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문제 정의
- 본논문에서는시트밑판과발판의높이가변함에 따라 체압분포의 차이가 불편함에 주는 영향을 분석하기 위한 실험을 실시하였다. 주관적 평가는 크기예측법(magnitude estimation method)10)을 이용하여 수치화 하였고, 시트의 체압분포를 이용하여 객관적 불편함을 수치화 하였다.
가설 설정
- 데이터가 무작위라면 각 열에서 순위의 합이 n(k+1)/2가 될것이다. j번째 조건 또는 열에서 순위의 중간값이 H0와 같다고 귀무가설을 설정하고, 유의수준에 해당하는 기각치 보다 Fr의 값이 크거나 같으면, H0은 H1로 대체되며, 귀무가설은 기각된다. 즉, 실험 조건이 상관성을 가진다고 평가할 수 있다.
제안 방법
- 주관적 평가는 크기예측법(magnitude estimation method)10)을 이용하여 수치화 하였고, 시트의 체압분포를 이용하여 객관적 불편함을 수치화 하였다. 그리고 이러한 주관적 수치와 객관적 수치의 상관도를분석하였다.
- 주관적 평가를 수치화 하기위해 심리물리학(psychophysics) 측정법의 한가지인 크기예측법을 사용 하였다. 기준시트의 불편함을 100점으로 설정하여 주관 평가자로 하여금 불편함의 정도와 평가지수를 기억하게 하고, 기준 시트보다 더 불쾌할 경우에는 100~500점사이의 값을 결정하도록 하였으며, 기준 시트보다 덜 불쾌할 경우에는 0~100점 사이의 값을 결정하도록 하였다. 예를 들어 기준 신호에 비해 불편함이 2배 커졌으면 200점, 반으로 줄었으면 50점을 주도록 하였다.
- 이 제안한 운전자의 자세가 될 수 있도록 시트 밑판과 발판의 높이를 조절하였고, 이 자세를 기준자세로 설정하였다. 기준자세를 중심으로 시트 밑판의 각도를 0°, 6°, 12°의 3단계로 나누었으며, 발판의 높이도 0cm, 3cm, 6cm 로 3단계로 나누어 총 9가지 종류의 자세 조합으로 시트를 평가하였다. 평가 가능한 9가지 자세의 조합을 Fig.
- 평가는 3번 반복 수행하였으며, 각 시험 사이에는 휴식시간을 두어서 평가자의 집중력이 떨어지지 않도록 하였다. 만약 주관 평가자가 불편함의 정도를 결정하지 못할 경우에는 평가항목을 건너뛰고 다음 항목을 먼저 평가하고 시험 후반에 다시 평가하였다.
- 실험에 참가한 평가자들은 실험 전 평가의 목적 및 방법에 대한 교육을 실시하여 충분히 숙지하도록 하였다. 시각적인 선입견과 작동음으로 인한 평가오차를 줄이기 위하여 평가자는 눈가리개(eye mask)와 귀마개(ear plug)를 착용하였다. 평가자들은실험 전 시트의 평가 방법 및 감각을 익히기 위해서 몇 가지 상태에 대해서 예비실험을 실시하였다.
- 실험에 사용된 시트는 시트 밑판의 각도를 지면에 대해 0°에서 15°까지 3°단위로 설정가능하며, 평가 중 밑판의 각도와 발판의 높이를 제외하고 불편함에 영향을 주는 요인을 배제하기 위하여 단단한 나무를 사용하여 밑판과 발판을 제작하였다. 시트의 발판은 신속히 높이를 변화 시킬 수 있도록 실험에 사용할 발판을 제작하여 교환하는 방식으로 시트와 발판 사이의 높이를 조절하였다. 실험에 사용된 시트를 Fig.
- 실험의 순서는 평가자가 인지하지 못하도록 임의로(random)로 생성하였으며, 3번 반복 실험하여 중간값(median value)을 이용하였다.
- 예를 들어 기준 신호에 비해 불편함이 2배 커졌으면 200점, 반으로 줄었으면 50점을 주도록 하였다. 예비실험에서 종이에 그려진 원의 크기를 비교하는 방법을 통하여 평가자에게 크기예측법을 숙달시켰다.
- 주관적 평가는 시험자의 질문에 평가자가 답하는 형식으로 이루어졌다. 평가는 3번 반복 수행하였으며, 각 시험 사이에는 휴식시간을 두어서 평가자의 집중력이 떨어지지 않도록 하였다. 만약 주관 평가자가 불편함의 정도를 결정하지 못할 경우에는 평가항목을 건너뛰고 다음 항목을 먼저 평가하고 시험 후반에 다시 평가하였다.
- 시각적인 선입견과 작동음으로 인한 평가오차를 줄이기 위하여 평가자는 눈가리개(eye mask)와 귀마개(ear plug)를 착용하였다. 평가자들은실험 전 시트의 평가 방법 및 감각을 익히기 위해서 몇 가지 상태에 대해서 예비실험을 실시하였다.
- 평가자의 자세는 Matsuoka11)와 Park12)이 제안한 운전자의 자세가 될 수 있도록 시트 밑판과 발판의 높이를 조절하였고, 이 자세를 기준자세로 설정하였다. 기준자세를 중심으로 시트 밑판의 각도를 0°, 6°, 12°의 3단계로 나누었으며, 발판의 높이도 0cm, 3cm, 6cm 로 3단계로 나누어 총 9가지 종류의 자세 조합으로 시트를 평가하였다.
대상 데이터
- 시트의 밑판 각도와 발판의 높이 변화에 따른 불편함의 변화를 주관적으로 평가하는 평가자(subjects)는 만 23세에서 31세 사이의 남자 12명을 대상으로 하였으며, 피시험자에 대한 인체 측정 데이터는 Table 1에 나타내었다.
- 실험에 사용된 시트는 시트 밑판의 각도를 지면에 대해 0°에서 15°까지 3°단위로 설정가능하며, 평가 중 밑판의 각도와 발판의 높이를 제외하고 불편함에 영향을 주는 요인을 배제하기 위하여 단단한 나무를 사용하여 밑판과 발판을 제작하였다. 시트의 발판은 신속히 높이를 변화 시킬 수 있도록 실험에 사용할 발판을 제작하여 교환하는 방식으로 시트와 발판 사이의 높이를 조절하였다.
데이터처리
- 두 번째, 주관적 평가 결과와 시트 밑판의 각도및 발판 높이 변화 사이의 상관도는Friedman의 이원분산분석을 이용하여 Table 2에 나타내었다. 더 높은 유의수준을 만족한다고 상관도가 더 높은 것은 아니지만, 상관성을 가질 확률이 증가한다.
- 본 연구에서는 평가자가 임의로 선택한 순서에 따라 평가를 수행한 12명의 주관적 평가 결과와 시트의 밑판 및 발판 상관도를 분석하기 위하여 Friedman의 이원분산분석(the Friedman two-way ANalysis Of VAriance by rank)을 사용하였으며, 다음 식에 나타내었다.
- 세 번째, 12명의 평가자가 크기 예측법을 사용하여 평가한 주관적 평가값과 체압분포 센서를 통해서 측정된 압력과의 상관도를 분석하기 위하여 선형회귀(linear regression)법을 적용하여 상수K와 지수 α 및상관계수(correlation coefficient)를 구하였다.
- 주관평가에서 평가자의 수는 결과의 신뢰성과 매우 밀접한 관련이 있으며 많을수록 바람직하고 그경우 대표 값으로 평균값을 사용하였다. 하지만 평가자의 수가 적을 경우 평균값을 사용하면 편차가 큰 특정한 주관 평가자에 의해서 평균값이 지나치게 과대평가 되거나 과소평가 될 수 있기 때문에, 본 실험에서는 중간값 분석을 이용하는 비매개변수 통계학(nonparametric statistics)13)을 활용하였다.
이론/모형
- 본 실험에서는 평가자들의 주관적 평가 결과와 체압분포 결과 사이의 상관관계를 분석하기 위해 Stevens의 심리물리학적 급수 법칙(psycho-physical power law)10)을이용했으며, 다음식과같다.
- 본논문에서는시트밑판과발판의높이가변함에 따라 체압분포의 차이가 불편함에 주는 영향을 분석하기 위한 실험을 실시하였다. 주관적 평가는 크기예측법(magnitude estimation method)10)을 이용하여 수치화 하였고, 시트의 체압분포를 이용하여 객관적 불편함을 수치화 하였다. 그리고 이러한 주관적 수치와 객관적 수치의 상관도를분석하였다.
- 주관적 평가를 수치화 하기위해 심리물리학(psychophysics) 측정법의 한가지인 크기예측법을 사용 하였다. 기준시트의 불편함을 100점으로 설정하여 주관 평가자로 하여금 불편함의 정도와 평가지수를 기억하게 하고, 기준 시트보다 더 불쾌할 경우에는 100~500점사이의 값을 결정하도록 하였으며, 기준 시트보다 덜 불쾌할 경우에는 0~100점 사이의 값을 결정하도록 하였다.
- 주관평가에서 평가자의 수는 결과의 신뢰성과 매우 밀접한 관련이 있으며 많을수록 바람직하고 그경우 대표 값으로 평균값을 사용하였다. 하지만 평가자의 수가 적을 경우 평균값을 사용하면 편차가 큰 특정한 주관 평가자에 의해서 평균값이 지나치게 과대평가 되거나 과소평가 될 수 있기 때문에, 본 실험에서는 중간값 분석을 이용하는 비매개변수 통계학(nonparametric statistics)13)을 활용하였다. 이 경우 평가자 수가 많지 않아도 비교적 신뢰성 있는 통계 결과를 얻을 수 있는 것으로 알려져 있다.
성능/효과
- 12명의 평가자를 대상으로 9가지 착석 자세에 대한 주관적 평가 결과를 크기예측법을 사용한 결과 평가자들은 시트의 밑판이 수평을 이룰 때 보다 일정 각도, 일정 높이의 시트밑판과 발판의 조합에서 더욱 편안함을 느끼고 있었다.
- 주관적 평가 결과와 시트 밑판의 각도 및 발판 높이 변화 사이의 상관도를 Friedman의 이원분산분석을 이용하여 평가하면, 시트 밑판의 각도 변화가 시트 발판의 높이 변화보다 불편함에 더 많은 영향을 주고있다.
- 주관적 평가 결과와 체압분포 측정치중 최대 압력값 사이의 상관도를 시트 밑판의 각도 및 발판 높이 변화에 대하여 정신물리학적 법칙을 사용하여 분석하면, 시트의 발판의 높이 변화가 체압분포 변화에 더 많은 영향을 준다.
- Table 3에 시트 발판의 높이 변화에 따른 체압분포 센서에서 측정된 최대압력과 주관적 평가값 사이의 상수 K와 지수 α 및 상관계수를 나타내었다. 최대압력과 주관적 평가 결과 사이의 상관도는 시트 밑판이 고정이고 발판의 높이가 변화할 때가 시트 발판이 고정이고 밑판을 변화시킬 때 보다 높았다. 밑판이 0cm로 고정일 때를 제외하고는 0.
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