientation), 표현 정확도 (representation fidelity)와 노출 정도 (degree of exposure)를 규명하였으며, 물리적 간섭의 속성으로는 기능적 제한 (functional constraint), 복잡도 (operational complexity)와 물리적 부하 (physical workload)를 규명하였다. 또한 각 속성 별로 디자인 방향을 정리하여 이를 함께 테이블의 형태로 정리한 간섭 프레임웍을 제안하였다. 디자인 워크샵 결과, 이 프레임웍을 디자인 아이디어를 개발하는 단계에 활용하였을 때, 프레임웍을 사용하지 않은 팀에 비하여 약 3배 많은 초기 아이디어 및 연관 아이디어를 내는 것이 관찰되었다. 또한 프레임웍을 사용하지 않을 때에 비해 7가지 속성을 골고루 적용한 아이디어를 도출하는 결과가 나타났다. 디자인 워크샵의 참여자 인터뷰 및 전문가 인터뷰의 결과를 종합할 때, 속성 프레임웍은 초기 디자인 방향을 구체화할 때 도움이 되며 디자인 영감을 효과적으로 제공하는 것으로 나타났다. 또한 디자이너 간의 의사소통 시 구체적인 용어와 개념을 사용하도록 도와주어 명확한 소통이 가능한 것으로 나타났다. 속성 프레임웍은 디자이너들이 개발한 디자인 아이디어가 이후 다른 프로젝트에서도 효과적으로 사용할 수 있도록 아이디어를 축적하기에 용이한 형태인 것으로 논의되었다.
제품 간섭의 패턴에 따른 효과는 수도에서 물을 사용하는 상황을 대표 사례로 연구하였다. 물은 그 흐르는 특성 때문에 사용자가 얼마나 사용하고 있는지 쉽게 가늠하지 못하지만, 전기와는 달리 부피가 있어 사용자가 직접 만지거나 담는 등 물리적으로 제어할 수 있다는 특징이 있다. 즉 인지적 간섭과 물리적 간섭을 골고루 적용해보기에 적절한 사례라 할 수 있다. 온라인 설문에서는 물리적, 인지적 간섭의 모든 속성을 광범위하게 검증하기 위하여 10개의 간섭 패턴에 대한 디자인 컨셉을 자극물로 활용하였다. 그 결과, 제품간섭의 디자인 속성 7가지 모두에서 속성의 차이에 따른 사용자 행동 유도에 유의미한 차이가 발견되었다. 또한 인지적 간섭과 물리적 간섭은 인터랙션 사이클의 서로 다른 단계-인지적 간섭은 정보의 지각 단계, 물리적 간섭은 실행 단계-에 영향을 미치는 것을 확인할 수 있었다. 그러나 각 속성 별로 높은 수준의 간섭이 반드시 더 효과적인 행동 변화를 유도하지는 않는 것으로 나타나, 간섭의 정도에 따른 효과를 일반화할 수는 없음을 파악하였다. 설문으로 사용자들의 행동을 예상할 수는 있으나 실제로 사용자의 행동으로 이어지는지는 알 수 없으므로 실험을 통해 간섭 패턴에 따른 행동 유도를 더 면밀히 살펴보았다. 실험에서는 속성 사이의 인터랙션 효과까지 알아보기 위하여 인지적 간섭의 속성을 빠짐없이 조합한 총 32개의 자극물을 사용하였다. 이 과정에서 싱크대의 물을 사용하면 물 사용량을 여러 디자인 패턴으로 보여주는 디스플레이 시스템인 SaveDrops 시스템을 개발하였다. 실험 참가자 40인은 각각 서로 다른 디자인 패턴 4가지씩 경험할 수 있도록 모의 설거지를 실시하고 이후 각 실험자극에 대한 설문과 인터뷰를 진행하였다. 실험 결과, 물 절약에 있어서는 표현 정확도와 노출 정도 속성에서만 유의미한 차이를 보였다. 해석 정도 속성에서는 물 절약에는 유의미한 차이는 없었으나 사용자들은 사실(물 사용량을 리터로 기입)을 그대로 보여준 디자인이 가장 만족도가 높았고, 가격으로 해석하여 보여준 디자인은 가장 강요적으로 느끼며, 환경적 영향으로 해석해서 보여준 디자인은 가장 유용하지 않다고 대답하였다. 속성 간의 인터랙션 효과를 고려할 때, 대중의 평균 물 사용량에 비교한 사용량을 그래프가 점점 늘어나는 방향으로 표현하고, 1초 간격으로 자주 울리는 효과음을 함께 제시한 디자인 패턴이 물 절약에 가장 효과적인 것으로 나타났다.
이러한 과정을 종합할 때, 효과적인 제품 간섭을 디자인하기 위해서는 다음과 같은 가이드라인을 제안할 수 있었다. 물리적 간섭은 인터랙션 사이클에서 행동 실행 단계에 직접적으로 작용하므로 사용자가 귀찮아서 행동하지 못하거나 무의식적으로 잘못하는 행동들을 바로잡아주는 데에 도움이 될 것으로 보인다. 인지적 간섭을 디자인할 때에는 사실 그대로의 데이터를 직접 보여주는 방법은 개인의 가치관에 관계없이 전반적으로 무난한 효과를 보이므로, 사람들이 정기적으로 드나드는 공공시설물에 적합할 것으로 기대된다. 만약 개인에 따라 서로 다른 정보를 보여줄 수 있는 시스템이라면, 물을 평균보다 많이 쓰는 사람에게는 다른 사람과 비교한 내용을, 아껴쓰는 사람에게는 환경적 가치를 보여주는 것이 더 효과적일 것으로 기대된다. 효과음과 같은 청각적 알림은 어느 상황에서나 매우 효과적이지만, 단 4회의 반복 실험에도 적응할 만큼 매우 적응이 빠르므로 시스템 사용 초기 또는 간헐적 사용이 권장된다. 사용자들은 아주 짧은 태스크라도 스스로의 목표를 세우려 하고 또 그 목표를 달성하기 위해 노력하므로, 사용자가 스스로 목표를 설정할 수 있도록 도와줄 수 있는 피드백이 중요하다. 이를 위해서는 현재의 사용량이나 자신의 행동을 정확히 파악할 수 있도록 정보를 제공하는 것이 효과적일 것으로 기대된다.
본 연구의 의의는 세 가지로 귀결된다. 첫째, 제품 간섭의 종류와 그 디자인 속성을 규명한 것이다. 이전의 디자인 전략 위주의 연구와는 달리 제품 간섭의 개념을 구체화하고 디자인 과정에서 직접 활용할 수 있는 수준으로 정리하였다. 둘째, 제품 간섭을 디자인하기 위한 체계적인 방법 및 가이드라인을 제안한 것이다. 간섭의 종류, 속성, 각 속성의 디자인 방향 및 사례로 이루어진 프레임웍을 제공하여, 디자이너는 각 속성을 순서대로 변형시키고 사례를 참고하여 손쉽게 디자인 컨셉을 만들어 낼 수 있다. 또한 이는 새로운 디자인 사례를 속성별로 평가하여 누적할 수 있는 틀로써 사용될 수 있다. 셋째, 디자인 속성을 반영한 새로운 사례를 개발하고 그 효과를 파악하였다. 특히 인지적 간섭의 속성을 세분화하고 이를 조합한 디자인 패턴을 빠짐없이 검증함으로써, 디자이너가 디자인 개발 과정에서 특정 패턴의 효과 및 부작용 등을 미리 예상해볼 수 있는 참고자료가 될 수 있다. 다만 본 연구의 실증 연구는 물 절약 사례에 국한되어 있어 다른 자원의 절약에도 동일하게 적용하기 위해서는 추가적인 검증이 필요하다. 물리적 간섭의 패턴에 따른 면밀한 사용자 연구가 추가된다면 제품 간섭의 디자인에 더욱 도움이 될 것이다.
