[논문]인간 중심적 제품 설계를 위한 주파수별 소음노출이 인체에 미치는 영향에 대한 고찰

조원학; 이종관; 최현기

문제 정의

따라서 이런 설계요소의 기준으로 사용될 수 있는 인간의 감성에 대한 연구가 점차 중요시 되고 있다. 본 연구에서는 소음과 인체의 생리신호 상관관계 규명을 위하여 3단계의 소음 노출 후 인체의 생리 신호(Electroencephalogram, Eye-tracking)를 측정하고 분석하여 인간 중심적 제품 개발에 기여하고자 한다.
본 연구에서는 소음과 인체의 생리신호 상관관계 규명을 위하여 피실험자가 70dB의 저주파(100Hz), 중주파(1000Hz), 고주파(10kHz) 대역대의 3단계 소음 노출 중 인체의 생리 신호(Electroencephalogram, Eye-tracking)를 측정하고 분석하였다. 뇌전도의 경우 알파파의 감소와 베타파의 증가라는 결과로 소음이 인체 스트레스의 원인임을 확인할 수 있었으며, 특히, 고주파 대역의 소음 못지않게 저주파 소음도 인체에 스트레스를 유발하는 것을 알 수 있었다.

제안 방법

본 연구는 25-30세 사이의 건강한 남성을 대상으로 실험을 실시하였으며, 소음과 인체 생리신호의 상관관계 규명을 위하여 3단계의 소음 노출 후 인체의 생리 신호(Electroencephalogram, Eye-tracking)를 측정하고 분석하였다. 3단계 소음은 70dB의100Hz (low-frequency), 1000Hz (mid-frequency), 10KHz (high-frequency)의 순음으로 구성하였고, 4명의 피실험자가 소음에 5분간 노출 상태에서 EEG 측정 및 각 방향의 9개점을 랜덤으로 제시 후 Eye-tracker를 이용하여 인체의 동공 반응 시간(pupil response time, PRT)을 측정하였다.
본 연구는 25-30세 사이의 건강한 남성을 대상으로 실험을 실시하였으며, 소음과 인체 생리신호의 상관관계 규명을 위하여 3단계의 소음 노출 후 인체의 생리 신호(Electroencephalogram, Eye-tracking)를 측정하고 분석하였다. 3단계 소음은 70dB의100Hz (low-frequency), 1000Hz (mid-frequency), 10KHz (high-frequency)의 순음으로 구성하였고, 4명의 피실험자가 소음에 5분간 노출 상태에서 EEG 측정 및 각 방향의 9개점을 랜덤으로 제시 후 Eye-tracker를 이용하여 인체의 동공 반응 시간(pupil response time, PRT)을 측정하였다.

성능/효과

EEG 분석 결과 알파파의 경우 저주파와 고주파 대역의 소음이 중간 주파수 대역의 소음에 비해 낮은 경향을 보였다. 저주파 소음은 중간 주파수 소음에 비해 30.
2). 그리고 Eye tracking의 분석 결과 동공반응시간은 저주파와 고주파 소음의 경우 중간 주파수 소음보다 두 경우 다 증가하는 경향을 보였다. 저주파 소음은 중간 주파수에 비해 25.
본 연구에서는 소음과 인체의 생리신호 상관관계 규명을 위하여 피실험자가 70dB의 저주파(100Hz), 중주파(1000Hz), 고주파(10kHz) 대역대의 3단계 소음 노출 중 인체의 생리 신호(Electroencephalogram, Eye-tracking)를 측정하고 분석하였다. 뇌전도의 경우 알파파의 감소와 베타파의 증가라는 결과로 소음이 인체 스트레스의 원인임을 확인할 수 있었으며, 특히, 고주파 대역의 소음 못지않게 저주파 소음도 인체에 스트레스를 유발하는 것을 알 수 있었다. 또한 소음 노출 중 Eye-tracking을 이용한 동공반응시간 분석이 스트레스 유발 정도를 판단할 수 있는 유용한 방법임 알 수 있었다.
또한 베타파의 경우 저주파와 고주파 대역의 소음이 중간 주파수 대역의 소음에 비해 높은 경향을 보였으며, 저주파 소음은 중간 주파수 소음에 비해 15.0 ± 3.8 %, 고주파 소음은 23.7 ± 10.5% 증가했다(Fig. 2).
뇌전도의 경우 알파파의 감소와 베타파의 증가라는 결과로 소음이 인체 스트레스의 원인임을 확인할 수 있었으며, 특히, 고주파 대역의 소음 못지않게 저주파 소음도 인체에 스트레스를 유발하는 것을 알 수 있었다. 또한 소음 노출 중 Eye-tracking을 이용한 동공반응시간 분석이 스트레스 유발 정도를 판단할 수 있는 유용한 방법임 알 수 있었다. 본 연구의 결과를 통해 소음 저감을 위한 설계단계에서, 소음이 인체에 미치는 영향과 관련하여, 기존의 정성적인(qualified) 자료에서, 인체 생리신호를 이용한 소음의 폐해에 대한 정량화(quantified)된 자료를 제공할 수 있을 것이다.
저주파 소음은 중간 주파수 소음에 비해 30.0 ± 8.3 %, 고주파 소음은 31.1 ± 5.2% 감소했다(Fig. 1).
저주파 소음은 중간 주파수에 비해 25.13 ± 19.46%, 고주파 소음은 21.45 ± 14.94% 증가하였다(Fig. 3).

후속연구

본 연구의 결과를 통해 소음 저감을 위한 설계단계에서, 소음이 인체에 미치는 영향과 관련하여, 기존의 정성적인(qualified) 자료에서, 인체 생리신호를 이용한 소음의 폐해에 대한 정량화(quantified)된 자료를 제공할 수 있을 것이다. 또한 가격, 기능 등의 기존의 설계 요소에 인간의 감성에 대한 정량적인 자료를 제공함으로써 인간 중심적 제품 개발에 기여할 수 있을 것이다.
또한 소음 노출 중 Eye-tracking을 이용한 동공반응시간 분석이 스트레스 유발 정도를 판단할 수 있는 유용한 방법임 알 수 있었다. 본 연구의 결과를 통해 소음 저감을 위한 설계단계에서, 소음이 인체에 미치는 영향과 관련하여, 기존의 정성적인(qualified) 자료에서, 인체 생리신호를 이용한 소음의 폐해에 대한 정량화(quantified)된 자료를 제공할 수 있을 것이다. 또한 가격, 기능 등의 기존의 설계 요소에 인간의 감성에 대한 정량적인 자료를 제공함으로써 인간 중심적 제품 개발에 기여할 수 있을 것이다.

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