[논문]BCI기반 Thematic Apperception Test 시스템 구현

윤천주; 박대현; 신정훈

BCI기반 Thematic Apperception Test 시스템 구현
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윤천주 (대구가톨릭대학교 컴퓨터정보통신공학과) , 박대현 (대구가톨릭대학교 컴퓨터정보통신공학과) , 신정훈 (대구가톨릭대학교 컴퓨터정보통신공학과)

최근 급격한 사회발전으로 인한 인간소외, 과도한 업무 스트레스, 가족관계 등의 사회 문제가 야기되고 있으며, 이는 전문적인 심리상담 도움을 받아야 할 만큼 심각한 정신건강의 위기상태라 할 수 있다. 이에 따라 심리검사에 대한 중요성이 부각되고 있음에도 불구하고, 검사자의 전문적 훈련정도에 따른 해석 차이로 인하여 검사의 신뢰성 저하와 같은 다양한 문제점이 발생되고 있다. 또한 심리검사는 특성상 검사자와 피험자간의 커뮤니케이션을 통해 이루어지는 주관적인 검사이므로 의사소통에 문제가 있는 중증 장애우 및 외국인, 영유아 피험자들의 검사가 힘든 실정이다. 이에 본 논문에서는 사용자 뇌파 패턴분석을 통해 기존의 주관적인 심리검사 기법을 객관화함으로써 뇌파측정만으로도 심리검사가 가능한 BCI기반 심리검사 시스템을 구현한다.

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문제 정의

본 논문에서는 뇌파를 활용한 BCI기반 Thematic Apperception Test 시스템을 제안하였다.
본 논문에서는 이를 해결하기 위한 방안으로 Balken지수법과 BCI(Brain-wave Computer Interface)기술을 심리 분석법에 적용시켜 보다 체계적이고 객관적인 심리 분석이 가능한 BCI 기반 Thematic Apperception Test 시스템을 제안한다.

제안 방법

Balken지수법을 활용하여 기존의 주관적인 심리검사 시스템이 가지는 객관성문제, 검사자의 훈련정도에 따른 해석차이 문제를 최소화 하였다.
그림 3은 Murray. H. A. 가 표준화 개발한 TAT 그림 도판으로 원래 잡지에 실린 그림이나 예술작품, 회화 등에서 선정하여 많은 테스트를 거쳐 현재의 조사방법으로 고착되었다.[3]
각 TAT 그림도판에 관련된 주제들에 따라 해당되는 순서 및 대상(남자, 여자, 성인, 아이)을 맞게 사용한다. TAT 검사 시 성과 연령을 고려하여 선정된 20개의 카드는 2회에 걸쳐서 한 번 10개씩 사용되며 선정된 TAT 카드는 피험자의 공상을 자극하고, 검사자는 TAT 내용을 기록 분석을 한다.
그림도판은 고유의 번호 및 알파벳을 가지고 있으며, 번호는 실행순서를 알려주며 알파벳은 모두 4개로 G(girl), F(female), B(boy), M(male) 실시대상을 선정한다. 각 TAT 그림도판에 관련된 주제들에 따라 해당되는 순서 및 대상(남자, 여자, 성인, 아이)을 맞게 사용한다. TAT 검사 시 성과 연령을 고려하여 선정된 20개의 카드는 2회에 걸쳐서 한 번 10개씩 사용되며 선정된 TAT 카드는 피험자의 공상을 자극하고, 검사자는 TAT 내용을 기록 분석을 한다.
또한 측정된 심리검사 결과를 Balken지수법을 활용하여 검사자의 주관적인 판단 없이, 객관적이고 정량화된 분석을 통해 신뢰성 있는 심리분석이 가능하도록 하였다.
본 논문에서 제안하는 BCI기반 TAT 시스템은 심리검사 시 발생할 수 있는 피험자의 집중력 저하문제와 뇌파 측정 중 외부환경요인(소음 ,온도 등)에 의하여 발생할 수 있는 Artifact를 최소화하기 위해 특정 실험실에서 심리검사를 수행하였다. 그림 8은 실질적으로 구현된 BCI기반 TAT 심리검사 시스템을 활용한 심리검사 장면을 나타낸다.
기존의 TAT는 검사자의 주관적인 판단에 근거하고 있으므로 검사의 객관성과 신뢰성에 문제가 있으며, 피험자를 분석하기위해 고도의 기술과 많은 경험이 요구되므로 비전문가가 사용하기에 어려움이 있다. 본 논문에서는 이러한 문제점 해결을 위해 Balken지수법을 응용한 TAT분석을 정량화 시킨다.
심리검사를 하기 전 정상적인 심리검사를 하기위해 Classic 음악을 들려줌으로써 피험자를 안정상태로 유도하게 되며 피험자가 안정상태일 경우 20장의 TAT 도판을 활용하여 심리검사를 수행한다. 실험자는 심리검사 중 지속적으로 피험자의 수검태도, 검사중 표정, 몸의 움직임(웹캠을 활용한 얼굴 추적 기술) 등을 체크함으로써 정상적인 심리검사가 이루어질 수 있도록 한다.
심리검사를 하기 전 정상적인 심리검사를 하기위해 Classic 음악을 들려줌으로써 피험자를 안정상태로 유도하게 되며 피험자가 안정상태일 경우 20장의 TAT 도판을 활용하여 심리검사를 수행한다. 실험자는 심리검사 중 지속적으로 피험자의 수검태도, 검사중 표정, 몸의 움직임(웹캠을 활용한 얼굴 추적 기술) 등을 체크함으로써 정상적인 심리검사가 이루어질 수 있도록 한다.
제안된 시스템은 기존 심리검사 프로그램에서 사용되어지고 있는 TAT 심리검사 프로그램에 BCI기술을 활용하여 사용자들의 심리상태를 체계적이고 정량적으로 분석함으로써 신뢰성 있는 심리검사가 가능하다.
제안된 시스템은 실험자 및 피험자가 각각 주시하는 실험자 화면과 피험자 화면으로 구성되어 있다. 그림 5는 BCI기반 TAT 심리검사 시 실험자가 주시하고 있는 화면을 나타내며 피험자에 대한 개인정보, 장비 세부설정, 검사 시 피험자의 뇌파 파형 및 수검태도로 구성된다.
특히 의사소통에 문제가 있는 중증 장애우 및 외국인, 영유아등의 피험자들이 가지는 검사의 어려움을 사용자 뇌파 패턴분석 및 Balken지수법을 통해 뇌파 측정만으로도 기본적인 감성상태 분석이 가능하도록 하였다.

데이터처리

피험자는 BCI기반 TAT 시스템(1)을 통하여 뇌파를 추출(2)하게 된다. 추출, 수집된 뇌파 데이터는 통계적 특징분석(4)이 이루어지며 분석된 결과값은 Balken지수법(3)에 의한 정량화된 결과 값(5)과의 패턴매칭을 통해 알고리즘을 도출하게 된다. 또한 분석 되어진 뇌파 데이터(4)와 정량화된 결과 값(5)은 DB로 저장되어 차후 심리진단 및 치료의 비교 데이터로 활용된다.

성능/효과

본 논문에서는 기존의 심리검사에서 활용되어지고 있는 TAT 심리검사에 BCI기술을 적용함으로써 사용자들의 심리상태에 대한 뇌파 패턴 분석을 통해 체계적이고 정량적인 분석이 가능하다.

후속연구

향후 BCI기반 TAT 시스템을 활용한다면 심리진단 및 치료뿐만 아니라, 교육, 사회, 산업장면에서 폭넓게 활용될 것으로 기대된다.

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