선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 소음에 관한 기존 연구들은 다양한 분야에 대해서 이루어졌다. 굴삭기의 배기소음을 조절하기 위한 소음기에 대한 연구에서는 소음의 세기와 주파수에 관해서 실험하였다. 일곱 종류의 소음기를 이용하여 배기소음을 측정하고, 그 측정결과를 바탕으로 배기소음의 세기를 줄이면서 필요 이상의 고주파나 저주파의 생성을 방지할 수 있도록 모델링을 하였다(Fang et al.
- 본 연구에서는 자동차 내부에서 발생하는 주행소음이 인간의 신체적 반응(뇌의 활동)과 피실험자들의 설문 결과를 바탕으로 한 정서적 반응을 관찰하였다([Figure1] 참조). 그리고 연구결과를 바탕으로 인간의 신체적 반응과 정서적 반응 간의 연관성에 대해서 알아보고자 한다.
- 주관적인 감성만으로 비교할 경우 개인의 성격과 취향이 많이 반영되고 인체의 생리신호만으로 비교한다면 인간의 감성들을 배제한 소음의 생리적 반응만 관찰하게 된다. 그리하여 본 연구에서는 자동차 주행소음 통해 인간의 주관적인 감성뿐 아니라 인체의 생리신호와도 비교하여 연구를 진행하였다. 특히, 인체의 생리 신호 가운데 뇌전도(Electroencephalogram)를 중점으로 관찰하였다.
- 뇌전도 수집 프로그램은 뇌전도를 수집하는 동시에 그 신호를 육안으로 확인할 수 있기에 오류나 노이즈의 판별이 가능하도록 하였다. [Figure 2]는 본 실험의 전체적인 과정을 보여준다.
- 따라서, 본 연구에서는 다섯 가지 서로 다른 차종의 주행소음에 따라 인체의 생리적신호와 주관적신호의 상관관계를 보기 위해 운전좌석에서 들리는 주행소음을 녹음하여 사용하였다.
- 본 연구에서는 시간 흐름에 따라 변화가 많은 인간의 뇌전도 데이터를 가지고 실험을 진행하고 분석하였다. 측정된 EEG spectral components를 통해 자동차의 소음이 인체에 영향을 미친다는 것을 확인할 수 있었다.
제안 방법
- 20초간의 소음 노출 시간은 감성적으로 편안함 또는 불쾌감을 느낄 수 있는 최소한의 시간과 여러 가지 소음에 노출됨으로써 피실험자가 가질 수 있는 피로감을 고려해서 정하였다.
- Car E의 경우 α파와 β파가 power의 차이를 보이지 않았기 때문에 비교군으로 선정하였다.
- 일반적으로 연령대에 따라서 주행소음에 대한 반응이 다르게 나타난다. 그래서 연령대를 일정 영역으로 좁혀서 실험을 수행하였고, 일정한 범주의 연령대 내에서 실험데이터를 분석하였다. 피실험자의 연령대는 20대 후반(26~30세)을 선정하였다.
- 장비 세팅이 완료되고 나면 인체의 미세 동작을 유발할 수 있는 사물은 모두 제거한다. 그리고 10분간 피실험자는 가만히 의자에 앉아서 휴식을 취한 후에 20초간 소음에 노출되고 동시에 뇌전도 데이터를 수집 측정한다. 측정한 뇌전도 데이터는 MATLAB(Math Works Inc.
- 뇌전도 데이터를 본 실험에 응용하여 사용하기 위해서 α와 β frequency band를 power spectrum 값으로 수치화하였다.
- 뇌전도 데이터를 수집한 후엔 그 데이터를 연산, 정류하는데, 우선 뇌전도 신호를 FFT처리하여 α파와 β파로 구분하도록 계산하였다.
- 뇌전도는 주로 네 가지파로 구성되어 있으며 본 연구에서는 네 가지 중 α파, β파를 측정하여 분석하였다.
- 그리고 피실험자들의 주관적 평가를 분석한 결과를 통하여 인체 반응과 주관적인 감성의 연관성을 찾을 수 있었다. 뇌전도의 활성도는 측정된 데이터를 주파수 값으로 변환하여 1Hz에서 100Hz에 이르는 주파수 값을 여러 영역으로 나누어 계산하였다. 뇌파에서 인체반응을 나타내는 주요한 주파수 영역을 살펴보면 다음과 같다; Delta(1~4Hz), Theta(4~8Hz), Alpha(8~13Hz), Beta(13~30Hz), Gamma(30Hz 이상)(Robert, 2007).
- , 2000). 본 연구에서는 자동차 내부에서 발생하는 주행소음이 인간의 신체적 반응(뇌의 활동)과 피실험자들의 설문 결과를 바탕으로 한 정서적 반응을 관찰하였다([Figure1] 참조). 그리고 연구결과를 바탕으로 인간의 신체적 반응과 정서적 반응 간의 연관성에 대해서 알아보고자 한다.
- 상대적인 값으로 표현된 결과에서 Car E를 사용할 때의 EEG값을 1로 설정하였다.
- 실험에 소요된 총시간은 피실험자가 소음에 20초간 노출되는 단계와 소음노출에 연이어 고요하게 휴식을 취하는 10분간의 휴식단계로 이루어졌다. 피실험자는 5종류의 자동차 주행 소음에 노출되고, 한 종류의 자동차 주행소음을 5번 듣게 된다.
- kg)이고, 청각계와 전정 신경계에 이상이 없다. 실험을 수행할 때, 눈 깜빡임, 머리의 움직임과 침 삼키기와 같은 미세한 동작들을 최대한 자제하도록 피실험자들에게 주지시켰다. 실험이 진행되는 도중에는 편하게 의자에 앉은 자세로 실험을 수행하였다.
- 그 중에서 차내 소음에 큰 기여를 하는 요인 중 엔진을 통해 서로 다른 차량임을 나타내는 비교 군으로 설정하였다(Lee, 1993). 엔진이외의 다른 여러 요인들이 소음에 영향을 미치지만 본 연구에서는 운전자에게 들려오는 소음자체를 변수로 설정하였고 [Table 1]은 자동차에 대한 정보제공으로만 사용했다. 특히 자동차 E는 현대 자동차의 엔진을 기존 자동차의 플렛포옴에 장착한 제품이고 나머지 4개의 자동차는 서로 다른 3개 회사의 제품이다.
- 이 연구에서는 Delta, Theta, Gamma파는 제외하고 α파와 β파에 초점을 맞추어 분석하였다.
- 주관적 평가를 진행하기 위한 감성 형용사를 추출하기 위해서 먼저 일반 대상을 통해 자동차에 대한 일반적인 감성과 조사된 형용사 중 청각적 감성을 표현할 수 있는 형용사를 선정하여 정리하였다. 이어서 자동차의 주행소음에 대한 전문적인 식견을 가지고 있는 현대자동차 NVH부에 자문을 구하여 보다 명확한 감성 형용사를 추출하였다.
- , 1998). 이틀에 걸쳐서 피실험자의 소변과 혈액을 검사하였고, 설문지를 통한 감성적인 검사도 진행하였다. 실험의 결과를 정리하면, 교통소음에 노출된 경우에는 일의 능률이 감소하고, 정신적인 긴장도가 높고, 혈압과 맥박이 상승하고, 혈액에서는 epineprine이 많이 검출되었고 소변에서는 단백질과 Na, Mg 등이 많이 검출되었다.
- 굴삭기의 배기소음을 조절하기 위한 소음기에 대한 연구에서는 소음의 세기와 주파수에 관해서 실험하였다. 일곱 종류의 소음기를 이용하여 배기소음을 측정하고, 그 측정결과를 바탕으로 배기소음의 세기를 줄이면서 필요 이상의 고주파나 저주파의 생성을 방지할 수 있도록 모델링을 하였다(Fang et al., 2009). 또 다른 연구에서는 평범한 상황을 가진 집단과 일상생활(수면, 휴식, 공부)에 지장을 줄 수 있는 소음에 인위적으로 노출된 집단을 대상으로 비교 분석하였다.
- 전두엽과 후두엽에서 측정한 EEG의 raw data([Figure 4], [Figure 5]를 측정하여 그 데이터를 α파와 β파로 분리하였다.
- , 1999; Choe, 2013). 주관적 평가를 진행하기 위한 감성 형용사를 추출하기 위해서 먼저 일반 대상을 통해 자동차에 대한 일반적인 감성과 조사된 형용사 중 청각적 감성을 표현할 수 있는 형용사를 선정하여 정리하였다. 이어서 자동차의 주행소음에 대한 전문적인 식견을 가지고 있는 현대자동차 NVH부에 자문을 구하여 보다 명확한 감성 형용사를 추출하였다.
- 또한, 일반 사무실에서 컴퓨터 소음에 대한 감성평가를 시행한 연구도 있다. 청감실험과 설문지 조사가 실시되었으며, 컴퓨터 소음은 CD-rom 구동음, HDD 작동음, 팬소음 등으로 구분하였다. 청감실험을 통해서 각 소음의 상/하한치는 31~51dB, 34~54dB, 34~58dB로 나타났고, 설문지 조사를 통해서 팬소음과 키보드 사용음이 주요 소음원인 것으로 나타났다.
- 그리하여 본 연구에서는 자동차 주행소음 통해 인간의 주관적인 감성뿐 아니라 인체의 생리신호와도 비교하여 연구를 진행하였다. 특히, 인체의 생리 신호 가운데 뇌전도(Electroencephalogram)를 중점으로 관찰하였다. 또한, 기존의 연구들보다 더 많은 자동차 주행소음을 수집하였다.
- 표시된 점수는 각 피실험자 별, 각 차량 별로 합산하였고 합산한 차량 별로 각각의 형용사 당 높은 점수로 순위를 매겼다. 피실험자마다 느낀 감정의 크기가 다르기 때문에 상대적인 편차가 있음을 고려하여 피실험자마다 점수에 순위를 매기고 그 재설정된 점수를 각 차량 별로 합산하여 평균값을 계산하고 계산된 평균값으로 다시 순위를 매겼다. 정리된 순위는 비교가 편하도록 방사형 그래프를 사용하여 표시하였다.
- 필터링된 신호는 각각 α파와 β파의 세기를 측정하기 위해 MATLAB를 이용해서 power spectral density representation으로 변환하였다.
대상 데이터
- 26~30세의 12명의 남성들이 피실험자로 참여하였다(평균 나이 : 28.1세, SD : 1.8세). 피실험자들의 키는 165~175cm(평균 : 169.
- 뇌전도는 디지털 장비(모델 LXC3203; LAXTHA Inc.)를 이용하여 측정하였다. 4개의 전극을 10~20 시스템에 의거하여 피실험자의 전두엽(Fp1, Fp2)과 후두엽(P3, P4)에 부착하였다([Figure 3] 참조).
- 특히, 인체의 생리 신호 가운데 뇌전도(Electroencephalogram)를 중점으로 관찰하였다. 또한, 기존의 연구들보다 더 많은 자동차 주행소음을 수집하였다. 그로 인해, 자동차 주행소음과 인간의 감성 변화와의 관계를 규명하는데 있어서 더욱 다양하고 유용한 뇌전도 데이터를 얻을 수 있었다.
- 서로 다른 5개의 자동차의 모델명과 녹음되어 제공된 주행소음 음원은 현대자동차로부터 제공받았다. 자동차 A의 주행소음의 크기는 68dB, B는 70dB, C는 68dB, D는 65dB, E는 62dB이다.
- 실험은 피실험자들이 주행소음을 들을 때 나타나는 뇌전도 데이터를 수집하는 것으로 진행되었다. 피실험자의 소음에 대한 자각을 파악하기 위해서 SD법(Semantic differential method)이 주로 이용되어 왔다(Osgood et al.
- 실험이 진행되는 도중에는 편하게 의자에 앉은 자세로 실험을 수행하였다. 실험이 진행되는 공간은 가로 2m, 세로 1.5m, 높이 2.2m이며 25dB 이상의 외부소음을 차단 할 수 있는 방음실을 사용하였다. 이 실험은 소리를 자극원으로 하고 있기 때문에 방음실 내부는 조명이나 주변 전자기기, 핸드폰 등은 가능한 모든 전원을 꺼 전자파를 최대한 차단하였다.
- 이러한 과정을 통해서 최종적으로 실험에 사용할 8개의 감성 형용사를 선정하였다.
- 그래서 연령대를 일정 영역으로 좁혀서 실험을 수행하였고, 일정한 범주의 연령대 내에서 실험데이터를 분석하였다. 피실험자의 연령대는 20대 후반(26~30세)을 선정하였다. 이처럼 피실험자의 연령을 일정한 범주로 제한함으로써 모든 연령대를 대상으로 실험하는 경우보다 훨씬 적은 수의 피실험자군을 사용하더라도 상대적으로 유의한 통계적 결과를 얻을 수 있었다.
데이터처리
- Car E의 경우 α파와 β파가 power의 차이를 보이지 않았기 때문에 비교군으로 선정하였다. 비교군으로 선정된 Car E 경우의 EEG 데이터의 power를 다른 자동차에서 얻은 데이터와 백분율로 비교하였다.
- 측정된 결과를 토대로 각 차량별 피실험자의 뇌전도 데이터와 주관적 평가의 상관관계를 분석하였다. [Table 3]은 두 결과 값의 표준편차와 공분산값을 통해 피어슨 상관계수를 구한 결과 값이며, [Table 4]는 피어슨 상관계수의 절대 값에 따른 상호간의 관련성을 보여준다(Dencey et al.
- 그리고 10분간 피실험자는 가만히 의자에 앉아서 휴식을 취한 후에 20초간 소음에 노출되고 동시에 뇌전도 데이터를 수집 측정한다. 측정한 뇌전도 데이터는 MATLAB(Math Works Inc.) 프로그램을 사용하여 연산하였다.
성능/효과
- 결과 데이터를 정리해보면, 첫 째로 α파와 β파는 상반된 결과가 나왔으며, 두 번째로 α파에 상응하는 감성은 정숙함, β파에 상응하는 감성은 역동성과 흥미로움이었다.
- 또한, 기존의 연구들보다 더 많은 자동차 주행소음을 수집하였다. 그로 인해, 자동차 주행소음과 인간의 감성 변화와의 관계를 규명하는데 있어서 더욱 다양하고 유용한 뇌전도 데이터를 얻을 수 있었다.
- 측정된 EEG spectral components를 통해 자동차의 소음이 인체에 영향을 미친다는 것을 확인할 수 있었다. 그리고 피실험자들의 주관적 평가를 분석한 결과를 통하여 인체 반응과 주관적인 감성의 연관성을 찾을 수 있었다. 뇌전도의 활성도는 측정된 데이터를 주파수 값으로 변환하여 1Hz에서 100Hz에 이르는 주파수 값을 여러 영역으로 나누어 계산하였다.
- 결과 데이터를 정리해보면, 첫 째로 α파와 β파는 상반된 결과가 나왔으며, 두 번째로 α파에 상응하는 감성은 정숙함, β파에 상응하는 감성은 역동성과 흥미로움이었다. 마지막으로 뇌전도 데이터의 분석 결과와 주관적 평가의 결과가 유사한 경향성을 보이며 상호 연관성을 가짐을 확인할 수 있었다. 즉, 서로 다른 5가지의 소음에 대하여 인체는 각기 다른 반응을 보이고, 생리적 반응과 감성적 반응은 상호 연관성이 있다는 것을 확인할 수 있었다.
- 반면, Car C와 Car D의 소음에서는 사람이 안정한 휴식상태일 때 측정되는 α파가 높게 나타났고, 주관적 평가에서는 조용함을 느낀 것으로 나타났다.
- 본 연구에서는 다양한 성능을 가진 자동차에서 발생하는 소음이 사람들에게 각각 다르게 인식된다는 것을 확인하였다. 인간은 소리의 특성에 따라 다르게 인지하고 그에 상응하는 반응을 보인다.
- 이틀에 걸쳐서 피실험자의 소변과 혈액을 검사하였고, 설문지를 통한 감성적인 검사도 진행하였다. 실험의 결과를 정리하면, 교통소음에 노출된 경우에는 일의 능률이 감소하고, 정신적인 긴장도가 높고, 혈압과 맥박이 상승하고, 혈액에서는 epineprine이 많이 검출되었고 소변에서는 단백질과 Na, Mg 등이 많이 검출되었다. 이 연구는 소음의 유무에 따라서 인체의 반응이 확연하게 다르다는 것을 보여주고 있다.
- 실험의 결과를 정리하면, 교통소음에 노출된 경우에는 일의 능률이 감소하고, 정신적인 긴장도가 높고, 혈압과 맥박이 상승하고, 혈액에서는 epineprine이 많이 검출되었고 소변에서는 단백질과 Na, Mg 등이 많이 검출되었다. 이 연구는 소음의 유무에 따라서 인체의 반응이 확연하게 다르다는 것을 보여주고 있다. 이처럼, 소음에 대한 선행연구들은 기계장비에서의 소음 자체에 관한 연구와 더불어 소음과 인체의 연관성을 조사한 사례도 있다.
- 피실험자의 연령대는 20대 후반(26~30세)을 선정하였다. 이처럼 피실험자의 연령을 일정한 범주로 제한함으로써 모든 연령대를 대상으로 실험하는 경우보다 훨씬 적은 수의 피실험자군을 사용하더라도 상대적으로 유의한 통계적 결과를 얻을 수 있었다.
- 분리한 α파와 β파는 상대적인 결과 값으로 변환하여 비교 및 판단할 수 있다. 절대적인 결과 값보다 상대적인 결과 값을 이용함으로써 더 의미 있는 결과를 얻을 수 있었다.
- 마지막으로 뇌전도 데이터의 분석 결과와 주관적 평가의 결과가 유사한 경향성을 보이며 상호 연관성을 가짐을 확인할 수 있었다. 즉, 서로 다른 5가지의 소음에 대하여 인체는 각기 다른 반응을 보이고, 생리적 반응과 감성적 반응은 상호 연관성이 있다는 것을 확인할 수 있었다. 이와 같이, 청각적 자극에 대해서 생리적 반응인 뇌전도 데이터와 감성적 반응인 주관적인 평가의 상호연관성을 확인한 점은 의미 있는 결과라고 할 수 있겠다.
- 본 연구에서는 시간 흐름에 따라 변화가 많은 인간의 뇌전도 데이터를 가지고 실험을 진행하고 분석하였다. 측정된 EEG spectral components를 통해 자동차의 소음이 인체에 영향을 미친다는 것을 확인할 수 있었다. 그리고 피실험자들의 주관적 평가를 분석한 결과를 통하여 인체 반응과 주관적인 감성의 연관성을 찾을 수 있었다.
- 피실험자들의 인체 생리신호를 측정한 뇌전도 데이터와 주관적 평가 결과의 상관관계를 비교했을 때, Car A와 Car B의 소음에서는 사람이 초조하거나 긴장할 때 측정되는 β파가 높게 나타났고, 주관적 평가에서는 역동적이고 흥미를 느낀 것으로 나타났다.
후속연구
- 마지막으로, 더욱 폭 넓은 연령대와 더 많은 피실험자들을 통해 향상된 연구를 진행할 필요가 있다. 그리고 고속주행 시 발생하는 소음에 대해서 연구를 진행하여 고속주행 소음은 운전자에게 어떤 영향을 끼칠 것인지를 알아보는 것도 흥미로운 작업이 되리라 생각한다.
- 마지막으로, 더욱 폭 넓은 연령대와 더 많은 피실험자들을 통해 향상된 연구를 진행할 필요가 있다. 그리고 고속주행 시 발생하는 소음에 대해서 연구를 진행하여 고속주행 소음은 운전자에게 어떤 영향을 끼칠 것인지를 알아보는 것도 흥미로운 작업이 되리라 생각한다.
- 본 연구에서 수행한 실험 및 분석방법은 다양한 자동차 주행소음을 통해 운전자가 느끼는 감정, 심리적 장애 및 스트레스를 정량적으로 분석해 내는 방법으로 사용할 수 있을 것이다. 이 결과를 통해 운전자에게 미치는 소음이 부정적인 측면만으로 영향을 주는 것이 아니라 소음에 따라 운전자의 반응을 고려하여 각 자동차마다의 고유의 음색을 가지는 소음을 유도함으로써 소음에 대한 부정적인 인식을 개선하고 사용자의 감성에 맞는 자동차의 새로운 설계 및 생산 방법을 고안하는데 기여하리라 생각한다.
- 본 연구에서 수행한 실험 및 분석방법은 다양한 자동차 주행소음을 통해 운전자가 느끼는 감정, 심리적 장애 및 스트레스를 정량적으로 분석해 내는 방법으로 사용할 수 있을 것이다. 이 결과를 통해 운전자에게 미치는 소음이 부정적인 측면만으로 영향을 주는 것이 아니라 소음에 따라 운전자의 반응을 고려하여 각 자동차마다의 고유의 음색을 가지는 소음을 유도함으로써 소음에 대한 부정적인 인식을 개선하고 사용자의 감성에 맞는 자동차의 새로운 설계 및 생산 방법을 고안하는데 기여하리라 생각한다.
- 이러한 결과를 비추어 볼 때 주행소음의 저감에 대한 연구뿐 아니라, 소음 색에 대한 연구와 향후 주행소음의 특성 및 운전자와의 반응을 고려한 연구들이 폭 넓게 진행 되어야 할 것이다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.