[논문]평균피부온도 분석을 통한 수면시 쾌적 실내 온도조건에 관한 연구

김동규; 정용현

평균피부온도 분석을 통한 수면시 쾌적 실내 온도조건에 관한 연구
Study on Comfortable Room Temperature using Mean Skin Temperature analysis in Sleeping 원문보기

水産海洋敎育硏究 = Journal of fisheries and marine sciences education, v.19 no.2 = no.38, 2007년, pp.161 - 167

김동규 (부경대학교 기계공학부) , 정용현 (부경대학교 환경시스템공학부)

Abstract ▼ AI-Helper

It is necessary to control the room temperature for comfortable and deep sleep during a tropical night. We need to investigate thermal transport and parameter between human and environment for comfortable sleep. Therefore this study is performed to evaluate the comfortable room temperature based on the change of skin temperature under variations in thermal conditions and several reports. Five female subjects of 20~22 years with similar sleeping pattern were participated for the experiment. The subjects arrived in chamber at 9 pm and adapted to thermal circumstances during 2 hours. The sensors was sticked in body for skin temperatures. If subjects fall asleep in chamber, lights off and then sleep during 8 hours.As results, indoor temperature range for comfort sleep was $23.9{\sim}28.4^{\circ}C$ based on comfort mean skin temperature. But considering transition of time, minimum indoor temperature was $21.6^{\circ}C$, $22.9^{\circ}C$, $24.1^{\circ}C$, $23.9^{\circ}C$ and maximum indoor temperature was $28.2^{\circ}C$, $30.1^{\circ}C$.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 선행연구(Kim et al, 2005, Kim et al. 2006)를 고려하여 다양한 조건에서 여러 연구자들에 의해 제안된 쾌적수면을 위한 평균 피부 온도 범위를 기준으로 한국인의 여름철 수면 형태를 고려한 냉방시 적절한 실내온도 조건 및 실내온도 변화시점을 제시하고자 한다.
일반적으로 숙면을 취하기 어려운 여름철 열대야 시기에는 쾌적하고 편안한 수면을 위한 실내온도 조절 조건이 필요하다. 이에 본 연구에서는 수면시 인체의 열 수지를 판단하기 위해서 피부온도의 경시변화를 분석하였다. 수면시 피부온도는 주변 환경온도의 영향 이외에 피험자의 대사량과 수면단계에 따른 변화와 침구 및 잠옷의 열 특성에 의한 영향도 고려해야 한다(Lee et al, 1997).

제안 방법

있을 것이다. 따라서 수면 중 불쾌를 유발하지 않는 범위 내에서 실내온도를 상승시켜 주는 것이 에너지 절약적일 뿐만 아니라 쾌적한 수면을 제공할 수 있으므로 실내온도 상승시점을 선행연구에서 제안 피부온도 비율이 높았던 26C 설정조건에 대해서 평균피부온도 변화를 통해 구하였다(김 등; 2006). PMV계산 프로그램1)을 이용하여 실내온도와 평균피부온도를 [그림 기에 나타내었고, 회귀식은 식⑸에 나타냈다.
2mm T 형 C-C 열전대로써 Hardy & DuBois 의 7점법(복부, 이마, 팔, 대퇴, 하퇴, 발등, 손등) 을 근거로 신체 7부위를 측정하였다. 또한 써 모 스캔을 사용하여 체온을 측정하였다.
수면시 피부온도는 주변 환경온도의 영향 이외에도 피험자의 대사량, 수면단계, 침구, 수면 시 의복 등에 의한 상호영향을 고려해야 하므로 본연구에서는 Haskell, Hiroyuki, Rohles 등이 제안한 평균피부온도의 범위를 기준으로 검토하였고, [그림 2]는 수면시간 동안 각 제안자별 범위에 속하는 피험자의 평균피부온도 비율을 나타냈다.
실험설정 조건 및 구현 상태를<표 2>에 나타내었다. 수면시간 동안 피험자는 정해진 의복(T-shirts, short sleeve pajama, panty, bra)을 착의한 후 1 인용 침대에서 여름에 사용하는 이불(인조견사 합성섬유) 을 덮었다. 의복 및 침구의 단열성은 E.
온열환경실험실 실내는 수면공간을 위해 단열 된 판넬을 사용하여 분리하였으며, 온도 및 습도가 조절된 공급공기는 덕트를 통해 실내로 공급 및 환기되었다. 수면이 진행되는 동안 온열 환경실험실의 온도 및 습도 등을 측정하기 위한 환경물리량은 실험실 중앙 바닥면 기준 10cm, 60cm, 110cm 높이에 직경 0.2mm T 형 C-C 열전대로 계측하였고 110cm 지점에서 글로브 온도와 상대습도를 측정하였다. 인체측 평균 피부 온도는 직경 0.
실험데이터의 적정성 및 실험 진행시 피험자의 거부감을 고려하여 실험 시작 초기에 2일간의 적응 기간 동안 실제 실험과 동일한 조건에서 실험환경과 신체에 부착되는 센서에 적응하였고, 이후 무작위로 22C, 26C, 30C 의 실내온도와 50% 상대습도 환경에서 수면을 취하였다. 실험설정 조건 및 구현 상태를<표 2>에 나타내었다.
열전대와 습도센서에서 측정된 데이터는 데이터 로그(FLUKE NetDAQ)를 통해 30초 간격으로 PC 에 저장되도록 하였고, [사진 1] 에 온열 환경실험실의 장비구성을 나타내었다
선정된 피험자들에게는 수면 실험에 앞서 예비교육을 실시하여 실험에 대한 충분한 설명을 하였다. 예비교육 내용은 실험기간 중 실험에 영향을 줄 수 있는 무리한 운동이나 과로, 과식, 음주 등을 금하게 하였고 평상시와 동일한 수면 주기를 유지하도록 통제하였으며, 주간에 매 시간마다 체온을 측정하게 하여 일주기 리듬 (circadian rhythm)을 살펴보았다. 수면실험에 선정된 피험자의 조건은<표 1>과 같다.

대상 데이터

수면실험에 참여하였던 피험자는 100여명의 실험 참가 지원자를 대상으로 수면실태 설문조사와 예비 실험을 실시하여, 생활 주기 및 수면 양상이 비슷하고 생리신호를 기반으로 한 예비실험에서 건강에 이상이 없는 여자 피험자 5명을 선택하였다. 선정된 피험자들에게는 수면 실험에 앞서 예비교육을 실시하여 실험에 대한 충분한 설명을 하였다.
실험을 위한 온열환경실험실은 가로 4.1 m, 세로 4.9 m, 높이 2.7 m 의 크기이며 4벽면과 천장, 바닥이 두께 50mm 단열재로서 충분히 단열 되었으며 실험 설정온도와 습도는 항온항습기로 조절하였다. 온열환경실험실 실내는 수면공간을 위해 단열 된 판넬을 사용하여 분리하였으며, 온도 및 습도가 조절된 공급공기는 덕트를 통해 실내로 공급 및 환기되었다.

데이터처리

따라서 수면 중 불쾌를 유발하지 않는 범위 내에서 실내온도를 상승시켜 주는 것이 에너지 절약적일 뿐만 아니라 쾌적한 수면을 제공할 수 있으므로 실내온도 상승시점을 선행연구에서 제안 피부온도 비율이 높았던 26C 설정조건에 대해서 평균피부온도 변화를 통해 구하였다(김 등; 2006). PMV계산 프로그램1)을 이용하여 실내온도와 평균피부온도를 [그림 기에 나타내었고, 회귀식은 식⑸에 나타냈다.

이론/모형

2mm T 형 C-C 열전대로 계측하였고 110cm 지점에서 글로브 온도와 상대습도를 측정하였다. 인체측 평균 피부 온도는 직경 0.2mm T 형 C-C 열전대로써 Hardy & DuBois 의 7점법(복부, 이마, 팔, 대퇴, 하퇴, 발등, 손등) 을 근거로 신체 7부위를 측정하였다. 또한 써 모 스캔을 사용하여 체온을 측정하였다.

성능/효과

1) 체온 측정값은 대부분 정상인의 체온범위 (36C~37C), 에 속하였으며, 변화 경향은 기상 후 체온이 상승을 하여 13시 경에 최고가 되고 난 후 지속적으로 하강을 하고 있는 전형적인 일주기 패튼을 나타냈다.
2) 쾌적평균피부온도 범위를 기준으로 수면시간 전체(8시간)에 대한 실내온도를 계산한 결과 최 저 23.9C 에서 최대 28.4C 로 나타났다
3) 시간별 추이를 고려한 영역별 실내온도 최저 하한값(2시간 간격)은 21.6C, 22.9C, 24.1C, 23.9C 등으로 나타났으며, 상한값은 28.2C 와 이후 30.1C 등으로 나타났다.
4) 실내온도 1C 변화에 해당하는 평균 피부 온도 변화는 약 0.079C 로 나타났으며, 실내온도 1^ 변화시점은 66분으로 나타났다.
39 였다. Rohlese 침구와 착의한 상태에서 뇌파측정을 하였고 실험 결과 쾌적 수면이 가능한 평균피부온도(MST)의 영역으로서 34.79~35.69 를 제시하였다. Hiroyuki 등은채난기구 등을 사용하여 침상 내 온도 및 습도가 수면에 미치는 영향을 조사한 결과 쾌적한 수면을 위한 피부온도 조건으로서 34.
비율 분석 결과 26C 조건이 공통적으로 가장 높은 비율을 나타냈지만, 22C 및 30C 조건이 제안자 별로 차이가 발생한 것은 실험조건 등의 차이에 그 원인이 있는 것으로 사료된다
회귀식으로부터 실내온도 1C 변화에 해당하는 평균 피부 온도 변화는 약 0.079C 로 나타났다.

참고문헌 (12)

강두희(1992). '생리학 개정4판', 신광출판사, 13- 4-13-5
今井京子(1980). '寢床內暖房時の皮膚溫につい', 家政學硏究, Vol.27 No.1, 49-54
梁瀨度子(1985). '寢具と睡眠', 第1回睡眠環境ツソポヅウム豫告集, 15-20
Soon-Won Lee, Soo Ae Kwon(1997). 'Thermal Environment and Bed climate on Ondol during sleeping in each season', Journal of the Korean Socity of Clothing and Textiles, Vol.21,No.7, 1162-1172
Dong-Gyu Kim, Jong-Soo Kum(2005). 'Evaluation of Thermal Comfort during Sleeping in summer I', Korean Jounal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering, Vol.17, No.5, 1-6
Dong-Gyu Kim, Jong-Soo Kum, Jong-Il Park,(2006). 'Evaluation of Thermal Comfort during Sleeping in summer II', Korean Jounal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering, Vol.18, No.1, 1-6
Dong-Gyu Kim, Jong-Soo Kum, Se-Hwan Kim(2006). 'Evaluation of Thermal Comfort during Sleeping in summer III', Korean Jounal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering, Vol.18, No.7, 535-540
Fanger.P.O.(1972). 'Thermal Comfort', McGraw- Hill Book Company
Hiroyuki Ogino, Yayoi Nishida(1987). Akio Tajima, Teruo Yamamoto and Katsumi Ishi, 'The effects of the temperature of the bed upon sleep(Part 2)', The Eleventh Symposium on Man-Thermal Environment System, 10-13
Haskell, E.H. and Palca, J.W.(1981). 'The Effects of high and low Ambient Temperature on Human Sleep, Electroencephalography and Clinical Neurophysiology', 494-501

상세보기
McCullough, E.A. and Jones, B.W., Huck, J.(1985). 'A comprehensive data base for estmating cloth insulation',ASHRAE Transaction, Vol.91 Part 1, .29-47
Rohles, F.H.(1983). 'New directions in comfort research'. ASHRAE Trans. DC-83-11, No.3, 634-646

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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