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유년 시절은 인생의 땅을
일구는 시간이다.-레이첼 키슨, 생물학자-

영유아 시기는 정서, 인지, 신체 등 모든 측면에서 발달이 이루어지는 중요한 시기입니다.
특히 이 시기에는 물리적 세계나 사회적 세계에 존재하는 관계에 대한 인식과 이해가 급속도로
발달하며, 아이들에게는 모든 인지 경험이 새로운 자극으로 작용하게 됩니다.
이러한 영유아기의 발달은 시기를 놓치면 회복하기 어려운 특성을 지니고 있어,
아이들의 인지 과정을 깊이 탐구하고, 효율적인 인지 자극을 제공함으로써 그들의
무궁무진한 잠재력을 이끌어내는 것이 중요합니다.

서울대학교 아동가족학과 영유아보육연구실은 영유아들이 세상을 이루는
다양한 관계에 대해 어떻게 이해하고 사고하는지를 탐구하며,
교육 격차 없는 평등한 발달을 목표로 첨단 기술을 활용한 연구를 진행하고 있습니다.

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Chapter 1.첨단기술로 아이의 시선을 따라가다

영아기(0세에서 2세)는 물리적 세계와 사회적 세계에 대한 인식과 이해가 급속도로 발달하는 시기입니다.
그러나 영아가 발달함에 따라 세상을 이해하는 시각이 어떻게 변화하는지, 그리고 그러한 변화에
어떤 요인이 영향을 미치는지는 여전히 명확히 밝혀지지 않은 실정입니다.

특히 1세 미만의 어린 영아는 언어적 이해, 표현 능력, 신체 운동 기술 등이 제한적이기 때문에,
이들이 세상을 인식하는 방식을 파악하기 위해서는 다른 접근 방법이 필요합니다.

1세 미만의 영아는 주로 시각, 청각, 촉각을 통해 세상의 정보를 활발히 수용하며,
특히 시각을 통한 정보 수용은 비교적 능숙하게 이루어집니다.
이는 영아의 시선이 뇌에서 이루어지는 인지 과정인 ‘주의(attention)’의 할당을 잘 반영하고 있음을 의미합니다.

영아들의 ‘보는 행동(looking)’은 이러한 특성을 지니고 있습니다.

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우리는 영아의 시선을 통해 많은 것을 알 수 있습니다.

이에 따라 영아의 시선을 정밀하게 관찰함으로써, 영아의 학습 과정을 추론하는 것을 넘어 인간 인지의 기초를 이해할 수 있습니다.

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그렇다면, 영아의 시선을 어떻게 추적할 수 있을까요?

영아의 시선추적기술(eye-tracking)은 아동의 주의(attention)가 현재 어디에 집중되고 있는지를
실시간으로 정밀하고 정확하게 보여주기 때문에 인지 과정을 연구하는 데 매우 유용하고 강력한 도구입니다.

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    보호자 무릎에 앉아 시선추적기가 부착된 화면을 보는 영아

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    시선추적기를 동작시키는 연구자

시선추적기

 를 통해 영아의 시선을 녹화하게 되면, 시선추적기용 소프트웨어를 사용하여
데이터를 수량화하고 시각화할 수 있습니다.

Chapter 2.시선 추적으로 알아보는 영아의 사고능력

시선추적기술을 도입해 영아 공간관계 인지에 대한 연구를 진행했습니다.

예를 들어, 누군가가 블록을 다른 블록 위에 쌓을 때, 영아가 ‘위’라는 공간 관계 개념을 이해하는 과정은
어떤 주의 과정과 관련이 있을까요?

영아들은 다양한 경험을 통해 공간 관계 개념을 형성해 나갑니다.
이 과정에서 영아의 머릿속에서 어떤 일이 일어나는지를 알아보기 위해, 시선추적기술을 활용하여 영아의 공간 관계
인지 과정을 살펴보았고, 이를 통해 영아의 시각에 대한 이해를 높여 생애 초기 학습 능력을 파악하는 연구를 진행했습니다.

이 연구는 서울대학교 캠퍼스 내

영유아보육연구실

에서 이루어졌으며, 만약 캠퍼스 방문이 어려운 경우,
휴대 가능한 시선추적기를 활용하여

가정 방문

을 통해 실험실과 유사한 환경을 조성한 후 연구를 수행했습니다.
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시선 측정을 위한 캘리브레이션 절차를 진행합니다.

영아와 보호자는 외부 소음이 차단된 방에 들어가 시선 측정을 위한 실험에 참여합니다.

먼저, 화면의 여러 위치에서 시선이 정확히 측정되고 있는지를 확인하는 절차인 ‘캘리브레이션’을 진행합니다.
이 과정에서 화면에 표시된 9개의 위치가 영아의 시선을 유도하게 됩니다.

캘리브레이션을 통해 측정된 시선을 바탕으로, 이후 사람이 손으로 물체를 잡아 옮기는 영상을 보는 동안 영아의 시선을 파악합니다.

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연구자극 영상으로 ‘위’ 관계를 인식할 수 있는지 확인합니다.

영아는 새로운 것을 더 오래 응시하는 자연스러운 반응을 보이는 특징이 있습니다.
예를 들어, 만약 영아가 ‘위’에서 ‘안’으로의 공간 관계 변화를 인지한다면, 그 변화에 따라 영아의 화면 응시 시간이 갑자기 증가할 것입니다. 이러한 응시시간 변화는 영아가 공간 관계를 인식했음을 추론하는 근거가 될 수 있습니다.
따라서, 연구자극 영상에 대한 영아의 응시시간을 측정해, ‘위‘ 관계를 성공적으로 인식한 영아와 그렇지 않은 영아를 구분합니다.

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관심 영역을 설정해 필요한 데이터를 얻습니다.

저희는 ‘위’ 관계를 인식한 영아들과 그렇지 않은 영아들의 시선이 어떻게 다른지 조사하고자 했습니다.
그렇다면 영아들의 시선 집중도를 어떻게 확인할 수 있을까요?
시선추적 소프트웨어인 Tobii Pro Lab을 사용하여 분석이 필요한 영상을 가져온 후, 관심 영역(Area of Interest, AOI)을
설정하면 됩니다. 그 후, 영아가 해당 영역을 얼마나 오래 응시했는지에 대해 원하는 시간대를 지정하여 데이터를 분석할 수 있습니다.

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옮겨지는 물체, 고정되어 있는 물체, 두 물체의 접촉면을 관심영역으로 설정해
해당 영역의 시선고정 횟수와 길이를 비교했습니다.

블록을 상자 ‘위’에 올리는 영상을 처음 봤을 때, ‘위’ 관계 인식에 성공한 영아와 그렇지 못한 영아의

시선 패턴에는 차이가 나타났습니다.

‘위’ 관계 인식에 성공한 영아들은 그렇지 못한 영아들에 비해 움직이는 물체, 즉 손으로 옮겨지는 블록에 시선을 고정하는 비율이 더 높았습니다.

따라서, 영아가 공간 관계 개념을 형성해가는 과정에서 ‘움직이는 물체’에 주의를 집중하는 것이
중요한 역할을 하고 있음을 알 수 있습니다.

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    ‘위’ 관계를 성공적으로 인식한 영아

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    ‘위’ 관계를 성공적으로 인식하지 못한 영아

Choi & Park (2024) https://www.frontiersin.org/journals/
psychology/articles/10.3389/fpsyg.2023.1261201/full

이로써, 영아들의 세계에
한 발짝 다가가게 되었습니다.

시선추적 연구를 통해 영아들의 시선과 시각을 깊이 이해함으로써, 아동과 성인의 시각적 처리 방식의 차이를 파악할 수 있습니다.
이러한 연구 결과는 부모와 교사가 영아의 발달 단계에 맞는 기대와 교수법을 설계하고, 보다 효과적인 상호작용을 도모하는 데 큰 도움이 됩니다. 특히, 영아가 새로운 개념을 배우는 것이 주의 할당 방식과 밀접한 관련이 있다는 연구 결과는 주의를 유도하거나 촉진하는 방법을 통해 영아를 위한 교육 프로그램에 실질적으로 활용될 수 있습니다.

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Chapter 3.평등한 교육을 위한 어플리케이션 개발

국내에서는 유아기 아동을 대상으로 다양한 교육용 앱이 출시되고 있으며, 이에 대한 관심이 점차 증가하고 있습니다.
그러나 사회경제적 계층에 따라 발달 능력에서 차이가 나는 공간 지각 능력과 유추적 사고 능력을 다루는
콘텐츠는 여전히 부족한 상황입니다.

교육에서 디지털 기술의 도입이 주목받는 이유 중 하나는 가정에서 충분한 인지적 자극을 제공받지 못하는 유아들에게
조기에 적절한 중재를 할 수 있다는 점입니다.

이에 따라 영유아보육연구실은 산학협력을 통해 인지적 자극이 부족한 유아들을 위한 무료 교육용 앱을 개발하고자 했습니다.
이 앱은 유아들이 보다 쉽게 새로운 개념을 배우고, 발달에 필요한 자극을 받을 수 있도록 설계되었습니다.

  • 기존 사고력
    관련
    콘텐츠
    조사 및 검토
  • 연구 기반으로
    연령별 활동
    커리큘럼 구성
  • 활동별
    화면 설계

디지털 기술이 도입된 연구 기반의 무료
교육용 앱 개발

변별, 기억, 범주화, 공간지각, 분류, 추론

사전 성취가 낮았던 아동들의 사고력 향상을 이끌었습니다.

효과성 검증을 위한 연구 결과, 개발된 앱을 4주간 꾸준히 사용한 유아들은 사고력, 즉 처리 속도, 시공간 능력, 언어 이해에서
일부 향상 효과를 보였습니다. 특히, 사전 성취도가 낮았던 아동들에게서 이러한 향상 효과가 더욱 두드러지게 나타났습니다.
이 결과는인지적 자극이 부족한 환경에 있는 유아들을 위한 인지 발달 중재 방안으로 유아용 앱이 중요한 기여를
할 수 있음을 시사
합니다.

연구를 기반으로 제작되어 효과성이 검증된 교육용 애플리케이션은 모든 어린이에게 무료로 제공되고 있습니다.
또한, 네이버커넥트에서는 교육 공백이 있는 유아들을 위한 방문 교육 사업을 실시하여 ‘교육의 평등한 출발선’을
실현하는 데 힘쓰고 있습니다.

모든 아이들은 공정한 교육 기회를 보장받고, ‘교육의 평등한 출발선’에서부터
발달할 권리가 있습니다. 서울대학교 아동가족학과 영유아보육연구실은
이러한 평등한 교육을 완성하는 데 기여하고 있습니다.

Outro 아동가족학과 영유아보육연구실 소개

이외에도 영유아보육연구실은 주식회사 토룩, 삼성서울병원, 한국과학기술원과 공동으로
어린이집에서 활용할 돌봄 보조 로봇을 개발하는 국가 R&D 과제에 선정되어 연구를 진행 중입니다.

영유아의 사고 과정을 이해하고, 영유아와 부모, 교사를 돕기 위한 디지털 기술 기반 연구는 앞으로도 계속될 것입니다.

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서울대학교 아동가족학과박유정 교수님과 그 외 연구원, 졸업생들과 함께 연구를 진행하였습니다.