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문제 정의
- 본 논문에서는 White Noise의 감성적 효과에 대해 연구하였다. White Noise와 유사한 파도소리를 사용하여 사람의 심리변화에 대한 연구에 따르면, 파도소리를 피실험자에게 들려주었을 때 명상 또는 숙면시의 뇌파와 유사한 결과를 보였다[4].
- White Noise와 유사한 파도소리를 사용하여 사람의 심리변화에 대한 연구에 따르면, 파도소리를 피실험자에게 들려주었을 때 명상 또는 숙면시의 뇌파와 유사한 결과를 보였다[4]. 본 연구에서는 순수한 White Noise가 아닌 White Noise와 유사한 새소리와 물소리를 혼합한 음향에 대해 이완효과가 있는지 실험을 통하여 검증하였다. 이는 기존의 White Noise의 효과를 검증한 연구들[2, 3] 그리고 White Noise와 유사한 파도소리의 이완효과를 확인한 연구[4]와 달리, 다른 음향과 혼합되었을 경우 여전히 이완효과를 줄 수 있는지 알아보기 위함이다.
가설 설정
- 본 논문에서는 White Noise가 혼합된 음향은 원본 음향과 비교하여 이완효과가 클 것이라고 가설을 수립하였다. 가설의 검증을 위해 2종류의 음원에 White Noise를 혼합하였고, 실험과 통계분석을 통해 검증하였다.
제안 방법
- 측정한 생리 데이터는 Reference 측정 구간과 3분간 측정한 원본 음향을 청취한 구간 그리고 White Noise가 혼합된 음향을 청취한구간으로 나누었다. 그리고 Reference 구간대비두 음향의의 생리신호의 변화도를 계산하였다.
- 시료음향은 기존의 음향이 아닌, 삼성전자에서 새롭게 제작한 2곡을 사용하였다. 그리고 음향에 새소리, 물소리 등을 혼합하여 White Noise가 혼합된 음향 2곡을 추가 제작하였다. White Noise 혼합시에 귀에 거슬리지 않을 정도로 알맞은 볼륨 값으로 배치, 혼합하였다.
- 생리신호는 중추신경계 반응을 측정하기 위해서 EEG를 국제적인 10/20 법에 따라 F3, F4, T3, T4, P3, P4, O1 그리고 O2에 부착하였다. 또 다른 생리신호로 자율신경계 반응을 측정하기 위해서 귓볼 부착형 PPG(photoplethysmography) 센서를 부착하였으며 GSR(Galvanic skin response) 센서를 왼손 검지와 중지에 부착하였다.
- 본 논문에서는 연구가설인 “White Noise가 혼합된 음향은 원본 음향과 비교하여 이완효과가 크다”를 검증하기 위해 다음의 실험을 설계하였다.
- 소리의 감성적인 측면과 활용에 대한 연구에 따르면 소리의 심리음향학 변수(크기, 세밀성, 음조, 거칠기, 요동강도)에 따라 쾌적함/불쾌함을 정의할 수 있으며 이를 마케팅과 심리치료 등의 다양한 분야에 활용할 수 있다[1]. 본 연구에서는 이완감성유발 효과를 위해서 White Noise를 혼합한 음향을 사용하였다. White Noise란 사람의 가청 범위(20Hz~20kHz)내의 모든 주파수를 같은 양으로 포함하고 있는 의미 없는 소리를 의미한다.
- 본 연구에서는 일반적으로 통계에서 사용하는 5%의 유의성(p<0.05)에 포함되는 결과가 없어 15%(p<0.15)이내로 확대하여 선택 하였다.
- 주관적 설문 이외에 생리신호를 측정하여 피험자의 ‘긴장-이완’정도를 측정하였다. 생리신호는 중추신경계 반응을 측정하기 위해서 EEG를 국제적인 10/20 법에 따라 F3, F4, T3, T4, P3, P4, O1 그리고 O2에 부착하였다. 또 다른 생리신호로 자율신경계 반응을 측정하기 위해서 귓볼 부착형 PPG(photoplethysmography) 센서를 부착하였으며 GSR(Galvanic skin response) 센서를 왼손 검지와 중지에 부착하였다.
- 실험에는 20세~27세의 남·여 대학생 20명이 참여하였다. 실험대상자들은 카페인으로 인한 각 성-이완효과를 배제하기 위해, 실험시작 1시간 전부터 음료섭취를 제한하였다.
- 가설의 검증을 위해 2종류의 음원에 White Noise를 혼합하였고, 실험과 통계분석을 통해 검증하였다. 실험에서는 20명의 피실험자를 대상으로 각각의 음향을 들려준 뒤, 중추신경계와 자율신경계반응을 측정하였으며 주관적 설문도 함께 받았다. 실험결과를 분석한 결과 주관적 설문에서 White Noise가 혼합된 음향에서 이완효과가 혼합되지 않은 음향보다 크게 나타났다.
- 실험의 독립변수는 음향 사운드의 White Noise 혼합여부이며, 종속변수는 자율신경계 반응, 중추신경계 반응 그리고 ‘긴장-이완’에 대한 주관적 응답이다.
- 주관적 설문 이외에 생리신호를 측정하여 피험자의 ‘긴장-이완’정도를 측정하였다.
- Reference 수집 후 피실험자 에게 현재 자신의 긴장-이완상태에 대해 7점 척도로 주관적 설문을 받았다. 주관적 설문응답 이후에는 피실험자에게 눈을 감도록 지시한 뒤 첫번째로는 White Noise가 혼합되지 않은 원본 음향을 들려주고 두 번째로 White Noise가 혼합된 음향을 들려주었다. 그리고 첫 번째 음향과 두 번째 음향 청취 이후에 Reference 측정이후와 동일 하게 20초간 주관적 설문을 받았다.
- 중추신경계 반응은 8개 채널에 대해 α파와 β파의 양을 각각 측정하였고, 자율신경계의 GSR은 평균값을, PPG는 Amplitude와 Frequency값을 측정하였다.
- 중추신경계 반응은 8개 채널에 대해 α파와 β파의 양을 각각 측정하였고, 자율신경계의 GSR은 평균값을, PPG는 Amplitude와 Frequency값을 측정하였다. 측정한 생리 데이터는 Reference 측정 구간과 3분간 측정한 원본 음향을 청취한 구간 그리고 White Noise가 혼합된 음향을 청취한구간으로 나누었다. 그리고 Reference 구간대비두 음향의의 생리신호의 변화도를 계산하였다.
대상 데이터
- White Noise 혼합시에 귀에 거슬리지 않을 정도로 알맞은 볼륨 값으로 배치, 혼합하였다. 그리고 4명의 피험자를 대상으로 사전실험을 통하여 검증하였다.
- 시료음향은 기존의 음향이 아닌, 삼성전자에서 새롭게 제작한 2곡을 사용하였다. 그리고 음향에 새소리, 물소리 등을 혼합하여 White Noise가 혼합된 음향 2곡을 추가 제작하였다.
- 실험순서는 그림 1과 같이 1분간 TV화면을 보도록 지시하고, Reference로 사용할 생리신호 데이터를 수집하였다. Reference 수집 후 피실험자 에게 현재 자신의 긴장-이완상태에 대해 7점 척도로 주관적 설문을 받았다.
- 실험에는 20세~27세의 남·여 대학생 20명이 참여하였다.
- 실험은 42” LCD TV와 음향 모니터링을 위한 스피커를 배치한 환경에서 수행하였다.
데이터처리
- 본 논문에서는 White Noise가 혼합된 음향은 원본 음향과 비교하여 이완효과가 클 것이라고 가설을 수립하였다. 가설의 검증을 위해 2종류의 음원에 White Noise를 혼합하였고, 실험과 통계분석을 통해 검증하였다. 실험에서는 20명의 피실험자를 대상으로 각각의 음향을 들려준 뒤, 중추신경계와 자율신경계반응을 측정하였으며 주관적 설문도 함께 받았다.
- 계산된 원본 음향의 변화도와 White Noise가 혼합된 음향의 변화도 간에 T-test를 실시하였다. T-test 결과는 그림 4와 같다.
- 주관적 응답의 결과는 Reference와 원본 음향 그리고 White Noise가 혼합된 음향으로 데이터를 분류하고, 이들에 대해 통계적 유의성을 알아보기 위해 ANOVA를 실시하였다. ANONA 결과를 정리하면 그림 3과 같다.
이론/모형
- 생리신호의 분석은 자율신경계 반응에 따른 감성평가 연구[5]에서 사용된 분석방법을 사용하였다. 위 분석방법은 LCD와 PDP의 피로도에 관한 연구[6]에서 생리신호를 통한 감성반응의 측정에 유용하다는 것이 검증된바 있다.
성능/효과
- White Noise의 효과는 다양한 연구에서 밝혀진바 있다. White Noise를 ICU(Intensive Care Unit)에 있는 환자들에게 듣도록 한 결과 그렇지 않은 환자들에 비해 수면시간이 증가한 결과를 보였다. 이는 기존 ICU 내에서 발생하는 소음으로 인한 수면방해에 대한 대안으로 제시되었다[2].
- 그림 4⒜에서 보여지듯이 자율신경계 반응에서는 심장반응을 의미하는 PPG의 Frequency의 변화가 더 감소하였으며, 호흡량을 의미하는 PPG의 Amplitude의 변화는 증가하는 결과를 보였다. 이는 White Noise가 혼합된 음원의 이완효과가 더 큰 것을 의미한다.
- 자율신경계에서는 통계적 유의성을 보인 PPG 의 반응에서 피실험자들이 심장박동은 느려지고 호흡은 빨라지는 결과를 보여 이완의 감성이 유발된 것을 확인하였다. 또한 중추신경계에서도 통계적 유의성을 보인 P3a와 P3b 영역에서, 감각적 이완 반응시 나타나는 뇌파의 특징과 동일한 결과를 확인하였다.
- 그리고 첫 번째 음향과 두 번째 음향 청취 이후에 Reference 측정이후와 동일 하게 20초간 주관적 설문을 받았다. 마지막 설문 응답 이후에는 5분간의 휴식시간을 제공하여 이전 음향자극으로 인한 효과를 최소화 하였다.
- 본 연구에서는 음향이 감성 유발의 자극제로써 활용될 수 있음을 확인하였다. 향후 음향을 이용한 각성효과와 ‘괘-불쾌’의 감성유발효과에 대한 추가적인 연구를 통해 음향과 감성간의 상관관계가 밝혀지길 기대한다.
- 실험에서는 20명의 피실험자를 대상으로 각각의 음향을 들려준 뒤, 중추신경계와 자율신경계반응을 측정하였으며 주관적 설문도 함께 받았다. 실험결과를 분석한 결과 주관적 설문에서 White Noise가 혼합된 음향에서 이완효과가 혼합되지 않은 음향보다 크게 나타났다. 자율신경계에서는 통계적 유의성을 보인 PPG 의 반응에서 피실험자들이 심장박동은 느려지고 호흡은 빨라지는 결과를 보여 이완의 감성이 유발된 것을 확인하였다.
- 실험결과를 분석한 결과 주관적 설문에서 White Noise가 혼합된 음향에서 이완효과가 혼합되지 않은 음향보다 크게 나타났다. 자율신경계에서는 통계적 유의성을 보인 PPG 의 반응에서 피실험자들이 심장박동은 느려지고 호흡은 빨라지는 결과를 보여 이완의 감성이 유발된 것을 확인하였다. 또한 중추신경계에서도 통계적 유의성을 보인 P3a와 P3b 영역에서, 감각적 이완 반응시 나타나는 뇌파의 특징과 동일한 결과를 확인하였다.
- ANONA 결과를 정리하면 그림 3과 같다. 주관적 응답의 결과는 그래프에 제시된 바와 같이 2종류의 음향 모두 White Noise가 혼합된 음향에서 원본 음향에 비해 이완도가 증가가 더 큰 결과를 보였으며, 통계적으로도 유의하였다. 하지만 원본 음향과 White Noise가 혼합된 음향간의 유의성 차이는 유의하지 않았다.
후속연구
- 본 연구에서는 음향이 감성 유발의 자극제로써 활용될 수 있음을 확인하였다. 향후 음향을 이용한 각성효과와 ‘괘-불쾌’의 감성유발효과에 대한 추가적인 연구를 통해 음향과 감성간의 상관관계가 밝혀지길 기대한다.
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