Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society Vol. 18, No. 5 pp. 608-616, 2017 https://doi.org/10.5762/kais.2017.18.5.608 ISSN 1975-4701 / eissn 2288-4688 감정음악별청각자극에따른뇌파특성연구 최남숙 *, 임기용, 정철우, 이협의, 위현욱, 박병운서울불교대학원대학교뇌과학전공 A Study of EEG Characteristics by auditory stimuli of Emotional music Nam-Sook Choi *, Giyong-Im, Chul-Woo Jung, Hyeob-Eui Lee, Hyun-Wook Wi, Pyong-Woon Park Dept. of Neuroscience Seoul University of Buddhism 요약본연구의목적은느낌이다른 3가지감성적인음악이감성과주의각성에미치는영향을뇌파측정을통해비교하고자하였다. 연구방법은 20대부터 50대까지다양한실험군에게 2채널뇌파측정기를이용하여 Fp1과 Fp2에서청취전배경뇌파를측정하고청취중과청취후의뇌파를측정하여상호비교하였다. 연구결과는 1) 시간이경과함에따라 Fp1, Fp2의알파, SMR, 저베타, 고베타, α/-β가유의하게증가했고, Fp2의세타, /SMR 이유의하게증가했다. 2) 장송곡의델타를제외한모든곡들의청취중뇌파와청취후뇌파는 Fp2가우세했으나장송곡은 Fp1의델타파가우세했으며, 3) 알파값이눈에띄게높아지고활동성이증가한음악은프랠류드였다. 이는편안한느낌의프랠류드가뇌의이완과더불어활성을유도하며, 무거운느낌의장송공은좌뇌의활동성을저하시키는것으로판단된다. 이연구결과로음악을청취하고감성의변화를느끼는것은음악이실제로뇌의활동성에영향을미쳐감성적인변화와주의각성의차이를유도하기때문인것으로밝혀졌다. Abstract The purpose of this study was to compare how three kinds of emotionally different music impacted on the emotion and arousal by measuring EEG. The research method was to compare the measurement of the background EEG on Fp1 and Fp2 before, while and after listening using a 2-channel EEG device with various experimental groups aging from 20s to 50s. The were as follows. 1) At both Fp1 and Fp2, the amplitude of alpha(8-13hz), SMR(12-15Hz), low beta, high beta, and α/-βsignificantly increased in all music, while at Fp2 only, theta and??/smr increased meaningfully.2) At right prefrontal cortex(fp2), all bands of EEG predominated while and after listening to all songs over Fp1 except for the delta of funeral march which predominated while listening to Fp1.3) The music with a noticeably high alpha value and increased activity was Prelude. These suggested that Prelude induced brain activity along with relaxation, and the emotionally heavy burden of funeral march decreased the activity of the left brain. This research revealed that feeling emotional change by listening to music was due to the fact that music influenced the brain activity inducing the change of emotion and arousal. Keywords : emotional music, EEG, Alpha-wave, SMR-wave, arousal, attention 1. 서론 physiologische Grundiage für die Theorie der Musik) 으로부터시작되었다. 그로부터 19세기심리음향학은음음악에대한심리생리학적인연구는 1863년발표된악학의한영역으로자리잡게되었다 [1]. 그뒤에독일의물리학자이자의학자이며음악학자인헬름흘츠 Hinrich (1995) 는우리의뇌가음악에반응하기때문에 (Hermann von Helmholtz) 의생리학적기초로서의음인여러가지음악적요소의변수들이각기특별한방법으지이론 (Die Lehre von den Tonempfindungen als * Corresponding Author : Nam-Sook Choi (Seoul University of Buddhism) Tel: +82-2-3996-4097 email: tresssa@hanmail.net Received March 27, 2017 Revised (1st April 10, 2017, 2nd April 18, 2017) Accepted May 12, 2017 Published May 31, 2017 608
감정음악별청각자극에따른뇌파특성연구 로우리의감정상태와기분에많은영향을미친다고하였다 [2]. 음악정보처리과정에초점을둔연구들은초기에는음색, 음고와같은소리를다루었는데, 점차선율과화성진행등인지과정을필요로하는것으로범위가확대되었다. 최근에음악관련심리연구는뇌과학을기반으로뇌파를측정하여어떤자극이주어졌을때실제자극인지및처리과정을신경메커니즘을통해알아보고있다 [3]. 청각과뇌파관련연구들을보면청각적자극을주었을때감성상태의상관지수가휴식상태의상관지수보다크다는결과가있고 [4], 부정적감정을유발하는청각적자극이오른쪽전두엽을더활성화시켜전두엽에서의 EEG 비대칭성및 N200. P300과같은 ERP 요소들과밀접한관련이있다는연구가있다 [5]. 또한, 대중음악템포에대한연구에서는느린템포의음악이빠른템포의음악보다질병이나스트레스저항력은물론주의집중및기억력증진을시킬수있다고밝혔으며 [6], 배경음악이과제수행에효과적이라는연구 [7],[8] 와, 클래식과바이노럴비트음은집중력수치를높이고가요는수치를떨어뜨린다는연구결과 [9] 가있다. 그리고음악청취에따른감정분류를위한 EEG신호패턴분석연구에서는음악청취패턴분류에어려움이있다는결론을내리기도했다 [10]. 지금까지의연구들을살펴보면음악적요소들의지각및인지에따른양반구간우세성에관한의견들은일관된결론을도출하지못하고있다 [11],[12],[13]. Cohen과그의동료들은프랑스계의캐나다인과중국인대상에게음악적자극을이분청취법으로실시한뇌우세성연구 [14] 에서음악적요소들의지각및인지에따른양반구간뇌우세성에관한의견들중인종적인면이유의미한영향을미친다는제안을한점은피험자들의음악적경험과배경이뇌기능에대해일관된결론을도출해내지못하는가장중요한요인이라는연구들 [11],[12] 과일맥상통하였다. 우리나라에서음악과뇌파관련연구중클래식과가요의뇌파비교연구 [15], 감성상태와휴식상태의뇌파비교연구 [4], 집중력에미치는음악장르 ( 클래식, 바이노럴비트음, 가요 ) 에따른뇌파연구 [10] 등이있다. 본연구와가장유사한 3가지다른감정의장르 ( 팝, 락, 뉴에이지 ) 의연구 [3] 가있지만감성특성에대한연구이기보다단순히한종류의음향자극으로음악을취급하였기때문에음악에대한감성특성을연구하기에한계가있 다고기술하였다. 이런관점에서본연구는감성적인반응과주의각성반응에밀접한연관이있는전전두엽좌뇌 (Fp1) 와우뇌 (Fp2) 에서뇌파를측정하여 3가지서로다른감성을유도하는음악을청취할때의뇌파변화를측정하여감성적인변화뿐만아니라주의각성에대한반응을비교분석해보고자한다. 2. 연구방법 2.1 연구설계및실험방법본연구는음악듣기전배경뇌파를측정한다음, 각각다른감성의음악을들려주고음악청취시의뇌파변화와청취후의밴드별뇌파변화를배경뇌파와비교연구하였다. 실험은조용한장소에서한명씩배경뇌파를먼저측정하였는데, 잡파혼입을최소화하기위해이어폰으로음악을들려주었다. 음악의크기는듣기편안한 65~75dB 중에서 [3] 실험자의의견을반영해설정했으며, 실험기간동안습도와온도를일정하게유지하였다. 실험기간은 2015년 11월에서 2016년 2월까지약 3개월동안실시되었다. 눈깜박임에의한잡파와알파파출현을고려해모든뇌파는폐안시에측정했다. 계속눈을감고있으면졸음이올경우를방지하기위해음악이끝나면잠시다음음악청취시까지눈을뜨고 5-6초간기다리게했으며, 각음악청취시간은 45초로설정했다. 실험자는어떤음악을듣게될지음악에대한정보를전혀알지못한상태에서청취했으며, 음악청취시작후약 4-5초정도경과한후에뇌파측정을시작하여 40초후종료했다. 그리고한음악을듣고난다음, 음악과음악사이에화이트노이즈를 20초간넣어앞음악이다음음악에영향을주지않게설계하였다. 전체뇌파측정시간은배경뇌파 40초와세종류음악청취중뇌파 40초, 그리고청취후뇌파 40초로총 200초간측정했다. 청취에사용한음악은슬프고어두운정서를바탕으로작곡된쇼팽의장송곡 (Chopin: Funeral Marche, op. 35), 경쾌하고즐거운느낌의콰이강의다리행진곡 (Kenneth Alford: The River Kwai March), 편안하고아름다운느낌의바하의프랠류드 (Johann Sebastion Bach: Prelude and 609
한국산학기술학회논문지제 18 권제 5 호, 2017 Fugue no. 1 in C Major) 등 3가지이다. 곡들은가장대중적으로많이알려진버전을사용했다. 이는친숙한음악이감정적느낌을더빨리불러일으킬수있을거라는가정하에선택하였다. 쇼팽의장송곡은장송곡중에가장대표적인곡으로피아노소나타2 번내림나단조 3 악장의원곡을들려주었으며콰이강의다리행진곡역시 Malcolm Arnold가휘파람소리를첨가해서편곡해영화에서사용해유명해진영화음악을, 바하의프랠류드역시원곡인피아노곡을사용했다. 실험군의청취순서는 Fig.1과같다. 동의서를작성하였다. 대상자에대한성별분포는남성 45.16% 여성 54.83% 이며. 비교군은남자5명, 여자5명총 10명을대상으로실험했다. 연령및성별분포는 Table 1. 과같다. Table 1. Gender distribution age a group listening to music M Control group M a group listening to music F Control group F 20-29 4 1 2 1 30-39 1 1 2 1 40-49 4 0 9 3 50-59 5 3 4 0 total 14 5 17 5 Fig. 1. Music listening sequence 실험군의뇌파변화가음악청취에의한변화라는것을증명하기위해실험군과동일한조건으로대조군 10 명에게 40초씩 5회 ( 총 200초 ) 실험을했고좀더시간을길게해도동일한결과가나올지확인하기위해추가로 5분 1회, 모두 500초동안눈을감고뇌파측정을했으며, 각폐안 40초씩측정하는사이, 사이에실험군과동일하게약 5-6초간잠시눈을떴다측정이시작되면다시감게했다. 2.3 연구도구 2.3.1 뇌파측정기본연구에사용된뇌파측정기는 파낙토스 에서개발한건식전극을사용한 2 channel 시스템으로밴드형태로되어있어 Fp1과 Fp2에서뇌파를측정할수있으며, Fpz를그라운드전극으로, 좌측귓불을기준전극으로사용하는것이다. 시스템은잘알려져있는뇌파측정기인 Grass System(USA) 과의좌우뇌파밴드의알파, 베타, 세타파값에대한상관계수가.916(p<.001) 으로나타나신뢰도가입증된바있다 [16]. 뇌파신호처리는고속퓨리에변환 (FFT: Fast Fourier Transform) 분석을통한주파수별진폭의세기를구하였다. 뇌파는뇌의활동상태와활성상태를보여주는중요한정보를가지고있으며, 객관적지표로다양한인지영역추적연구의분석방법으로이용되고있다 [17]. Fig. 2. Control group 2.2 연구대상본연구는 2015년 11월청각을포함해신체적정신적으로건강한오른손잡이 31명을대상으로실시되었다. 피험자들은측정최소 30분전뇌파에영향을주는음식이나음료를섭취하지않았으며졸음이오는대상자는제외했다. 또한자발적으로실험에참가했으며실험전 2.4 자료분석방법본연구에서수집된결과를분석하기위해엑셀프로그램을활용하여배경뇌파와청취중, 청취후뇌파의절대값과평균값을구하여비교한다음, 통계처리용데이터코딩 (data coding) 과정을거쳐, SPSS(Statistical Package for Social Science) V.21.0 통계패키지프로그램을이용하여분석하였다. 통계는반복측정분산분석과대응표본 t 검증을하였으며, 모든자료에대하여평균과표준편차를산출하였고자료의통계적유의수준은 * p<.05, ** p<.01, *** p<.001로설정하였다. 610
감정음악별청각자극에따른뇌파특성연구 3. 연구결과 3.1 대조군의결과다음 Table 2는여섯번측정한대조군뇌파의평균과표준편차, 반복측정분산분석의 F값과유의수준, 그리고각각두가지경우씩대응표본 t검증결과를나타낸다. 이실험은모든뇌파를폐안시측정하였기때문에음악을청취하지않고눈만감았을경우에도 α( 알파 ) 파가증가할수도있다는가설하에두군의뇌파변화를비교했다. 표에서 (1)~(6) 은실험군과똑같은조건을주기위해측정한 40초간폐안시첫번째부터여섯번째까지의뇌파의평균과표준편차이며 F값은반복측정분산분석값을나타낸다. 증가할수도있을것이라고가정한 α 파는 (2),(3) 에서조금증가하다가시간이지날수록오히려감소했으며반복측정분산분석과대응표본에서 α파를비롯한전대역에서유의미한결과도역시없었다. 3.2 대조군과비교한실험군의뇌파 Table 3은본실험에서배경뇌파와세가지음악청취중, 청취후 Fp1, Fp2의뇌파의평균 (M) 과표준편차 (SD), 반복측정분산분석 F값과유의수준, 그리고대응표본 t 검증결과를나타낸다. 먼저평균과표준편차를살펴봐도대조군과는확연히다른결과를볼수있다. 대조군의알파를비롯한대부분의평균값들이거의변화가없거나감소한반면실험군뇌파는 부터 +β까지 Fp1, Fp2 의모든대역에서음악을듣기전배경뇌파보다음악청 Table 2. Repeated-measures ANOVA (Control group) ) α SMR -β +β( / S MR /α α/-β Brain wav (1) M(SD) (2) M(SD) (3) M(SD) (4) M(SD) (5) M(SD) (6) M(SD) F Paired t-test Fp1 6.49(3.77) 6.50(2.92) 6.47(2.37) 5.60(1.11) 6.11(2.23) 6.03(1.92).327 Fp2 8.08(4.25) 7.82(4.40) 7.63(2.93) 6.76(1.39) 6.70(1.85) 6.82(2.02).823 Fp1 5.24(2.17) 5.18(1.94) 5.24(1.64) 4.83(1.22) 4.95(1.27) 5.13(1.38).382 Fp2 6.16(1.83) 5.49(1.67) 6.29(1.61) 5.54(1.37) 5.65(1.36) 5.75(1.60) 1.45 Fp1 4.05(2.25) 4.18(2.46) 4.18(2.30) 4.01(2.34) 3.78(1.96) 3.62(1.46).881 Fp2 4.40(1.92) 4.52(2.67) 4.60(2.48) 4.37(2.50) 4.26(2.49) 4.09(1.66).614 Fp1 1.92(0.72) 1.85(0.69) 1.70(0.51) 1.96(0.78) 1.93(0.66) 1.92(0.57).662 Fp2 1.97(0.65) 1.98(0.72) 2.00(0.55) 1.96(0.68) 2.06(0.74) 2.12(0.76).270 Fp1 1.40(0.47) 1.35(0.45) 1.31(0.33) 1.55(0.85) 1.41(0.56) 1.40(0.42).498 Fp2 1.40(0.15) 1.35(0.14) 1.31(0.10) 1.55(0.27) 1.41(0.18) 1.40(0.13).316 Fp1 0.61(0.20) 0.63(0.21) 0.60(0.17) 0.63(0.26) 0.66(0.32) 0.65(0.17).424 Fp2 0.64(0.21) 0.66(0.20) 0.74(0.28) 0.64(0.21) 0.65(0.25) 0.69(0.21).608 Fp1 2.79(0.86) 2.84(0.71) 3.13(0.75) 2.63(0.69) 2.68(0.71) 2.71(0.36) 2.02 Fp2 3.40(1.29) 2.90(0.73) 3.21(0.88) 3.00(0.94) 2.91(0.79) 2.80(0.53) 1.48 Fp1 1.73(0.63) 1.74(0.66) 1.75(0.65) 1.68(0.65) 1.80(0.58) 1.81(0.68).144 Fp2 1.98(0.81) 1.99(1.00) 1.89(0.79) 1.82(0.61) 1.83(0.56) 1.77(0.38).486 Fp1 2.87(1.25) 2.93(0.92) 3.13(0.86) 2.67(0.90) 2.64(0.76) 2.53(0.45) 1.394 Fp2 3.04(1.06) 3.05(1.04) 3.15(0.89) 2.80(0.84) 2.80(0.88) 2.70(0.56) 1.072 Paired t-test=p<.05 611
한국산학기술학회논문지제 18 권제 5 호, 2017 취중과청취후뇌파에서값이높아졌다. 또한대체로낮아질수록주의력이좋아짐을나타내는 /SMR과신체적긴장도를나타내는 /α 비율이청취중과청취후에서배경뇌파보다낮아졌다. 반면에뇌의활성정도를나타내는 α/-β는높아져 α파의비율이증가했으므로음악청취시뇌가휴식을취했다는것을알수있다.[18] 3.3 실험군좌, 우뇌파의활성도차이 Table 3에서 Fp1과 Fp2를비교해보면장송곡 Fp1의 만제외한모든실험군뇌파의 부터 +β까지모든대역에서 Fp2값이더우세했다. 값을비교해보면 Fp1과 Fp2 순서로볼때 back ground 8.05 < 8.76, funeral march 9.70 > 9.12 the river kwaimarch 9.37 < 10.03 prelude 9.47 < 11.02 after 8.19 < 9.11였는데유독, funeral march 청취시 파만 Fp1에서더우세하게나타났다. 3.4 실험군음악청취뇌파간유의수준비교다음 Table 3의반복측정분산분석의 Fp1, Fp2의 F값 과유의수준을보면, 반복측정분산분석에서통계적으로유의미하게나온대역중에서어느음악들간의뇌파에서유의하게나왔는지확인하기위한분석방법으로대응표본 t검증으로 p <.05 수준에서유의미하게나온각각배경뇌파와음악뇌파, 배경뇌파와청취후, 두종류의음악들간, 음악뇌파와청취후등각각두종류씩뇌파의분석에서뇌파의크기를나타냈다. 먼저전체적으로가장눈에띄는결과는수면과관련있는, 를제외한 α부터 +β까지그리고 α/-β에서공통적으로반복측정분산분석결과유의하게나왔으며음악뇌파들간의비교를위해분석한대응표본 t검정결과 1<2, 1<3, 1<4, 1<5 으로배경뇌파와비교한네가지의경우반복적으로모두동일하게유의한증가를보였다. 대역별로살펴보면, 졸릴때나타나는 파에서는 Fp2에서만 p<.05 수준으로유의한결과가나왔는데대응표본결과를보면, 1<2, 1<4, 2<4, 3<4 로프랠류드4가청취후를제외한세가지뇌파, 배경뇌파1, 장 Table 3. Repeated-measures ANOVA (Experimental group) 1 back 2 funeral 3 the river Brain 4 prelude 5 after ground march kwaimarch wave M (SD) M (SD) M (SD) M (SD) M (SD) F Paired t-test Fp1 8.05(6.39) 9.70(8.63) 9.37(5.91) 9.47(6.33) 8.19(2.66) 1.140 Fp2 8.76(5.83) 9.12(5.88) 10.03(5.98) 11.02(8.66) 9.11(3.07) 1.253 ) Fp1 5.92(3.25) 6.86(3.67) 6.64(2.65) 6.92(2.64) 6.41(1.70) 1.561 Fp2 6.45(2.91) 7.08(2.56) 7.59(2.78) 8.15(3.80) 7.28(1.67) 3.124 * 1<2, 1<4, 2<4, 3<4 Fp1 3.75(1.71) 5.45(2.89) 5.61(2.96) 6.20(3.30) 6.10(3.23) 15.405 *** 1<2, 1<3, 1<4, 1<5 2<4, 2<5, α 3.<4 Fp2 4.25(2.01) 6.03(3.24) 6.20(3.07) 7.02(3.52) 6.85(3.31) 19.088 *** 1<2, 1<3, 1<4,1.<5, 2<4, 2<5, 3.<4, 3<5 SMR Fp1 1.77(.625) 2.13(.551) 2.13(.589) 2.32(.691) 2.31(.759) 10.264 *** 1<2, 1<3, 1<4, 1<5, 2<4, 3.<4, 3<5 Fp2 1.96(.648) 2.42(.550) 2.39(.570) 2.63(.687) 2.68(.689) 16.647 *** 1<2, 1<3, 1<4, 1<5, 2<4, 2<5, 3.<4, 3<5, -β +β( /SM R /α α/-β Fp1 1.34(.459) 1.59(.361) 1.64(.496) 1.75(.610) 1.76(.637) 8.867 ** 1<2, 1<3, 1<4, 1<5, 2<4, 3<5, Fp2 1.48(.526) 1.76(.357) 1.81(.404) 1.96(.503) 1.89(.457) 12.404 *** 1<2, 1<3, 1<4, 1<5, 2<4, 2<5, 3.<4 Fp1.640(.223).800(.281).843(.362.856(.325).832(.364) 7.824 *** 1<2, 1<3, 1<4, 1<5 Fp2.697(.244).839(.180).873(.232).940(.259).927(.277) 11.567 *** 1<2, 1<3, 1<4, 1<5, 2<4, 2<5, 3<4 Fp1 3.35(1.31) 3.18(1.15) 3.13(.878) 3.08(.981) 2.97(.998) 1.017 Fp2 3.30(.905) 2.92(.665) 2.92(.875) 3.08(.822) 2.82(.672) 2.480 * 5<1 Fp1 2.11(.845) 1.94(1.28) 1.90(1.08) 1.84(1.26) 1.63(.775) 2.059 Fp2 2.09(.749) 1.74(1.10) 1.84(1.06) 1.54(1.34) 1.59(.876) 1.894 Fp1 2.82(.888) 3.39(1.45) 3.46(1.60) 3.58(1.65) 3.53(1.58) 5.899 *** 1<2, 1<3, 1<4, 1<5 Fp2 2.95(.975) 3.36(1.41) 3.38(1.33) 3.54(1.46) 3.59(1.40) 5.419 *** 1<2, 1<3, 1<4, 1<5, 2<5, *p<.05, **p<.01, ***p<.001, Paired t-test=p<.05 612
감정음악별청각자극에따른뇌파특성연구 송곡2, 콰이강의다리행진곡과의비교에서유의하게값이가장많이증가했다. Fp1. Fp2 모두유의수준 p<.001인편안한이완상태를나타내는 α파와주의상태에서나오는 [19] SMR파는대응표본 t검증에서가장유의한결과가많이나왔다. 이두대역에서는대응표본 t 검증결과대부분의두음악들에서유의한차이가있었는데장송곡2과콰이강의다리행진곡3 두음악간의비교분석결과 α, SMR뿐만아니라어느대역에서도유의한차이가없었다. 그밖에사고활동시나타나는 -β, 긴장, 흥분시출현하는 +β에서도통계적으로유의한결과들이나왔다. 주의력과관계있는 /SMR의 Fp2에서는배경뇌파보다청취후에값이낮아지는유의한결과가나와주의력이향상됨을알수있었고, 활성정도를나타내는 α/-β는배경뇌파에비해값이커졌다. 이결과로 α파의비율이증가한것을의미하므로뇌가휴식을취했다는것을알수있다. 4. 논의및제언본연구결과에따른논의는다음과같다. 첫째, Table 2와 3을비교해보면실험군의음악청취중뇌파와청취후뇌파는가장많이증가한알파값을비롯해 의 Fp1, Fp2, 의 Fp1을제외한모든대역에서유의하게증가했고, 대조군의음악을듣지않고있을경우모든대역에서유의한변화가없는것을보면음악이뇌의이완과뇌파의변화를유도한다고보여진다. 특히눈을감고있음으로인해발생하는알파파증가현상이대조군에서나타나지않아알파파증가가음악청취로인한효과라는것이입증되었다. 둘째, Table 3을보면배경뇌파에비해음악청취시와청취후에많은유의미한변화가있었다. 본연구에서의음악청취시와청취후에 Fp1. Fp2의알파와 SMR 이유의미하게증가하고, Fp2의 /SMR와 Fp1. Fp2 α /-β 값의유의한변화는이완된주의각성이이루어졌다는것을의미하는것으로사료된다. 이것은음악청취결과에서나온알파파의증가는마음의안정과이완상태, SMR파의증가는주의각성상태임을의미한다 [20]. 는정철우등의연구에서처럼음악청취가마음의안정과이완, 그리고주의각성을유도한다고보인다. 또한, 문덕홍등의 6가지음악이스트레스해소에도움을주지못 하지만 SMR파의증가를가져와집중력을증가시킨다는 [21] 선행연구결과에서알파파결과는상충되고집중력을증가시킨다는 SMR파결과와는일치한다. 즉, 본연구에서음악청취는심신의이완을유도해스트레스해소에도움을주며주의각성을일으켜집중력을증가시키는것으로보인다. 셋째, 본연구에서특히뇌파가가장많이활성화된음악은편안한정서를느끼는프랠류드였다. 프랠류드가알파와 SMR 뿐만아니라 Fp2에서세타부터고베타까지전대역의진폭이월등하게유의한값으로높아진것을보면세가지음악중가장 Fp2의전체적인활동성을유발하는음악이라고보인다. 또한음악들간에평균값의차이가가장많이나타난장송곡과프랠류드를주목해보면똑같이조용한음악인데도느껴지는정서의차이가빠르고활기찬콰이강의다리행진곡과의차이를앞선다는사실이흥미롭다. 넷째, 장송곡청취시델타파만을제외한모든파와다른두음악의모든영역에서 Fp2 뇌파가더우세했다. 이는일반적으로음악적기능은우반구에서담당하고있다는선행연구들 [22], [23], [24] 를지지하는결과다. 다만장송곡에서예외적으로더높게나타난 Fp1 델타파는좌뇌의활성화를낮추는효과가다른음악에비해높은것으로판단된다. 또한델타파는부정적반응에증가하는경향을보인다는황민철등 [25] 의연구를참고하여이음악이긍정적정서를불러들이는다른음악과는달리부정적정서를불러오는장송곡이라는특별한정서를바탕에두고작곡되어진점을착안해보면, 황민철등의논문을지지하는의미있는결과로주목된다. 다섯째, 음악청취후의변화를보면음악을듣고난후에도그효과가어느정도지속되는걸볼수있다. 그리고 Fp1의저베타, Fp2의 SMR과 α/-β가청취중보다유의하게더높아진것은음악청취중보다오히려우뇌의이완된집중이더좋아짐을시사한다. 이것은음악을듣고난후의음악청취의효과라볼수있겠다. 본연구의결과는정서처리와주의각성에중요한역할을담당한다는전전두엽의 Fp1과 Fp2에서 EEG 알파비대칭연구들처럼 [26] 각기다른정서의음악을들었을때의뇌파변화를 Fp1과 Fp2에서연구해음악에따른신경생물학적특성의변화를정량화하여연구해보았다는데에의미가있다. 이연구결과로음악을듣고감성의변화를느끼는것은실제로뇌의활동성에영향 613
한국산학기술학회논문지제 18 권제 5 호, 2017 을미쳐감성적인변화와뇌의이완그리고, 주의각성의차이를유도하기때문인것으로밝혀졌다. 이연구는감성공학이나음악치료또는학습관련분야의다양한제품및환경을창조하는기초자료를제시해줄수있을것이다. 앞으로보다다양한음악과실험을통한통계적인분석이필요함에따라음악별뇌파의특성에관한다양한후속연구가기대된다. References [1] O. Y. Kwon, Musical studies as a function of the brain, listening to music theory, Music and Korea vol. 220, no. 9, 1996. [2] Hinrich, V. D., Music therapy, siyoos, 1995. [3] S. M. Park, Y. H. Lee, K. E Ko, K. B Sim, "Development of EEG Signals Measurement and Analysis Method based on Timbre", Korean Institute of Intelligent Systems, vol. 20, no. 3, pp. 388-393, 2010. DOI: https://doi.org/10.5391/jkiis.2010.20.3.388 [4] C. S. Ryu, S. H. Kim, S. H. park, M. C. Whang, "An estimation of the correlation dimension for the EEG in emotional states evoked by Auditory stimuli" journal of KIISE(B), vol. 25, no. 2, 1997. [5] S. H, Seo, S. D. Jang, B. H. Kim, "The Responce of EEG asymmetry and ERP by Auditory Stressor" Journal of The Korea Academia-Industrial cooperation Society, pp. 959-961, 2014. [6] S. T. Seo. "The Effect of Popular Music's Tempos on EEG in University Students", The Department of Physical Education Graduate School of University of Incheon, 2010. [7] Salame, P., & Baddeley, A. "Effects of background music on phonological short term memory" Recordings of The Experimental Psychology Society, 41, pp. 107-123, 1989. DOI: https://doi.org/10.1080/14640748908402355 [8] Smith, C., & Morris, L. W. "Effect of stimulative and sedative music on cognitive and emotional of anxiety" Psychological Report, 8, pp. 1187-1193, 1976. DOI: https://doi.org/10.2466/pr0.1976.38.3c.1187 [9] S. W. Jang, H. C. Lee, "The Effect of Musical Genre on Mental Focusing" The Korean Psychological Association, pp. 262-263, 2008. [10] S. W. Byun, S. M. Lee, S. P. Lee, "EEG signal Pattern analysis for emotion classification according to music listening", The Korean Institule of Electrical Engineers, pp. 54-57, 2014. [11] Franklin, E., & Baumgarte, R. "Auditory laterality effects for meiodic stimuli among musicians and nonmusicians," Journal of Research in Music Education.vol. 26, pp. 48-56 1978. DOI: https://doi.org/10.2307/3344789 [12] Gaser C., & Schlung, G. "Brain Structurss Differ between Musicians and Non-Musicians," The Joural of Neuroscience, vol. 23, no. 27, pp. 9240-5, 2003. [13] Jentschke, S., Koelsch, S., & Friederici, A. "Investigating the Relationship of Music and Language in Children," Annal of the New York Academy of Sciences, vol. 1060, pp. 231-42, 2005. DOI: https://doi.org/10.1196/annals.1360.016 [14] Cohen, H., Levy, J. J., & Mcshane, D. "Hemispheric specialization for speech and non-verbal stimuli in Chinese and French Canadian subjects," Neuropsychologia, vol. 27, pp. 241-5, 1989. DOI: https://doi.org/10.1016/0028-3932(89)90175-9 [15] E. Y. Kim, "The Effects of Musical Stimulus on EEG Spectra of Listeners",Major of Clinical Music Therapy Graduate School of Music Therapy Sookmyung Women's University, 2004. [16] Y. J. Kim, "Development of Brain Circulation Learning Model Based on EEG Analysis of Learning Activities", Unpublished Doctoral Dissertation, Seoul National University, 2000. [17] D. S. Kim, J. W. Choi, EEG Analysis, Koryo Medicine. 2001. [18] P. W. Park, "Interpretation Method of EEG", Korea Research Institute of Jungsin Science, 2005. [19] E. J. Kwon, "The influence of Music Tempo on Arousal, Shooting Performance and brain wave during Free Performance Routine", Department of Physical Education Graduate School of Kyungpook National University, 2010. [20] C. W. Jung, H. E. Lee, H. W. Wi, N. S. Choi, P. W. Park, "Study on the Characteristics of EEG in Resting State on Visuo-Spatial Working Memory Performance", Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, vol. 17, no. 4, pp. 351-360, 2016. DOI: http://dx.doi.org/10.5762/kais.2016.17.4.351 [21] D. H. Moon, J. H. Yang, Y. W. Kim, H. J. Kang, "The Effect on Electroencephalogram by the Stimuli of Musics and Acoustic Vibrations", The Korean Society For Power System Engineering, pp. 358-364, 2007. [22] Cook, R. B. "Left-right differences in the perception of dichotically presented musical stimuli", Journal of Music Theraoy, vol. 10, no. 2 pp. 59-63, 1973. DOI: https://doi.org/10.1093/jmt/10.2.59 [23] Gordon, H. W. (1970). "Hemispheric asymmetries in the perception of musicical chords", Cortex; 6: pp. 387-98, 1970. DOI: https://doi.org/10.1016/s0010-9452(70)80003-x [24] Milner, B,"Laterality effects in audition", In Interhemispheric Relations and Cerebral Dominance. V. Mountcatl; Johns Hopkins University Press, pp. 177-95, 1962. [25] M. C. Whang, J. H. Sohn, C. J. Kim, "Study for Variational Characteristics of Brain According to Human Emotion : Human Emotion by Auditory Perception," Journal of the Korean Institute of Industrial Engineers, vol. 23, no. 3, pp. 609-619, 1997. [26] Coan J. A, Allen JJB. "Frontal EEG asymmetry as a moderator and mediator of emotion", Biol. Psychol., vol. 614
감정음악별청각자극에따른뇌파특성연구 67, pp. 7-49, 2004. DOI: https://doi.org/10.1016/j.biopsycho.2004.03.002 최남숙 (Nam-Sook Choi) [ 정회원 ] 1991 년 2 월 : 숙명여자대학교작곡과학사 2013 년 8 월 : 서울불교대학원대학교심신통합치유학과뇌과학전공 ( 뇌과학석사 ) 2016 년 2 월 : 서울불교대학원대학교심신통합치유학과뇌과학전공박사과정수료 2015 년 7 월 ~ 현재 : ( 재 ) 한국정신과학연구소뇌교육부교수 2016 년 8 월 ~ 현재 : 신한대학교강사 2016 년 8 월 ~ 현재 : 경기대학교서비스경영전문대학원특임교수 뇌과학, 뇌인지과학, 뉴로피드백, 명상, 게슈탈트심리치료, 예술치료 정철우 (Chul-Woo Jung) [ 정회원 ] 1994 년 2 월 : 부산대학교섬유공학과 ( 공학사 ) 2014 년 2 월 : 서울불교대학원대학교심신통합치유학과뇌과학전공 ( 뇌과학석사 ) 2016 년 2 월 : 서울불교대학원대학교심신통합치유학과뇌과학전공박사과정수료 2005 년 3 월 ~ 2014 년 11 월 : 브레인하모니뉴로피드백두뇌교육원동래교육센터장 2007 년 11 월 현재 : ( 재 ) 한국정신과학연구소뇌교육부교수 2012 년 12 월 현재 : 한국뉴로피드백뇌과학연구소소장 2014 년 12 월 현재 : 파낙토스 IBC 통합뇌센터해운대센터센터장 뇌과학, 뉴로피드백, 뇌파, 인지과학, 명상 이협의 (Hyeob-Eui Lee) [ 정회원 ] 임기용 (Gi-yong Im) [ 정회원 ] 1984 년 2 월 : 한양대학교공과대학 1986 년 2 월 : 중앙대학교대학원전자계산학과 ( 이학석사 ) 1988 년 3 월 ~ 20012 년 9 월 : KT 연구개발연구원, 인재개발원부장 2013 년 2 월 ~ 현재 : 한국뇌파학회이사 2012 년 9 월 ~ 현재 : Neuco 컨설팅대표 뇌과학, 인지과학, 뉴로피드백, 코칭, 게슈탈트치료, HRD 1990 년 2 월 : 동아대학교경영학학사 2013 년 2 월 : 대전대학교 ( 스포츠의학석사 ) 2014 년 2 월 : 서울불교대학원대학교심신통합치유학과뇌과학전공박사과정수료 2007 년 4 월 ~ 현재 : 키롱성장비만센터원장 2008 년 6 월 ~ 현재 : 국민건강체육문화진흥원사무총장 2010 년 2 월 ~ 현재 : 대한유소년축구연맹회장 2013 년 3 월 ~ 현재 : 한국비엔에스교육문화진흥원 ( 주 ) 원장 뇌과학, 뉴로피드백, 영양학, 중금속, 운동치료, 운동학습 615
한국산학기술학회논문지제 18 권제 5 호, 2017 위현욱 (Hyun-Wook Wi) [ 정회원 ] 2012년 8월 : 백석대학교상담대학원가족상담학과석사 2016년 2월 : 서울불교대학원대학교심신통합치유학과뇌과학전공박사과정수료 2013년 7월 ~ 현재 : 행복한우리심리상담센터부소장 2015년 6월 ~ 현재 : 부부가족상담부모교육협회가족상담전문가 뇌과학, 뉴로피드백, 심리상담, 부부상담 박병운 (Pyong-Woon Park) [ 정회원 ] 1981 년 8 월 : 연세대학교물리학과 ( 이학사 ) 1985 년 8 월 : 미국 Indiana 대학교물리학과 ( 물리학석사 ) 1990 년 9 월 : 미국 Indiana 대학교물리학과 ( 물리학박사 ) 1991 년 1 월 1994 년 9 월 : 한국전자통신연구소선임연구원 1994 년 9 월 1996 년 9 월 : 한국정신과학연구소책임연구원 1994 년 10 월 1998 년 12 월 : 한국정신과학학회총무이사 1996 년 9 월 현재 : 한국정신과학연구소소장 1998 년 9 월 2012 년 5 월 : 브레인테크 ( 주 ) 대표이사 1999 년 1 월 2006 년 12 월 : 한국정신과학학회이사 2000 년 6 월 2008 년 6 월 : 국립치료감호소자문위원 2004 년 8 월 2008 년 2 월 : 서울벤처정보대학원대학교뇌과학전공겸임교수 2008 년 3 월 2009 년 8 월 : 서울불교대학원대학교뇌과학전공주임교수 2010 년 9 월 2016 년 2 월 : 서울불교대학원대학교뇌과학전공주임교수 2011 년 11 월 현재 : ( 주 ) 파낙토스대표이사 2013 년 9 월 2016 년 2 월 : 서울불교대학원대학교부총장 2014 년 1 월 2015 년 2 월 : 서울불교대학원대학교총장대행 2016 년 3 월 현재 : 서울불교대학원대학교석좌교수 물리학, 뇌과학, 뇌파, 뉴로피드백, BMI 616