KR20060011074A

KR20060011074A - 사건 관련 뇌전위(ｅｒｐ)를 이용한 제품의 감성 평가 방법

Info

Publication number: KR20060011074A
Application number: KR1020040059746A
Authority: KR
Inventors: 한성호; 김정현; 홍상우; 박정철
Original assignee: 학교법인 포항공과대학교
Priority date: 2004-07-29
Filing date: 2004-07-29
Publication date: 2006-02-03
Also published as: KR100596376B1

Abstract

본 발명은 뇌파를 이용해 제품의 디자인에 대한 사용자의 선호도를 측정하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 뇌파의 한 종류인 사건 관련 뇌전위(Event Related Potential; ERP) 중 P3 요소의 진폭의 크기를 이용해 제품의 디자인에 대한 사용자의 선호 정도를 판단하는 것이다.

이를 위하여 본 발명은, 다양한 제품에 대한 사용자의 선호도를 조사하는 방법에 있어서, 사용자에게 제품의 시각적 이미지를 Oddball paradigm을 이용하여 제시하는 단계, 사용자가 임의의 순서로 반복적으로 제시되는 제품의 이미지를 관찰하는 동안 사용자의 두피로부터 뇌파(EEG)를 측정하는 단계, 측정된 뇌파(EEG)로부터 필터링과 평균화과정을 거쳐 사건 관련 전위(ERP)를 추출해 내고 얻어진 사건 관련 전위로부터 각 요소의 파라미터를 얻는 단계, 얻어진 파라미터들 중 P3 요소의 진폭을 이용해 제품 간 선호도의 차이를 비교 및 분류하는 단계로 이루어진 것에 특징이 있다.

Description

사건 관련 뇌전위(ＥＲＰ)를 이용한 제품의 감성 평가 방법{Method of estimating user's preference of a product using event related potential}

도 1은 일반적인 사건 관련 뇌전위의 요소와 파라미터의 예를 도시한 그래프도이다.

도 2는 본 발명에서의 오드볼 패러다임(Oddball paradigm)을 이용한 실험 조건 구성의 예를 도시한 개략설명도이다.

도 3은 뇌파 측정 장비의 설정 과정을 도시한 공정도이다.

도 4는 선호도가 높은 제품과 낮은 제품 각 1개씩의 이미지에 대해 얻어진 평균적인 사건 관련 뇌전위 파형의 예를 도시한 그래프도이다.

도 5는 정점의 진폭(Base-to-peak Amplitude)과 잠재기(Latency)를 기록하기 위한 본 발명에서의 요소별 시간대(Time window)별 설정치를 도시한 표이다.

본 발명은 뇌파를 이용해 제품의 디자인에 대한 사용자의 선호도를 측정하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 뇌파의 한 종류인 사건 관련 뇌전위(Event Related Potential; ERP) 중 P3 요소의 진폭의 크기를 이용해 제품의 디자인에 대 한 사용자의 선호 정도를 판단하는 방법에 관한 것이다.

제품에 대한 사용자의 주관적인 느낌을 파악하고 감성적 만족도를 측정하기 위해서는 사용자에게 주관적인 선호도를 점수로 표현하게 하는 심물리학적(Psychophysical) 평가 방법이 주로 이용되어 왔다. 그러나 이 방법은 몇 가지 문제점을 가지고 있다. 첫째, 설문지를 설계하는 과정에서 세심한 주의가 필요하며, 둘째, 잘 고안된 평가 양식과 질문을 이용하더라도 평가 과정에서 심리적 왜곡이 일어나는 것을 피하기 어렵다. 평가자는 일반적으로 극단적인 점수를 주는 것을 피하려는 경향이 있으며, 특정한 작업과 직접적으로 연관되지 않은 일반적인 평가의 경우, 평가 결과가 질문 자체보다는 평가자가 가진 상식이나 선입관에 의해 좌우되는 경우가 많다. 특히 제품의 디자인에 대한 감성적 평가에 있어서, 심물리학적 측정 방법에 의존해 다양한 디자인 대안들에 대한 사용자의 감성적 만족도를 정확히 측정한다는 것은 거의 불가능하다.

제품 선호도의 척도로서 사용자의 주관적 평가보다 객관적이고 직접적인 생체신호를 이용하면 심리적 왜곡을 피할 수 있으며, 실시간으로 피실험자의 감성 반응을 분석할 수 있다는 장점이 있다. 생체신호를 이용한 측정 방법에는 심장 박동 수(Heart rate), 피부 전도도(Skin conductance), 안면 EMG(Facial EMG), 뇌파(Brain potentials) 등이 있다. 이 중, 뇌파의 일종인 사건 관련 뇌전위(ERP)는 특정한 시각 자극이나 청각 자극이 제시될 때 그에 대한 반응으로 뇌에서 발생하는 전기적 신호이다. 사건 관련 뇌전위는 뇌에서 일어나는 다양한 심리적 과정들을 반영하는 것으로 알려져 있으며, 때로는 사람들이 표현하기 꺼려하는 생각을 밝혀내 기 위해 사용되기도 한다. 최근의 연구들에 따르면, 사람들이 긍정적이나 부정적, 또는 중립적인 감성을 자극하는 이미지들을 볼 때 서로 다른 파형의 사건 관련 뇌전위가 발생한다. 따라서 사용자들이 제품의 이미지를 볼 때 발생하는 사건 관련 뇌전위의 파형을 관찰하면 그들의 제품에 대한 선호도를 알아낼 수 있다.

사건 관련 뇌전위를 얻기 위해서는 먼저 두피에 전극을 부착하여 EEG(Encephalogram)를 측정한다. EEG는 뇌의 내부와 외부에서 발생한 수많은 노이즈(Noise)를 포함하고 있기 때문에 ERP 신호를 얻기 위해서는 특정한 자극에 대해서 EEG를 반복적으로 측정한 후 필터링과 평균화 과정을 적용하여 노이즈를 서로 상쇄(Cancel-out)시키게 된다. 결과적으로 얻어진 사건 관련 뇌전위는 요소(양 또는 음의 정점(peaks))와 요소의 파라미터(진폭(Amplitude) 및 잠재기(Latency))로 특징지을 수 있다. 사건 관련 뇌전위의 요소는 도 1에서와 같이 정점의 극성(Polarity)과 정점이 발생한 순서에 따라 양의 요소의 경우 P1, P2, P3, ... 와 같이 명명되며, 음의 요소의 경우 N1, N2, N3, ... 와 같이 명명된다.

본 발명은 상기와 같이 설문지 등을 이용해 제품의 디자인을 평가하는 데 있어서 발생할 수 있는 문제점을 해결하고, 보다 직접적이고 왜곡이 없는 정확한 평가가 가능하도록 하기 위해서, 사용자가 제품의 시각적 이미지를 볼 때 나타나는 사건 관련 뇌전위의 차이를 이용해 사용자가 제품에 대해 느끼는 선호도를 평가하는 데 목적이 있다.

이와같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 다양한 제품에 대한 사용자의 선호도를 조사하는 방법에 있어서, 사용자에게 제품의 시각적 이미지를 오드볼 패러다임(Oddball paradigm)을 이용하여 제시하는 단계; 사용자가 임의의 순서로 반복적으로 제시되는 제품의 이미지를 관찰하는 동안 사용자의 두피로부터 뇌파(EEG)를 측정하는 단계; 측정된 뇌파(EEG)로부터 필터링과 평균화과정을 거쳐 사건 관련 뇌전위(ERP)를 추출해 내고 얻어진 사건 관련 뇌전위로부터 각 요소의 파라미터를 얻는 단계; 및 얻어진 파라미터들 중 P3 요소의 진폭을 이용해 제품 간 선호도의 차이를 비교 및 분류하는 단계로 이루어진 사건관련 뇌전위를 이용한 제품의 감성 평가 방법을 제공한다.

이하 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사건관련 뇌전위를 이용한 제품의 감성 평가 방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에서는 오드볼 패러다임(Oddball paradigm)을 이용해 제품 이미지를 배치한다. 오드볼 패러다임이란 사건 관련 뇌전위를 측정함에 있어서 2개 이상의 자극을 서로 다른 확률로 배치하여 임의의 순서로 제시함으로써 피실험자가 다음에 제시될 자극을 예측할 수 없도록 하는 방법으로서, 보다 적은 확률로 제시되는 자극에서 P3 요소 (자극 제시 후 세 번째로 관찰되는 양의 요소로서 주로 250ms-600ms 부근에서 관찰됨)가 관측되는 것으로 알려져 있다. 이와 같은 오드볼 패러다임에 따라 피실험자로 하여금 수십회에 걸쳐 임의의 순서에 따라 반복적으로 제시되는 목표 자극과 표준 자극을 관찰하게 함으로써 목표 자극이 제시될 때의 사건 관련 뇌전위 파형에서 P3 요소를 관찰할 수 있다.

도 2는 본 발명에서의 오드볼 패러다임(Oddball paradigm)을 이용한 실험 조건 구성의 예를 도시한 개략설명도이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명에서는 선호도를 평가하고자 하는 제품의 수만큼의 실험 조건을 구성한다. 각 실험조건에서 선호도를 평가하고자 하는 제품들의 시각적 이미지들이 목표 자극으로 사용되며, 중간 정도의 선호도를 갖는 제품의 시각적 이미지가 표준 자극이 된다. 즉, 1개의 실험 조건은 평가하고자 하는 제품 1개의 이미지(목표 자극)와 모든 실험 조건에 대해 공통적인 1개의 중간 정도의 선호도를 갖는 이미지(표준 자극)로 이루어진다. 각 실험 조건에서 목표 자극은 50% 이하의 확률로, 표준 자극은 50% 이상의 확률로 각각 수십회에 걸쳐 임의의 순서로 제시된다. 목표 자극이 제시될 때마다 마우스 왼쪽 버튼을 눌러 반응하도록 하여 피실험자가 주의를 집중할 수 있도록 한다. 목표 또는 표준 자극은 500ms 동안 제시되며 자극과 자극 사이에는 피실험자의 집중을 유도하기 위해 1500ms 동안 중앙에 '+' 표시가 있는 회색 화면이 제시된다. 이상의 과정을 그림으로 나타내면 도 2와 같다.

도 3은 뇌파 측정 장비의 설정 과정을 도시한 공정도이다. 도 3에 도시한 바와 같이, Ag/AgCl 전극이 부착된 32 채널캡(channel cap) (Neuroscan Quik-Cap 32)을 이용하여 인터내셔널 10-20 시스템(International 10-20 system)에서 명시된 32개 부위중 머리 중심선(Midline)에 해당하는 6개 부위(Oz, Pz, CPz, Cz, FCz, Fz)의 뇌파를 측정한다. 노이즈로 작용할 수 있는 눈깜빡임의 효과를 관찰하기 위해 VEOG(Vertical electro-oculogram)와 HEOG(Horizontal electro-oculogram)를 동시에 측정한다. 양쪽 귓볼(Earlobe)을 참조 전극으로 이용하며, 전액골 앞부분 (Prefrontal)과 이마(Frontal)의 중앙에 접지 전극(Ground electrode)를 부착한다. 뇌파 데이터의 샘플링속도 (Sampling rate)는 500 Hz, 게인(Gain)은 500으로 설정한다. 0.05-100Hz 아날로그 대역통과 필터(Analog bandpass filter)를 적용한다. 전극의 임피던스(Impedance)는 5 kΩ이하가 되도록 유지하며, 자극이 제시되는 시점을 뇌파 파형과 함께 기록한다. 도 3은 이상과 같은 뇌파 측정 장비 설정을 나타낸다.

EEG에 포함된 노이즈를 제거하고 제시된 목표 자극에 연관된 ERP 파형을 얻기 위해 필터링(Filtering), 평균화(Averaging), 잡신호 제거(Artifact rejection), 기준 전위 보정(Baseline correction) 등의 표준화된 신호 처리 과정을 거친다. 자극 제시 시점에서 100ms이전부터 900ms이후까지의 파형만을 추출하는 이포킹(Epoching)을 실시한 후, 0.1~30Hz의 디지털 대역통과 필터(Digital band-pass filter)를 적용한다. 추출된 이포크(Epoch) 중 EOG 혹은 뇌파가 100V 범위를 벗어나는 이포크는 잡신호(Artifact)에 의한 영향이 큰 것으로 판단하여 분석에서 제외하며, 피실험자가 실수로 반응을 하지 않은 목표 자극의 경우도 분석에서 제외한다. 각 신호로부터 자극 이전의 기준 전위(Pre-stimulus baseline)의 평균을 빼는 기준 전위 보정을 적용한 후, 각 제품 이미지에 대해 평균을 취한다. 이 때 평가에 참여한 피실험자가 여러 명인 경우 각 제품 이미지에 대해 피실험자들의 평균적인 사건 관련 뇌전위 파형을 구한다. 도 4는 선호도가 높은 제품과 낮은 제품 각 1개씩의 이미지에 대해 얻어진 평균적인 사건 관련 뇌전위 파형의 예이다. 사건 관련 뇌전위의 파형으로부터 파라미터들을 추출하기 위해 도 5에 나타난 바와 같이 요소 별 시간대(Time window)를 설정하여 정점의 진폭(Base-to-peak Amplitude)과 잠재기(Latency)를 기록한다. 기록된 요소 중 Oz를 제외한 5개 부위(Fz, FCz, Cz, CPz, Pz)의 P3 요소의 진폭을 이용하여 제품에 대한 선호도를 비교한다. P3 요소의 진폭이 크게 나타난 제품이 피실험자가 선호하는 제품이며, 반대로 P3 요소의 진폭이 작게 나타난 제품은 선호도가 떨어지는 제품이다. 발명자들이 수행한 연구에 의하면 선호도가 높은 제품과 낮은 제품 간에 P1(CPz, Pz), P2(Fz, FCz, Cz), P3(Fz, FCz, Cz, CPz, Pz)의 진폭과 N2(Fz, FCz, Cz)의 잠재기에 차이가 있는 것으로 나타났으며, 그 중 Fz, FCz, Cz, CPz, Pz에서의 P3의 진폭이 가장 극명한 차이를 보이는 것으로 나타났다. 따라서 P3의 진폭의 크기를 비교함으로써 사용자에게 직접 질문하는 방법을 사용하지 않고도 사용자가 제품에 대해서 느끼는 선호도를 알 수 있다.

이상에서 상술한 바와 같이 본 발명은, 설문지 등을 이용해 제품의 디자인을 평가하는 데 있어서 발생할 수 있는 문제점을 해결하고, 보다 직접적이고 왜곡이 없는 정확한 평가가 가능하도록 하기 위해서, 사용자가 제품의 시각적 이미지를 볼 때 나타나는 뇌파의 일종인 사건 관련 뇌전위의 차이를 이용해 사용자가 제품에 대해 느끼는 선호도를 평가할 수 있게 해 준다.

이 방법을 사용함으로써 제품에 대한 사용자의 주관적인 느낌을 파악하고 감성적 만족도를 측정하기 위해서 이용되어 왔던 심물리학적 평가 방법의 문제점인 공정한 설문지 설계의 어려움과 평가 과정에서 발생하는 심리적 왜곡, 불성실한 평 가 등을 방지할 수 있다. 특히 제품의 디자인에 대한 감성적 평가에 있어서, 심물리학적 측정 방법에 의존해 다양한 디자인 대안들에 대한 사용자의 감성적 만족도를 정확히 측정한다는 것은 거의 불가능하지만, 본 발명의 결과물인 사건 관련 뇌전위를 이용한 선호도 측정을 이용하면 보다 객관적, 직접적인 측정이 가능하다.

Claims

다양한 제품에 대한 사용자의 선호도를 조사하는 방법에 있어서,

사용자에게 제품의 시각적 이미지를 오드볼 패러다임(Oddball paradigm)을 이용하여 제시하는 단계;

사용자가 임의의 순서로 반복적으로 제시되는 제품의 이미지를 관찰하는 동안 사용자의 두피로부터 뇌파(EEG)를 측정하는 단계;

측정된 뇌파(EEG)로부터 필터링과 평균화과정을 거쳐 사건 관련 뇌전위(ERP)를 추출해 내고 얻어진 사건 관련 뇌전위로부터 각 요소의 파라미터를 얻는 단계; 및

얻어진 파라미터들 중 P3 요소의 진폭을 이용해 제품 간 선호도의 차이를 비교 및 분류하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 사건 관련 뇌전위(ERP)를 이용한 제품의 감성 평가 방법.
제1항에 있어서, 상기 오드볼 패러다임은 사건 관련 뇌전위를 측정함에 있어서 2개 이상의 자극을 서로 다른 확률로 배치하여 임의의 순서로 제시함으로써 피 실험자가 다음에 제시될 자극을 예측할 수 없도록 하는 방법으로서, 보다 적은 확률로 제시되는 자극에서 P3 요소 (자극 제시 후 세 번째로 관찰되는 양의 요소로서 주로 250ms-600ms 부근에서 관찰됨)가 관측되는 것을 이용함을 특징으로 하는 사건 관련 뇌전위(ERP)를 이용한 제품의 감성 평가 방법.