• 한국HCI학회:학술대회논문집
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• 2009.02a
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• pp.319-323
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• 2009

White noise 가 혼합된 음향은 듣는 사람에게 감성 조절 효과에 대한 보고가 있다. 그러나 White noise 의 어떤 요소가 감성을 조절하는지는 명확하지 않다. 본 연구는 White noise 와 음향을 혼합할 때 마스킹(Masking) 정도에 따른 이완 감성 변화를 밝혀보고자 하였다. White noise 의 마스킹 효과를 다르게 한 2 곡의 음악을 제작하고, 20 대 남녀 40 명을 대상으로 음악을 들려주는 실험을 실시하였다. 음악 효과에 대한 반응인 자율신경계(PPG, GSR, SKT)와 중추신경계(8ch EEG)의 생리신호를 측정하고 음악을 듣기 전후의 주관적 응답을 수집하였다. 음악을 듣지 않았을 때, 원본 음향 들었을 때 그리고 White noise 혼합한 음향을 들었을 때의 반응에 대해 ANOVA(Analysis of Variance)를 실시하였다. 생리신호는 개인간 편차를 고려해 평준화(Normalization) 한 뒤 생리신호 변화 패턴에 따라 분석하였다. 결과적으로, 주관적 응답과 생리신호 모두 White noise 의 마스킹 효과를 작게한 음향에서 이완의 정도가 더 큰 것을 확인하였다. 따라서 White noise 와 원본 음향간에 마스킹 효과가 작은 음향일수록 White noise 의 혼합으로 인한 이완효과가 큰 것을 확인할 수 있었다.

• Science of Emotion and Sensibility
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• v.7 no.3
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• pp.27-35
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• 2004

This study has investigated a psychological status of optimal and pleasant driving condition by measuring various physiological signals using SCR(skin conductance response), PPG(peripheral plethysmograph), SKT(skin temperature) and HR(heart rate). The physiological response was measured during various simulated driving conditions. We developed a hardware and algorithm to measure and analyze the physiological response. The physiological signals has reflected the level of driver's tension or relaxation as well as the heart rate. The emotional responses of drivers were also measured and analyzed in this experiment. The result of the study can be used to design a system to enhance the driver's emotional satisfaction as well as to monitor the driver's safety and health condition.

• Proceedings of the Korean Society for Emotion and Sensibility Conference
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• 1998.11a
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• pp.94-98
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• 1998

최근 온열 환경에서 인간의 쾌적감에 대한 관심이 커지고 있다. 온열쾌적감에 영향을 주는 요인들로는 온도, 습도, 기류 둥의 물리적 요인과 성별이나 체질 둥의 개인적인 요인들 뿐만 아니라 온열환경에서 느끼는 인간의 감성적인 측면도 요인으로 작용하게 된다. 본 연구에서는 여러가지 온열 환경 중에서 기류환경에 따른 인간의 온열 쾌적감을 평가하기 위해 생체반응의 변화 및 감성의 변화에 따른 생리신호를 분석을 통해 살펴보았다. 기류환경은 기존에 사용되고 있는 풍향변화기류 및 풍량변화기류와 새롭게 개발되어진 감성기류의 3가지 기류 조건을 제시하였고, 이에 따른 인체의 자율신경계의 반응과 감성 상태를 관찰하기 위해 심전도(ECG)와 뇌파(EEC)를 측정하여 HRV(Heart Rate Variability) 분석과 EEG 주파수 스펙트럼 분석을 시행하였다. 생리신호 분석결과 심전도의 HRV 분석에서는 감성기류가 풍향변화 기류와 풍속변화기류에 비해 HF/LF 비가 높게 나타났고, 뇌파의 주파수 스펙트럼 분석에서도 $\beta$파에 대한 뇌파의 상대 전력비가 감성기류에서 높게 나타나 감성기류가 제시된 다른 기류인 풍향변화기류나 풍속변화기류에 비해 쾌적한 온열환경 제시를 위한 기류조건이라고 평가되었다. 결론적으로 심전도의 HRV분석과 뇌파의 주파수 분석이 .제시된 기류환경의 온열쾌적감 평가에서 서로 유의한 결과를 나타냄으로써, 이들 생리신호의 분석이 온열환경에 따른 인간의 감성 변화를 객관적으로 나타내고 온열 쾌적감을 평가하는데 있어 유용한 정보가 될 수 있음을 제시하였다.

• Proceedings of the Korean Society for Emotion and Sensibility Conference
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• 2002.05a
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• pp.90-94
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• 2002

이전연구에서 가상현실에 몰입하는 동안 넓은 시야 (Field of view: 150$^{\circ}$)와 빠른 운행속도 (70 km/sec)가 사이버멀미를 심화시킨다는 결과를 얻었다: 피험자의 90%가 좁은 시야 (50$^{\circ}$)와 느린 운행속도 (30 km/sec)에서 사이버멀미 증상이 적었다. 본 실험에서는 피험자가 생리적인 동요를 경험할 때마다 바이오피드백 방법을 사용해서 사이버멀미 감소 가상환경 (cybersickness alleviating virtual environment, CAVE)을 제시한 후, 그 효과를 관찰하였다. 피부전도도, 말초체온, 말초혈류량, 심박률, 눈 깜박임, 뇌전위의 변수들을 입력으로 하는 인공신경망으로 구성된 실시간 멀미 탐지 시스템과 CAVE-제시 피드백 시스템을 구축하였다. 이 시스템은 생리적 측정치들이 사이버멀미의 출현을 신호할 때마다 피드백 출력으로 좁은 화면과 감소된 운행속도를 일시적으로 제공했다. 36명의 피험자를 대상으로 SSQ (simulator sickness questionnaires)와 자기보고를 이용하여 사이버멀미의 빈도와 심각도를 조사하였다. 모든 피험자는 한달 간격으로 CAVE 조건과 non-CAVE 조건에서 두 번 가상현실을 경험하였다. 사이버멀미의 빈도와 심각도는 non-CAVE 조건보다 CAVE 조건에서 유의미하게 감소하였다. 즉, 전기생리학적 특징들에 기반한 인공신경망에 의해 제공된 좁은 시야와 느린 운행의 가상환경은 사이버멀미 증상들을 의미있게 감소시켰다. 이러한 결과들은 생체신호 피드백 시스템을 이용하여 인간 친화적 가상환경을 구축할 수 있는 가능성을 보인 것이다.

• Proceedings of the Korean Society for Emotion and Sensibility Conference
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• 2000.11a
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• pp.242-248
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• 2000

본 연구에서는 가상현실에서 simulator factor [FOV (field of view)와 운행속도, frame rate의 fluctuation]를 변화시키면서 사용자들의 시지각 과제수행도, 생리신호의 변화를 관찰하였고, 가상현실 경험 전·후에 실시한 설문지 조사를 통해 심리적 영향도 알아보았다. 1) 가상현실 운행시 눈깜박임이감소하고 Pz, O1, O2 영역의 알파파가 줄어들며 텔타파가 늘어나는 생리적 변화가 나타났다. 2) 특히 가상현실에서 멀미를 보고했을때 심박률, 피부전도도가 증가하고 피부온도가 감소하는 것으로 나타났다. 멀미 보고시 나타난 변화는 교감신경계의 활동성이 증가하는 방향과 일치하였다. 3) 빠른 운행속도가 느린 운행속도보다 높은 말초혈류량 최대-최소차이값을 나타냈고, 넓은 FOV가 좁은 FOV보다 높은 심박률을 나타냈다. 좁은 화면 보다 넓은 화면 조건에서 Cz, Pz 영역의 알파파는 더 낮게 나타났고 텔타파는 더 높게 나타났다. frame rate의 fluctuation이 없을 때에 비해 있을때 더 높은 피부전도도를 보여주었다. 4) 가상현실 평가설문지 분석결과 신체적 불편감은 좁은 FOV·느린 운행속도 조건에서 가장 적은 불편감을 나타냈다. 과제수행 곤란도는 느린 운행속도에서 가장 적게 나타났고 과제수행 적중률은 느린 운행속도에서 가장 높게 나타났다. 생리신호, 과제수행 적중률, 설문지 분석결과는 좁은 FOV·느린 운행속도의 가상환경이 가장 멀미에 덜 민감하고 과제수행하기에 가장 용이한 것으로 나타났다.

• Proceedings of the Korean Society for Emotion and Sensibility Conference
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• 2001.05a
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• pp.182-185
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• 2001

본 연구에서는 쾌, 불쾌, 긴장, 이완의 네 가지 상상을 통해 감성의 변화를 유도하였고, 생리 신호 분석을 통해 감성의 변화를 변별하고자 하였다. 20명의 피험자를 대상으로 네 가지 상상을 각각 30초씩 수행하게 하면서 EEG, ECG, GSR, PPG, RSP, Skin-Temperature를 각각 측정하였고 측정 종료 후 주관적 평가를 실시하였따. 주관적 평가 분석 결과, 피험자는 뚜렷이 구별되는 네 가지 상상을 한 것으로 나타났고, 쾌도는 “쾌 > 이완, 긴장 > 불쾌” 상상 순서의 3단계로, 긴장도는 “긴장 > 불쾌, 쾌 > 이완” 상상 순서의 3단계로 뚜렷이 구별되었다. EEG 분석 결과에서는 쾌와 불쾌, 쾌와 이완 상상 사이에서만, 자율신경계 반응 역시 약 2.5 단계의 긴장도 감성 변별이 가능하여 정확한 3단계의 감성 변별에는 어려움이 있었다. 그러나 향후 비선형 분석법을 적용하고 피험자 수를 증가시킨다면 생리 신호 분석을 통한 감성 변별 민감도를 증가시킬 수 있을 것으로 사료된다. 본 연구로부터 쾌/불쾌와 긴장/이완의 2차원의 감성 영역의 각 축을 EEG와 자율신경계의 생리 신호를 통해 변별할 수 있다는 가능성을 확인하였다.

• Proceedings of the ESK Conference
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• 1997.04a
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• pp.159-164
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• 1997

본 논문은 각성도 평가시 주관적 평가와 생리신호인 GSR과 자극에대한 반응시 간(RT)와의 관계 및 각성상태에 따른 human performance에 대하여 연구하였다. KSS level이 높을 수록 Nz와 RT가 증가 하였고, 특히 KSS level 5이하 에서는 RT 값이 0.8 초 미만으로 낮으며 KSS level 7 이상에서는 평균 1.6초 이상의 높은 값을 갖는다. 이 는 KSS level 7 이상부터는 저각성상태로 인하여 작업에 대하여 human performance가 급격하게 저하함을 나타낸다. 5단계의 KSS level 에대한 Nz를 구현하였으며 KSS level 5에 대한 평균 Nz는 약 1.4이었다. 따라서 생리 신호를 기준으로한 각성상태의 효과적인 제어를 위해서는 Nz 값이 1.4이하의 범위 내에서 이루어져야 함을 알 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Society for Emotion and Sensibility Conference
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• 2001.11a
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• pp.112-116
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• 2001

본 연구는 자동차 시뮬레이터에서 필연적으로 발생하는 Sickness와 생리신호 간의 관련성에 대해 알아보고자 하였다. 이를 위해 Driving Simulator에서 중추신경계의 EEG 생리신호를 측정하고 이의 정량적 분석을 통하여 Simulator Sickness가 생리신호에 미치는 영향을 검토하였다. 중추신경계의 뇌파반응은 주행시간의 경과에 따른 특정 경향은 나타나지 않았으나 안정에 비해 delta파, theta파의 증가와 alpha파의 감소경향이 나타났다. 단, theta파는 초기 5분에 증가한 수치가 시간이 지남에 따라 그 비율이 일정하게 감소하는 것으로 나타났다. 또한 Sick그룹과 Non-Sick그룹 및 남녀그룹의 비교결과에 대한 유의한 차이가 인정되었다.

• Science of Emotion and Sensibility
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• v.2 no.1
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• pp.61-68
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• 1999

본 연구의 목적은 운전 상황과 도로 상황에 따른 자율신경계의 반응을 측정하는 것이다. 지금까지의 생리 신호는 대부분 제한된 실험실에서 측정되었고, 이 결과들은 자연스러운 상황에 측정된 데이터와는 차이가 있을 것이다. 그러므로 보다 동적인 환경에서 인간의 감성을 추출하고자 본 연구를 수행하였다. 건강한 5명의 피험자로부터 심박 변화율, 피부 저항, 피부온도 등의 생리 신호를 측정하였다. 먼저, 정차, 정속 주행, 급출발, 급제동의 운전 상황 변화에 따른 자율신경계의 반응을 측정하였고, 둘째로, 직선 도로와 굴곡이 심한 도로에서 정속 주행을 하면서 생리 신호를 측정하여 도로상황 변화에 따른 자율신경계의 반응을 측정하였다. 정차 및 정속 주행에 비해 급출발, 급제동일 때, 직선도로에 비해 굴곡이 심한 도로에서 주행을 할 때 평균 R-R 간격은 감소하였고, 전력 스펙트럼의 (LF+MF)/HF비는 증가하였고, 피부온도는 감소하였고, 피부저항은 증가하였다. 본 연구로부터, 정차 및 정속 주행에 비해 급출발, 급제동일 때 그리고 직선도로에 비해 굴곡이 심한 도로에서 주행을 할 때 교감신경계의 활성화비가 증가한다는 일치된 경향을 관찰할 수 있었다. 앞으로 피실험자수를 늘려 보다 정확한 통계적 분석을 하고자 한다.

• Proceedings of the ESK Conference
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• 1997.10a
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• pp.381-385
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• 1997

수면생리신호는 ${\mu}V ~ {\mu}V$ 급으로서 미소하므로 고이득 증폭기를 이용하여 기록하는데 이때 외부에서의 전기적 잡음이 혼입된 경우 그 잡음까지 기록되어 기록 파형으로 부터의 수면단계 해석에 오류를 초래한다. 일반적으로 수면기록장치에는 주관심 주파수대역이 낮으므로 하드웨어에서 기본적으로 저역필터링을 수행할뿐아니라 소프트웨어에서 전원잡음을 필터링하는 기능을 제공한다. 그렇지만 이러한 필터링에도 불구하고 실제에는 예기치 못하는 전기적 잡음이 혼입되어 있을 수 있으므로 본 연구에서는 Medilog SAC847(Sleeping Analysing Computer) 다원수면기록장치(Polysomnograph)를 이용하여 수면생리신호들을 측정한 뒤 SAC847 본체에 기록 저장된 raw signal을 자체 제작한 Data Acquisition System으로 읽어들여 Matlab 으로 FFT 시켜본 결과 여전히 전원잡음이 관측되어 60 Hz notch 필터를 설계하여 완전히 제거할 수 있었다.