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문제 정의
- 따라서 본 연구는 온열 환경에 노출된 상태에서 느껴지는 쾌/불쾌와 각성/이완 정도를 인간의 심리적 감성반응으로, 심박률(heart rate; 이하 HR)을 인간의 생리적 감성반응으로 활용하여 계열적인 형태의 냉ㆍ난방공조 조건에서 PMV 변화에 따른 심리ㆍ생리적 감성반응을 살펴보고자 하였다. 만일 모든 조건에서 PMV와 감성반응이 일관된 관계성을 갖는 결과가 도출된다면, PMV가 온열 환경에 노출된 재실자의 심리 및 생리적 감성을 모두 반영하는 지표임을 시사할 수 있다.
- 본 연구는 냉ㆍ난방 공조에 따른 실내 온열환경 조건에서 온열환경 지표인 PMV가 변함에 따라 이에 따른 재실자의 심리 및 생리적 감성반응이 어떻게 변화하는지를 살펴보고자 하였다. 이를 위해 난방과 냉방의 공조조건 별로 재실자 집단을 구성하여 이들의 심리적 감성반응으로 쾌/불쾌 및 각성/이완 정도를, 생리적 감성반응으로 HR을 각각 측정하였다.
제안 방법
- 난방조건에서 PMV, 쾌/불쾌, 각성/이완, 그리고 HR의 결과를 살펴보았다(Table 1). 그 결과, PMV는 최저-.
- 냉방조건에서 PMV, 쾌/불쾌, 각성/이완, 그리고 HR의 결과를 살펴보았다(Table 4). 그 결과, PMV는 최저-.
- 냉방조건에서 PMV의 변화에 따라 쾌/불쾌, 각성/이완, 그리고 HR이 어떻게 변화하는지를 살펴보기 위해서 상관분석을 실시하였다(Table 5). 그 결과, PMV는 심리적 감성반응 중 각성 정도와는 유의미한 상관관계를 보이지 않는 것으로 나타난 반면, 심리적 감성반응 중 쾌와는 유의미한 상관을, 생리적 감성반응인 HR과는 유의미한 정적상관을 보이는 것으로 나타났다.
- 05]. 다음으로 생리적 감성반응인 HR을 준거변수로 하고, PMV를 예언변수로 하는 단순 회귀분석을 실시하였다(Table 6). 그 결과, 회귀모형의 적합도는 통계적으로 유의미한 것으로 나타났으며[F(1,126) = 14.
- 이와 같이 반복하여 한 조건 내에서 실험 참가자별로 총 8번의 블록이 제시되며, 8번의 심리적 감성반응이 측정되었다. 또한 HR은 생리적 감성반응으로서 실험 참가자가 각 블록 내 과제를 수행하는 동안 지속적으로 측정되었다. 여기서 과제는 Figure 2와 같이 사각형의 한 변에 틈이 있는 사각형들 중 왼쪽 또는 오른쪽으로 틈이 있는 사각형을 찾아 지정된 반응키를 누르는 과제이다(Kim, Min, Min, & Kim, 2011).
- 1 ㎥의 공간으로 냉ㆍ난방 공조 시스템이 갖추어져 있었다(Figure 1). 또한 실험 환경의 PMV는 KEM사의 AM-101을 통해매 1분 간격으로 지면에서 1.2 m의 높이에서 측정되었으며, HR은 Bionet사의 Oxy9을 통해 매 1초 간격으로 측정되었다.
- 0 clo(ISO 7730 Annex C의 의류 전형 조합 참조)였다. 또한 활동량을 통제하기 위해서 컴퓨터 화면에 제시되는 과제에 간단하게 두 개의 키로 응답하도록 실험 참가자들에게 지시하여 1.0 met으로 유지시켰다(ASHRAE 참조).
- 본 연구는 냉ㆍ난방 공조에 따른 실내 온열환경 조건에서 온열환경 지표인 PMV가 변함에 따라 이에 따른 재실자의 심리 및 생리적 감성반응이 어떻게 변화하는지를 살펴보고자 하였다. 이를 위해 난방과 냉방의 공조조건 별로 재실자 집단을 구성하여 이들의 심리적 감성반응으로 쾌/불쾌 및 각성/이완 정도를, 생리적 감성반응으로 HR을 각각 측정하였다. 그 결과, 동일한 PMV 범위 내에서 측정된 심리 및 생리적 감성 반응이 난방 또는 냉방의 공조조건이 달라짐에 따라서 변화하는 것으로 나타났다.
- 이에 따라 난방조건에서 PMV가 심리적 감성반응에 미치는 영향을 살펴보기 위해서 먼저 심리적 감성반응 중 쾌/불쾌를 준거변수(criterion variable)로 하고, PMV를 예언변수(predictor variable)로 하는 단순 회귀 분석을 실시하였다(Table 3).
- 한 실험당 한 명씩 참가하는 본 실험이 시작되면, 실험 참가자는 현재의 심리적 감성반응으로 쾌/불쾌와 각성/이완 정도를 체크한 후, 활동량을 통제하기 위한 간단한 과제를 실시하였다(한 블록을 의미함; Figure 2). 하나의 블록이 끝나게 되면 실험 참가자로 하여금 다음 블록을 실시하기 전에 30초의 휴식시간을 갖도록 하였으며, 휴식 후 다음 과제를 제시받기 전에 다시 심리적 감성반응을 체크하는 절차를 거치도록 하였다.
- 한 조건은 난방조건으로 난방 공조기를 통해 실내 온도를 약 20℃에서 30℃까지 증가시키는 조건이며, 다른 조건은 냉방조건으로 냉방 공조기를 통해 실내 온도를 약 30℃에서 20℃까지 감소시키는 조건이었다(각 조건에는 여덟 개의 블록(block)이 포함됨). 한 실험당 한 명씩 참가하는 본 실험이 시작되면, 실험 참가자는 현재의 심리적 감성반응으로 쾌/불쾌와 각성/이완 정도를 체크한 후, 활동량을 통제하기 위한 간단한 과제를 실시하였다(한 블록을 의미함; Figure 2). 하나의 블록이 끝나게 되면 실험 참가자로 하여금 다음 블록을 실시하기 전에 30초의 휴식시간을 갖도록 하였으며, 휴식 후 다음 과제를 제시받기 전에 다시 심리적 감성반응을 체크하는 절차를 거치도록 하였다.
대상 데이터
- 20～30대 성인 32명(남자 12명, 여자 20명)이 실험에 참가하였으며, 이들 중 16명은 난방조건(heating condition)에, 나머지 16명은 냉방조건(cooling condition)에 참가하였다. 난방조건에는 남자 6명과 여자 10명이 참가하였으며, 이들의 평균 연령은 23.
- 20～30대 성인 32명(남자 12명, 여자 20명)이 실험에 참가하였으며, 이들 중 16명은 난방조건(heating condition)에, 나머지 16명은 냉방조건(cooling condition)에 참가하였다. 난방조건에는 남자 6명과 여자 10명이 참가하였으며, 이들의 평균 연령은 23.38세(SD=2.38)였다. 한편 냉방조건에는 남자 6명과 여자 10명이 참가하였으며, 이들의 평균 연령은 24.
- 실험에 사용된 환경은 3.5×5.4×2.1 ㎥의 공간으로 냉ㆍ난방 공조 시스템이 갖추어져 있었다(Figure 1).
데이터처리
- 난방조건에서 PMV 변화에 따라 쾌/불쾌, 각성/이완, 그리고 HR이 어떻게 변화하는지를 살펴보기 위해서 상관분석을 실시하였다(Table 2). 그 결과, PMV는 심리적 감성반응인 불쾌 및 이완 정도와 유의미한 상관을 보이는 것으로 나타난 반면, 생리적 감성반응인 HR과는 유의미한 상관관계를 보이지 않는 것으로 나타났다.
- 05]. 다음으로 심리적 감성반응 중 각성/이완을 준거변수로 하고, PMV를 예언변수로 하는 단순 회귀분석을 실시하였다(Table 3). 그 결과, 회귀모형의 적합도는 통계적으로 유의미한 것으로 나타났으며[F(1,126) =41.
- 이에 따라 냉방조건에서 PMV가 심리 및 생리적 감성반응에 미치는 영향을 살펴보기 위해서 먼저 심리적 감성반응인 쾌/불쾌를 준거변수로 하고, PMV를 예언변수로 하는 단순 회귀분석을 실시하였다(Table 6). 그 결과, 회귀모형의 적합도는 통계적으로 유의미한 것으로 나타났으며[F(1,126) = 3.
성능/효과
- 냉방조건에서 PMV의 변화에 따라 쾌/불쾌, 각성/이완, 그리고 HR이 어떻게 변화하는지를 살펴보기 위해서 상관분석을 실시하였다(Table 5). 그 결과, PMV는 심리적 감성반응 중 각성 정도와는 유의미한 상관관계를 보이지 않는 것으로 나타난 반면, 심리적 감성반응 중 쾌와는 유의미한 상관을, 생리적 감성반응인 HR과는 유의미한 정적상관을 보이는 것으로 나타났다.
- 난방조건에서 PMV 변화에 따라 쾌/불쾌, 각성/이완, 그리고 HR이 어떻게 변화하는지를 살펴보기 위해서 상관분석을 실시하였다(Table 2). 그 결과, PMV는 심리적 감성반응인 불쾌 및 이완 정도와 유의미한 상관을 보이는 것으로 나타난 반면, 생리적 감성반응인 HR과는 유의미한 상관관계를 보이지 않는 것으로 나타났다.
- 냉방조건에서 PMV, 쾌/불쾌, 각성/이완, 그리고 HR의 결과를 살펴보았다(Table 4). 그 결과, PMV는 최저-.71에서 최고 1.78까지 약 .51의 편차값을 가지고 변화하였으며, 쾌/불쾌는 2점(불쾌하다)에서 5점(매우 유쾌하다)의 범위 내에서 변화하는 것으로 나타났다. 한편 각성/이완은 1점(매우 이완된다)에서 5점(매우 각성된다)의 범위 내에서 변화하였으며, HR은 최저 55.
- 난방조건에서 PMV, 쾌/불쾌, 각성/이완, 그리고 HR의 결과를 살펴보았다(Table 1). 그 결과, PMV는 최저-.77에서 최고 1.92까지 약 .66의 편차값을 가지고 변화하였으며, 쾌/불쾌는 2점(불쾌하다)에서 4점(유쾌하다)의 범위 내에서 변화하는 것으로 나타났다. 한편 각성/이완은 1점(매우 이완된다)에서 5점(매우 각성된다)의 범위 내에서 변화하였으며, HR은 최저 64.
- 이를 위해 난방과 냉방의 공조조건 별로 재실자 집단을 구성하여 이들의 심리적 감성반응으로 쾌/불쾌 및 각성/이완 정도를, 생리적 감성반응으로 HR을 각각 측정하였다. 그 결과, 동일한 PMV 범위 내에서 측정된 심리 및 생리적 감성 반응이 난방 또는 냉방의 공조조건이 달라짐에 따라서 변화하는 것으로 나타났다. 즉 난방 조건에서는 PMV와 심리적 쾌/불쾌 및 긴장/이완과 관련성이 높은 반면, 냉방 조건에서는 PMV와 심리적 쾌/불쾌 및 생리적 감성 반응과 관련성이 높은 것으로 나타났다.
- 그 결과, 회귀모형의 적합도는 통계적으로 유의미한 것으로 나타났으며[F(1,126) = 14.068,p < .001], PMV는 생리적 감성반응인 HR을 유의미하게 예측하는 변수인 것으로 나타났다[β = .317,t = 3.751,p < .001].
- 그 결과, 회귀모형의 적합도는 통계적으로 유의미한 것으로 나타났으며[F(1,126) = 3.957,p < .05], PMV는 심리적 감성반응 중 쾌/불쾌를 유의미하게 예측하는 변수인 것으로 나타났다[β = .174,t =-1.99,p < .05].
- 그 결과, 회귀모형의 적합도는 통계적으로 유의미한 것으로 나타났으며[F(1,126) = 4.537,p < .05], PMV는 심리적 감성반응 중 쾌/불쾌를 유의미하게 예측하는 변수인 것으로 나타났다[β =-.186,t = 2.130,p < .05].
- 그 결과, 회귀모형의 적합도는 통계적으로 유의미한 것으로 나타났으며[F(1,126) =41.789,p < .001], PMV는 심리적 감성반응 중 각성/이완을 유의미하게 예측하는 변수인 것으로 나타났다[β =-.499,t = 6.464,p < .001].
- 따라서 본 연구는 온열 환경에 노출된 상태에서 느껴지는 쾌/불쾌와 각성/이완 정도를 인간의 심리적 감성반응으로, 심박률(heart rate; 이하 HR)을 인간의 생리적 감성반응으로 활용하여 계열적인 형태의 냉ㆍ난방공조 조건에서 PMV 변화에 따른 심리ㆍ생리적 감성반응을 살펴보고자 하였다. 만일 모든 조건에서 PMV와 감성반응이 일관된 관계성을 갖는 결과가 도출된다면, PMV가 온열 환경에 노출된 재실자의 심리 및 생리적 감성을 모두 반영하는 지표임을 시사할 수 있다. 그러나 PMV와 감성반응의 관계성이 일관되지 않는 결과가 도출된다면, 앞서 제기된 PMV의 문제점들을 보완하여 인간의 심리ㆍ생리적 요소들을 고려한 형태의 온열 환경 지표 개선이 이루어져야 할 필요성을 시사하는 것으로 예측해 볼 수 있다.
- 그 결과, 동일한 PMV 범위 내에서 측정된 심리 및 생리적 감성 반응이 난방 또는 냉방의 공조조건이 달라짐에 따라서 변화하는 것으로 나타났다. 즉 난방 조건에서는 PMV와 심리적 쾌/불쾌 및 긴장/이완과 관련성이 높은 반면, 냉방 조건에서는 PMV와 심리적 쾌/불쾌 및 생리적 감성 반응과 관련성이 높은 것으로 나타났다.
- 이러한 결과는 난방과 냉방의 공조조건에 따라 고려해야 할 재실자의 온열환경에 대한 감성반응이 PMV 지표와 서로 동일한 관계를 보이지 않는 것으로 해석할 수 있다. 즉 난방공조 시에는 재실자의 온열환경에 대한 반응으로서 생리적 감성반응보다는 심리적 감성반응 중 각성/이완의 변화가 보다 명확하게 나타난 반면, 냉방공조 시에는 생리적 감성반응의 변화가 보다 명확하게 나타남을 알 수 있다. 이는 온도, 습도, 기류속도 및 평균복사온도와 같은 온열환경 요소들에 기반하여 실내 온열환경을 재실자에게 가장 적합하게 조절하고자 할 때, 인간의 심리적 감성 또는 생리적 감성의 한 측면만을 고려하기 보다는 두 감성반응들을 모두 고려해야할 필요가 있음을 시사하는 것이다.
후속연구
- 만일 모든 조건에서 PMV와 감성반응이 일관된 관계성을 갖는 결과가 도출된다면, PMV가 온열 환경에 노출된 재실자의 심리 및 생리적 감성을 모두 반영하는 지표임을 시사할 수 있다. 그러나 PMV와 감성반응의 관계성이 일관되지 않는 결과가 도출된다면, 앞서 제기된 PMV의 문제점들을 보완하여 인간의 심리ㆍ생리적 요소들을 고려한 형태의 온열 환경 지표 개선이 이루어져야 할 필요성을 시사하는 것으로 예측해 볼 수 있다.
- 이에 따라 본 연구의 결과에 대한 적응적 모형의 습관화 해석은 본 연구만으로는 완벽하게 지지되지 않는다. 따라서 본 연구의 제한점을 보완한 추후연구를 통해서 이러한 해석의 타당성이 확인되어야 할 것으로 판단된다.
- 하지만 본 연구에서는 PMV가 심리적 감성반응 중 쾌/불쾌를 예측하는 설명량이 약 3～4%로 작다는 점과 하나의 조건에서 단지 여덟 개의 심리적 감성반응만 추출된다는 제한점을 가지고 있다. 이와 더불어 실험 참가자로 하여금 실험 시작 전 상온에서 대기하도록 함으로써 각 공조조건 초기 시작시점의 심리 및 생리적 감성반응이 급격한 온열환경의 변화에 근거하여 측정되었을 가능성이 존재한다는 제한점도 가지고 있다. 이에 따라 본 연구의 결과에 대한 적응적 모형의 습관화 해석은 본 연구만으로는 완벽하게 지지되지 않는다.
- 하지만 본 연구에서는 PMV가 심리적 감성반응 중 쾌/불쾌를 예측하는 설명량이 약 3～4%로 작다는 점과 하나의 조건에서 단지 여덟 개의 심리적 감성반응만 추출된다는 제한점을 가지고 있다. 이와 더불어 실험 참가자로 하여금 실험 시작 전 상온에서 대기하도록 함으로써 각 공조조건 초기 시작시점의 심리 및 생리적 감성반응이 급격한 온열환경의 변화에 근거하여 측정되었을 가능성이 존재한다는 제한점도 가지고 있다.
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