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문제 정의
- , 1996; Sohn & Doane, 2004). 따라서 본 연구에서는 개인의 공간 정보 처리와 관련된 용량을 측정하기 위해 공간 작업기억 용량만을 측정하였다.
- 왜냐하면 비정상적인 상황에서는 한 번도 경험하지 않은 상황에 대처하여야 하며 성공적인 수행을 위해서는 중요한 원리에 대한 심도 있는 이해와 시스템의 작동 원리에 대한 지식이 필요할 것이기 때문이다. 따라서 본 연구에서는 정상 상황과 비정상 상황에서의 수행에는 서로 다른 요인들이 영향을 미칠 것이라고 보고, 경험의 양 이외에 비정상 상황에서의 우수한 수행을 예측하는 개인적인 변인이 무엇인지 탐색하는 목적을 가지고 있다.
- 본 연구는 이러한 전문가 수행 관점(expert- performance approach)이 항공 분야에서도 적용될 것이라는 전제 하에 진행되었다. 최근의 기술 발달로 인해 조종과 관련된 업무는 단순히 기계를 조작하는 조작 스킬 이외에도 정보를 해석하고 통합하고, 개정하고, 상황에 가장 적합한 판단과 선택을 내려야 하는 고도의 인지적 과제로 변했다.
제안 방법
- 실험참가자들은 비행경험 및 인구학적 배경을 묻는 설문지를 작성한 후, 작업 기억 용량 과제와 연달아 상황인식 과제를 수행하였다. 먼저 작업 기억 용량 과제를 위해서 참가자들에게 짧은 문자세트 (2개의 문자로 이루어짐)부터 긴 문자 세트(5개의 문자로 이루어짐)까지 순서대로 제시되었다. 모니터에 문자가 나타나면 참가자들은 문자가 정상적인지 혹은 거울에 비친 모습인지를 큰 소리로 응답하도록 하였고 문자들이 전부 나타난 후에는 제시된 각 문자가 회전된 방향을 차례대로 버튼을 이용하여 반응하도록 하였다.
- 이를 위해 실험시작 전에 실험참가자들의 비행교육과 경험에 대한 설문지 응답 자료를 수집하였다. 먼저 참가자들의 작업 기억 용량을 측정하는 과제를 수행하도록 하고 뒤이어 수행을 측정하기 위해 상황인식 과제를 제시하고 비행 상황인식 정확도와 비행 상황 자극에 대한 반응시간을 측정하였다. 구체적인 실험참가자, 실험자극, 및 실험절차는 다음과 같다.
- 먼저 작업 기억 용량 과제를 위해서 참가자들에게 짧은 문자세트 (2개의 문자로 이루어짐)부터 긴 문자 세트(5개의 문자로 이루어짐)까지 순서대로 제시되었다. 모니터에 문자가 나타나면 참가자들은 문자가 정상적인지 혹은 거울에 비친 모습인지를 큰 소리로 응답하도록 하였고 문자들이 전부 나타난 후에는 제시된 각 문자가 회전된 방향을 차례대로 버튼을 이용하여 반응하도록 하였다. 처음 5번의 시행 동안은 두 개의 문자로 이루어진 문자 세트들의 회전 방향을 기억하여야 했으며 다음에 몇 개의 문자가 나타날 것인지 알려준 후에 점점 긴 문자 세트들의 회전 방향을 기억하여야 했다(3, 4, 5개의 문자 세트 역시 각 5번의 시행).
- 본 실험에서 사용된 비행 상황인식 과제는 앞에서 언급한 상황인식의 정의를 반영하도록 제작되었다. 각 실험참가자에게 Fig.
- 실험참가자들은 비행경험 및 인구학적 배경을 묻는 설문지를 작성한 후, 작업 기억 용량 과제와 연달아 상황인식 과제를 수행하였다. 먼저 작업 기억 용량 과제를 위해서 참가자들에게 짧은 문자세트 (2개의 문자로 이루어짐)부터 긴 문자 세트(5개의 문자로 이루어짐)까지 순서대로 제시되었다.
- 36). 이후 판별 분석이 실시되었는데 고, 저 수행 집단을 종속 변인으로 하고 공간 작업 기억 용량, 연령, 계기 비행 증명 소지 여부, 총 비행시간, 총 계기비행 시간, 최근 90일 이내의 비행시간을 예측변인으로 선정하였다. 선정된 변수들 중 비행시간과 관련된 변수들은 경험의 양을 대표하는 변인들로 선정되었으며 계기비행 증명 여부는 Henderson-Everhardus (2004)의 연구에서와 같이 의도된 연습에 대한 지표로 선정되었다.
- 작업 기억 용량을 측정하기 위해 참가자들에게 일련의 영어 알파벳 대문자들(F, J, L, P, R)을 보여주었는데 이때 알파벳 대문자들은 정상적인 모양이거나 혹은 거울에 비친 모습으로 제시되었으며 각각 서로 다른 방향으로 회전된 모양으로 나타나도록 하였다. 참가자들은 각각의 문자가 정상이었는지 혹은 거울에 비친 모습이었는지를 큰 소리로 응답하고 뒤이어 어떤 방향으로 회전되어 있었는지를 제시된 순서에 따라 가능한 빨리 그리고 정확히 응답하여야 했다.
- 전문성의 차이가 나는 조종사들(전문가/초보자)을 대상으로 상황의 특수성에서(정상적/비정상적) 차이가 나는 비행 상황을 제시하여 상황인식을 측정하였다. 이를 위해 실험시작 전에 실험참가자들의 비행교육과 경험에 대한 설문지 응답 자료를 수집하였다.
- 조종사들의 상황 인식 정도를 측정하기 위해 “consistent" 판단에 대한 적중(hit)과 오 경보(false alarm) 비율을 계산하였다.
- 그리고 나면 다음 시행이 시작되었다. 참가자들은 각 블록을 시작할 때에 이 절차에 익숙해지도록 2번 혹은 3번의 연습시행을 하였다. 연습시행에서는 판단의 정확성에 대한 피드백을 주었으나 실제 실험시행에서는 피드백을 주지 않았다.
대상 데이터
- 본 실험을 위한 참가자들은 미국 동부지역의 비행학교 소속 조종사 43명이었으며(평균 연령 43.94세, 최소 연령은 18세, 최대 연령은 65세), $50의 실험 참가 수당을 받고 실험에 참가하였다. 이들의 총 비행 시간은 최소 52 시간에서 최대 5500시간이었으며 평균 총 비행시간은 1149.
- 전문성의 차이가 나는 조종사들(전문가/초보자)을 대상으로 상황의 특수성에서(정상적/비정상적) 차이가 나는 비행 상황을 제시하여 상황인식을 측정하였다. 이를 위해 실험시작 전에 실험참가자들의 비행교육과 경험에 대한 설문지 응답 자료를 수집하였다. 먼저 참가자들의 작업 기억 용량을 측정하는 과제를 수행하도록 하고 뒤이어 수행을 측정하기 위해 상황인식 과제를 제시하고 비행 상황인식 정확도와 비행 상황 자극에 대한 반응시간을 측정하였다.
- 참가자들은 각각의 문자가 정상이었는지 혹은 거울에 비친 모습이었는지를 큰 소리로 응답하고 뒤이어 어떤 방향으로 회전되어 있었는지를 제시된 순서에 따라 가능한 빨리 그리고 정확히 응답하여야 했다. 작업 기억 용량 과제를 위해서 총 20개의 문자 세트가 제작되었다 (2, 3, 4, 5개의 문자로 제작된 세트 각 5개씩). 공간 작업 기억 용량을 계산하는 과정은 Shah와 Miyake (1996)의 방법과 동일한 방법이 사용되었다.
데이터처리
- 정상 상황과 비정상 상황에서의 수행을 예측하는 변인을 밝히기 위해서 단계적 판별분석이 사용되었다. 먼저 정상 상황에서의 수행 점수의 중앙치(median) 값에 따라 각각 평균 이상의 고 수행 집단(22명, 평균은 2.
이론/모형
- Shah와 Miyake (1996)의 점수 계산법에 따라 참가자들의 공간 작업 기억 용량을 계산하였다. 참가자들의 작업 기억 용량은 모든 문자의 방향을 순서대로 정확히 회상한 문자세트의 최대 크기로 정의되었다 (각 세트 크기별로 준비된 5개 중 적어도 3개 이상 맞춘 경우).
- 본 실험을 위해서 Shah와 Miyake (1996)의 작업기억 용량 측정 과제와 유사한 방법이 사용되었다. 이 과제는 공간적인 정보의 처리와 저장을 동시에 측정하는 다중과제 조건을 유도하도록 고안되었다.
- 본 연구에서는 조종사들의 수행에 대한 준거로 안전한 비행의 필수적인 요소로 지적되어 온 상황인식을 사용하였다 (예; 김민영 등, 2005; 손영우 & 박수애, 2003; 손영우 & 이경수, 2009).
- 이후 판별 분석이 실시되었는데 고, 저 수행 집단을 종속 변인으로 하고 공간 작업 기억 용량, 연령, 계기 비행 증명 소지 여부, 총 비행시간, 총 계기비행 시간, 최근 90일 이내의 비행시간을 예측변인으로 선정하였다. 선정된 변수들 중 비행시간과 관련된 변수들은 경험의 양을 대표하는 변인들로 선정되었으며 계기비행 증명 여부는 Henderson-Everhardus (2004)의 연구에서와 같이 의도된 연습에 대한 지표로 선정되었다. 실질적인 분석에 앞서 총 비행시간과 총 계기비행 시간, 최근 90일 이내의 비행시간은 분포의 비정상 성으로 인해 제곱근을 취하여 정상적 분포를 이루도록 변환시켰다.
성능/효과
- 01, 정상 상황에서의 고 수행과 저 수행 집단 간에 유의미한 차이가 나타났다. 결과적으로 공간 작업 기억 용량과 총 비행시간이 함수에 포함되었으며 연령, 계기비행증명 유무, 총 계기 비행시간, 최근 90일 간의 비행시간은 함수에서 제외되었다. Table 2는 정상 상황과 비정상 상황에서의고, 저 수행 집단 간 각 변인들에 대한 평균과 표준편차를 나타내며 Table 3은 유의미한 변인들로 구성된 판별 함수의 상관 회귀 계수와 표준화된 함수계수를 보여준다.
- 이런 상황에서는 대처 행동과 관련된 많은 레퍼토리나 적응 능력이 그다지 필요하지 않을 수 있으며 단순하고 반복적인 경험만을 가지고도 어느 정도의 수행 수준을 보여 주는 것이 가능할 것이기 때문에 누가 얼마나 많이 반복적으로 연습하였는가가 중요한 수행의 요인이 될 수 있다. 그러나 본 연구의 결과는 비정상적인 상황에서의 수행은 총비행시간과 관련이 없음을 보여줌으로써 이를 비정상상황에서의 수행을 예측하는 요인으로 사용하기에는 충분치 않음을 보여준다.
- 참가자들의 작업 기억 용량은 모든 문자의 방향을 순서대로 정확히 회상한 문자세트의 최대 크기로 정의되었다 (각 세트 크기별로 준비된 5개 중 적어도 3개 이상 맞춘 경우). 만약 참가자가 다음 세트 크기의 5개 시행 중 2개를 정확히 맞춘 경우에는 0.5점이 가산되었고, 특정 레벨에서 세 개 미만으로 맞추었으나 더 높은 레벨에서 2개 이상을 맞추게 되면 가장 낮은 점수와 가장 높은 점수의 평균 점수가 용량 점수로 계산되었다. 가능한 최대 점수는 5.
- 실험에 사용된 동영상은 비행기 조종 장치 조절의 입력과 출력 및 비행기의 현재 상태와 위치를 표시하는 7개의 기본 계기판에서 일어나는 지속적인 변화를 보여주었다. 실험자극들 중의 절반은 일상적인 비행상황을, 다른 절반은 기본 계기판에서 한 계기가 오작동하는 비정상적인 비행상황을 보여주었다.
- 실험에 사용된 동영상은 비행기 조종 장치 조절의 입력과 출력 및 비행기의 현재 상태와 위치를 표시하는 7개의 기본 계기판에서 일어나는 지속적인 변화를 보여주었다. 실험자극들 중의 절반은 일상적인 비행상황을, 다른 절반은 기본 계기판에서 한 계기가 오작동하는 비정상적인 비행상황을 보여주었다. 비행목표 화면은 비행의 세 중심축인 고도, 방향, 및 속도에 대한 정보를 제시한다.
- 예를 들어 Henderson-Everhardus (2004)는 76명의 간호사들을 5개의 수준으로 나누고 말초 동맥 질환을 찾기 위한 혈관 검사 정확도를 측정하였다. 연구 결과 근무년수와 우수한 수행과의 연관성은 나타나지 않았으며 오히려 간호와 관련된 자격증이 우수한 수행과 관련이 있음이 나타났다. 연구자는 대개는 간호사들이 자격증을 취득하는 과정 동안 특별한 훈련 기간을 거치며 수행에 대한 피드백을 받게 된다는 것에 주목하였으며 이것이 의도된 연습(deliberate practice)의 과정과 유사함을 강조하였다.
- 591의 평균을 보여주었다. 이 결과는 공간 작업 기억 용량이 크고 총 비행시간이 길수록 정상 상황에서 더 좋은 수행을 보여줄 가능성이 높다는 것을 보여준다.
- 603의 평균을 보여주었다. 이결과는 계기 비행증명을 가지고 있고 더 젊은 연령의 조종사일수록 비정상 상황에서 더 좋은 수행을 보여줄 가능성이 높다는 것을 보여준다.
- Table 2는 정상 상황과 비정상 상황에서의고, 저 수행 집단 간 각 변인들에 대한 평균과 표준편차를 나타내며 Table 3은 유의미한 변인들로 구성된 판별 함수의 상관 회귀 계수와 표준화된 함수계수를 보여준다. 전반적으로 변별 함수는 69.8%의 결과를 성공적으로 예측하였으며, 세부적으로 보았을 때, 저 수행 집단에 대해서는 72.7% 그리고 고 수행 집단에 대해서는 66.7%의 정확도를 보여주었다. 변별 함수에 대한 집단 평균을 보았을 때 저 수행 집단은 -.
- 정상 상황과는 다르게 연령과 계기 비행증명 소지 여부가 함수에 포함되었으며 공간 작업 기억 용량과 총 비행시간, 총 계기 비행시간, 최근 90일 간의 비행 시간은 함수에서 제외되었다. 전반적으로 변별 함수는 76.7%의 결과를 성공적으로 예측하였으며, 세부적으로 보았을 때, 저 수행 집단에 대해서는 85.7% 그리고 고 수행 집단에 대해서는 68.2%의 정확도를 보여주었다. 변별 함수에 대한 집단 평균을 보았을 때 저 수행 집단은 .
- 판별 분석 결과 정상 상황과 비정상 상황에서의 수행은 서로 다른 변인들과 관련이 있음이 드러났다. 정상 상황에서의 수행은 공간 작업 기억 용량과 총 비행시간과 관련이 있었던 반면, 비정상 상황에서의 수행은 연령과 계기 비행 자격증 유무와 관련이 있는 것으로 나타났다.
- 상황인식 과제는 4개의 블록으로 구성되었는데 각 블록 당 1개의 연습시행을 포함하여 12개 시행으로 구성되었다. 첫 번째 블록은 20초간 정상적 상황이, 두 번째 블록은 40초간 정상적 상황이, 세 번째 블록은 20초간 비정상적 상황이, 그리고 마지막 네 번째 블록은 40초간 비정상적 상황이 자극으로 제시되었다. 참가자들은 제시된 동영상의 비행장면을 근거로 비행기가 목표 상태에 도달할 수 있는가의 여부를 “C(Consistent)"와 ”I(Inconsistent)"로 표시된 자판을 눌러 표시하였다.
- 판별 분석 결과 정상 상황과 비정상 상황에서의 수행은 서로 다른 변인들과 관련이 있음이 드러났다. 정상 상황에서의 수행은 공간 작업 기억 용량과 총 비행시간과 관련이 있었던 반면, 비정상 상황에서의 수행은 연령과 계기 비행 자격증 유무와 관련이 있는 것으로 나타났다.
후속연구
- 본 연구는 개인용 컴퓨터에 7개의 기본적인 조종실 계기만을 제시한 저 충실도(low-fidelity) 계기 비행 시뮬레이션을 구현하였다는 점에서 방법론적인 한계를 지닌다. 이런 한계점으로 인해 본 연구에서는 계기의 고장과 오작동에 따른 비정상적 비행 상황만을 제시할 수밖에 없었다.
- 본 연구는 개인용 컴퓨터에 7개의 기본적인 조종실 계기만을 제시한 저 충실도(low-fidelity) 계기 비행 시뮬레이션을 구현하였다는 점에서 방법론적인 한계를 지닌다. 이런 한계점으로 인해 본 연구에서는 계기의 고장과 오작동에 따른 비정상적 비행 상황만을 제시할 수밖에 없었다. 후속 연구에서는 고 충실도(high-fidelity) 시뮬레이션을 이용하여 보다 복잡하고 다양한 비정상적인 비행 상황을 구현하고, 비행시간과 경험이 다양한 보다 많은 수의 조종사들 실험참가자로 사용하여 연구 결과의 타당도와 신뢰도를 높일 수 있을 것으로 기대한다.
- 이런 한계점으로 인해 본 연구에서는 계기의 고장과 오작동에 따른 비정상적 비행 상황만을 제시할 수밖에 없었다. 후속 연구에서는 고 충실도(high-fidelity) 시뮬레이션을 이용하여 보다 복잡하고 다양한 비정상적인 비행 상황을 구현하고, 비행시간과 경험이 다양한 보다 많은 수의 조종사들 실험참가자로 사용하여 연구 결과의 타당도와 신뢰도를 높일 수 있을 것으로 기대한다.
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