YANG, Jiwoong KIM, Jin-Tae KIM, Jooyoung Article 적으로느림 ) 이활성화됨을확인하였다. 이로우리나라교통신호등이교통안전에유리한방향으로발전할필요가있음을제언한다. 주요어 : 서술적기억, 4 색신호등, 비서술적기억, 인지반응시간, 교통신호

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진수 군
5 years ago
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1 ARTICLE 교통신호등형태별운전자인지반응시간비교연구 : 등화색상및조합에따른비서술적 / 서술적기억활용 양지웅 1* 김진태 2 김주영 1 1 한국교통대학교교통시스템공학과석사과정, 2 한국교통대학교교통시스템공학과교수 Study on Drivers Perception Reaction Times Against Different Types of Traffic Signals: Non-declarative and Declarative Memories Affected by Colors and Combinations of Signal lights YANG, Jiwoong 1* KIM, Jin-Tae 2 KIM, Jooyoung 1 1 Master Course, Department of Transportation Systems Engineering, Korea National University of Transportation, Gyeonggi 16106, Korea 2 Professor, Department of Transportation Systems Engineering, Korea National University of Transportation, Gyeonggi 16106, Korea *Corresponding author: @gmail.com J. Korean Soc. Transp. Vol.36, No.4, pp , August pissn : eissn : ARTICLE HISTORY Received: 17 May 2018 Revised: 9 August 2018 Accepted: 27 August 2018 Copyright C Korean Society of Transportation This is an Open-Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License ( which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited. Abstract This study analyzes drivers reaction times from the different ways to deliver the meaning of traffic signals based on previous research in Psychology that descriptive and non-descriptive memories in human s cerebellums play in different roles. The meaning of traffic signal lights is delivered by either the color of light or the combination of those colors. Total 40 subjects asked to react various images of traffic signals and their 1,920 reaction time data were collected and analyzed. Results showed that three-head traffic signals delivering the meaning of traffic signals with its colors provide with less and stable reaction times, at 95% confidence level, compared to the ones of four-head traffic signals delivering with the combination of those. This study suggest a direction to change the types of traffic signal lights based on the findings from this study. Keywords: declarative memory, four-head-signals, non-declarative memory, reaction time, traffic signal, three-head signals 초록 국제사회는 3개렌즈 ( 적, 황, 녹 ) 교통신호등사용을표준으로규정으로하나, 우리나라는 4개 ( 적, 황, 녹색화살표, 녹색 ) 렌즈교통신호등의사용을일반적으로허용한다. 본연구는국제연합규정 3색신호등사용운전자들의인지반응시간과우리나라규정 4색신호등사용운전자들의인지반응시간이같지않음을확인한다. 피 ( 被 ) 실험운전자 40명으로부터총 1,920개인지반응시간자료및뇌파자료를실내시험으로수집하고분석하였다. 분석결과 3색신호등이 4색신호등보다신뢰수준 95% 에서 (1) 해석오류가없고, (2) 인지반응시간이빠르며, (3) 인지반응시간의표준편차도적은것으로도출되었다. 뇌파자료분석결과 3색신호등은비서술적기억영역 ( 전두엽 ; 반응빠름 ) 이활성화되고, 4색신호등은서술적기억영역 ( 측두엽 ; 반응상대 240

2 YANG, Jiwoong KIM, Jin-Tae KIM, Jooyoung Article 적으로느림 ) 이활성화됨을확인하였다. 이로우리나라교통신호등이교통안전에유리한방향으로발전할필요가있음을제언한다. 주요어 : 서술적기억, 4 색신호등, 비서술적기억, 인지반응시간, 교통신호, 3 색신호등 서론 교통신호등색상은적, 황, 녹세가지색상으로구성된다. 이들세가지색상은과거교통신호등색상이국가마다다르게운영될때국경지역에서발생한심각한교통사고문제를극복하기위해국제연합 (United Nations, UN)(UN, 2006) 이규정한색상이다. 교통신호등색상과더불어국제연합은교통신호등형태및등화요령을함께규정하고있다. 교통신호등렌즈수는적, 황, 녹색상수와같게세개의렌즈로구성되는 3색신호등형태이어야하고, 하나의신호등면 ( 面 ) 에서두개이상렌즈가동시에등화되지않아야함을규정하고있다. 전세계모든운전자가어디서라도안전하게운전할수있도록교통신호등형태나운영방식에서도균일성 (uniformity) 을확보하기위한국제연합의노력이다 (Kim, 2003). 우리나라는교차로교통신호등형태로 4색신호등을일반적으로사용한다. 4색신호등은적색, 황색, 녹색과더불어녹색화살표신호등이추가되어 4개렌즈가단일신호등면에부착되는신호등이다. 직진통행우선권과좌회전통행우선권을하나의신호등면에서함께표출하는방식이다. 상호독립된두개방향 ( 직진과좌회전 ) 통행우선권을단순적, 황, 녹등화방식으로표출하기가어렵다. 이러한이유로두가지이상의렌즈가함께조합하여등기되는경우가발생한다. 이처럼 4색신호등은렌즈색상과더불어색상의조합을동반하여운전자들에게통행우선권내용을전달한다. 4색신호등에서등기되는렌즈조합에대한이해는신호등색상과더불어색상조합에대한이해가요구된다. 이는신호등의미의전달과정에서신호등색상이아닌다른요인 ( 조합 ) 이개입됨을의미한다. 신호등색상의조합이일반적이지않은경우, 운전자들은신호등을확인하였음에도조합의의미를쉽게해독 (decoding) 하지못하여, 상황판단을바른시간내하지못하는상황이발생한다 (Kim, 2009; Kim, 2010). 이처럼신호등형태에따라운전자들의인지반응시간이달라질수있음이우려되나이에대한문제가지금까지검토된바없다. 뇌과학학자들은사람의뇌가반응하는영역으로비서술적기억 (non-declarative memory) 과서술적기억 (declarative memory) 영역으로구분한다 (Kim, 2012). 비서술적기억은주어진조건에단순하게반사하는능력을주관하는영역으로전두엽에서담당하고반응속도가빠르다 (Lee and Park, 2002). 서술적기억은조건을해석하고해독하는능력으로측두엽에서담당하고상대적으로반응속도가빠르지못하다. 교통신호등화의의미를운전자들이 (1) 색상으로단순하게해석하는경우와 (2) 색상조합의해독을통하여해석하는경우운전자들이사용하는뇌영역이다를수있음을가설한다. 본연구는 UN이규정하는 3색신호등과우리나라에서일반적으로사용하는 4색신호등신호등화에반응하는운전자들의인지반응시간에차이가있는지를확인함을목적으로한다. 이는교통신호등의의미가 (1) 등화의색상으로운전자뇌비서술적기억영역에서해석되는경우와 (2) 색상의조합으로운전자뇌서술적기억영역에서해석되는경우, 인지반응시간값이서로다를수있다는가설에기인한다. 우리나라운전자들의인지반응시간으로연구범위로한정하였으며, 외국인운전자들의인지반응시간은범위에서제외하였다. 본연구에서고려하는교통신호등형태는 3색신호등과 4색신호등만으로제한하였다. 문헌고찰 교통신호등에반응하는운전자들의인지반응시간연구가수행된바있으나, 운전자들이활용하는뇌영역별로인지반응시간이달라질수있음을연구한사례는많지않다. Kim et al.(1999) 은태양역광으로발생되는교통신호 대한교통학회지, 제 36 권제 4 호, 2018 년 8 월 241

3 Article Study on Drivers Perception Reaction Times Against Different Types of Traffic Signals 등팬텀현상과연계된운전자들의인지반응시간의변화를연구하였다. 이들연구는교통신호팬텀현상으로인해운전자들이혼란및불안하여인지반응시간이증가할수있음을확인하였으나교통신호등형태및표출방식의영향을구분하지않는다. Chang and Kim(2003) 은교통신호등형태에따른인지반응시간연구를시도하였으나, 일반신호등에예비점멸등용도보조녹색등이추가된불법교통신호등형태를채택한연구로그범위가한정된다. Lee et al.(2011) 은도로교통법이 3색화살표시신호등을우리나라의새로운교통신호등형태로포함할때신규교통신호등형태도입에따른운전자행태변화를연구하였다. 이들은측정지표로차두시간을선정하여운전자차량주행행태변화를검토하여, 인지반응시간을직접분석하지못한한계가존재한다. Bae and Kim(2014) 는피실험운전자실내실험을통하여정형 4색신호등에대한인지반응시간대비, 비정형 4색신호등의인지반응시간이길어지며, 4색신호등등화의조합내용에따라운전자들의인지반응시간이다를수있음을지적하였다. 도로교통운영설계분야의경우운전자들이익숙한도심부교통신호운영을위한인지반응시간으로 Institute of Transportation Engineers (ITE) 는 1.0초를사용할것으로권고하나, 운전자들이익숙하지않은지방지역도로선형설계를위한인지반응시간값으로 American Association of State and Highway Transportation Officials (AASHTO) 는 2.5초를사용할것으로권고한다. 돌발상황인지반응시간의경우 Joo et al.(2015) 은 20-40대운전자의경우인지반응시간은 ITE 기준과달리다소높게 1.3초수준이며, 50대이상운전자의경우 2.1초이상까지증가하기도함을지적하였다. 인간의뇌활용연구는비서술적기억 (non-declarative memory) 과서술적기억 (declarative memory) 으로뇌의영역으로구분하며인간의판단및수행능력을비교한다. 비서술적기억은일반적으로전두엽 (frontal lobe) 에서가동되며반응속도가빠르다. 색상의인지, 모국어활용, 훈련된사람의운동및악기연주능력등반사적으로반응하는영역이다. 이는습관처럼인식된경험이나반복적인행동을통해습득하게되며, 자연스럽게반응하는기억으로의식을통한기억보유나발현통제가불가능하다 (Kim, 2012). 서술적기억은의식적노력을통해스스로접근가능한기억영역이다 (Lee and Park, 2002). 이는측두엽 (temporal lobe) 에서가동되며상대적으로반응속도가빠르지않다. 사람의의지가반영되는단어암기, 약속기억, 암호해석, 나이들어배우는외국어능력들이이에해당한다. 인간의행동능력을비서술적기억과서술적기억영역으로구분하는해석연구가심리학, 언어학, 체육학, 마취학등많은분야에서활발히수행되고있다. 언어학분야에서 Park(1997) 은단어 점화어 와 표적어 간어휘적관련성을분석하고신규정보암기에비서술적기억영역이작동하는것을확인하였다. Kim and Chung(1998) 은사람들이모국어를사용하는경우비서술적기억어휘집을활용하고, 외국어를사용하는경우서술적기억어휘집과개념표상을활용하는차이가있음을확인하였다. 마취학에서는 Jeon(2002) 은마취기억검사를이용하여비서술적기억과서술적기억발생에각성여부및측정방법별차이가있음을확인하였다. 체육학부문에서 Lee et al.(2013) 은운동기술을습득하는과정에비서술적기억과서술적기억의영향을분석해운동기술의학습에비서술적기억이많은영향을미치는것으로확인하였다. 연구방법 운전자들이교통신호등의미를단순색상으로판단하는경우에는운전자들은뇌의비서술적기억영역만을활용할것이나, 색상의조합이개입되는경우이를해석하기위한노력 ( 의식적노력 ) 이발생되어서술적기억영역을활용하게될것으로기대된다. 풀어서기술하면 3색신호등의경우운전자들은뇌의비서술적기억영역 ( 전두엽 ) 이작동하여빠르게반응할수있으나, 4색신호등의경우뇌의서술적기억영역 ( 측두엽 ) 이작동하여다소인지반응시간이길어질수있음을의미한다. Figure 1은본연구에서확인하고자하는연구가설을도식화하여제시한다. 교통신호등형태 (3색신호등, 4색신호등 ) 에따라운전자들의인지반응시간이다를수있음을의미한다. 이를확인하기위하여교통신호등형태 (3색신호등, 4색신호등 ) 별다양한교통신호등화의조합상황들에반응하는 (1) 운전자들의인지반응시간자료를수집함과동시에 (2) 운전자들이교통신호에반응하는상황에전두엽및측두엽에서 242

YANG, Jiwoong KIM, Jin-Tae KIM, Jooyoung Article 표출되는뇌파자료를수집하였다. 본연구는해당방법으로수집된운전자들의인지반응시간및전두엽및측두엽뇌파자료를비교분석한다. 뇌가어떠한학습작업을진행할경우베타파가활성화된다. 운전자의신호등등화의상황을해석하는과정에배출되는베타파자료를뇌파측정장비로수집하고분석하였다.

실험시나리오총 4회예비조사및분석과정을통하여 (1) 두가지교통신호등형태 (3색신호등과 4색신호등 ) 별 (2) 운전자주행방향구분및 (3) 표출가능한신호등등화의조합, (4) 교통신호등형태별인지반응시간차이원인분석실험시나리오를설계하였다. 동일형태신호등이라도단일색상이등기되는등화상황과두가지색상이함께조합등기되는등화상황이비교될수있도록실험시나리오를설계하였다.

4 YANG, Jiwoong KIM, Jin-Tae KIM, Jooyoung Article 표출되는뇌파자료를수집하였다. 본연구는해당방법으로수집된운전자들의인지반응시간및전두엽및측두엽뇌파자료를비교분석한다. 뇌가어떠한학습작업을진행할경우베타파가활성화된다. 운전자의신호등등화의상황을해석하는과정에배출되는베타파자료를뇌파측정장비로수집하고분석하였다. 다양한형태의신호등형태및개별형태별다양한등화의조합상황을실제도로현장에서구현함에한계가있어실내시험으로수행하였다. 실내모의실험환경을구축하여피 ( 被 ) 실험자로부터해당자료를수집하였다. 아래세부단락은본연구에투입된실험환경및실험내용에대한설명을제시한다. Figure 1. Concept of the research hypothesis 1. 실험시나리오총 4회예비조사및분석과정을통하여 (1) 두가지교통신호등형태 (3색신호등과 4색신호등 ) 별 (2) 운전자주행방향구분및 (3) 표출가능한신호등등화의조합, (4) 교통신호등형태별인지반응시간차이원인분석실험시나리오를설계하였다. 동일형태신호등이라도단일색상이등기되는등화상황과두가지색상이함께조합등기되는등화상황이비교될수있도록실험시나리오를설계하였다. 피 ( 被 ) 실험운전자들이모두좌회전및직진주행상황을편중없이경험하는시나리오를설계하였다. 해당과정으로좌회전운전상황과직진운전상황에따라등화의조합에대한이해가다를수있음이파악되도록실험설계하였다. 실험시나리오에반영된교통신호등등화의조합은 3색신호등과 4색신호등의정형화된조합, 4색신호등의비정형화된조합세가지를포함한다. 교통신호등등화의조합에근거하여실험시나리오를총 2개그룹 (Groups A, B) 으로 Table 1과같이구분하였다. 시나리오 Group A는 3색신호등으로등화의조합이없는경우이고, 시나리오 Group B는 4색신호등등화의조합이다. Table 1. Categorization of three different traffic-signal groups for the test Scenario Traffic signals Combinations of traffic lights Anticipated drivers memory Group A 3-head signal No combination (single solid) Non-declarative memory Group B 4-head signal Conventional combination (Korean standard) Declarative memory Unconventional combination (found in field) 인지반응시간은운전자개인능력 ( 성별, 나이, 운전경력 ) 에따라다르다. 다양한운전자들의인지반응시간을본연구에반영하기위하여운전자모의실험참가피 ( 被 ) 실험자들의성별및연령대분포가고르게분포될수 Table 2 실험조건을설계하였다. Table 2. Description on the test subjects Number of subjects (test drivers) Age groups Gender ratio (male/female) Driving experience s 4:6 At least 3years 대한교통학회지, 제 36 권제 4 호, 2018 년 8 월 243

5 Article Study on Drivers Perception Reaction Times Against Different Types of Traffic Signals 전체 40명의피 ( 被 ) 실험자가실험에참여하였다. 피 ( 被 ) 실험운전자들의연령대는 20대, 30대, 40대, 50대, 60대 5개집단으로구분되었다. 남녀성별비율은우리나라운전면허소지자성별비율 (Kosis, 2014) 을참조하여 4:6으로구성하였다. 최소 3년이상운전경력자로선별하여경험미숙으로발생할수있는오류요인을통제하였다. 알코올및카페인의섭취를금지하도록하여운전자들의인지반응시간에미칠수있는외부요인의영향을통제하였다. 실험시나리오 Group A의경우 8개, Group B 경우정형신호등 8개, 도로에서발견되는비정형신호등 8개총 24개의교통신호등기상황시나리오를설계하였다. 피 ( 被 ) 실험운전자들이해당시나리오를직진운전자의관점에서 1회, 좌회전운전자의관점에서 1회, 총 2회경험하도록하였다. 이들시나리오에교통신호등의형태가충분히섞이어무의식가운데에발생할수있는학습훈련효과를최소화하였다. 설계된실험시나리오에참여한피 ( 被 ) 실험자들로부터전체 1,920개인지반응시간자료를 Table 3과같이수집하였다. Table 3. The number of test scenarios and the data obtained from the test Category (types of traffic signals) The number of The number of The number of data per each driving case test scenarios participants Left turn Through Sum Group A (=8 40) 320 (=8 40) 640 Group B Conventional (=8 40) 320 (=8 40) 640 Unconventional (=8 40) 320 (=8 40) 640 Sum 설계된교통신호등화의조합시나리오 24개를직진운전자및좌회전운전자관점에서각각 1회수행하게되어피 ( 被 ) 실험자 1인당총 48개 (24 2) 인지반응시간자료를수집하였다. 총 40명피 ( 被 ) 실험자로부터전체 1,920개 ( ) 인지반응시간자료를수집하였다. 2. 자료수집운전자 운행모의장치 (driving simulator) 를활용하여가상의도로주행환경을조성한후교통신호등화의조합시나리오를피 ( 被 ) 실험자들에게표출하면서이에반응하는인지반응시간자료를수집하였다. 실험에사용되는교통신호등이미지형태와크기는 교통신호기설치관리매뉴얼 (Korea National Police Agency, 2011) 규격을준수하도록설계하며 Google SketchUp (version 8.0) 3D 프로그램으로작성하였다. 가상도로모의주행환경현장감확보를위하여주변도로 횡단보도 및 차로 노면표시는 노면표시설치관리매뉴얼 (Korea National Police Agency, 2011) 규격을참조하였다. 피 ( 被 ) 실험운전자눈높이가정지선으로부터후방 1.5m, 지면으로부터상부 1.2m 지점에 Google SketchUp 3D 카메라를설정하여인지반응시간자료수집에사용되는이미지시나리오자료를구축하였다. 피 ( 被 ) 실험운전자들의인지반응시간자료수집과정에서발생할수있는인적오류를최소화하고자별도의컴퓨터 Perception Reaction Time Collection Program (PRCP) 프로그램을 C# 프로그래밍언어로개발적용하여자료의객관성을확보하게하였다. PRCP는피 ( 被 ) 실험자들이자극을받은시간 ( 교통신호등이미지형태가제공되는시간 ) 과그에반응하는과정에소요된시간자료를컴퓨터내장시계로측정및수집하는프로그램이다. 수집된자료는피 ( 被 ) 실험자가교통신호등이미지를시각적으로인식하고, 신호의내용을파악하여신호에대응하는방향을결정한후실제제동페달을작동하는전체소요시간에해당한다. 자료수집실험수행시에는실내조명을암전하고외부진입및출입을물리적으로차단하여인지반응시간이외적요인으로간섭받지않도록통제하였다 ( 주간시간과정상날씨상황조건 ). 실험시나리오로제시된교통신호등화의조합의미해석실험결과에대하여피 ( 被 ) 실험자가실험중구두발설 ( 가다 or 서다 ) 하게하여기록자가별도로기록하였다. 이를통해실제교통신호등의미와피 ( 被 ) 실험자가판단한교통신호등화의조합의미가서로다른오판단상황을파악하였다. 244

YANG, Jiwoong KIM, Jin-Tae KIM, Jooyoung Article 교통신호등형태및등화의조합상황에따라피 ( 被 ) 실험운전자가배출하는뇌파자료수집환경은 Figure 2와같다. Figure 2는교통신호등형태에따른운전자뇌파분석을위해사용된장비를착용한피 ( 被 ) 실험자와뇌파수집지점을제시한다.

비서술적기억영역인전두엽 (F4) 과서술적기억영역인측두엽 (T7) 에서베타파자료를각각수집하였다. 피 ( 被 ) 실험자가교통신호등을확인하는시간동안뇌파 ( 베타파 ) 가전두엽 (F4) 또는측두엽 (T7) 에서활성화되는지통계분석한다.

6 YANG, Jiwoong KIM, Jin-Tae KIM, Jooyoung Article 교통신호등형태및등화의조합상황에따라피 ( 被 ) 실험운전자가배출하는뇌파자료수집환경은 Figure 2와같다. Figure 2는교통신호등형태에따른운전자뇌파분석을위해사용된장비를착용한피 ( 被 ) 실험자와뇌파수집지점을제시한다. (a) Test drivers with equipment (b) Brain wave data collection points Figure 2. Driver s brain wave signal data collection 양질의뇌파자료수집을위해서운전자의주위를산만하게하는잡음및전자파로부터방해가없도록주변을통제하며실험을수행하였다. 비서술적기억영역인전두엽 (F4) 과서술적기억영역인측두엽 (T7) 에서베타파자료를각각수집하였다. 피 ( 被 ) 실험자가교통신호등을확인하는시간동안뇌파 ( 베타파 ) 가전두엽 (F4) 또는측두엽 (T7) 에서활성화되는지통계분석한다. 전두엽베타파가활성화되는경우운전자들은비서술적기억 (Non-declarative memory) 을활용하고, 측두엽베타파가활성화되는경우운전자들은서술적기억 (Declarative memory) 을활용한다고해석한다. 3. 수집자료해석본연구에서수행된실험을통하여 PRCP 프로그램으로수집된일련의인지반응시간자료를 (1) 교통신호등형태및 (2) 교통신호등등화상태로구분하여개별상황별인지반응시간자료의차이를구분하고통계분석하였다. 피 ( 被 ) 실험운전자들의교통신호등등화의조합해석및인지반응시간자료분석결과를세부단락으로구분하여제시한다. 교통신호등형태별운전자인지오류 피 ( 被 ) 실험운전자들이교통신호등등화의조합해석에실패하는경우가발생한다. 교통신호등등화의의미해석실패상황을교통신호등형태별로구분하면 3색신호등경우 0.00% (0/640) 이나, 4색신호등경우 1.80% (23/1280) 인것으로분석되었다. 교통신호등화의조합의미가오판 ( 誤判 ) 되는상황을 (1) 교통신호가전환되지않는상황 (static) 과 (2) 교통신호가전환되는상황 (transition; 황색표출 ) 로구분하여분석하였다. Table 4와 Table 5는이들을각각제시한다. 교통신호가전환되지않는등화의조합상황에서 4색신호등해석오류상황이 1.56% (10/640) 발생하였고, 교통신호가전환되는등화의조합상황에서 2.03% (13/640) 발생하였다. 이는하나의신호등면에하나의황색렌즈가설치되는 4색신호등의경우황색등화의미의대상이때로는직진방향에, 때로는좌회전방향에부여되기때문에운전자들이짧은순간에이에대한해석을고민하게되면서불필요한오류가개입될수있는여지가있음을알게한다. 피 ( 被 ) 실험운전자들의인지반응시간분석대상자료로상기교통신호등화의의미를잘못판단한오류 23개상황자료를제외 (data reduction) 하였다. 판단오류가없는자료 (1,897개자료 ) 들만으로다음의인지반응시간비교분석을수행하였다. 대한교통학회지, 제 36 권제 4 호, 2018 년 8 월 245

7 Article Study on Drivers Perception Reaction Times Against Different Types of Traffic Signals Table 4. Comparison of meaning-transmission failure ratios when no yellow light was involved Category The number Meaning transmission Failure ratio (types of traffic signals) of cases Correct Fail (%) Remarks Group A Non-declarative memory Group B Declarative memory Table 5. Comparison of meaning-transmission failure ratios when the yellow light was involved Category The number Meaning transmission Failure ratio (types of traffic signals) of cases Correct Fail (%) Remarks Group A Non-declarative memory Group B Declarative memory 교통신호등형태별인지반응시간분석 1. 교통신호등형태별비교 운전자들의인지반응시간을교통신호등형태에따라구분하여 Table 6에제시하였다. 3색신호등 (Group A) 에대응하는운전자들의평균인지반응시간은 1.65초로도출되고, 4색신호등 (Group B) 에대응하는평균인지반응시간은평균 1.76초로도출되어 0.11초정도의차이가있는것으로분석되었다. Table 6. Reaction times from different groups of signals Category The number of cases Statistics on the test driver s reaction times (types of traffic signals) excluding failure data Average Standard deviation Group A sec Group B sec 운전자들의인지반응시간자료의전체패턴을파악하기위하여적합도검정 (Goodness-of-fit test) 을수행하여 Erlang 확률분포함수로도식화하였다. Figure 3은도식화된결과를제시한다. Figure 3은 3색신호등에대응하는운전자들의인지반응시간이 4색신호등에대응하는인지반응시간대비전체적으로빠름을제시한다. 이들두가지인지반응시간분포간차이가통계적으로유의한것인지확인하기위해 95% 신뢰수준에서쌍체검정 (Paired t-test) 을수행하였다. 시험결과귀무가설 ( 집단간평균차이없음 ) 을기각하여이들분포의차이는통계적으로유의 ( : 0.022) 한것으로분석되었다. (a) Frequency distribution (b) Probability density function Figure 3. Driver s reaction time distribution 246

8 YANG, Jiwoong KIM, Jin-Tae KIM, Jooyoung Article 2. 주행방향별비교 운전자들이직진및좌회전방향으로진행하는상황에서수집된인지반응시간자료를교통신호등형태별로구분하였다. Table 7은이들분석결과를정리하여제시한다. Table 7. Comparison of drivers reaction times from different types of traffic signals Category Drivers direction to move Statistics of drivers reaction times (types of traffic signals) (test driver role) Average (unit: sec) Difference (directional) Group A Through 1.59 Left turn 1.59 N/A Group B Through Left turn 운전자들이직진방향으로진행할때반응하는평균인지반응시간은 3색신호등의경우 1.59초인반면, 4색신호등의경우 1.75초로 3색신호등대비 +0.16초증가하는것으로분석되었다. 직진방향운전자의경우신호등형태에따른인지반응시간차이가통계적으로의미가있는지확인하기위해 95% 신뢰수준에서 검정을수행하였다. 통계분석결과귀무가설 ( 집단간평균차이없음 ) 을기각 ( : 0.024) 하여운전자들의인지반응시간차이가교통신호등형태에따라존재하는것으로분석되었다. 운전자들이좌회전방향으로진행할때반응하는평균인지반응시간은 3색신호등의경우 1.59초인반면, 4색신호등의경우 1.72초로 3색신호등대비 +0.13초증가하는것으로분석되었다. 좌회전방향운전자의경우신호등형태에따른인지반응시간차이가통계적으로의미가있는지확인하기위해 95% 신뢰수준에서 검정을수행하였다. 통계분석결과귀무가설 ( 집단간평균차이없음 ) 을기각 ( : 0.021) 하여운전자들의인지반응시간차이가교통신호등형태에따라존재하는것으로분석되었다. 해당결과는 4색신호등대신 3색신호등이설치되는경우, 직진방향과좌회전방향운전자모두의인지반응시간이 초정도단축될가능성이있음을의미한다. 이와더불어직진및좌회전방향운전자들에따라달라지는인지반응시간의 표준편차 도줄일수있음을의미한다. 3. 지속 / 전환상황별비교교통신호등화의상황에따른운전자들의인지반응시간차이를파악하기위하여교통신호등기상황을 (1) 교통신호지속상황과 (2) 교통신호전환상황으로구분하여분석하였다. 이는 (1) 적색및녹색신호등화와같이교통신호가전환되지않는상황 (static condition) 과 (2) 황색신호등화로교통신호현시의전환되는상황 (transition condition) 이다. Table 8은분석결과를요약하여제시한다. Table 8. Comparison of drivers reaction times from different types of traffic signals Category Drivers direction to move Statistics of drivers reaction times (unit: sec) (types of traffic signals) (test driver role) Static green/red Difference Yellow involved Difference Group A Through N/A Left turn N/A Group B Through Left turn 교통신호등기가전환하지않는지속상황 (static) 에서인지반응시간분석결과이다. 직진방향운전자들의평균인지반응시간은 3색신호등경우 1.59초인반면, 4색신호등경우 1.66초로, 0.07초정도증가하는것으로분석되 대한교통학회지, 제 36 권제 4 호, 2018 년 8 월 247

9 Article Study on Drivers Perception Reaction Times Against Different Types of Traffic Signals 었다. 좌회전방향운전자들의경우 3색신호등경우 1.62초인반면, 4색신호등경우 1.70초로 0.08초정도증가하는것으로분석되었다. 이러한인지반응시간차이들이통계적으로의미가있는지확인하기위하여 95% 신뢰수준에서 검정을각각수행하였다. 통계분석결과귀무가설 ( 집단간평균차이없음 ) 을기각 ( : 직진방향경우 0.023; 좌회전방향경우 0.029) 하여운전자들의인지반응시간차이가교통신호등형태에따라존재하는것으로분석되었다. 교통신호등기가전환하는전환상황 (transition) 에서인지반응시간분석결과이다. 직진방향운전자들의평균인지반응시간은 3색신호등경우 1.59초인반면, 4색신호등경우 1.84초로, 0.25초정도증가하는것으로분석되었다. 좌회전방향운전자들의경우 3색신호등경우 1.59초인반면, 4색신호등경우 1.74초로 0.15초정도증가하는것으로분석되었다. 이러한인지반응시간차이들이통계적으로의미가있는지확인하기위하여 95% 신뢰수준에서 검정을각각수행하였다. 통계분석결과귀무가설 ( 집단간평균차이없음 ) 을기각 ( : 직진방향경우 0.023; 좌회전방향경우 0.02) 하여운전자들의인지반응시간차이가교통신호등형태에따라존재하는것으로분석되었다. 교통신호등기전환상황에서 4색신호등의인지반응시간차이가 2-3배수준으로증가하는것으로분석되었다. 이는직진운전자와좌회전운전자가동일신호등면 ( 面 ) 에배열된하나의황색등화를확인한후해당황색등화의적용방향이직진인지또는좌회전인지다른렌즈등화상황을파악하고해석하는과정이존재하기때문으로판단된다. 교통신호등형태별인지반응시간차이원인 운전자들의인지반응시간이교통신호등형태별로다르게나타나는원인을파악하기위하여교통신호등기상황에대응하는과정에수집된운전자들의뇌파자료를분석하였다. Table 9는뇌파자료분석결과를제시한다. Table 9. Comparison of drivers brainwaves from different types of traffic signals Category Statistics of drivers brainwaves (unit: Hz) (types of traffic signals) Frontal lobe (F4) Temporal lobe (T7) Remarks Group A Non-declarative memory Group B Declarative memory 분석결과피실험운전자들은 3색신호등등화의의미를해석하는동안상대적으로전두엽에서베타파가더욱활성화되는것으로도출되었다. 이와반대로피실험운전자들이 4색신호등등화의의미를해석하는동안에는측두엽에서의베타파가더욱활성화되는것으로도출되었다. 이러한차이가통계적으로의미가있는것인지확인하기위하여 95% 신뢰수준에서 검정을수행하였다. 통계분석결과귀무가설 ( 집단간평균차이없음 ) 을기각 ( : 0.039) 하여교통신호등형태별로활성화되는운전자뇌영역이다른것으로분석되었다. 이러한결과는 3색신호등의경우운전자들은신호등등화의색상만보고그의미를해석하기때문에비서술적기억 (Non-declarative memory) 영역을활용하는것으로해석된다. 이와반대로 4색신호등의경우색상과더불어색상의조합을해독하는과정이포함되기때문에서술적기억 (Declarative memory) 영역을운전자들이활용하는것으로해석된다. 이러한운전자뇌파분석결과는앞서제시된교통신호등형태별인지반응시간차이분석결과와조화된다. 결론 교통신호등은적, 황, 녹색상의등화를통하여운전자들에게진행또는금지의의미를전달한다. 신호등의형태가 3색신호등의경우단순등화의색상으로의미전달이가능하다. 4색신호등의경우다르다. 4색신호등은직진 248

10 YANG, Jiwoong KIM, Jin-Tae KIM, Jooyoung Article 및좌회전운전자들이별도수행하여야하는의미를하나의신호등면에서렌즈의등기조합으로표출한다. 직진및좌회전운전자들이자신의신호를스스로해독하며반응한다. 운전자들이신호등등화의조합을해독할시간이추가로요구된다. 본연구는이러한신호등화의조합해독과정에운전자들은뇌의서술적기억영역을사용하기때문에인지반응시간이증가하고있음을 95% 신뢰수준의통계분석을통해확인하였다. 이로국제연합 (UN) 이규정하는신호등형태인 3색신호등과우리나라가일반적으로사용하는 4색신호등형태에따라운전자들의인지반응시간이다를것으로확인하였다. 교통신호등은운전자에게주행의허용및금지와관련된규제정보를단순하게전달하여야한다. 교통신호의의미해석이단순한색상에의해서수행되는경우운전자의비서술적기억영역 ( 전두엽 ) 이활성화하여인지반응시간이짧다. 그러나색상을넘어서조합의개념이사용되는순간운전자는서술적기억영역 ( 측두엽 ) 을사용하게된다. 이로인하여인지반응시간이증가하게되므로해당형태의신호등사용은지양되어야한다. 적, 황, 녹단순색상을이용한교통신호등정보전달이수행되어야한다. 운전자가교차로진입부에서신호등등화의의미를확인하는시간은짧을수록좋다. 해당시간이길어질수록운전자는위험한상황에놓이게될수있다. 교통신호등화의의미가신속하게전달되어야교차로에서의안전이담보된다. Funding This research was supported by the project for the Research and Development of Police Science and Technology under Center for Research and Development of Police Science and Technology and Korean National Police Agency funded by the Ministry of Science, ICT and Future Planning (Grant No. PA-A000001). 알림 본논문은대한교통학회제 71 회학술발표회에서발표된내용을수정 보완하여작성된것입니다. ORCID YANG, Jiwoong KIM, Jin-Tae KIM, Jooyoung References American Association of State Highway and Transportation Officials (2011), A Policy on Geometric Design of Highway and Streets. Bae H. S., Kim J. T. (2014), Study on Driver s Perception Reaction Times to Conventional and Unconventional Types of Four-head Traffic Signals, The 2014 Conference of Intelligent Transport Systems, Korea Intelligent Transport Systems, Chang M. S., Kim Y. J. (2003), A Comparison Study of Driver s Responsive Action by Using the Traffic Light Change Anticipation, J. Korean Soc. Transp., 21(6), Korean Society of Transportation, Institute of Transportation Engineers (ITE), Brian Wolshon, Anurag Pande (2016), Traffic Engineering Handbook. 대한교통학회지, 제 36 권제 4 호, 2018 년 8 월 249

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인문사회과학기술융합학회

인문사회과학기술융합학회 Vol.5, No.5, October (2015), pp.471-479 http://dx.doi.org/10.14257/ajmahs.2015.10.50 스마트온실을 위한 가상 외부기상측정시스템 개발 한새론 1), 이재수 2), 홍영기 3), 김국환 4), 김성기 5), 김상철 6) Development of Virtual Ambient Weather Measurement