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문제 정의
- 본 연구에서는 터널을 주행 중인 운전자는 안전한 운전을 위해 터널내에서 일정수준의 시각 각성수준을 유지한다고 가정하였고, 장대터널로 인한 운전자의 반응변화를 분석 . 제시함으로써 장대터널 설계 등을 위한 기초자료를 제공하는데 연구의 목적이 있다.
가설 설정
- . 장시간 터널 내 주행은 운전자에게 압박감 및 폐쇄감을 주어 심리적으로 불안한 상태가 된다.
- 으로써 터널진입에서부터 장대터널을 주행중인 운전자의 반' 응변화를 분석하였다. 본 연구에서는 터널을 주행 중인 운전자는 안전한 운전을 위해 터널내에서 일정수준의 시각 각성수준을 유지한다고 가정하였고, 장대터널로 인한 운전자의 반응변화를 분석 . 제시함으로써 장대터널 설계 등을 위한 기초자료를 제공하는데 연구의 목적이 있다.
제안 방법
- 실험은 주행조건이 양호한 맑은날 평일 14:00~ 18:00 시간대에 수행되었으며 자료수집시의 교통량 조건은 서비스 수준 "C”수준 이었다. 실험차량은 주행차로인 2차로로 주행토록 하였으며, 주행속도는 최고제한속도인 100km/h로 주행토록 하였다.
- 안정 상태에서 수집된 생체신호는 Normalization 분석과정에서 사용되며 이러한 과정을 통해 개개인의 차이를 없앨 수 있다.(식2) 실험은 장수IC에서 출발하여 육십령터널을 지나 서상IC에서 복귀하는 과정으로 진행하였다.
- 설명하였다. 그리고 피실험자의 인체계측자료 (키, 몸무게)를 측정하고, 실험과 관련된 운전경력, 주관적인 건강상태, 주관적인 심리상태 등에 관한 설문조사를 실시하였다.
- 따라서 본 연구에서는 중부고속도로 대전~통영 구간 상의 장대터널인 육십령터널을 대상으로 터널 진입부에서부터 터널구간주행을 포함한 터널 진출부까지의 운전자 시각수준변화를 후두엽부위의 뇌파 중 베타파를 측정하여 분석하였다. 실험에 참여한 피실험자수는 총 10명으로 다음과 같은 결론을 도출하였다.
- 실험실시 전에는 약물복용이나 흡연, 커피, 알코올 (술)을 복용하지 않도록 하였으며, 피실험자는 피로가 누적되지 않은 상태에서 실험에 참여토록 하였다. 또한 피실험자는 과거의 사고나 운전경력 등을 고려하여 선정하였다.
- 육십령터널 주행시 터널진입부터 터널진출까지의 운전자 시각수준반응을 약 200m 단위구간(7.2초)으로 나누어 비교분석하였다. 통계적으로 어느 지점에서 차이가 나기 시작하는지를 분석하기 위하여 분산분석과 Duncan Test를 수행하였다.
- 육십령터널로 진입하여 터널내를 주행 중인 운전자의 시각 수준 반응을 분석하였다 . 터널 내부 주행평균값은 23.
- 정량화 힘.으로써 터널진입에서부터 장대터널을 주행중인 운전자의 반' 응변화를 분석하였다. 본 연구에서는 터널을 주행 중인 운전자는 안전한 운전을 위해 터널내에서 일정수준의 시각 각성수준을 유지한다고 가정하였고, 장대터널로 인한 운전자의 반응변화를 분석 .
- 이에 본 연구에서는 중부고속도로 대전~통영 구간에 위치한 장대터널인 육십령터널을 대상으로 실제 현장 주행 실험을 실시하였으며, 운전자 뇌파 중 베타파를 이용하여 운전자의 시각 각성 량(Workload) 을 정량화 힘.으로써 터널진입에서부터 장대터널을 주행중인 운전자의 반' 응변화를 분석하였다.
- 분석파라메터로는 상대 파워스펙트럼 분석에서 얻어진 값을 Normalization분석하여 얻어진 값(식(2))을 사용하였다. 자료수집 및 분석과정에서 최대값 및 최소값을 제거하는 노이즈 필터링을 포함하였다.(정봉조, 2003) 분석은 7.
대상 데이터
- 고속도로에서 운전 중인 운전자에게서 계측장비를 이용하여 데이터를 수집하는 것은 교통 안전상 위험요인이 될 수 있어 피실험자는 가능한 운전경력이 많은 운전자를 선정하였다. 피실험자들은 자의적으로 실험에 참여하였으며 실험에 대한 대가는 지불되지 않았다.
- 1). 따라서 본 연구에서는 10명의 피실험자를 대상으로 현장 주행실험을 실시하였다.
- 휴식시간을 주었다. 생체신호 측정장비로는 Biopac 사의 뇌파측정장비(MP100SWS)를 이용하여 자료를 수집하였다.<그림 5>
- 수집 자료에는 생체신호(뇌의 후두엽 뇌파)와 실험 차량의 속도, 주변 주행환경 자료를 수집하였다. 뇌의 후두엽은 시각적인 정보처리 감각령으로 알려져 있어(R.
- 분석하였다. 실험에 참여한 피실험자수는 총 10명으로 다음과 같은 결론을 도출하였다.
- 시간대에 수행되었으며 자료수집시의 교통량 조건은 서비스 수준 "C”수준 이었다. 실험차량은 주행차로인 2차로로 주행토록 하였으며, 주행속도는 최고제한속도인 100km/h로 주행토록 하였다.
- 이러한 조건을 고려하여 중부고속도로 대전~통영 구간의 터널 중 육십령터널을 선정하였으며, , , 는 터널의 기하구조 특성 및 위치를 나타내고 있다.
- 피실험자는 과거에 뇌질환이나 심장질환으로 인해 입원하거나 치료를 받은 적이 없고, 색맹, 색약 등 시각 기능에 이상이 없는 신체 건강한 정상인을 대상으로 하였다. 실험실시 전에는 약물복용이나 흡연, 커피, 알코올 (술)을 복용하지 않도록 하였으며, 피실험자는 피로가 누적되지 않은 상태에서 실험에 참여토록 하였다.
데이터처리
- 이 차이는 일원 분산분석법을 통해 분석한 결과, 통계적으로 유의하게 나타났으며 그 분석결과는에 제시하였다.
- 2초)으로 나누어 비교분석하였다. 통계적으로 어느 지점에서 차이가 나기 시작하는지를 분석하기 위하여 분산분석과 Duncan Test를 수행하였다. 그 결과는<표 6>과<표 7>에 제시하였다.
이론/모형
- Cooper(1980), 김주영(1999), 정봉조(2002)) 본 실험의 목적에 부합되어 선정되었다. 본 연구에서 수집된 생체신호의 정 량화 방법은 FFT(Fast Fourier Transform) 분석을 통하여 뇌파의 주파수 대역별로 상대 파워스펙트럼 값(식(1))을 구하고 이 중에서 운전자의 각성과 관련을 가지는 것으로 알려진 베타파 값을 분석하였다. 분석파라메터로는 상대 파워스펙트럼 분석에서 얻어진 값을 Normalization분석하여 얻어진 값(식(2))을 사용하였다.
- 본 연구에서 수집된 생체신호의 정 량화 방법은 FFT(Fast Fourier Transform) 분석을 통하여 뇌파의 주파수 대역별로 상대 파워스펙트럼 값(식(1))을 구하고 이 중에서 운전자의 각성과 관련을 가지는 것으로 알려진 베타파 값을 분석하였다. 분석파라메터로는 상대 파워스펙트럼 분석에서 얻어진 값을 Normalization분석하여 얻어진 값(식(2))을 사용하였다. 자료수집 및 분석과정에서 최대값 및 최소값을 제거하는 노이즈 필터링을 포함하였다.
성능/효과
- 둘째, 장대터널을 주행 중인 운전자의 평균 시각 각성 값은 23.86으로 터널 진입전과 비교시 34.5% 증가하여 장대 터널 진입후 주행상황에서도 시각적 각성상태가 꾸준하게 유지되는 것을 알 수 있다. 이 또한 터널의 기하구조(터널길。I, 터널내부의 총폭, 터널내의 조도 등) 와터널주행에 대한 운전자의 심리적인 요인에서 그 원인을 유추할 수 있다.
- 분산분석 결과 F-통계량의 값이 0.05보다 작기 때문에 19개구간간에 차이가 있는 것으로 해석되며, 어느 구간과 어느 구간 간에 차이가 있는지 알기위해 다중비교 방법 중 Duncan test를 실시하였으며, 의 Duncan Grouping에서 보듯이 3개의 그룹(에서 A, B, C그룹)으로 집단이 분류되었으며 이 중 C그룹 (에서 Group 2)은 1.0km, 2.4km구간(에서 A그룹과 그룹이 서로 겹치지 않는 구간) 에서타그룹(A그룹과 B그룹)과 유의미한 결과를 보였다.
- 총 10명의 평균값이다. 분석결과 운전자 시각수준변화량은 터널 진입전 200m 지점에서 17.74로 나타났으며 터널입구에서는 25.이로 나타나 약 41%의 증가를 보이는 것으로 나타났다. 이 차이는 일원 분산분석법을 통해 분석한 결과, 통계적으로 유의하게 나타났으며 그 분석결과는<표 3>에 제시하였다.
- 생체신호 측정장비를 차량에 설치하고 신호수집을 위한 센서를 부착한 뒤 운전자의 거부반응이 없도록 충분한 휴식시간을 주었다. 생체신호 측정장비로는 Biopac 사의 뇌파측정장비(MP100SWS)를 이용하여 자료를 수집하였다.
- 셋째, 장대터널구간을 200m 단위 구간(7.2초)으로 나누어 분석한 결과 터널 진입후 1.0km구간과 2.4km 구간에서 통계적으로 타 구간과 유의한 차이를 보였다. 이러한 차이는 앞서 설명한 바와 마찬가지로 터널의 기하구조와 터널주행에 대한 운전자의 심리적인 요인으로 인한 시각반응의 변화에서 그 원인을 유추할 수 있다.
- 김종민(2006)은 터널시뮬레이터 실험을 통해 운전자 및 차량 주행특성을 주관적 설문조사와 생체반응자료를 수집하였다. 운전자는 터널진입시와 터널 내에서 심리적 압박감이 발생하였으며, 폐쇄된 터널 특성으로 인해 시각적 피로를 느끼는 것으로 분석하였다. Bosurgi G.
- <그림 7>은 터널구간내에서의 각성변화를 종합하여 그래프로 나타낸 것이며, 터널진입후 LOkm구간과 2.4km구간에서 운전자가 장대터널에서 갖는 평균각성 (Value = 23.86)보다 낮게 나타났으며 이는 통계적으로 유의한 결과를 나타내었다. 추가적으로 각 집단들의 분산 동질성을 확인하기 위한 leven의 등분산 검증결과 등 분산 가정을 만족했기 때문에(P>.
- 첫째, 운전자의 시각 각성수준은 터널 진입전 200m 지 점 (value = 17.74) 에서 터널 입구(value = 25.01) 까지 약 41% 증가하는 것으로 나타났다. 이는 운전자가 시각적으로 각성되는 양이 증가한 것으로 H.
- 분석하였다 . 터널 내부 주행평균값은 23.86으로 터널 진입전 200m 지점의 반응값 17.74보다 34.5% 높았으며 집단간의 차이를 보기위한 분산분석 및 Duncan test결과, A그룹과 B그룹이 터널진입전 200m 지점과 장대터널내로 구분되어 통계적으로 유의하였다. 터널 진출후 200m 지점의 반응값은 20.
- 5% 높았으며 집단간의 차이를 보기위한 분산분석 및 Duncan test결과, A그룹과 B그룹이 터널진입전 200m 지점과 장대터널내로 구분되어 통계적으로 유의하였다. 터널 진출후 200m 지점의 반응값은 20.63으로 터널 주행 구간보다 15.6% 낮은 것으로 나타났으나 Duncan test 결과에서 통계적으로는 유의하지 않게 나타났다. 분석결과는 <그림 7>과 <표 4>, <표5>에 제시하였다.
- 구간보다 더 크게 나타난다고 주장하였다. 특히 터널 부 지체추정 모형을 개발하여 적용한 결과, 터널 진입부의 속도감소는 터널전방 종단구배, 곡선반경, 터널 연장에 의해 가장 크게 영향을 받음을 증명하였다. 김호영 (1999)은 운전자의 시각행태를 분석할 수 있는 TALK EYE장비를 이용하여 고속도로 터널구간에서의 운전자 시각 반응을 분석하였다.
후속연구
- 본 연구는 장대터널 중에서 육십령터널에 한정된 결과이므로 컴퓨터 드라이빙 시뮬레이터 등을 통한 장대 터널 연구 혹은 현재 고속도로 최장터널인 죽령터널 (L=4.6km)등을 대상으로 운전자 각성변화에 대한 추가적인 연구가 요구되며 다양한 운전연령층을 대상으로 한 연구도 필요하다고 판단된다.
- 특히 장대터널의 개소수 및 연장은 증가추세에 있으므로 도로설계시에 터널설계와 관련된 기하구조적 특성인 터널내 도로의 곡선반경, 차로수, 터널 진입부 및 진출부 설계공법, 환기팬 설치, 조명등의 종류 외에도 실제로 터널을 주행하는 운전자의 주의력을 향상시키는 시설물, 터널내 사고시의 정보체계, 주행특성, 표지판 설치, 터널의 연속설치 등에 대해서는 관련연구가 확대되어야 할 필요가 있다고 하겠다.
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