[논문]색온도에 따른 글씨쓰기 과제수행과 뇌파의 변화

박윤희; 양영애

doi:10.13067/jkiecs.2015.10.6.757

색온도에 따른 글씨쓰기 과제수행과 뇌파의 변화
A Study on the Change of EEG for the Writing Task When CCT is Changed 원문보기

한국전자통신학회 논문지 = The Journal of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, v.10 no.6, 2015년, pp.757 - 762

초록
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본 논문은 색온도가 글씨 쓰기 과제 수행과 뇌파에 미치는 영향을 알아보고자 2013년 7월부터 9월까지 초등학생 아동 24명을 대상으로 실시하였다. 색온도의 고정과 유지를 위해 준비된 실험실에서 주황색등과 백색등에 따른 과제수행시간의 측정과 뇌파를 측정하여 분석하였다. 연구 결과 알파파, 베타파, 하이베타파의 출현이 백색등에서 높게 나타났으나 과제수행 시간은 주황색등에서 유의하게 빠른 수행을 보였다. 이는 기존의 낮은 색온도는 안정과 이완에 전형적인 색온도로 여겨졌으나 심인적인 요인과 과제의 특성과 종류에 따른 다양한 활용은 학습과 작업의 능률에 긍정적인 영향을 줄 수 있음을 제시했다.

Abstract ▼ AI-Helper

This paper examine how CCT affected to writing task performance and EEG through 24 elementary students from in July to September, 2014. The study analyzed EEG that was changed in a task performance under an orange color light and a white color light in a laboratory for stabilization and relaxation. The study results showed that an alpha wave, beta wave, high-beta wave were high under the white color light. The task performance time, however, showed significant fast performance under the orange color light. Although pre-existing low CCT has been considered as typical type for stabilization and relaxation, this study provides that the various applications in the elements of cognition, tasks, and types can affect improvement of task performance and occupation ability.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구 결과는 과제를 수행하는 상황에서는 전형적인 생리적인 반응 외 다른 요인도 함께 작용하는 것으로 사료된다. 본 논문에서는 색온도에 따른 특정 과제에서 집중파의 출현과 변화를 확인하였고 또한 심인적인 요소 등이 과제수행력에 영향을 미칠 수가 있음도 제시하였다. 이를 통해 물리적 환경의 다양성에 대한 연구의 필요성을 제시하고 그 기초자료로 활용되고자 한다.
본 논문에서는 인지적 학습 환경에서 요구되는 글씨쓰기에 대한 특성을 반영하여 글씨 쓰기 과제 수행 시간의 변화와 그에 따른 뇌파의 변화를 확인함으로써 상관 색온도가 과제수행에 미치는 영향을 정량적으로 측정한다. 이는 작업 수행력을 증진시키기 위한 물리적 환경 중 특정과제의 특성을 고려한 실내 빛환경 연구로 특히 시각적 요소와 밀접한 관련이 있는 색온도의 변화가 작업수행에 미치는 영향을 뇌파(EEG, Electroencephalogram)분석과 과제수행시간 측정을 통하여 알아봄으로써 물리적 환경의 생리적인 반응과 수행에서의 반응결과의 일치성 여부를 확인해 보고 이를 통해 작업 수행능력을 향상 시킬 수 있는 적절한 실내 빛 환경을 제시하고 작업과 학습, 치료환경에 더욱 효과적인 물리적 환경을 만드는데 필요 요인을 확인한다.
본 논문에서는 인지적 학습 환경에서 요구되는 글씨쓰기에 대한 특성을 반영하여 글씨 쓰기 과제 수행 시간의 변화와 그에 따른 뇌파의 변화를 확인함으로써 상관 색온도가 과제수행에 미치는 영향을 정량적으로 측정한다. 이는 작업 수행력을 증진시키기 위한 물리적 환경 중 특정과제의 특성을 고려한 실내 빛환경 연구로 특히 시각적 요소와 밀접한 관련이 있는 색온도의 변화가 작업수행에 미치는 영향을 뇌파(EEG, Electroencephalogram)분석과 과제수행시간 측정을 통하여 알아봄으로써 물리적 환경의 생리적인 반응과 수행에서의 반응결과의 일치성 여부를 확인해 보고 이를 통해 작업 수행능력을 향상 시킬 수 있는 적절한 실내 빛 환경을 제시하고 작업과 학습, 치료환경에 더욱 효과적인 물리적 환경을 만드는데 필요 요인을 확인한다.
본 논문에서는 색온도에 따른 특정 과제에서 집중파의 출현과 변화를 확인하였고 또한 심인적인 요소 등이 과제수행력에 영향을 미칠 수가 있음도 제시하였다. 이를 통해 물리적 환경의 다양성에 대한 연구의 필요성을 제시하고 그 기초자료로 활용되고자 한다.

제안 방법

피험자의 두피에 부착한 전극의 위치는 국제 10/20 전극배치법(international 10/20 electrode system)체제에 따라 4개의 부위에 단극유도(Monoclonal derivation)방식으로 측정하였다 기준전극(reference electrode)은 A2(오른쪽 귓불)에 접지전극(ground electrode)은 A1(왼쪽 귓불)에 부착하였다. 그림 2와 같이 접지전극에 뇌파 전용 전극 풀(Elefix-401CE, Japan)을 전두엽의 Fp1, Fp2와 후두엽의 O1, O2 묻혀 부착하고 부착된 전극위에 거즈를 덮어줌으로써 전극이 머리 표면에 잘 고정되도록 하였다.
이를 백색등과 주황색등에 무작위로 제공하여 근거리 따라 쓰기를 실시하였다. 글씨쓰기 과제 시간의 측정은 연필을 잡기부터 다 쓴 후 놓기까지의 시간을 측정하였다.
뇌파 측정기로부터 알파파, 베타파, 하이베타를 측정하였으며, 백색광과 주황색 광을 제공하였을 때 전극의 위치에 따른 측정 결과를 표 1에 나타내었다.
본 논문에서 사용하기 위한 뇌파의 측정은 그림 1과 같은 EEG-1200(Neurofax, Germany) 장비를 사용하여 과제시작 전 안정시 뇌파를 측정과 글씨쓰기 과제 수행시 뇌파의 변화를 측정했다.
실험실은 2,700K와 6,400K의 색온도를 가진 형광등을 과제를 수행하는 책상과 동일한 거리의 천정에 설치하고 등을 무작위로 제공하기 위한 스위치를 연결하였다. 실험자가 색온도를 조절할 수 있게 준비하였다.
글씨쓰기 과제는 100자의 문장으로 초등학교 5학년 선행학기 교과서를 바탕으로 구성하였으며 언어 병리학자의 검수를 통해 자모음 수를 일치시켜 동질 수준으로 맞춘 100자의 문장 두 개를 완성하였다. 이를 백색등과 주황색등에 무작위로 제공하여 근거리 따라 쓰기를 실시하였다. 글씨쓰기 과제 시간의 측정은 연필을 잡기부터 다 쓴 후 놓기까지의 시간을 측정하였다.
표 1에서 얻어진 뇌파 분석을 위해서 총 수행시간 중 전반부 2분간의 상대 전력값을 취하여 분석하였다.

대상 데이터

뇌파의 기록은 안정시과 글씨쓰기 과제수행 동안 측정하였다. 뇌파 원자료(raw data)는 락싸(laxtha)사의 TeleScan(Ver. 3.06)을 이용하여 데이터를 수집하고 각 대역별 상대 전력 값을 얻었다.
본 논문은 2013년 7월부터 동년 9월까지 초등학교 아동 남녀 각각 15명씩 아동과 보호자로부터 서면 동의를 구하였다. 선정기준으로는 실험 자원자로 과거 및 현재 신경학적 질환, 뇌질환 관련 약물 복용이 없는 사람을 포함하고 수용, 표현 어휘력을 검사도구 REVT(Receptive And Expressive Vocabulary Test)를 통하여 또래에 비해 수용언어 능력이 검사결과상 낮은 대상 1명은 실험에서 제외시켰다.
본 연구에 뇌파측정 대상자는 24명으로 남학생이 11명(45.8%), 여학생이 31명(54.2%)이었다. 평균 연령 11.
또한 아동이 뇌파측정시 과도한 긴장과 불안감으로 뇌파측정을 힘들어한 1명과 과도한 움직임으로 잡파(교류장애, 전극 접촉 불량, 근육움직임, 심전도, 안구운동, 호흡, 발한 맥박, 정전기 등)가 과하게 혼입되어 분석의 어려움으로 4명의 데이터도 제외하였다. 최종 24명의 데이터를 얻었다.

데이터처리

처리 된 자료는 평균, 표준편차로 나타내었다. 대상자의 일반적 특성을 분석하기 위해 기술 통계를 사용하였고 색온도에 따른 뇌파변화와 글씨쓰기 과제수행시간의 변화를 각각 paired t-test를 사용하여 식(2)과 같은 t값으로 분석하였다.
0 version을 사용해 분석하였다. 처리 된 자료는 평균, 표준편차로 나타내었다. 대상자의 일반적 특성을 분석하기 위해 기술 통계를 사용하였고 색온도에 따른 뇌파변화와 글씨쓰기 과제수행시간의 변화를 각각 paired t-test를 사용하여 식(2)과 같은 t값으로 분석하였다.

이론/모형

피험자의 두피에 부착한 전극의 위치는 국제 10/20 전극배치법(international 10/20 electrode system)체제에 따라 4개의 부위에 단극유도(Monoclonal derivation)방식으로 측정하였다 기준전극(reference electrode)은 A2(오른쪽 귓불)에 접지전극(ground electrode)은 A1(왼쪽 귓불)에 부착하였다. 그림 2와 같이 접지전극에 뇌파 전용 전극 풀(Elefix-401CE, Japan)을 전두엽의 Fp1, Fp2와 후두엽의 O1, O2 묻혀 부착하고 부착된 전극위에 거즈를 덮어줌으로써 전극이 머리 표면에 잘 고정되도록 하였다.

성능/효과

색온도에 따른 글씨쓰기 과제 수행시 뇌파변화를 상대파워 값의 분석 결과 그림 3와 같이 알파파 값은 그림 3(a)에서와 같이 전두엽 영역(Fp1,Fp2)과 후두엽 영역(O1, O2) 모두에서 백색등 일 때 알파파의 출현이 높았다. 베타파 값도 그림 3(b)와 같이 전두엽 영역(Fp1,Fp2)과 후두엽 영역(O1, O2)에서 백색등일 때 집중파의 출현이 높았다. 하이베타파 값은 그림 3(c)에서 백색일 때 Fp1, Fp2, O2 영역에서 많은 출현을 보였다.
본 논문에서는 글씨쓰기 과제수행 시 백색등에서 알파파, 베타파의 출현이 높게 나타났다. 이는 학습과 집중을 요하는 환경에서 백색등이 효율적이라고 제시된 연구결과와 일치한다[13].
본 연구 결과는 과제를 수행하는 상황에서는 전형적인 생리적인 반응 외 다른 요인도 함께 작용하는 것으로 사료된다. 본 논문에서는 색온도에 따른 특정 과제에서 집중파의 출현과 변화를 확인하였고 또한 심인적인 요소 등이 과제수행력에 영향을 미칠 수가 있음도 제시하였다.
표 3에 글씨쓰기 과제수행 시간 측정 결과 백색등에서 116.28±35.427초 주황색등에서 153.97±33.427초로 주황색등에서 유의하게 빠른 결과가 나타났다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	색온도란 무엇인가?	최근의 실내 빛 환경에 대한 연구는 조도, 색온도 등의 효과에서 시각적 명료성 보다 공간의 용도나 작업자의 쾌적성과 작업능률에 초점을 두고 있다. 색온도란 광원으로부터 방사하는 빛의 색을 온도로써 표시하는 방법으로 방사하는 빛의 색과 흑체에서 방사하는 빛의 색이 일치했을 때의 흑체온도를 말한다. 색온도의 값에 따라 편안함, 활동성, 작업능률 등에 차이를 나타낸다.
	색온도의 값에 따라 차이를 보이는 것은 무엇인가?	색온도란 광원으로부터 방사하는 빛의 색을 온도로써 표시하는 방법으로 방사하는 빛의 색과 흑체에서 방사하는 빛의 색이 일치했을 때의 흑체온도를 말한다. 색온도의 값에 따라 편안함, 활동성, 작업능률 등에 차이를 나타낸다.
	본 논문에서 수행한, 색온도가 글씨 쓰기 과제 수행과 뇌파에 미치는 영향을 알아보는 실험의 결과는 어떠한가?	색온도의 고정과 유지를 위해 준비된 실험실에서 주황색등과 백색등에 따른 과제수행시간의 측정과 뇌파를 측정하여 분석하였다. 연구 결과 알파파, 베타파, 하이베타파의 출현이 백색등에서 높게 나타났으나 과제수행 시간은 주황색등에서 유의하게 빠른 수행을 보였다. 이는 기존의 낮은 색온도는 안정과 이완에 전형적인 색온도로 여겨졌으나 심인적인 요인과 과제의 특성과 종류에 따른 다양한 활용은 학습과 작업의 능률에 긍정적인 영향을 줄 수 있음을 제시했다.

참고문헌 (16)

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J. Jo, "EEG brainwave analysis for research on meditation influence to the concentration," J. of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, vol. 9, no.12, 2014, pp. 1421-1426.

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