자동차사고의 주요 원인으로 운전자의 주의분산이 지목됨이 따라 운전자의 전방주시율을 높여주는 HUD(Head Up Display)에 대한 중요성이 높아지고 있다. 최근에는 다양한 콘텐츠가 포함된 HUD 제품들이 등장하면서 주행중 인지부하가 증가할 가능성이 높아졌다. 이에 본 논문은 현재 자동차에 사용되고 있는 HUD에 제시된 콘텐츠가 운전자에게 미치는 영향에 대해 알아보기 위하여 조도환경과 성별의 차이를 두어 인지적 측면과 활용적 측면에 대한 실험을 진행하였다. 실험 결과, HUD가 제공하는 콘텐츠는 외부 조도와 차량 내의 내부 조도의 차이가 클수록 시인성이 높아 인지부하가 줄어들었다. 또한 HUD 콘텐츠의 경우 주행과 직접적인 관련이 높을수록 인지율이 높았으며, 운전과 관련성이 낮은 콘텐츠의 경우 운전자의 집중을 저해하는 것을 확인하였다.
자동차사고의 주요 원인으로 운전자의 주의분산이 지목됨이 따라 운전자의 전방주시율을 높여주는 HUD(Head Up Display)에 대한 중요성이 높아지고 있다. 최근에는 다양한 콘텐츠가 포함된 HUD 제품들이 등장하면서 주행중 인지부하가 증가할 가능성이 높아졌다. 이에 본 논문은 현재 자동차에 사용되고 있는 HUD에 제시된 콘텐츠가 운전자에게 미치는 영향에 대해 알아보기 위하여 조도환경과 성별의 차이를 두어 인지적 측면과 활용적 측면에 대한 실험을 진행하였다. 실험 결과, HUD가 제공하는 콘텐츠는 외부 조도와 차량 내의 내부 조도의 차이가 클수록 시인성이 높아 인지부하가 줄어들었다. 또한 HUD 콘텐츠의 경우 주행과 직접적인 관련이 높을수록 인지율이 높았으며, 운전과 관련성이 낮은 콘텐츠의 경우 운전자의 집중을 저해하는 것을 확인하였다.
As the main cause of car accidents is driver distraction, HUD utilization is important to boost drivers' front-observing. Recently, As HUD includes a variety of contents products have appeared on market, the possibility increases cognitive load while driving. The purpose of this study is that curren...
As the main cause of car accidents is driver distraction, HUD utilization is important to boost drivers' front-observing. Recently, As HUD includes a variety of contents products have appeared on market, the possibility increases cognitive load while driving. The purpose of this study is that currently being used HUD contents how much affect drivers while driving. To investigate about it, the experiment is examined cognitive aspect with utilization aspect of different gender and illuminance environment. The study provides, in accordance with the internal and external illuminance, the visibility make a difference. The gap between the internal and external illuminance is higher, the visibility is better. Also, this study confirms that HUD's awareness of contents depends on driving information. Drivers concentrate more on higher related driving contents than lower ones.
As the main cause of car accidents is driver distraction, HUD utilization is important to boost drivers' front-observing. Recently, As HUD includes a variety of contents products have appeared on market, the possibility increases cognitive load while driving. The purpose of this study is that currently being used HUD contents how much affect drivers while driving. To investigate about it, the experiment is examined cognitive aspect with utilization aspect of different gender and illuminance environment. The study provides, in accordance with the internal and external illuminance, the visibility make a difference. The gap between the internal and external illuminance is higher, the visibility is better. Also, this study confirms that HUD's awareness of contents depends on driving information. Drivers concentrate more on higher related driving contents than lower ones.
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문제 정의
본 실험에서는 조도환경이 다른 주간과 야간환경에서 주행 중 운전자에게 동일한 HUD 콘텐츠를 제시하여 콘텐츠와 조도환경간의 상호관계성을 확인하였다(표 4). 그 결과, 각각의 조도환경에 따른 차이가 유의미하게 나왔다(F(3.
본 연구는 HUD에 제시된 정보 콘텐츠요소와 범위가 운전자의 정보 인지 및 활용률에 미치는 영향을 파악하는데 목적이 있다. 이를 위해서 피험자가 주행을 할 수 있는 실험 환경을 구축하고 지정된 경로와 운전 시나리오에 맞추어 HUD 화면을 구성하였다.
선행연구들을 통해 운전 중 제공되는 시각정보는 운전자의 시각적 분산을 초래하지 않는 적정한 수준으로 제공되어야 한다. 본 연구는 기존의 연구에서 더 나아가 현재 자동차에 사용되고 있는 HUD에 나타난 정보요소가 운전자에게 미치는 영향을 인지적 측면과 활용적 측면으로 나누어 알아보고자 한다. 이를 통해서 운전자가 주행 시 인지하고 활용할 수 있는 HUD 콘텐츠 요소와 범위를 파악하고자 한다.
본 연구에서는 가상 운전환경에서 주행 중 HUD를 사용하면서 운전자가 인지하는 것과 활용하는 정보콘텐츠에 대하여 평가하고자 한다. 내비게이션 정보를 제공하는 HUD 콘텐츠(턴바이턴(T.
본 연구는 기존의 연구에서 더 나아가 현재 자동차에 사용되고 있는 HUD에 나타난 정보요소가 운전자에게 미치는 영향을 인지적 측면과 활용적 측면으로 나누어 알아보고자 한다. 이를 통해서 운전자가 주행 시 인지하고 활용할 수 있는 HUD 콘텐츠 요소와 범위를 파악하고자 한다.
제안 방법
20개의 기존 HUD를 분석하여 각 콘텐츠들의 화면상 위치 빈도수를 구하였다. 기존 HUD에서 나타나는 2행 3열 배치방식과 3행 2열 배치방식을 혼합하여 3행 3열 배치방식을 고안하였으며 이에 따라 그림 3과 같이 각 정보 요소의 위치 빈도수를 체크하였다.
자동차 모형 전면에 46인치 TV 모니터를 배치하여 주행경로를 제시하였다. HUD 정보는 HDMI 프로젝터 PICO-S1B로 자동차 앞 유리에 투사하였다.
부가정보콘텐츠는 각 콘텐츠의 위치 빈도수와 함께 정보위계를 고려하여 배치하였다(그림 4). HUD화면 콘텐츠 구성은 실험을 위해 선정한 주행경로에 맞추어 제시하였다. 실험 주행경로는 ‘City car driving’ 프로그램의 주행경로 중 주간주행과 야간주행의 총 두 가지 주행경로를 선정하여 주행경로에 상응하는 방향전환(T.
기존 HUD 기기에 나타난 정보 요소의 출현 빈도수를 분석하였다(그림 2). 수집한 HUD 제품에서 공통적으로 제공하는 정보는 속도정보(R.
20개의 기존 HUD를 분석하여 각 콘텐츠들의 화면상 위치 빈도수를 구하였다. 기존 HUD에서 나타나는 2행 3열 배치방식과 3행 2열 배치방식을 혼합하여 3행 3열 배치방식을 고안하였으며 이에 따라 그림 3과 같이 각 정보 요소의 위치 빈도수를 체크하였다.
내비게이션 정보를 제공하는 HUD 콘텐츠(턴바이턴(T.B.T), 차선변경(L.C), 도로교통 정보(R.T), 주행속도(R.S), 차량정보(V.I), 외부정보(O.I), SNS&통신(SNS), 시간(T.M))를 인지와 활용의 평가 요인으로 선정하였다.
낮 실험의 인지정도는 빛에 의한 간섭을 받았기 때문에 HUD에 나타난 모든 콘텐츠의 인지가 야간 실험의 데이터보다 낮게 나타났다. 따라서 HUD 화면에 나타난 정보를 인지하는데 있어서 시각적 방해요소가 없는 야간 실험의 데이터를 토대로 정보 콘텐츠의 인지정도를 분석하였다.
(2011)은 주행 중 운전석 윈드실드에 나타나는 조도 변화를 측정하여 맑은 날 운전석으로 유입되는 전방 직사광선이 2400Lux 이상으로 나타나는 것을 확인하였다. 따라서 본 실험에서는 주간실험 환경에서 한낮의 태양광 조도환경을 재현하기 위해 5개의 LED 조명을 점등하여 5296lux로 조도를 조절하였으며 야간 실험 환경에서는 모든 조명을 다 끄고 자동차 모형 위에 암막 커튼을 설치하여 조도를 5.33lux로 조절하였다.
T)로 나타났다. 따라서 속도정보(R.T), 방향전환(T.B.T), 도로교통정보(R.T)를 HUD의 가장 기본적인 정보로 활용하였다. 기본정보 요소들 다음으로 출현 빈도가 높았던 정보 요소는 차량정보(V.
본 연구에서는 현재 자동차에 사용되고 있는 Head Up Display가 주행 중 운전자에게 미치는 영향에 대해 조도환경과 성별의 차이를 두어 인지적 측면과 활용적 측면으로 나누어 분석하였다.
실험 주행경로는 ‘City car driving’ 프로그램의 주행경로 중 주간주행과 야간주행의 총 두 가지 주행경로를 선정하여 주행경로에 상응하는 방향전환(T.B.T)과 도로교통정보(R.T)를 제시하였고 주행속도(R.S), 시간정보(T.M), SNS&통신(SNS), 외부정보(O.I), 차량정보(V.I)는 임의로 제시하였다.
실험에서 HUD 정보 요소에 사용된 색채는 휘도계 KONICA MINOLTA CS-100A를 사용하여 측정하였으며 CIE Lu’v’ 값으로 명기하였다(표 3).
이를 위해서 피험자가 주행을 할 수 있는 실험 환경을 구축하고 지정된 경로와 운전 시나리오에 맞추어 HUD 화면을 구성하였다. 실험은 주간과 야간으로 나누어 진행하며 HUD화면에 제시된 정보에 따라 주행한 후 설문지를 작성하도록 하였다. 1회 운전 시간은 약 15분정도 소요되었으며 총 실험 시간은 약 40분 정도 소요되었다.
이 점에 착안하여 본 연구에서는 주·야간 모두 시인성이 높은 Green 색상에 백색 외곽선을 첨가하여 중요 콘텐츠에 적용하였다.
(2011)는 Eye mark 기록계를 활용하여 주행 중 운전자의 시선이 자동차의 윈드실드 정면에 집중되는 것을 확인하였다. 이러한 선행 연구 결과를 바탕으로 본 연구의 실험에서 HUD 디스플레이 이미지는 운전자의 주 시선 바로 아래에 위치하도록 하였다. 특히 주행에 필요한 주요 정보는 윈드실드에 투영된 HUD 디스플레이 이미지 상에서 상단에 위치하도록 구성하였다.
내비게이션(NAVI)의 경우 조사 대상 HUD 전체에서 방향 전환과 목적지 정보가 주요 세부 콘텐츠로 나타났지만 차량 내장형 HUD에서는 차선 정보를 추가로 제공하였다. 이러한 점을 반영하여 본 연구에서는 내비게이션 정보 콘텐츠를 목적지 표시와 방향 전환을 지시하는 방향전환(Turn by Turn 이하 T.B.T)과 차선 전환을 지시하는 차선변경(Lane change 이하 L.C)으로 구분하여 제시하였다.
본 연구는 HUD에 제시된 정보 콘텐츠요소와 범위가 운전자의 정보 인지 및 활용률에 미치는 영향을 파악하는데 목적이 있다. 이를 위해서 피험자가 주행을 할 수 있는 실험 환경을 구축하고 지정된 경로와 운전 시나리오에 맞추어 HUD 화면을 구성하였다. 실험은 주간과 야간으로 나누어 진행하며 HUD화면에 제시된 정보에 따라 주행한 후 설문지를 작성하도록 하였다.
I)로 나타났다. 이를 토대로 기본정보만으로 이루어진 HUD 화면과 기본정보와 부가정보가 혼합된 HUD 화면을 제작하였다.
자동차 앞좌석 모형에는 PNS사의 자동차 시트와 Logitech의 G27 Racing wheel을 사용하였고, 자동차 앞 유리를 고정하였다. 자동차 모형 전면에 46인치 TV 모니터를 배치하여 주행경로를 제시하였다. HUD 정보는 HDMI 프로젝터 PICO-S1B로 자동차 앞 유리에 투사하였다.
자동차 앞좌석 모형을 만들고 ‘City car driving’ 프로그램을 활용하여 실제와 유사한 주행상황을 재현하였다(그림 1).
정보를 제공하는 콘텐츠의 유용성과 활용성 평가에 나타난 실험 결과를 토대로 HUD 화면의 콘텐츠 위치에 따른 인지정도를 분석하였다. 낮 실험의 인지정도는 빛에 의한 간섭을 받았기 때문에 HUD에 나타난 모든 콘텐츠의 인지가 야간 실험의 데이터보다 낮게 나타났다.
대상 데이터
본 실험에서 HUD 화면에 제시할 정보콘텐츠 요소의 도출을 위해 2014년 2월 기준으로 시장에 출시된 20개의 HUD에 나타난 콘텐츠를 조사하였다.
본 연구에서 차량주행 능력이 있고 6개월 이상 10년 미만의 운전 경력이 있는 20∼30대 남자 10명, 여자 10명 총 20명이 실험에 참여하였다.
사례조사를 통해 도출된 HUD의 정보 콘텐츠 요소는 속도정보(Running Speed 이하 R.S), 내비게이션(Navigation 이하 NAVI)정보, 도로교통정보(Road traffic 이하 R.T), 차량정보(Vehicle information 이하 V.I), 시간정보(Time 이하 T.M), SNS&통신(SNS 이하 SNS), 외부정보(Outside information 이하 O.I)이다(표 2).
자동차 앞좌석 모형을 만들고 ‘City car driving’ 프로그램을 활용하여 실제와 유사한 주행상황을 재현하였다(그림 1). 자동차 앞좌석 모형에는 PNS사의 자동차 시트와 Logitech의 G27 Racing wheel을 사용하였고, 자동차 앞 유리를 고정하였다. 자동차 모형 전면에 46인치 TV 모니터를 배치하여 주행경로를 제시하였다.
데이터처리
M))를 인지와 활용의 평가 요인으로 선정하였다. 분석 방법으로는 조도 환경에 따른 운전자의 인지적 측면과 성별에 따른 활용 콘텐츠를 다중응답의 교차분석을 통해 알아보았다. 콘텐츠와 조도, 성별과의 상호 관계성이 통계적으로 유의미한지 알아보기 위하여 이원분석을 실시하였다.
분석 방법으로는 조도 환경에 따른 운전자의 인지적 측면과 성별에 따른 활용 콘텐츠를 다중응답의 교차분석을 통해 알아보았다. 콘텐츠와 조도, 성별과의 상호 관계성이 통계적으로 유의미한지 알아보기 위하여 이원분석을 실시하였다.
성능/효과
HUD 콘텐츠의 정보콘텐츠 요소의 인지평가 결과 주행과 직접적인 관련이 적은 외부정보(O.I), 시간(T.M), SNS콘텐츠의 인지율은 낮게 나타났으며 주행 중 화면에 외부정보(O.I)와 SNS&통신(SNS)이 나타났을 때 운전자가 차선을 이탈하거나 턴바이턴(T.B.T)에 대한 HUD 지시를 따르지 못하는 것을 실험을 통해 확인하였다.
HUD 콘텐츠의 화면상 위치와 인지율은 유용성과 활용성 평가를 통해 확인한 결과 상관관계가 없는 것으로 나타났다. 콘텐츠의 인지와 활용이 HUD 화면상 위치에 영향을 받기보다는 콘텐츠의 유용성 차원에 영향을 받는 것을 알 수 있었다.
그 결과, 조도에 따른 운전자의 인지부하는 외부 조도와 차량내의 내부조도의 차이가 클수록 시인성이 높았으며, 조도와 HUD가 제공하는 콘텐츠와의 상호관계가 있음을 확인하였다. 또한 주행과 직접적인 관련이 적은 콘텐츠에 대해서는 운전자의 인지율이 낮았을 뿐만 아니라 운전의 집중을 저해하는 것으로 나타났다.
그러나 주간환경과는 다르게 야간환경에서는 그림 5b와 같이 제공된 정보 안에서 운전자가 주행하며 콘텐츠를 인지하는 범위를 주간과 비교하여 보면 차선변경(L.C), 차량정보(V.I), 도로교통정보(R.T) 콘텐츠의 경우 주간 인지율이 10% 이하로 나타났지만, 야간조도의 경우 10% 이상의 인지율을 나타냈다. 이를 통하여 동일 콘텐츠에 대하여 야간조도환경에서 높게 인지하고 있음을 알 수 있었다.
그러나 차선변경(L.C), 도로교통(R.T), 차량정보(V.I)에 관한 자동차와 도로상황과 같은 주행에 직접적으로 영향을 갖는 콘텐츠에 대해서는 남·여의 성별에 따라 큰 차이를 보이고 있음을 확인하였다.
따라서 여성은 네비게이션 메뉴의 계층구조에서 그 폭과 깊이에 따라 넓은 영역을 개괄적으로 살피는데 효율적인 넓고 얕은(broad & shallow)디자인을 선호하며 남성은 좁은 영역을 자세히 살피는데 효율적인 좁고 깊은(narrow & deep) 구조의 네비게이션 디자인을 선호하는 경향을 보였다.
또한, HUD는 HDD(head down display: 자동차 컨트롤 패널의 중앙부분에 위치한 주행보조 시스템 총칭)에 비하여 돌발상황에 대한 반응 속도가 빠르고 속도 조절이 안정적인 것으로 나타났다(Liu and Wen, 2004). 또한 HUD 사용 시 제한속도 사인과 도로상황에 대한 인지가 더 높았으며 결과적으로 교통법규 사인에 더 잘 따르는 것으로 나타났다. 이러한 연구 결과에 따라 HUD가 기존의 HDD에 비하여 안전주행에 더 도움이 되는 것으로 볼 수 있다.
그 결과, 조도에 따른 운전자의 인지부하는 외부 조도와 차량내의 내부조도의 차이가 클수록 시인성이 높았으며, 조도와 HUD가 제공하는 콘텐츠와의 상호관계가 있음을 확인하였다. 또한 주행과 직접적인 관련이 적은 콘텐츠에 대해서는 운전자의 인지율이 낮았을 뿐만 아니라 운전의 집중을 저해하는 것으로 나타났다.
주간과 야간 조도환경에서 인지되는 HUD 콘텐츠를 빈도 분석한 결과는 그림 5와 같이 주행 중 운전자가 인지하는 콘텐츠는 야간 조도환경이 더 많음을 알 수 있었다. 또한, 차선 변경(L.C)과 차량 정보(V.I)에 대해서는 동일 정보임에도 불구하고 조도환경에 따른 운전자의 인지여부가 큰 차이를 보였다. 이는 콘텐츠를 구성하는 색상 및 디자인과 HUD 콘텐츠 레이아웃 위치에 따른 영향이 있을 것으로 사료된다.
먼저 콘텐츠의 유용성 평가에 있어서 주행에 필요한 주요정보에 포함된 방향전환(T.B.T)은 모든 피험자가 유용하다고 하였으며, 현재속도(R.S)는 75%, 도로교통정보(R.T)는 60%, 차량정보(V.U)는 65%가 유용하다고 응답하였다. 반면 주행에 직접적인 연관성이 없는 부가정보인 SNS&통신(SNS)은 피험자의 5%, 시간정보(T.
빈도분석 결과 턴바이턴(T.B.T), 주행속도(R.S) 콘텐츠에 대해서는 남·여 80% 이상의 운전자가 주행 중에 활용하였으며, 남·여 운전자 20% 이하만 주행 중에 시간 콘텐츠를 활용함을 확인하였다.
성별에 따른 콘텐츠 활용에서는 남성과 여성이 사용하는 콘텐츠와의 상호관계성은 낮은 반면에 남·여의 운전시야의 차이가 있음을 알 수 있었다.
기존 HUD 기기에 나타난 정보 요소의 출현 빈도수를 분석하였다(그림 2). 수집한 HUD 제품에서 공통적으로 제공하는 정보는 속도정보(R.S), 방향전환(T.B.T), 도로교통정보(R.T)로 나타났다. 따라서 속도정보(R.
여성 운전자들은 턴바이턴(T.B.T)과 주행속도(R.S)를 제외한 콘텐츠들에 대해 운전과 직·간접적 이용됨과 상관없이 35% 이내로 활용되고 있음을 알 수 있었다.
T) 콘텐츠의 경우 주간 인지율이 10% 이하로 나타났지만, 야간조도의 경우 10% 이상의 인지율을 나타냈다. 이를 통하여 동일 콘텐츠에 대하여 야간조도환경에서 높게 인지하고 있음을 알 수 있었다.
또한, 여성은 남성에 비해 옆 차선이나 갓길의 상황과 같은 주변자극에 대한 인지율이 현저히 낮았으며, 시야가 좁은 운전을 하는 특징이 있음을 밝힌 연구도 있다(Kim and Lee, 2005). 이를 통해 남성과 여성 간에 정보나 자극을 인지하고 활용함에 차이가 있음을 확인하였다.
이러한 결과는 운전자의 시인성에 긍정적인 영향을 주는 조도 환경은 자동차 내부의 조도가 바깥의 조도에 비해 높다는 Choi(2006)의 연구와 유사한 결과를 얻었다. 이를 통해 운전자가 HUD에서 제시하는 콘텐츠를 인지함에 있어서 차량의 외부와 내부의 조도 차이에 의존적임을 확인하였다.
주간과 야간 조도환경에서 인지되는 HUD 콘텐츠를 빈도 분석한 결과는 그림 5와 같이 주행 중 운전자가 인지하는 콘텐츠는 야간 조도환경이 더 많음을 알 수 있었다. 또한, 차선 변경(L.
HUD 콘텐츠의 화면상 위치와 인지율은 유용성과 활용성 평가를 통해 확인한 결과 상관관계가 없는 것으로 나타났다. 콘텐츠의 인지와 활용이 HUD 화면상 위치에 영향을 받기보다는 콘텐츠의 유용성 차원에 영향을 받는 것을 알 수 있었다.
후속연구
위의 결론을 통해 HUD에 제시된 정보는 주행에 직접적으로 도움이 되는 콘텐츠를 중심으로 선정해야하며, 주간과 야간의 시인성을 고려한다면 주행 중 운전자의 시야에 긍정적인 영향을 줄 수 있을 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
HUD란?
HUD(Head-Up-Display)란 비행기나 자동차와 같은 탈 것을 조종하거나 운전하는 사람이 머리를 움직이지 않고도 계기판 등의 시각적 정보를 확인할 수 있게 표현한 기술을 말한다(Kim et al., 2008).
성별에 따른 정보 인지와 선호 콘텐츠에서 어떤 양상이 나타나는가?
성별에 따른 정보 인지와 선호 콘텐츠의 경우 남·여가 다른 양상으로 나타난다. Kim and Seo (2004)의 연구에 따르면 여성의 시야는 남성보다 넓은 주변시야를 가지며 남성의 시야는 터널시야의 특성을 지닌다. 따라서 여성은 네비게이션 메뉴의 계층구조에서 그 폭과 깊이에 따라 넓은 영역을 개괄적으로 살피는데 효율적인 넓고 얕은(broad & shallow)디자인을 선호하며 남성은 좁은 영역을 자세히 살피는데 효율적인 좁고 깊은(narrow & deep) 구조의 네비게이션 디자인을 선호하는 경향을 보였다. 또한, 남성과 여성 모두 재료나 색채보다는 형태요소에서 더 높은 정보획득을 보였으나, 여성은 남성보다 정보획득에 소요되는 시간이 길었다고 한다(Choi and Lee, 2012).
HDD는 무엇인가?
최근에는 운전자의 시선이 차량의 전방을 향하지 않아 발생하는 사고를 줄이기 위해 운전자가 전방주시를 유지하며 계기판과 내비게이션 등의 시각 정보를 알 수 있는 차량용 HUD(Head-Up-Display)에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 또한, HUD는 HDD(head down display: 자동차 컨트롤 패널의 중앙부분에 위치한 주행보조 시스템 총칭)에 비하여 돌발상황에 대한 반응 속도가 빠르고 속도 조절이 안정적인 것으로 나타났다(Liu and Wen, 2004). 또한 HUD 사용 시 제한속도 사인과 도로상황에 대한 인지가 더 높았으며 결과적으로 교통법규 사인에 더 잘 따르는 것으로 나타났다.
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