자동차의 운전은 지각, 의사결정, 운동능력 등 다양한 능력을 필요로 하는 복잡한 행동의 연속이고, 지속적인 고도의 의식집중이나 외부자극에 대한 긴장감이 유발되므로 운전자는 피로를 느끼게 되며, 이러한 피로는 교통사고의 원인이 되고 있다. 그럼에도 불구하고 복잡한 도시생활, 교통체증, 직업적인 특성 등에 의하여 운전자가 차량 내에서 보내는 시간은 증가하고 있고, 그에 따른 피로나 스트레스를 피할 수 없는 실정이다. 본 연구에서는 산소공급에 의한 운전 중 피로경감의 가능성을 알아 보기 위하여 주관적인 평가 및 반응시간 테스트를 통하여 각각 다른 산소농도를 공급할 때의 주행시간 경과에 따른 운전 피로감을 검토하였다. 그 결과, 주관적 피로감은 저농도(18%)의 산소조건에서 가장 피로를 많이 느끼고 고농도(30%)의 산소조건에서의 피로감은 상대적으로 감소하였다. 졸림감도 1시간 이상 주행시간이 경과된 경우에 고농도 산소조건에서 상대적으로 감소하는 경향을 보였다. 또한, 주행 2시간 후에 급정거의 지시로부터 브레이크에 반응하는 시간은 저농도의 산소조건에 비하여 고농도의 산소조건에서 유의하게 감소하는 것으로 나타났다. 이상의 결과로부터 자동차 운전 중에 산소농도가 저하되면 현저하게 피로를 느끼게 되고, 고농도의 산소를 공급하는 경우는 상대적으로 피로감이 저하되며 반응시간이 단축되는 것으로 나타나, 산소공급에 의하여 운전자의 피로가 경감될 수 있다고 시사되었다.
자동차의 운전은 지각, 의사결정, 운동능력 등 다양한 능력을 필요로 하는 복잡한 행동의 연속이고, 지속적인 고도의 의식집중이나 외부자극에 대한 긴장감이 유발되므로 운전자는 피로를 느끼게 되며, 이러한 피로는 교통사고의 원인이 되고 있다. 그럼에도 불구하고 복잡한 도시생활, 교통체증, 직업적인 특성 등에 의하여 운전자가 차량 내에서 보내는 시간은 증가하고 있고, 그에 따른 피로나 스트레스를 피할 수 없는 실정이다. 본 연구에서는 산소공급에 의한 운전 중 피로경감의 가능성을 알아 보기 위하여 주관적인 평가 및 반응시간 테스트를 통하여 각각 다른 산소농도를 공급할 때의 주행시간 경과에 따른 운전 피로감을 검토하였다. 그 결과, 주관적 피로감은 저농도(18%)의 산소조건에서 가장 피로를 많이 느끼고 고농도(30%)의 산소조건에서의 피로감은 상대적으로 감소하였다. 졸림감도 1시간 이상 주행시간이 경과된 경우에 고농도 산소조건에서 상대적으로 감소하는 경향을 보였다. 또한, 주행 2시간 후에 급정거의 지시로부터 브레이크에 반응하는 시간은 저농도의 산소조건에 비하여 고농도의 산소조건에서 유의하게 감소하는 것으로 나타났다. 이상의 결과로부터 자동차 운전 중에 산소농도가 저하되면 현저하게 피로를 느끼게 되고, 고농도의 산소를 공급하는 경우는 상대적으로 피로감이 저하되며 반응시간이 단축되는 것으로 나타나, 산소공급에 의하여 운전자의 피로가 경감될 수 있다고 시사되었다.
Driving involves a series of complicated precesses requiring various human capacities, such as perception, will decision, and athletic functions. Consequently, it induces a high degree of continuous concentration of mind and tension from external stimulation, bringing fatigue to the driver, and driv...
Driving involves a series of complicated precesses requiring various human capacities, such as perception, will decision, and athletic functions. Consequently, it induces a high degree of continuous concentration of mind and tension from external stimulation, bringing fatigue to the driver, and driver fatigue is counted as one of the major causes of traffic accidents. Nevertheless, because of the complicated urban lives, traffic congestion, job characteristics, and so on, the drivers have to spend a longer time inside a vehicle, and the fatigue and stress thereof is almost unavoidable. We haute, therefore, turned our attention to the reduction in the fatigue during driving by supplying oxygen, and investigated in this research the drivers subjective fatigue evaluations and reaction time when oxygen is supplied in different rates. As a result, we have found that the subjective fatigue feeling is highest at low-rate O/Sub 2/ supply (18%), and fatigue feeling was comparatively reduced at high-rate O/Sub 2/ (30%). The sleepiness also showed the tendency to be reduced at high-rate O/Sub 2/ supply in the case of driving for 1 hour or more. The time for reaction to braking after the sign for urgent stop is given tends to show more substantial reduction at high-rate O/Sub 2/ supply than at low-rate O/Sub 2/ supply after 2 hours driving. It can, therefore, be deduced from the aforesaid results that the subjective responses and behavioral reactions tend to show reduced fatigue at the condition of high-rate O/Sub 2/ supply. Hence, it was suggested that drivers felt subjective fatigue while driving at low-rate O/Sub 2/ and the subjective fatigue and reaction time were reduced at high-rate O/Sub 2/. These findings suggest that the oxygen supply will reduce driver fatigue.
Driving involves a series of complicated precesses requiring various human capacities, such as perception, will decision, and athletic functions. Consequently, it induces a high degree of continuous concentration of mind and tension from external stimulation, bringing fatigue to the driver, and driver fatigue is counted as one of the major causes of traffic accidents. Nevertheless, because of the complicated urban lives, traffic congestion, job characteristics, and so on, the drivers have to spend a longer time inside a vehicle, and the fatigue and stress thereof is almost unavoidable. We haute, therefore, turned our attention to the reduction in the fatigue during driving by supplying oxygen, and investigated in this research the drivers subjective fatigue evaluations and reaction time when oxygen is supplied in different rates. As a result, we have found that the subjective fatigue feeling is highest at low-rate O/Sub 2/ supply (18%), and fatigue feeling was comparatively reduced at high-rate O/Sub 2/ (30%). The sleepiness also showed the tendency to be reduced at high-rate O/Sub 2/ supply in the case of driving for 1 hour or more. The time for reaction to braking after the sign for urgent stop is given tends to show more substantial reduction at high-rate O/Sub 2/ supply than at low-rate O/Sub 2/ supply after 2 hours driving. It can, therefore, be deduced from the aforesaid results that the subjective responses and behavioral reactions tend to show reduced fatigue at the condition of high-rate O/Sub 2/ supply. Hence, it was suggested that drivers felt subjective fatigue while driving at low-rate O/Sub 2/ and the subjective fatigue and reaction time were reduced at high-rate O/Sub 2/. These findings suggest that the oxygen supply will reduce driver fatigue.
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문제 정의
이에 본 연구에서는 산소공급에 의한 운전 중 피로경감의 가능성을 알아 보기 위하여 각각 다른 산소농도를 공급할 때의 주행시간 경과에 따른 운전 피로감에 대한 주관적인 평가 및 반응시간 테스트를 통하여 검토하였다.
제안 방법
각 산소조건에서 주관적 피로감과 각 군별 점수는각 항목별 점수를 더한 값을 전체 점수에 대하여 백분율로 환산하였고, 졸림감은 각 항목별 고유점수를 나타내었다. 브레이크 반응시간은 각 시간대별로 평균과 표준편차를 구하였다.
피로에 대한 간섭요인을 최소화하기 위하여 피험자는 실험 전날 충분한 수면을 취하고 과격한 운동, 흡연, 카페인 음료, 약물복용을 금하였다. 각 피험자들은 세 종류의 산소조건에 대하여 3일에 걸쳐 같은 시간대에 참여하도록 하여 서카디안 리듬의 영향을 배제시켰다. 또한, 실험에 이용한 시뮬레이터에 충분히 익숙해지도록 연습한 후에 실험에 임하도록 하였다.
따라서, 본 연구에서는 주관적 평가와 작업수행도를 모두 측정하되, 부가적인 장치 없이 시뮬레이터의 운전상황하에서 자연스럽게 반응시간을 측정하도록 하였고, 주관적인 평가는 작업 전, 작업 중, 작업 직후에 걸쳐서 피로감의 증상별로 분석할 수 있는 평가지를 이용하여 평가하였다.
본 연구에서는 주행시간 경과에 따른 운전자의 주관적인 피로감을 산소농도 조건에 따라 비교하고 졸림감 및 반응시간을 부가하여 검토하였다. 그 결과, 주관적 피로감은 저농도(18%) 산소조건에서 가장 피로하게 느꼈고 고농도(30%) 산소조건에서 느끼는 피로감은 비교적 저하되었다.
운전 중 주행은 기어변속 없이 휠과 페달만을 이용하고 정속(60~80km/h)으로 2시간 동안 일정한 차선에서 주행하도록 하였으며, 주행 중에는 의료용 안면형 산소 마스크를 이용하여 산소를 5Z/min의 유량으로 주입시켰다.
이 KSS은 0~7점의 고유점수가 있어 정도에 따라 선택한 한 문항에 대한 고유점수로서 졸림감의 상태를 평가할 수 있다. 운전 피로감 및 졸림감은 출발 전과 주행개시 후 30분 간격으로 총 5회 측정하되 정차한 상태에서 피험자 자신이 직접 기록하도록 하였다.
운전자의 작업수행도 평가를 위하여 반응시간 테스트를 할 수 있는 시스템을 시뮬레이터에 구현하였다. 즉, 화면상에 급정거를 지시하는 'STOP' 문자가 출현하면 피험자에게 재빨리 브레이크를 밟게 하여 브레이크에 반응하는 시간을 측정할 수 있도록 하였다.
자동차 시뮬레이터는 3D graphic을 사용하여 80inch real projection screen 위에 3O(H)x25(V)의 FOV를 가지는 영상을 30frame/sec으로 투사되는 방식이고, motion은 세 축의 유압 시스템으로 구성되어 있다(그림 1). 즉, 차량 시뮬레이터에 탑승한 운전자가 운전 중 조작하는 조향 휠, 가감속 페달 등으로부터 입력을 받아 실시간으로 차량의 운동을 예측하고, 그 결과를 시각, 음향 및 운동 시스템에 전달하여 필요한 시각 및 운동큐를 생성하게 하는 실시간 차량 시뮬레이션 시스템이다.
급정거의 신호는 실험자가 임의로 컨트롤할 수 있으며, 신호제 시 로부터 페 달반응까지 의 소요시 간은 msec 단위로 자동저장되도록 하였다. 작업수행도는 주행 중일정한 시간(25분) 경과 후 구간마다 2분 이내에 무작위적으로 3회 실시하여 평균값을 구하였다.
선정된 23문항은 졸림과 나른함, 주의집중의 곤란, 신체적 위화감의 세 그룹으로 분류된다(표 1). 조사결과로부터 운전 피로감에 대한 주관적 평가항목은 23문항으로 구성하고, 피로감의 정도는 단극 4점 척도로 느끼지않는다(0점), 조금 느낀다(1점), 느낀다(2점), 심하게 느낀다(3점)로 평가하도록 구성하였다.
구현하였다. 즉, 화면상에 급정거를 지시하는 'STOP' 문자가 출현하면 피험자에게 재빨리 브레이크를 밟게 하여 브레이크에 반응하는 시간을 측정할 수 있도록 하였다. 급정거의 신호는 실험자가 임의로 컨트롤할 수 있으며, 신호제 시 로부터 페 달반응까지 의 소요시 간은 msec 단위로 자동저장되도록 하였다.
2년이었다. 피로에 대한 간섭요인을 최소화하기 위하여 피험자는 실험 전날 충분한 수면을 취하고 과격한 운동, 흡연, 카페인 음료, 약물복용을 금하였다. 각 피험자들은 세 종류의 산소조건에 대하여 3일에 걸쳐 같은 시간대에 참여하도록 하여 서카디안 리듬의 영향을 배제시켰다.
대상 데이터
실험에 이용한 산소는 한국표준과학연구원에서 제조한 산소를 이용하였고, 각 농도는 18%(저농도), 21%(중농도), 30%(고농도)의 세 종류로서 동일한 시간대에 순서효과 없이 렌덤하게 제시하였다. 실험실의 평균 온습도는 24V, 46%RH였고, 산소농도는 21(±0.
주관적인 운전 피로감에 대한 용어를 선정하기 위하여 만 20세 이상으로 운전경험이 1년 이상이고 현재운전하고 있는 운전자 112명을 대상으로 조사하였다.
피험자는 신체 건강하고 1년 이상의 운전경력이 있는 남자 대학생 10명을 대상으로 하였으며 평균연령은 24.1±2.4세, 운전경력은 4.1±1.2년이었다. 피로에 대한 간섭요인을 최소화하기 위하여 피험자는 실험 전날 충분한 수면을 취하고 과격한 운동, 흡연, 카페인 음료, 약물복용을 금하였다.
데이터처리
브레이크 반응시간은 각 시간대별로 평균과 표준편차를 구하였다. 산소조건 및 시간경과에 따른 피로감, 졸림감 및 브레이크 반응시간의 통계적 유의성은 SPSS 프로그램을 이용하여 ANOVA와 t-test로 검정하였다.
브레이크 반응시간은 각 시간대별로 평균과 표준편차를 구하였다. 산소조건 및 시간경과에 따른 피로감, 졸림감 및 브레이크 반응시간의 통계적 유의성은 SPSS 프로그램을 이용하여 ANOVA와 t-test로 검정하였다.
이론/모형
피로감에 대한 조사항목은 일본산업피로연구회의 피로평가 항목(30문항)을 참조하였고(3), 각 평가항목의 용어에 대한 운전 피로감의 적절성 여부를 부적절하다-2점), 부적절한 편이다(T점), 잘 모르겠다(0 점), 적절한 편이다(1점), 적절하다(2점)로 하여 양극 5점 척도로 평가하였다. 조사 대상자들의 응답결과를 조사한 결과, '적절한 편이다' 또는 '젹절하다'라고 응답한 수가 50% 이상인 항목 15문항, '부적절한 편이다' 또는 '부적절하다'라고 응답한 수가 50% 미만인 항목 8문항을 합하여 23문항을 선정하였다.
성능/효과
및 반응시간을 부가하여 검토하였다. 그 결과, 주관적 피로감은 저농도(18%) 산소조건에서 가장 피로하게 느꼈고 고농도(30%) 산소조건에서 느끼는 피로감은 비교적 저하되었다. 졸림감에 있어서도 1시간이상 주행하는 경우에 고농도 산소조건에서 감소하는 경향이 나타났다.
동일한 시간대에서 각 산소 조건별로 비교한 결과, 졸림과 나른함에 관한 항목은 주행 30분 경과시 중농도 산소조건보다 저농도 산소조건에서 유의하게 높았다(p<0.05). 또한, 주의집중의 곤란과 관련한 항목은 주행 30분 경과시에는 중농도 산소 조건보다 저농도 산소조건에서 유의하게 높았으나 주행 60분 후와 120분 후에서는 고농도 산소조건보다 유의하게 높은 수치를 나타냈다(p<0.
또한, 급정거의 지시로부터 브레이크 페달에 반응하는 시간은 주행 2시간 후에 저농도 산소조건보다 고농도 산소조건에서 유의하게 감소하는 경향이 인정되었다. 따라서, 자동차 운전 중에 산소농도가 저하되면 현저하게 피로를 느끼게 되고, 고농도의 산소를 공급하는 경우 상대적으로 피로감이 저하되며 반응시간이 단축되는 것으로 나타나, 산소공급에 의하여 운전자의 피로가 경감될 수 있다는 것이 시사되었다.
졸림감에 있어서도 1시간이상 주행하는 경우에 고농도 산소조건에서 감소하는 경향이 나타났다. 또한, 급정거의 지시로부터 브레이크 페달에 반응하는 시간은 주행 2시간 후에 저농도 산소조건보다 고농도 산소조건에서 유의하게 감소하는 경향이 인정되었다. 따라서, 자동차 운전 중에 산소농도가 저하되면 현저하게 피로를 느끼게 되고, 고농도의 산소를 공급하는 경우 상대적으로 피로감이 저하되며 반응시간이 단축되는 것으로 나타나, 산소공급에 의하여 운전자의 피로가 경감될 수 있다는 것이 시사되었다.
05). 또한, 주의집중의 곤란과 관련한 항목은 주행 30분 경과시에는 중농도 산소 조건보다 저농도 산소조건에서 유의하게 높았으나 주행 60분 후와 120분 후에서는 고농도 산소조건보다 유의하게 높은 수치를 나타냈다(p<0.05). 신체적 위화감에 관련한 항목은 주행 60분 후에 중농도 산소 조건보다 고농도 산소조건에서 유의하게 높았으나(p<0.
각 증상군별로 산소농도에 따른 피로감의 변화를 분석한 결과는 그림 3에 나타내었다. 모든 산소조건에서 피로감은 시간이 경과함에 따라 대체로 증가하였고(p<0.05), 신체적 위화감에 관한 항목에서는 고농도 산소조건의 경우 주행 90분까지 증가하다가(p <0.01) 주행 120분 후에서는 감소하는 경향을 나타내었다.
본 연구결과에 의하면, 운전자의 주관적 피로감은 저농도(18%) 산소조건에서 가장 많이 느꼈고 고농도 (30%) 산소조건에서 느끼는 피로감은 비교적 저하되었으며, 브레이크 반응시간은 주행 2시간 후에 저농도산소 조건보다 고농도 산소조건에서 유의하게 감소하였다(그림 2, 5). 이것은 운동능력이 비교적 낮은 그룹(AT=50%Vd2max)에서 30% O2 호흡시 혈중 젖산의 저하가 인정된 결과와 일반공기보다 산소를 흡입했을 경우 기억과 관련된 수행도의 증가 및 Tetris' 게임 스코어 증가 등의 결과들과 연관시켜 볼 때[27, 28], 고농도 산소공급에 의한 중추신경계의 활성 및피로감 저하의 가능성이 예측된다.
있다[26]. 본 연구에서 운전 피로감은 졸림과 나른함에 관한 항목들이 가장 높은 수치를 나타냈고 다음은 주의 집중의 곤란과 관련된 항목들이며 신체적 위화감에 관련된 항목들은 가장 낮은 스코어를 나타내어, 단조로 운운전시에는 신체적인 피로감에 비해 정신적인 피로감이 크게 나타나고 이러한 정신적인 피로감에 있어서 고농도 산소의 피로경감 효과가 더욱 뚜렷한 것으로 나타났다(그림 3).
05). 신체적 위화감에 관련한 항목은 주행 60분 후에 중농도 산소 조건보다 고농도 산소조건에서 유의하게 높았으나(p<0.01), 주행 120분 후에는 저농도 산소에 비해 유의하게 낮았다 (p<0.05).
척도로 평가하였다. 조사 대상자들의 응답결과를 조사한 결과, '적절한 편이다' 또는 '젹절하다'라고 응답한 수가 50% 이상인 항목 15문항, '부적절한 편이다' 또는 '부적절하다'라고 응답한 수가 50% 미만인 항목 8문항을 합하여 23문항을 선정하였다. 선정된 23문항은 졸림과 나른함, 주의집중의 곤란, 신체적 위화감의 세 그룹으로 분류된다(표 1).
반응까지의 시간을 비교한 결과를 그림 5에 나타내었다. 주행 90분까지는 산소조건 간의 차이가 현저하지 않았으나 주행 2시간 경과시에 저농도>중농도>고농도 순으로 반응시간이 감소하여, 특히 저농도와 고농도 산소조건 간에서 통계적으로 유의한 차이가 인정되었다(p<0.05).
주행시 산소농도에 따른 운전 피로감은 그림 2와 같이 모든 산소조건에 있어서 시간이 경과함에 따라 증가하였고(p<0.05), 저농도 산소조건에서 가장 피로한 것으로 나타났다. 특히, 주행 30분 경과시에 저농도의 산소조건이 중.
후속연구
또한, 운전자 및 차량의 안전을 위하여 시뮬레이터에서 측정을 하였으나 실제차량으로도 검토해 볼 필요가 있으며, 운전자에게 가장 적정한 산소농도와 공급방법에 대해서는 좀더 깊은 논의가 필요하다. 본 연구결과는 실제로 운전자 피로경감에 도움이되는 시스템 개발의 기초자료가 될 수 있을 것이다.
또한, 운전자 및 차량의 안전을 위하여 시뮬레이터에서 측정을 하였으나 실제차량으로도 검토해 볼 필요가 있으며, 운전자에게 가장 적정한 산소농도와 공급방법에 대해서는 좀더 깊은 논의가 필요하다. 본 연구결과는 실제로 운전자 피로경감에 도움이되는 시스템 개발의 기초자료가 될 수 있을 것이다.
본 연구결과는 심리적 반응과 수행도를 중심으로 평가한 것이므로 생리적인 평가에 대한 결과에 대해서도 분석하여 그 상관관계를 알아 볼 필요가 있다고 생각된다. 또한, 운전자 및 차량의 안전을 위하여 시뮬레이터에서 측정을 하였으나 실제차량으로도 검토해 볼 필요가 있으며, 운전자에게 가장 적정한 산소농도와 공급방법에 대해서는 좀더 깊은 논의가 필요하다.
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