가변전광표지판(VMS)은 교통정보제공 서비스 매체중 가장 이용자가 많고, 정부기관에서 제공 운영하고 있는 대표적인 매체라고 할 수 있다. 그리하여 VMS는 이용자 중심의 서비스를 제공할 필요성이 있으므로 VMS 교통정보 이용자의 심리적 반응에 관한 연구를 수행하였다. 총 3가지 시나리오를 구성하여 주행실험을 실시하였다. 첫 번째 시나리오인 VMS설치위치에 관한 스트레스 지수분석 결과 출구 1.5km전 일때 가장스트레스가 적게 나타났다. 이는 국토해양부 VMS운영지침에서 도시부 고속도로의 경우 VMS정보는 출구 1~2km전에 제공해야 한다는 항목과 일치하는 결과를 나타내며 이용자의 심리상태를 고려하여 보다 더 정확한 제공거리를 산출한 것이라 할 수 있다. 두 번째 시나리오인 VMS정보제공 내용(소통정보, 시간정보, 속도정보)에 관한 스트레스 지수분석결과 시간정보가 가장 스트레스가 적게 나타났다. 제공한 정보 내용이 비교적 장거리(가양${\rightarrow}$천호 약 28km)이라는 점을 감안할 때 속도나 소통에 대한 정보는 운전자들이 경로선택을 위해 고민을 해야 하지만 시간정보는 걸리는 시간을 바로 알 수 있으므로 유용하다고 할 수 있다. 본 연구를 통해 운전자들의 심리적 반응측면에서 출구 1.5km전에는 정보를 주는 것이 좋고, 시간정보를 다른 정보내용보다 쉽게 받아들이는 것을 알 수 있다.
가변전광표지판(VMS)은 교통정보제공 서비스 매체중 가장 이용자가 많고, 정부기관에서 제공 운영하고 있는 대표적인 매체라고 할 수 있다. 그리하여 VMS는 이용자 중심의 서비스를 제공할 필요성이 있으므로 VMS 교통정보 이용자의 심리적 반응에 관한 연구를 수행하였다. 총 3가지 시나리오를 구성하여 주행실험을 실시하였다. 첫 번째 시나리오인 VMS설치위치에 관한 스트레스 지수분석 결과 출구 1.5km전 일때 가장스트레스가 적게 나타났다. 이는 국토해양부 VMS운영지침에서 도시부 고속도로의 경우 VMS정보는 출구 1~2km전에 제공해야 한다는 항목과 일치하는 결과를 나타내며 이용자의 심리상태를 고려하여 보다 더 정확한 제공거리를 산출한 것이라 할 수 있다. 두 번째 시나리오인 VMS정보제공 내용(소통정보, 시간정보, 속도정보)에 관한 스트레스 지수분석결과 시간정보가 가장 스트레스가 적게 나타났다. 제공한 정보 내용이 비교적 장거리(가양${\rightarrow}$천호 약 28km)이라는 점을 감안할 때 속도나 소통에 대한 정보는 운전자들이 경로선택을 위해 고민을 해야 하지만 시간정보는 걸리는 시간을 바로 알 수 있으므로 유용하다고 할 수 있다. 본 연구를 통해 운전자들의 심리적 반응측면에서 출구 1.5km전에는 정보를 주는 것이 좋고, 시간정보를 다른 정보내용보다 쉽게 받아들이는 것을 알 수 있다.
The variable message sign(VMS) is a representative traffic information service medium which has the largest users and is provided and operated by a governmental agency. In this paper, we focused on psychological responses of individuals who use VMS traffic information in the light of the need for VM...
The variable message sign(VMS) is a representative traffic information service medium which has the largest users and is provided and operated by a governmental agency. In this paper, we focused on psychological responses of individuals who use VMS traffic information in the light of the need for VMS to provide user-oriented service. A total of t재 scenarios were plotted to conduct our experiment on a virtual test track. A stress index analysis on VMS location, the first scenario, showed the lowest stress value at the point of 1.5 kilometers before the exit. A stress index analysis on the contents of VMS information (communication, time, and speed), the second scenario, showed the lowest stress value at time information.
The variable message sign(VMS) is a representative traffic information service medium which has the largest users and is provided and operated by a governmental agency. In this paper, we focused on psychological responses of individuals who use VMS traffic information in the light of the need for VMS to provide user-oriented service. A total of t재 scenarios were plotted to conduct our experiment on a virtual test track. A stress index analysis on VMS location, the first scenario, showed the lowest stress value at the point of 1.5 kilometers before the exit. A stress index analysis on the contents of VMS information (communication, time, and speed), the second scenario, showed the lowest stress value at time information.
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문제 정의
본 연구는 각계 각 분야에서 고객중심의 서비스 산업을 위해 부단히 노력하고 투자하고 있는 시대적 상황에 맞추어 VMS 교통정보제공도 서비스의 일종으로서 이용자 중심의 교통정보를 제공하는 것이 목적이다. VMS 교통정보의 제공내용, 제공위치, 제공형식 등에 따른 이용자의 심리적 반응을 과학적으로 분석하여 이용자 중심의 VMS 교통정보 제공 방향을 제시하고자 한다.
선행연구 논문들을 종합하여 보면, 주행 시뮬레이터를 이용하여 VMS의 운영방안에 대해 연구한 내용은 주로 VMS의 현시, 설치위치 등 판독에 관한 것들이 주를 이루고 있다. 그러나 본 연구는 VMS정보를 제공받아 인지하고 판단하여 행동하기 까지 운전자들의 스트레스 지수를 분석하여 운전자들에게 가장 편안하게 정보를 받아들일 수 있는 교통정보 제공 내용과 설치위치를 제시하고자 한다.
본 연구는 각계 각 분야에서 고객중심의 서비스 산업을 위해 부단히 노력하고 투자하고 있는 시대적 상황에 맞추어 VMS 교통정보제공도 서비스의 일종으로서 이용자 중심의 교통정보를 제공하는 것이 목적이다. VMS 교통정보의 제공내용, 제공위치, 제공형식 등에 따른 이용자의 심리적 반응을 과학적으로 분석하여 이용자 중심의 VMS 교통정보 제공 방향을 제시하고자 한다.
여기서 심리적 반응이란 정보를 인지, 판단, 행동을 할 때 겪는 스트레스 정도를 말하며, 운전 중 스트레스는 운전자의 운전수행 요구사항에 어려움을 야기함에 따라 본 연구에서는 운전자들의 스트레스를 줄일 수 있는 이용자 중심의 교통정보 컨텐츠 제공 방향을 제시함으로써 VMS의 효용성을 높이고자 하였다.
주행 중인 운전자의 생체반응을 알아보기 위해서 피실험자가 실제 도로상을 주행하면서 다양한 측정과 실험을 하는 것은 운전자의 생명을 보장할 수 없을 정도로 위험하기 때문에 본 연구는 차량시뮬레이터를 이용하여 가상주행 실험을 하는 동안 나타나는 운전자의 뇌파를 분석하였다. 가상주행 시뮬레이터는 안전한 환경 및 다양한 조건에서 실험이 가능하고 조건의 변경이 용이하며 모든 피실험자에게 같은 상황을 설정 및 제공할 수 있으므로 운전 상황변화에 따른 변수를 배제할 수 있다는 장점이 있다.
가설 설정
H0 : 시간정보를 제공받았을 때 스트레스 지수와 속도정보를 제공받았을 때 스트레스 지수평균은 같다.
H0 : 출구 1.5km전에 VMS정보를 제공받았을 때 스트레스 지수와 출구 500m전에 VMS정보를 제공받았을 때 스트레스 지수평균은 같다.
H1 : 시간정보를 제공받았을 때 스트레스 지수와 속도정보를 제공받았을 때 스트레스 지수평균은 같지 않다.
H1 : 출구 1.5km전에 VMS정보를 제공받았을 때 스트레스 지수와 출구 500m전에 VMS정보를 제공받았을 때 스트레스 지수평균은 같지 않다.
제안 방법
VMS를 통한 교통정보 Contents에 관한 두가지 시나리오에 대하여 가상주행 실험을 실시하고 피실험자 들의 뇌파를 통해 스트레스 지수를 비교⋅분석하였다.
두 번째 시나리오 실험으로서, 소통정보, 시간정보, 속도정보를 제공하였을 때 운전자들의 스트레스 지수를 비교하였다. 그 결과 시간정보를 제공 받은 운전자들의 스트레스 지수가 가장 적게 나타났으며, 속도정보를 받은 운전자들의 스트레스 지수가 가장 높게 나타났다.
5km전, 2km전에서 정보를 제공했을 때 운전자가 가장 덜 스트레스 받는 위치를 알아보고자 한다. 두 번째 시나리오는 VMS 정보제공 내용에 따른 운전자 스트레스 비교이며, 소통정보(정체, 지체, 원활), 시간정보, 속도정보를 주었을 때 운전자가 가장 덜 스트레스 받는 정보내용을 알아보고자 한다.
정순철 등(2001)은 동적 시뮬레이터를 통하여 속도와 운전형태 변화에 따른 운전자의 감성을 평가하였다. 메스꺼움, 안구운동불편, 방향감각상실 3가지 항목을 종합한 Total Simulator Sickness(TSS)와 주관적 평가를 분석하여 시뮬레이터 중 운전자들의 감성을 측정하였다. 그 결과 속도 증가에 따라 쾌할성과 긴장감이 증가하는 주관적 평가는 통계적으로 유의한 차이를 보였으나, 속도에 따른 생리반응은 유의한 차이를 보이지 않았다[8].
본 연구에서는 이용자 중심의 VMS정보 제공을 위한 운전자 심리적 반응을 연구하였으며 가상주행실험(driving simulator)과 뇌파분석을 이용하였다.
운전경력 1년 이상의 피실험자들을 성별과 연령을 고려하여 무작위로 모집하여 뇌파분석 전극을 부착하고 가상주행을 실시하여, 피실험자들의 시나리오별 심리적 반응 차이를 분석하였다.
VMS를 통한 교통정보 Contents에 관한 두가지 시나리오에 대하여 가상주행 실험을 실시하고 피실험자 들의 뇌파를 통해 스트레스 지수를 비교⋅분석하였다. 첫 번째 시나리오 실험으로서, 출구 500m전, 출구 1.0km전, 출구 1.5km전, 출구 2.0km전에서 각각 VMS 정보를 제공하였을 때 운전자들의 스트레스 지수를 비교하였다. 그 결과는 출구 500m전이 가장 스트레스지수가 높았고 출구 1.
피실험자들은 구축된 맵을 시뮬레이터를 통해서 주행하게 되며 본 연구에서 진행할 실험시나리오는 2가지가 있다. 첫 번째 시나리오는 VMS 설치위치에 따른 운전자 스트레스 비교이며, 출구 500m전, 1km 전, 1.5km전, 2km전에서 정보를 제공했을 때 운전자가 가장 덜 스트레스 받는 위치를 알아보고자 한다. 두 번째 시나리오는 VMS 정보제공 내용에 따른 운전자 스트레스 비교이며, 소통정보(정체, 지체, 원활), 시간정보, 속도정보를 주었을 때 운전자가 가장 덜 스트레스 받는 정보내용을 알아보고자 한다.
피실험자의 해당 시나리오에 의해서 제공받은 VMS 설치지점을 지나는 시점에서 이전 3초와 이후 5초 총 8초간의 뇌파기록을 추출하여 스트레스 지수를 계산하였다. 모든 피실험자들은 동일하게 8초간의 스트레스 지수를 분석하였다.
대상 데이터
본 연구의 뇌파측정은 다원생체계측시스템(PolyG-I)를 사용하였다. PolyG-I 시스템은 인체에서 발생하는 뇌파, 심전도, 근전도, 맥파, 호흡, 안전도, 피부전기반사 총 16(14+AUX2)채널의 생리신호를 동시에 측정가능하며 인체에 센서를 부착하여 실시간 데이터를 수집한다. EEG(뇌파) 8채널, ECG(심전도) 1채널, PPG(맥박) 1채널, RESP(호흡) 1채널, EMG(근전도) 2채널, GSR(피부전기반사) 1채널을 측정할 수 있다.
가상주행 실험을 위해 구축된 맵은 국도77번(자유로) 이산포 IC에서 가양대교를 지나 강변북로 성산대교 북단 램프까지 이어지는 20km 구간이다.
본 가상주행 실험에 참여한 총 인원은 48명으로 운전경력 1년이상자이며, 예비실험을 거쳐 실험 시나리오를 점검한 후 본 실험을 실시하였다. 남성과 여성의 비율은 3대1로 구성하였고 연령별 비율은 동일하게 구성하였다.
본 가상주행 실험에 참여한 총 인원은 48명으로 운전경력 1년이상자이며, 예비실험을 거쳐 실험 시나리오를 점검한 후 본 실험을 실시하였다. 남성과 여성의 비율은 3대1로 구성하였고 연령별 비율은 동일하게 구성하였다.
본 연구에서 운전자의 스트레스 측정을 위해 필요한 뇌파는 α파, β파이므로 주요 생성 부분인 후두엽(O1, O2)과 전두엽(Fp1, Fp2) 4곳에서 측정을 실시하였다.
본 연구에서는 VMS 교통정보의 제공내용과 제공 위치에 따른 운전자 심리적 반응을 측정하기 위하여 국도77번(자유로) 이산포 IC에서 가양대교를 지나 강변북로 성산대교 북단 램프까지 이어지는 20km 구간에 대한 가상 주행실험 맵과 실험 시나리오를 구성하였다.
피실험자 48명의 data Logger에 기록된 기초 주행자료와 Telescan에 기록된 뇌파자료를 소프트웨어를 이용하여 분석하였다.
데이터처리
스트레스를 가장 많이 받는 속도정보와 스트레스를 가장 적게 받는 시간정보 그룹에 대하여 평균의 차이가 통계적으로 유의한지 알아보기 위해 다음과 같은 가설을 세우고 통계패키지 spss를 통해 대응표본 t검정(paired sample t-test)을 실시하였다.
스트레스를 가장 많이 받는 출구 500m전과 스트레스를 가장 적게 받는 출구 1.5km전 그룹에 대하여 평균의 차이가 통계적으로 유의한지 알아보기 위해 다음과 같은 가설을 세우고 spss를 통해 대응표본 t 검정(paired sample t-test)을 실시하였다.
이론/모형
본 연구의 뇌파측정은 다원생체계측시스템(PolyG-I)를 사용하였다. PolyG-I 시스템은 인체에서 발생하는 뇌파, 심전도, 근전도, 맥파, 호흡, 안전도, 피부전기반사 총 16(14+AUX2)채널의 생리신호를 동시에 측정가능하며 인체에 센서를 부착하여 실시간 데이터를 수집한다.
성능/효과
Dudek 등(2005)은 가상주행실험을 이용하여 1현시 세줄 메시지 전체 점멸표출방법, 1현시 세줄 메시지 중 한 줄 점멸표출방법, 세줄 메시지 중 두줄은 고정하고 한줄만 2현시로 표출하는 3가지 VMS 표출방식의 효과를 분석하였다. 그 결과 1현시 세줄 메시지 전체 점멸표출시 독해평균 시간은 항시표출과 차이가 없으며, 이해도 역시 차이가 없는 것으로 나와 가장 효과가 좋은 것으로 나왔다 [10].
그 결과 VMS판독시간에는 도로선형과 주행속도는 크게 영향을 미치지 않고 정보단위가 가장 큰 영향을 미치는 것을 밝혀냈으며 그 모형식은 “판독시간 = 0.851×x0.860” 이다[3].
두 번째 시나리오 실험으로서, 소통정보, 시간정보, 속도정보를 제공하였을 때 운전자들의 스트레스 지수를 비교하였다. 그 결과 시간정보를 제공 받은 운전자들의 스트레스 지수가 가장 적게 나타났으며, 속도정보를 받은 운전자들의 스트레스 지수가 가장 높게 나타났다. 제공한 정보 내용이 비교적 장거리(가양->천호 약 28km)이라는 점을 감안할 때 속도나 소통에 대한 정보는 운전자들이 경로선택을 위해 고민을 해야 하지만 시간정보는 걸리는 시간을 바로 알 수 있으므로 유용하다고 할 수 있다.
두 번째 시나리오의 실험결과 운전자들에게 가장 스트레스를 적게 주는 VMS 정보내용은 시간정보라는 결론을 얻을 수 있다. 제공한 정보 내용이 비교적 장거리(천호->성수)이라는 점을 감안할 때 속도나 소통에 대한 정보는 운전자들이 경로선택을 위해 고민을 해야 하지만 시간정보는 걸리는 시간을 바로 알 수 있으므로 유용하다고 할 수 있다.
두 번째 시나리오인 정보제공 내용에따른 운전자들의 스트레스 지수를 비교하면 좌뇌 전두엽과 우뇌 전두엽이 동일하게 시간정보가 운전자들이 가장 덜 스트레스를 받으며, 속도정보가 가장 많이 스트레스 받는 것을 알 수 있다.
또한 VMS를 원하는 위치에 세우고 VMS제공 내용이나 현시 등을 원하는 대로 바꾸는 것은 현실에서는 불가능하기 때문에 가상 시뮬레이터로 연구하는 방법이 효과적이라고 판단된다.
첫 번째 시나리오에 대한 실험결과 운전자들에게 가장 스트레스를 적게 주는 VMS 정보제공 위치는 출구 1.5km전 이라는 결론을 얻을 수 있다. 이는 VMS운영관리지침(국토해양부)에서 제시한 출구 1~2km전 이라는 범위에 포함되는 결과이며 더욱 세분화된 적정위치임을 알 수 있다.
첫 번째 시나리오인 VMS설치위치에 따른 운전전자들의 스트레스 지수를 비교하면 좌뇌 전두엽과 우뇌 전두엽이 동일하게 출구 500m전에 정보를 주었을 경우 가장 스트레스를 많이 받고, 출구 1.5km전이 가장 스트레스를 덜 받는 것으로 분석되었다.
후속연구
따라서 운전자들이 소요시간 정보 등과 같이 1번의 자극으로 의사전달이 가능 할 수 있도록 하여야 할 것이다. 그러나 단거리의 정보를 줄 때는 속도정보와 소통정보도 운전자들이 느끼는 스트레스의 차이는 적을 것으로 생각되며 향후 연구할 내용으로 생각된다.
더욱 이용자 중심의 VMS 교통정보를 제공하기위한 향후과제로 제공거리와 정보내용(소통정보, 시간 정보, 속도정보)의 조합에 따른 스트레스 차이, 실제 교통상태(원할, 지체, 정체)에 따른 스트레스 차이, 대안경로에 대한 제시여부에 따른 스트레스 차이, 대안경로 존재여부에 따른 스트레스 차이를 연구해 볼 필요성이 있겠다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
뇌파란 무엇인가?
뇌파(EEG:Electro Encephalo Gram)란 뇌세포 집단의 미세하며 율동적인 전기활동을 두피에 전극을 부착하여 유도하고 이를 뇌파계(electroencephalograph)로 증폭시켜 전위를 종축, 시간을 횡축으로 해서 기록하는 것으로 수시로 변화하는 뇌의 기능 상태를 잘 나타내는 생체신호이다.
첨단교통시스템이란 무엇인가?
도로건설과 같은 물리적 요소증가는 현재 교통이 처한 문제를 해결하기에 한계가 있어 신속하고 안전한 이동을 위해 첨단교통시스템(ITS:Intelligent Transport System)을 도입하게 되었다. 이는 교통수단 및 교통시설에 전자, 통신 및 제어 등의 첨단기술을 접목하여 교통정보 및 서비스를 제공하고 이를 활용함으로써 교통체계의 운영 및 관리를 과학화·자동화 하고, 교통의 효율성과 안전성을 향상시키는 교통체계이다 [1].
첨단교통시스템의 도입 배경은 무엇인가?
도로건설과 같은 물리적 요소증가는 현재 교통이 처한 문제를 해결하기에 한계가 있어 신속하고 안전한 이동을 위해 첨단교통시스템(ITS:Intelligent Transport System)을 도입하게 되었다. 이는 교통수단 및 교통시설에 전자, 통신 및 제어 등의 첨단기술을 접목하여 교통정보 및 서비스를 제공하고 이를 활용함으로써 교통체계의 운영 및 관리를 과학화·자동화 하고, 교통의 효율성과 안전성을 향상시키는 교통체계이다 [1].
참고문헌 (10)
ITS코리아(http://www.itskorea.or.kr), ITS 정의
R. Fuller and J. A. Santos, Human Factors for Highway Engineering, Pergamon, 2002.
김태형, "Driving Simulator를 이용한 VMS메시지 판독시간모형 개발," 한국ITS학회논문지, 제6권, 제3호, pp. 24-32, 2007. 6.
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