체험 경제의 발전에 따라 몰입형 체험 디자인은 해양 문화 관광 과정에서 관광객 만족도와 목적지 매력도를 향상하는 중요한 수단으로 부상하고 있다. 본 연구는 한국 국립해양박물관, 싱가포르 SEA 아쿠아리움, 중국 주하이(珠海) 창룽(长隆) 해양왕국, 일본 가이유칸을 사례로 선정하여 감각적 체험, 공간적 체험, 상호작용 체험, 오락적 체험의 네 가지 측면을 중심으로 KANO 모형을 활용해 해양 문화 관광에서의 몰입형 디자인 요구를 분류·분석하였다. 온라인 설문 조사를 통해 멀티미디어 시청각 시스템, 시뮬레이션 체험 등 요소에 대한 관광객의 관심도를 파악하고, 이를 필수 속성, 기대 속성, 매력 속성, 무차별 속성으로 구분하였다. 연구 결과, 멀티미디어 시청각 시스템, 해양 음향 효과, 테마 공간 디자인, 다양한 연령층에의 적합성 등은 몰입형 체험 디자인에서 필수적인 요소로 확인되었다. 심층 참여형 프로그램, 대화형 게임, 몰입형 공연은 기대 속성으로 분류되었으며, 시뮬레이션 제어 체험, 스마트 가이드 기술, 계층화된 공간 연출은 매력 속성에 해당해 관광객의 몰입감과 만족도를 향상하는 데 이바지하는 것으로 나타났다. 또한 각 요소의 중요도를 역순으로 정렬함으로써 해양 문화 관광 공간의 몰입형 체험 디자인에 대한 정량적 최적화 이론과 실천적 근거를 제시하고자 하였다.