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심장박동변량과 뇌전위 변화를 통해 본 운전자 피로의 특성

The Study of Drivers' Fatigue Analyzing Heart Rate Variability and Electroencephalogram

한국심리학회지 : 문화 및 사회문제 / Korean Psychological Journal of Culture and Social Issues, (P)1229-0661; (E)1229-0661
1999, v.5 no.2, pp.3-17
노영한(Young-Han No) (충북대학교 심리학과)
박형준(Hyung-Jun Park) (원광대학교 전기공학부)
이순철(Soon-Chul Lee) (충북대학교 심리학과)
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초록

본 연구는 운전자에게서 측정한 생리측정 자료를 분석하여 운전시간의 경과에 따른 피로의 변화를 알아보기 위해 행해졌다. 피로의 지수로써 심장박동변량(Heart Rate Variability; HRV)과 뇌전위(Electroencephalogram; EEG)를 이용하였다. 피로로 인해 운전자의 주의력이 감소하게 되면 HRV가 증가하지만, 반면에 운전자의 작업부하가 증가하면 HRV는 감소한다. EEG의 경우 알파파와 베타파와 같은 속파(速波)는 각성수준과 관련이 있는 반면에, 델타파와 세타파와 같은 서파(徐波)는 이완이나 수면과 관련이 있다. 운전행동과 HRV의 변화를 분석한 결과, 본 연구에서의 분석에 이용된 4 건의 사례 중 사례 2를 제외한 나머지 세 개의 사례들에서 운전시간이 경과함에 따라 HRV는 전반적으로 증가하였으며, 특히 운전 후 30 분이 경과하면서 HRV의 증가가 크게 나타났다. 운전상황의 분석이 가능했던 연구사례 1을 중심으로 HRV와 EEG의 변화를 분석한 결과, 운전 후 10-15분, 30-35분, 60-65분 구간에서 HRV의 증가가 peak를 이루었으며, 특히 30-35분 구간에서의 HRV의 증가가 가장 크게 나타났다. 주행구간별로는 고속도로에서의 HRV가 가장 높게 나타났고, 램프구간에서의 HRV가 가장 낮게 나타났으며, 그리고 램프구간을 지나 I.C. 구간에서 국도구간으로 이동함에 따라 HRV는 다시 증가하였다. 주행속도별로는 고속주행시의 HRV가 정상속도주행시보다 더 낮게 나타났다. 운전 중 흡연상태에 따른 HRV의 분석결과, 흡연 이전단계에서 홉연을 마친 단계로 이동함에 따라 HRV는 점차 감소하였다. 연구사례 1의 경우, 운전시간이 경과하면서 EEG의 파형들 중 서파(徐波)는 점차로 증가한 반면에, 속파(速波)는 감소하였는데, 특히 30분이 경과하면서 서파(徐波)의 증가가 크게 나타난 반면에, 속파(速波)는 가장 많은 감소를 보였다.

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Abstract

Analyzing the physiological data measured in driving over time, the aim of this study was to identify the effects of fatigue experienced among drivers. Heart Rate Variability(HRV) and Electroencephalogram (EEG) were measured as the indicator of fatigue. While HRV decreased when the workload of drivers increased, it increased when the attention of drivers decreased because of fatigue. In the case of EEG, fast waves such as alpha wave and beta wave are correlated with the level of arousal but slow waves such as delta wave and theta wave are related with the relaxation or sleeping. The results of analyzing the behaviour of driving and the variance of HRV showed that HRV increased over time in three studies except the study 2, which were used to identify the effects of fatigue in this study, especially after 30 minutes the increase of HRV is to be manifest. I analyzed the variance of HRV and EEG in the research 1 which was capable of observing the conditions of driving. The results showed that the increase of HRV appeared in 10-15, 30-35, and 60-65 minutes, especially in 30-35 minutes the peak of the increase of HRV was highest. Analyzing the variance of HRV in the course of driving, the driving in a high way caused HRV to be highest but the driving in a lamp did it to be lowest. In addition, as moving on a local way from an I.C. HRV progressively increased. The results of analyzing the variance of HRV related with the speed of driving showed that the measurements in driving fast were higher than in driving slowly. In relation to smoking during driving, I analyzed the measurements of HRV before/during, and after smoking. The results showed that as moving on the stage of finishing smoking from the stage before smoking, the measurements of HRV progressively decreased. Using the data of research 1, the measurements of EEG over time were analyzed to examine the effects of fatigue also. The results showed that fast waves meaning the level of arousal decreased, however slow waves meaning the relaxation or sleeping increased, especially after 30 minutes these changes were to be clear. In discussion the problem of this study and the suggestion of the following study were described.

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한국심리학회지 : 문화 및 사회문제