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문제 정의
- 그러나 조도수준을 결정하는데 있어 장소 별로 조도 기준을 명시하고 있지만, 암순응에 대한 고려는 미비한 실정이다. 따라서 본 연구는 암순응이 발생되는 어두운 환경에서 조도수준과 표적의 크기에 따른 인간의 시각적 능력을 숫자에 대한 탐지시간 분석을 통하여 파악하고자 한다.
- 결과적으로 조도수준은 KS 조도분류에서 B, C, D의 3수준, 숫자의 크기는 Small, Middle, Large의 3 수준으로 하여 3×3=9개의 조합조건에서 반복 측정이 이루어 지도록 하였다. 본 실험에서 탐지할 표적은 숫자에 의한 간단한 산술식을 이용하였으며(예, 2+5= ), 피실험자들이 산술식을 정확하게 판독하여 인식할 수 있는지 알아보았다. 종속변수는 피실험자가 제시된 산술식의 결과를 응답하는 탐지 시간으로 하였다.
- 본 실험에서는 조도수준과 숫자크기의 효과를 평가하였다. 10, 20, 40 lux의 세 수준에서 숫자를 인식하는데 소요된 탐지시간을 비교한 결과, 조도가 10 lux에서 20 lux 수준으로 증가됨에 따라 탐지시간이 유의하게 감소하였다.
- 본 실험에서는 표적의 크기와 조도수준이 탐지시간에 미치는 영향을 분석하였다. 독립변수는 암실 환경 내의 조도수준과 탐지할 숫자크기로 설정하였다.
- 서론에서 언급한 바와 같이 인간의 일상적 활동과 산업활동 과정에서 명암의 변화가 급격히 이루어지는 환경은 무수히 많다. 본 연구는 밝은 환경에서 어두운 환경으로 들어간 암순응 환경에서 조도수준과 목표물의 크기가 시각적 탐지시간에 미치는 영향을 분석하였다.
제안 방법
- 결과적으로 조도수준은 KS 조도분류에서 B, C, D의 3수준, 숫자의 크기는 Small, Middle, Large의 3 수준으로 하여 3×3=9개의 조합조건에서 반복 측정이 이루어 지도록 하였다.
- 본 실험에서는 표적의 크기와 조도수준이 탐지시간에 미치는 영향을 분석하였다. 독립변수는 암실 환경 내의 조도수준과 탐지할 숫자크기로 설정하였다. 조도수준은 KS 조도 기준에서 언급하고 있는 조도분류를 참고하였으며, 어두운 환경인 A(4 lux)에서 E(100 lux) 범위 중에 아주 어두운 A 분류와 가장 밝은 E 분류를 제외한 중간 범위인 B(10 lux), C(20 lux), D(40 lux)를 사용하였다(지식경제부 기술 표준원, 1998).
- 조도수준과 숫자크기의 교호작용이 있는 경우, 조도수준의 영향이 숫자크기와 혼합되어 주효과와 수준간 평균비교 결과에 영향을 줄 수 있음을 의미한다. 따라서 2인자 교호작용도를 작성하여 교호작용의 원인을 추가적으로 분석하였다(그림 5 참조). 그림 5에서와 같이 조도가 낮은 10 lux 수준에서는 숫자크기에 따른 탐지 시간이 유의한 차이를 보이나, 조도수준이 20 lux, 40 lux로 높아지는 경우에는 그 차이가 유지되지 못하고 비슷한 수준으로 수렴되고 있음을 알 수 있다.
- 조도수준은 KS 조도 기준에서 언급하고 있는 조도분류를 참고하였으며, 어두운 환경인 A(4 lux)에서 E(100 lux) 범위 중에 아주 어두운 A 분류와 가장 밝은 E 분류를 제외한 중간 범위인 B(10 lux), C(20 lux), D(40 lux)를 사용하였다(지식경제부 기술 표준원, 1998). 또한 표적으로 이용된 숫자의 크기는 예비실험에서 탐지가 가능한 크기로 확인된 0.7/min을 가장 작은 수준으로 하고 그보다 큰 0.5/min, 좀 더 큰 0.3/min의 3가지를 설정하였다. 이를 각각 'Small', 'Middle', 'Large'라고 하였다.
- 암실 환경에서 숫자의 명도 차이에 따라 번져 보이는 것을 방지하기 위하여 0, 8, 3과 같은 비슷한 형태의 숫자 사용은 배제하고 나머지 숫자들을 무작위로 선정하여 제시하였다. 또한 피실험자는 암실에 들어가기 전에 명순응이 완전하게 된 이후에 참여하도록 하였다.
- 따라서 숫자를 시각적으로 인식하기 위한 세부크기(Size of the critical detail)는 숫자의 높이(Height)가 아닌 획의 굵기(Stroke width)에 의해 결정된다. 실험에서 획의 굵기는 예비실험에서는 1.0/min, 0.7/min, 0.5/min의 3가지 수준을, 본 실험에서는 예비실험의 결과를 바탕으로 0.7/min, 0.5/min, 0.3/min의 3가지 수준을 사용하였다. 1.
- 암실 내에서 실험조건에 따른 조도수준의 조절은 백열전등에 신성계전사의 정격전류 500W인 SSD-500 조광기(Dimmer Switch)를 연결하는 방법으로 자체 제작한 광원을 이용하였으며, 조도 측정은 유효기간 내에 검교정을 마친 TES사의 TES 1332A 조도계를 사용하였다.
- 7/min, 1/min의 3가지 수준으로 하여 피실험자에게 제시하였다. 암실 환경에서 숫자의 명도 차이에 따라 번져 보이는 것을 방지하기 위하여 0, 8, 3과 같은 비슷한 형태의 숫자 사용은 배제하고 나머지 숫자들을 무작위로 선정하여 제시하였다. 또한 피실험자는 암실에 들어가기 전에 명순응이 완전하게 된 이후에 참여하도록 하였다.
- 참고로 10 lux의 조도수준은 KS 조도분류에서 B 분류에 해당하는 수준으로 "어두운 분위기의 이동이 빈번하지 않은 장소"에 대한 공간조명을 위한 권장조도수준이다(지식경제부 기술표준원, 1998). 앞의 실험 환경에서 설명한 바와 같이 숫자의 크기는 0.5/min, 0.7/min, 1/min의 3가지 수준으로 하여 피실험자에게 제시하였다. 암실 환경에서 숫자의 명도 차이에 따라 번져 보이는 것을 방지하기 위하여 0, 8, 3과 같은 비슷한 형태의 숫자 사용은 배제하고 나머지 숫자들을 무작위로 선정하여 제시하였다.
- 예비실험과 본 실험을 별도로 수행하였다. 예비실험에서는 암순응 환경인 10 lux의 조도수준에서 식별 가능한 표적의 크기와 식별하는데 까지 소요되는 시간을 알아보았으며, 본 실험에서는 예비실험의 결과를 이용하여 탐지 가능한 표적의 최소크기를 결정한 후, 표적의 크기와 조도수준이 탐지 시간에 미치는 영향을 분석하였다.
- 예비실험에서는 암실 환경에서 최대 암순응 시간인 40분 동안 3m 거리에서 식별 가능한 숫자의 크기와 식별하는데까지 소요되는 시간을 알아보았다. 실험을 위한 암실 내의 조도수준은 10 lux로 설정하였다.
- 예비실험이 모두 끝난 이후, 본 실험에서 피실험자에게 주어진 9개의 실험조건은 무작위의 순서로 제시되었으며, 각 실험 간에 약 5분간의 휴식시간을 주어 명순응의 상태로 회복되도록 하였다. 휴식시간 동안 실험자는 실험조건에 따라 조도계와 조광기를 이용하여 암실 내의 조도를 조절하였다.
- 조도수준과 표적의 크기에 따른 탐지소요시간 측정을 위해 실험실 내에 암실을 구성하고 숫자로 된 표적과 광원을 설치하였다. 표적은 피실험자의 눈으로부터 3m 직선거리에 흰색 바탕에 검정색의 숫자로 설치하였으며, 거리 기준에 의해 표적의 크기를 조절하였다.
- 조도와의 교호작용의 영향을 고려하였을 때, 숫자크기가 탐지시간에 미치는 효과는 조도가 낮은 경우와 상대적으로 높은 경우를 구분하여 해석하였다. 결과적으로 조도수준이 20 lux 이상인 경우에는 숫자의 크기를 0.
- 본 실험에서 탐지할 표적은 숫자에 의한 간단한 산술식을 이용하였으며(예, 2+5= ), 피실험자들이 산술식을 정확하게 판독하여 인식할 수 있는지 알아보았다. 종속변수는 피실험자가 제시된 산술식의 결과를 응답하는 탐지 시간으로 하였다.
- 조도수준과 표적의 크기에 따른 탐지소요시간 측정을 위해 실험실 내에 암실을 구성하고 숫자로 된 표적과 광원을 설치하였다. 표적은 피실험자의 눈으로부터 3m 직선거리에 흰색 바탕에 검정색의 숫자로 설치하였으며, 거리 기준에 의해 표적의 크기를 조절하였다.
- 실험에 앞서 피실험자에게 실험의 목적과 방법에 대한 설명이 이루어졌으며, 실험참여에 동의한 피실험자는 실험참여 동의서에 서명하고 시력, 시각이상 유무 등 시각과 연관된 신체 특성에 대한 설문에 응답하였다. 피실험자들은 암실에 들어가기 전에 탐지할 표적의 위치에 대해 사전 숙지를 하였으며, 머리의 위치가 표적으로부터 3m 이내로 들어오는 것을 방지하기 위해 바닥에 피실험자가 탐지할 위치를 표시하여 그 선을 넘지 않도록 하고 가능하면 머리의 위치를 고정하도록 교육하였다.
- 예비실험이 모두 끝난 이후, 본 실험에서 피실험자에게 주어진 9개의 실험조건은 무작위의 순서로 제시되었으며, 각 실험 간에 약 5분간의 휴식시간을 주어 명순응의 상태로 회복되도록 하였다. 휴식시간 동안 실험자는 실험조건에 따라 조도계와 조광기를 이용하여 암실 내의 조도를 조절하였다. 본 연구는 정상 또는 교정시력 기준 1.
대상 데이터
- 0 이상이며 시각 장애가 없는 피실험자를 대상으로 하였으므로 예비실험에서 탐지능력에 이상이 발견된 경우 피실험자에서 제외하였다. 본 연구에서는 예비실험에 참여한 11명의 피실험자 중 한명이 이상자로 발견되어 실험에서 제외하였다.
- 시각 장애 및 질환 병력이 없는 10~30대 남/녀 10명을 대상으로 실험을 실시하였다. 피실험자의 평균 연령은 만 23.
데이터처리
- Statview(5.0) 통계분석용 소프트웨어를 이용하여 실험에서 획득된 탐지시간 자료에 대한 분산분석(ANOVA)을 실시하였다. 분산분석 후에 주효과가 유의한 것으로 나타난 변수에 대해서는 Fisher's PLSD를 이용하여 수준간 평균비교를 하였으며, 통계적 유의 수준은 전체적으로 5%로 설정하여 분석하였다.
- 분산분석 후에 주효과가 유의한 것으로 나타난 변수에 대해서는 Fisher's PLSD를 이용하여 수준간 평균비교를 하였으며, 통계적 유의 수준은 전체적으로 5%로 설정하여 분석하였다.
이론/모형
- 독립변수는 암실 환경 내의 조도수준과 탐지할 숫자크기로 설정하였다. 조도수준은 KS 조도 기준에서 언급하고 있는 조도분류를 참고하였으며, 어두운 환경인 A(4 lux)에서 E(100 lux) 범위 중에 아주 어두운 A 분류와 가장 밝은 E 분류를 제외한 중간 범위인 B(10 lux), C(20 lux), D(40 lux)를 사용하였다(지식경제부 기술 표준원, 1998). 또한 표적으로 이용된 숫자의 크기는 예비실험에서 탐지가 가능한 크기로 확인된 0.
성능/효과
- 본 실험에서는 조도수준과 숫자크기의 효과를 평가하였다. 10, 20, 40 lux의 세 수준에서 숫자를 인식하는데 소요된 탐지시간을 비교한 결과, 조도가 10 lux에서 20 lux 수준으로 증가됨에 따라 탐지시간이 유의하게 감소하였다. 그러나 40 lux 수준으로 증가하였을 때에는 20 lux와 비교하여 탐지시간 감소 정도가 통계적으로 유의하지 않았다.
- 그러나 40 lux 수준으로 증가하였을 때에는 20 lux와 비교하여 탐지시간 감소 정도가 통계적으로 유의하지 않았다. 결과적으로 암순응이 요구되는 작업 환경에서 20 lux 정도의 조도가 적절한 수준임을 알 수 있었다. 20 lux의 조도는 미국방성 MIL-STD 1472F에서 비상등(Emergency light)의 권고치로 제시하고 있는 30 lux 보다는 낮은 수준이다(U.
- 이상과 같은 주효과와 수준간 모평균차이 검정의 결과는 인자간에 교호작용이 없는 경우에 신뢰가 가능하다. 그러나 앞서 기술한 바와 같이 조도수준과 숫자크기의 2인자 교호작용의 효과에 대한 수치검정 결과는 통계적으로 매우 유의하게 나타났다(p=0.0089). 조도수준과 숫자크기의 교호작용이 있는 경우, 조도수준의 영향이 숫자크기와 혼합되어 주효과와 수준간 평균비교 결과에 영향을 줄 수 있음을 의미한다.
- 세 수준의 숫자크기에서 탐지시간을 서로 비교한 결과, Small과 Large, Small과 Middle 간에 탐지시간의 차이가 유의한 것으로 나타났다(각각 p<0.0001, p=0.0008).
- 표 2는 분산분석에서 주효과가 유의한 것으로 나타난 조도수준에 대하여 수준간 평균비교를 수행한 Fisher's PLSD 분석결과를 보여주고 있다. 세 수준의 조도에서 숫자를 인식하는데 소요된 탐지시간을 각각 비교한 결과, 10 lux(평균=181.4초)와 20 lux(평균=48.267초), 10 lux와 40 lux(평균=34.8초) 사이에서 각각 탐지시간에 통계적으로 유의한 차이가 있는 것으로 나타났다. 그러나 20 lux와 40 lux 사이에는 탐지시간에 유의한 변화를 확인할 수 없었다(p=0.
- 암순응 환경에서 시각능력에 관한 예비실험 결과, 암순응 환경에서 실험에 정상적으로 참여한 10명의 피실험자 모두가 판독하여 인식한 숫자의 크기는 예비실험에서 사용한 VerySmall, Small, Middle의 세 숫자크기 중 Middle과 Small로 나타났다. Middle을 인식하는데 소요된 시간은 평균 317.
- 암실 환경에서 인식 가능한 숫자의 크기를 파악하기 위한 예비실험 결과, 실험에서 적용한 10 lux에서 피실험자 모두에게 인식이 가능한 숫자의 최소크기는 획의 굵기가 눈에 구현하는 시각도가 1.6분인 0.7/min(Small)의 숫자로 확인되었으며, 인식하는데 소요된 시간은 평균 761.9초로 나타났다. 이 보다 작은 1.
- 이상과 같은 주효과와 수준간 모평균차이 검정의 결과는 인자간에 교호작용이 없는 경우에 신뢰가 가능하다. 그러나 앞서 기술한 바와 같이 조도수준과 숫자크기의 2인자 교호작용의 효과에 대한 수치검정 결과는 통계적으로 매우 유의하게 나타났다(p=0.
- 참고로 예비실험에서 처리된 가장 작은 크기의 숫자(1.0/ min)에 대해서는 피실험자 10명 중 3명 만이 인식이 가능하였으며, 평균 894.33초(표준편차=308.02)가 소요되었다. 그림 2는 숫자의 크기 별 평균 탐지시간을 비교하여 보여 주고 있다.
- 탐지시간 자료에 대하여 분산분석을 수행한 결과, 조도수준에 대한 주효과(F2,81=10.137, p=0.0001)와 숫자크기에 대한 주효과(F2,81=17.063, p=<0.0001)가 모두 유의수준 5%에서 유의한 것으로 나타났다.
후속연구
- 본 연구의 결과는 암순응이 발생되는 어두운 환경에서 적절한 조도의 기준과 조도수준에 따른 시각적 표적(예, 경고 문구, 안내문 등)의 크기를 설계하기 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 그러나 본 연구는 몇 가지 추후 연구과제를 남겨두고 있다.
- 둘째, 인간 시각능력의 주요 인자인 나이를 고려하지 않고 있다. 향후 시각능력이 급격히 감퇴되는 고령층의 암순응 능력을 이해하기 위한 연구가 이루어져야 할 것으로 생각된다. 끝으로, 서론에서 언급된 "빛의 차폐효과"에 따른 순간적 암순응이 시각적 수행도에 미치는 영향은 안전의 측면에서 오히려 중요한 요인이 될 수 있다.
- 끝으로, 서론에서 언급된 "빛의 차폐효과"에 따른 순간적 암순응이 시각적 수행도에 미치는 영향은 안전의 측면에서 오히려 중요한 요인이 될 수 있다. 향후 이에 대한 후속연구가 기대된다.
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