인간 정보처리 모형

왜 배우는가: 인간 정보처리 모형은 사용자가 화면과 경고를 어떻게 받아들이는지 예측하고 설계 기준을 세우는 데 쓰인다. 기출에서도 단계 설명과 컴퓨터 정보처리와의 비교 문항으로 나왔으므로, 이 틀을 먼저 익혀 두면 지각, 기억, 판단 문항을 같은 구조로 풀 수 있다.

출제 이력: 제118회 2교시 2번, 제115회 1교시 3번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

인간 정보처리 모형은 외부 자극이 감각으로 들어와 기억과 판단을 거쳐 반응으로 나가는 과정을 단계별 정보 흐름으로 나타낸 인지 모형이다.

정의의 핵심은 세 가지다. 자극이 들어오는 입구가 있고, 정보를 붙잡고 처리하는 단계가 있으며, 행동으로 나가는 출구가 있다. 모형은 이 흐름을 상자와 화살표로 그린다.

핵심 키워드는 다음과 같다.

• 감각기억
• 지각
• 주의
• 작업기억
• 장기기억
• 의사결정
• 청킹

이 모형은 사람을 입력, 처리, 저장, 출력이 나뉜 체계로 본다. 시험에서는 단계 이름과 각 단계의 용량, 지속 시간, 역할을 한 묶음으로 떠올려야 답안이 흔들리지 않는다.

2. 개념 풀이

쉬운 말로 풀면 사람은 눈과 귀로 들어온 자극을 잠깐 붙잡아 두고, 그중 일부에만 집중하며, 지금 필요한 내용을 머릿속에서 다루고, 저장해 둔 지식을 꺼내 판단한 뒤 행동한다. 이 흐름을 단계로 나누어 이름을 붙인 것이 정보처리 모형이다.

정식으로 정의하면, 인간 정보처리 모형은 자극의 감지, 주의에 의한 선택, 작업기억에서의 처리, 장기기억과의 상호작용, 의사결정과 반응 실행으로 이어지는 정보 흐름을 기술한 모형이다. 각 단계는 고유한 용량과 지속 시간을 가지며, 단계마다 정보의 형태가 다르다.

• 감각기억: 자극이 감각 기관에 머무는 아주 짧은 저장 단계다. 용량은 거의 한계가 없지만 곧바로 처리되지 않으면 흔적이 사라진다. 감각기억의 지속 시간은 대략 0.5~3초다.
• 주의: 여러 자극 가운데 처리할 대상에 정신적 에너지를 기울이는 기능이다. 선택적이고 용량이 제한되어 있다는 것이 가장 중요한 특성이다.
• 작업기억: 새로운 정보를 처리하는 동안 그 정보를 붙잡아 두는 저장고다. 예전에는 단기기억이라고 불렸다. 작업기억의 지속 시간은 약 18~30초다. 작업기억은 한 번에 대략 7±2개 덩이를 유지한다.
• 장기기억: 정보를 오래 보관하는 저장고다. 용량은 사실상 제한이 없고 지속 시간도 길다. 명시적 기억과 암묵적 기억으로 나뉜다.
• 의사결정: 여러 대안 가운데 하나의 행동을 고르는 정신 활동이다. 정보처리 관점에서는 많은 정보를 지각하고 평가하여 하나의 선택을 하는 과정이다.

작업기억 용량을 덩이로 나누어 보면 이해가 쉽다. 정보를 낱개로 세면 적게 담기지만, 의미 있는 덩이로 묶으면 같은 용량으로 더 많은 정보를 다룰 수 있다. 그래서 전화번호처럼 긴 숫자를 3~4자리씩 끊어 외우는 방법이 효과를 낸다.

이해를 돕기 위해 교차로에서 적색 신호를 보는 운전자를 예로 든다. 가상의 예다. 신호등의 빨간 빛은 감각기억에 잠깐 등록되고, 운전자의 주의가 그 빛에 향하면서 지각 단계에서 정지 신호라는 의미가 붙는다. 작업기억은 신호와 현재 속도를 함께 붙잡아 두고, 장기기억에서 정지 규칙을 꺼내 온다. 의사결정 단계에서 브레이크를 밟을지 고르고, 반응으로 발을 옮긴다.

정보의 흐름은 한 방향으로만 가지 않는다. 장기기억에 저장된 지식이 지각과 주의에 영향을 주는 되먹임이 있다. 같은 신호라도 운전 경험이 많은 사람은 더 빨리 의미를 붙이므로, 모형은 단계 사이의 상호작용까지 함께 봐야 한다.

3. 등장 배경과 필요성

1950년대 초 인지심리학은 자극과 반응의 연결만으로 행동을 설명하는 방식을 넘어서려 했다. 같은 무렵 컴퓨터 과학은 입력, 기억장치, 처리장치, 출력으로 정보를 다루는 구조를 정립하고 있었다. 연구자들은 사람의 마음도 이와 비슷한 흐름으로 설명할 수 있다고 보았고, 이것이 정보처리 접근이다.

인간공학에서 이 모형이 필요한 이유는 설계 때문이다. 사람이 한 번에 붙잡을 수 있는 정보가 적으므로 경고 메시지, 제어실 표시장치, 메뉴 구조는 작업기억의 한계를 넘지 않도록 묶어서 제시해야 한다. 주의가 선택적이므로 중요한 신호가 많은 정보 속에서 묻히지 않도록 우선순위를 두어야 한다.

제어실 경보 설계를 예로 들면, 경보 수가 많아질수록 운전원은 개별 신호를 모두 붙잡기 어렵다. 경보를 우선순위별로 묶으면 운전원은 신호 하나하나가 아니라 상황의 덩어리를 파악할 수 있다. 이런 설계 판단의 근거로 정보처리 모형이 쓰인다.

모형은 사용자 모형의 출발점이기도 하다. 최초의 인지모형인 모델 휴먼 프로세서(MHP)는 사람을 입력 시스템, 출력 시스템, 인지 시스템으로 나누어 컴퓨터 시스템과 같은 틀로 분석할 수 있게 했다. 이 틀은 새로운 시스템을 사용하는 데 걸리는 시간을 예측하는 데 쓰였다.

한편 모형에는 한계도 있다. 정보처리 모형은 흔히 처리집행자(executive processor)라는 구성요소를 가정하는데, 연결주의 관점에서는 두뇌에 그런 부분이 없다고 본다. 따라서 이 모형은 마음을 설명하는 하나의 비유로 쓰고, 설계 수치는 실험 자료로 확인해 쓰는 것이 안전하다.

4. 구성요소·원리·절차

정보처리 모형의 구성요소는 감각기억, 주의, 작업기억, 장기기억, 의사결정 다섯으로 나누어 본다. 각 요소는 역할과 용량이 다르다. 아래 표는 그 차이를 한눈에 보여 준다.

표에서 감각기억과 장기기억은 용량이 크지만 역할이 다르다. 감각기억은 들어온 자극을 잠깐 붙잡는 곳이고, 장기기억은 지식을 오래 보관하는 곳이다. 작업기억은 용량이 작아 주의와 함께 정보 처리의 병목이 되는 곳이다. 의사결정은 작업기억에 올라온 정보의 양에 따라 시간과 정확도가 달라진다.

원리는 세 가지다. 첫째, 정보는 감각기억에서 시작해 주의의 선택을 거쳐야만 작업기억으로 넘어간다. 둘째, 작업기억은 처리 중인 정보만 붙잡으며 용량이 작으므로 정보를 덩이로 묶어야 많이 다룰 수 있다. 셋째, 필요한 지식은 장기기억에서 인출되어 작업기억에 들어오고, 반복과 연습을 거친 정보는 작업기억에서 장기기억으로 옮겨져 오래 남는다.

절차는 다음 순서로 진행된다.

• 자극이 감각 기관에 도달해 감각기억에 짧게 등록된다.
• 지각 단계에서 자극의 특징을 해석해 의미를 붙인다.
• 주의가 처리할 자극을 고르고 나머지는 흘려보낸다.
• 선택된 정보가 작업기억에 올라가 덩이로 묶여 처리된다.
• 필요한 지식은 장기기억에서 인출되어 작업기억에 들어온다.
• 의사결정 단계에서 대안을 비교하고 하나를 고른다.
• 반응이 실행되고, 그 결과가 다시 입력으로 들어와 되먹임된다.

아래 흐름도는 이 절차를 그린 것이다. 장기기억과 작업기억 사이의 양방향 화살표는 인출과 지식 사용을 뜻하고, 마지막 피드백 화살표는 행동의 결과가 다음 자극이 되는 순환을 나타낸다.

답안지에 흐름도를 그릴 때는 여덟 개 상자와 화살표 몇 개면 충분하다. 상자의 이름은 본문의 용어와 같게 써야 채점자가 읽을 때 혼동이 없다. 되먹임 화살표를 빠뜨리면 반응이 입력을 바꾼다는 점이 드러나지 않으므로 반드시 넣는다.

5. 관련 법령·기준·표준

이 개념을 규정한 법령이나 고시는 없다. 정보처리 모형은 설계 원리로 쓰이며, 설계 기준은 국제표준과 설계 지침에서 찾는다. ISO 9241 시리즈는 사람과 시스템의 상호작용을 다루는 인간공학 표준이다. ISO 6385는 작업 체계 설계의 인간공학 원칙을 다루는 표준이다. 두 표준 모두 사용자의 인지 부담을 줄이는 설계를 요구한다.

아래 표는 교재와 설계 자료에서 널리 쓰는 기준값을 모은 것이다. 표의 값은 연구마다 차이가 있으므로 설계 목표값이 아니라 설계 가정으로 쓴다.

감각기억 지속 시간은 신호 설계에서 중요하다. 깜빡이는 경고가 0.5초 안에 주의를 얻지 못하면 사용자는 그 신호를 처리하지 못할 수 있다. 작업기억 지속 시간은 화면을 보고 다른 화면에 입력하는 작업에서 한계가 된다. 두 값을 함께 보면 정보를 어디에서 어떻게 다시 보여 줄지 정할 수 있다.

작업기억 용량은 항목 수를 정하는 기준이 된다. 한 화면에 여러 항목을 나열할 때 항목을 묶음으로 나누면 사용자가 붙잡아야 할 덩이 수가 줄어든다. 장기기억 값은 제한이 없는 대신 학습이 필요하다는 뜻이므로, 익숙하지 않은 조작은 교육과 반복 연습으로 설계를 보완한다.

설계 원칙으로 옮기면 세 가지다. 한 번에 제시하는 정보의 양을 줄인다. 중요한 자극이 주의를 얻도록 강조한다. 기억을 돕도록 정보를 의미 있는 덩이로 묶는다. 이 원칙은 기준값 표와 함께 쓰일 때 설계 검토에서 근거가 된다.

6. 유형과 비교

정보처리 모형의 단계는 저장 방식에 따라 나뉜다. 세 단계를 한 표로 비교하면 답안에 쓸 기준이 선명해진다.