[논문]뇌파에 의한 중립 감성의 개인 특성에 관한 연구

임평규; 황민철; 임좌상; 김혜진; 김세영

뇌파에 의한 중립 감성의 개인 특성에 관한 연구
Individual Characteristics of Neutral Emotion in terms of EEG 원문보기

임평규 (상명대학교 뇌정보통신 연구소) , 황민철 (상명대학교 소프트웨어 학부) , 임좌상 (상명대학교 소프트웨어 학부) , 김혜진 (상명대학교 뇌정보통신 연구소) , 김세영 (상명대학교 뇌정보통신 연구소)

2차원 감성 모형에서는 중립 감성이라는 것이 존재하지 않지만, 인간이 생활에서 느끼는 감성은 중립 감성이 상당 부분을 자치한다. 따라서 인간의 감성 변화를 정확히 파악하기 위해서는 중립 감성에 대한 이해가 필수적이다. 본 연구에서는 5명의 뇌파 출현량을 반복적으로 측정함으로써 중립 감성의 개인내 안정성과 개인간 차이를 살펴보았다. 그 결과 $\theta$파와 $\alpha$파는 개인내 안정성을 반영하였으며, $\delta$파와 $\beta$파는 개인간 차이를 반영하는 것으로 나타났다.

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문제 정의

본 연구는 5명의 피험자를 대상으로 반복 실험함으로써 개인별 특성을 고려하고자 하였다. 그러나 통계적 유의성을 검증하기에는 데이터의 수를 충분히 확보하지 못한 제한점을 가진다.
본 연구에서는 안정 상태에서의 뇌파를 반복적으로 측정함으로서 아무런 외부적 자극이 주어지지 않은 무덤덤한 상태, 즉 중립감성의 개인 내 안정성과 개인 간 차이, 개인간 차이의 한 요인으로 불안 수준과의 관계에 대하여 살펴보고자 하였다.

제안 방법

EEG는 FFT를 통해 각각의 주파수별 성분 (S , 0 , a, 6)의 출현량을 추줄한 다음, 각 주파수 영역의 EEG 출현량에 대한 각 대역의 상대적 비율(%)을 구하였다. 각 주파수별 성분의 출현량을 추출하는 법은 선택된 구간을 적분(Integral)하는 방법을 사용하였다.
피험자는 실험 전 전극을 부 착하면서 실험에 대해 간략히 설명을 들은 후일정 시간 동안 실험실 적 응 시간을 가졌다. 그런 다음 본 실험에 들어가기 전 먼저 피험자의 상태를 검사하기 위하여 불안 수준 검사(anxiety level test)를 실시하였으며, 실험은 불안 수준 검사가 끝나고 난 후, 아무런 자극이 주어지지 않는 상태에서 1분, 일정 자극 (안정 유도용)이 주어진 상태에서 1분간 뇌파를 측정하였다.
뇌파 측정 장비는 Biopac Tel 100 system을이용하였으며, EEG 센서는 10-20 국제 전극법에 의거하여 F3, F4, T3, T4 네지점에 부착하였다.
실험은 하루 1 - 2차례씩 총 10여일에 걸쳐 5차례 반복 실시하였다. 피험자는 실험 전 전극을 부 착하면서 실험에 대해 간략히 설명을 들은 후일정 시간 동안 실험실 적 응 시간을 가졌다.
아무런 자극이 주어지지 않는 상태에서 측정된 뇌파와 일정 자극이 주어진 상태에서 측정된 뇌파를 실험 시작 후 10초 이후부터 5초 단위로 분석하였다.
실험실은 외부 소음이 차단된 곳이며, 실험실 온도는 24 - 26 ℃ 로 조절하였다. 피험자는 전극을 부착한 후 실험실 중앙의 안락 의자에 앉아 있게 되며, 실험자는 실험실밖에 위치하여 모니터를 통해 피험자의 상태를 관찰하였다. 뇌파 측정장치는 실험실 안에 위치하며 뇌파 신호는 실험실 밖의 pc로 전송되 었다.

대상 데이터

본 실험에 참여한 피험자는 남자 대학생 3명과 여자대학생 2명(평균연령 25세)으로 구성되었다. 이들에게는 실험 시작 2시간 전부터 흡연 및 커피 섭취를 금지시켰다.
실험은 상명대학교의 감성공학 연구소에서 실시되었다. 실험실은 외부 소음이 차단된 곳이며, 실험실 온도는 24 - 26 ℃ 로 조절하였다.

이론/모형

비율(%)을 구하였다. 각 주파수별 성분의 출현량을 추출하는 법은 선택된 구간을 적분(Integral)하는 방법을 사용하였다.

성능/효과

1). 5회에 걸친 뇌파의 구성비 변동을 살펴보면 0 파와 a 파는 각각 10 % 내외의 변동폭을 가지는 것으로 나타났다(표 1).
개인의 뇌파를 반복적으로 측정한 결과, 뇌파는 안정 상태에서도 끊임없이 변화하는 것으로 나타났다. 이와 같은 결과는 우리의 뇌가 아무런 외부적 자극이 없이도 끊임없이 활동하고 있음을 보여준다고 할 수 있다.
반복 측정에 따른 뇌파의 개인 내 안정성을 살펴본 결과, 뇌파의 상대적 구성비에 있어 0파와 a 파가 상대적으로 안정적인 비율로 나타났다(그림 1). 5회에 걸친 뇌파의 구성비 변동을 살펴보면 0 파와 a 파는 각각 10 % 내외의 변동폭을 가지는 것으로 나타났다(표 1).
본 연구에서는 기존의 자극 전 상태와 자극 후 상태의 비교를 통하여 자극에 대한 반응을 측정하던 연구방법에서와 달리, 안정 상태의 뇌파를 반복적으로 측정함으로써 자극이 주어지기 전의 안정기 중립 감성에 대한 좀 더 정확한 이해가 가능하게 되었다. 이는 차후 감성모형에 기초한 감성평가 시스템의 개발에 있어 중립 감성밴드를 설정하는 문제에 대한 실용적인 제안점을 줄 수 있을 것으로 기대된다.

후속연구

또 이와 같은 결과는 안정 상태의 성인 뇌파의 경우 a 파가 주가 되며 여기에 8파가 혼합되는 양상을 보인다는 기존의 연구 결과와 부합한다고 할 수 있다. 그러므로 0파와 a 파는 감성 평가에 있어 개인차에 관계없이 안정 상태에 대한 좋은 측정 변수로 고려될 수 있으며, $파와 8파의 경우에는 감성의 정량화에 있어 개인차의 문제를 어떻게 고려할 것인가를 차후 연구과제로 남겨준다고 할 수 있다.
이해가 가능하게 되었다. 이는 차후 감성모형에 기초한 감성평가 시스템의 개발에 있어 중립 감성밴드를 설정하는 문제에 대한 실용적인 제안점을 줄 수 있을 것으로 기대된다.
그러나 통계적 유의성을 검증하기에는 데이터의 수를 충분히 확보하지 못한 제한점을 가진다. 향후 데이터를 충분히 확보하여 통계적 검증을 실시할 예정이다.

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