근전도, 피부 전도 반응, 시나리오 기반 분석을 통합하여 고속 철도 좌석의 다중 모달 인체공학 평가

요약

이 연구는 근전도, 피부 전도 반응, 시나리오 기반 분석을 통합하여 고속철도 좌석 클래스 간 생리적·인체공학적 차이를 평가하여 근육 피로, 스트레스 반응, 그리고 실제 이동 활동 하에서의 전반적인 편안함을 정량화합니다.

초록

고속철도(HSR) 좌석 편의에 관한 대부분의 기존 연구는 주관적 조사와 압력 지도에 기반하고 있습니다; 긴 이동 기간에 따른 근육 피로와 스트레스 축적에 대한 생리학적 보고는 없습니다. 전통적인 실험실 기반 연구가 실제 자세 변화를 재현하는 것이 불가능하기 때문에 다양한 여행 조건에서의 동적 앉기 성능 평가는 상당히 어렵습니다. 이러한 한계를 극복하기 위해 본 연구는 다중 모달 인체공학 검사(EMG), 피부 전도도 반응(SCR), 시나리오 기반 행동 검사를 활용하여 실제 HSR 여행 시나리오에서 비즈니스, 일등석, 이코노미석 좌석을 비교합니다. 30명의 참가자는 두 개의 좌석 배치 반으로 나뉘어 네 가지 기능적 상황(접대, 식사, 근무, 휴식)에 배치되었습니다. SCR이 자율신경 스트레스 반응을 모니터링하는 데 사용된 반면, EMG는 어깨, 요추, 목의 근육 활동을 기록하는 데 사용되었습니다. 결과는 비즈니스 클래스 의자가 요추 부담을 줄이긴 하지만, 특히 누운 자세에서 상肢와 목의 피로를 완전히 없애지는 못한다는 것을 보여줍니다. 일등석 좌석은 작업 자세 면에서 최대치지만, 다양한 체형 비율에 유연한 지지를 제공하지 못해 머리와 요추 불편함을 초래합니다. 조절 가능성이 낮기 때문에, 이코노미 클래스 좌석은 높은 허추와 목 지지에도 불구하고 가장 많은 근육 긴장을 생성합니다. 이 연구는 향후 모델에서 열차의 조절 가능하고 인체공학적으로 이상적인 좌석에 대한 이해와 동적 좌석 분석에 행동 및 생리학적 정보를 통합하는 것의 중요성을 제공합니다.

서론

고속철도(HSR) 네트워크의 빠른 발전으로 글로벌 모빌리티는 이동 시간을 단축하고 접근성을 개선하면서 변화했습니다. HSR 인프라가 끊임없이 기술적으로 개선되었음에도 불구하고, 특히 장거리 이동 시 좌석 편의성은 승객 경험에서 여전히 중요하지만 충분히 연구되지 않은 요소입니다. 이전 연구에 따르면, 잘못 만들어진 좌석은 만성 근골격계 긴장, 불편함, 근육 피로를 유발할 수 있습니다 ^1,2,3. 이러한 문제는 비용 중심의 설계 상충으로 인해 다양한 체형과 자세 요구를 고려하지 못하는 유연성 없고 조절 불가능한 구조로 이어지는 하위 좌석 등급에서 더욱 심화됩니다. 프랑스의 TGV와 일본의 신칸센 같은 국제 열차 시스템은 좌석 설계를 개선하기 위해 인체공학적 원리를 도입했지만, 특히 생리적 근육 스트레스에 관한 HSR 좌석 편의에 관한 체계적이고 실증적인 연구는 여전히 부족합니다^. 승객의 편안함과 피로 축적에 대한 더 깊은 이해는 인간공학 접근법을 도입함으로써 얻을 수^{있습니다. 5}. 좌석 사용 상황과 실제 승객 행동을 고려하면서 생체역학적 스트레스를 측정하는 신뢰할 수 있는 평가 시스템을 만드는 것이 주요 문제입니다.

인체공학과 인간공학 분야의 최근 연구는 근전도(EMG)와 SCR이 근육 피로와 앉아 있을 때 통증과 관련된 생리적 반응에 대해 객관적이고 실시간으로 정보를 제공할 수 있음을 입증했습니다^. 근전도는 앉은 자세 시 근육의 국소적 긴장을 평가하는 널리 사용되는 기법으로, 근육 활동을 전기적으로 측정하는 방법입니다. 더불어, SCR은 자율신경계 반응을 유발하여, 특히^{정적인 장}시간 자세에서 신체적 불편함과 스트레스를 간접적으로 측정할 수 있게 합니다. 이 방법들은 의발적 및 비자발적 생리적 반응을 측정함으로써 좌석 설계의 인체공학적 약점을 보다 상세하게 이해할 수 있게 합니다. 이전 연구들은 EMG와 SCR을 인지적으로 도전적인 환경과 디지털 상호작용 시스템에서 과제 수행을 성공적으로 적용하여 인간 중심 설계 평가에서의 유연성을 입증한 바 있다는 점도 주목할 만합니다. 그러나 철도 교통 좌석 연구에 직접 적용되지는 않았으며, 동적 다중 시나리오 환경에서 승객 편의도를 결정하는 도구로서의 잠재력을 더 탐구^{하는 것이 필요합니다}.

데이터 수집에서 시나리오 기반 구분이 부재된 점은 현재 HSR 좌석 인체공학적 평가의 중대한 단점입니다. 전통적인 좌석 편의 연구는 실제 여행 상황을 정확히 반영하지 않는 정적인 실험실 환경을 자주 사용합니다. 하지만 실제 HSR 환경에서는 승객들이 식사, 일, 휴식, 오락 등 다양한 작업을 수행하며, 각각 다른 근육 부하 패턴과 자세 조정이^{필요합니다.} 연구자들은 시나리오 기반 프레임워크 내에서 EMG와 SCR을 결합함으로써 각 사용 맥락에 고유한 생체역학적 스트레스 요인을 식별할 수 있습니다. 이를 통해 다양한 여행 행동에서 좌석 성능을 보다 정확하게 평가할 수 있습니다. 이 방법은 디지털 인체공학과 인간-기계 상호작용 같은 분야에서 성공을 거두었지만, 교통 좌석 설계에 적용된 것은 아직 초기 단계에 불과^합니다. 더욱이, 압력 분포 매핑을 연구한 연구는 거의 없으며, 다양한 좌석 클래스에서 다중 모달 생리학 및 행동 측정을 체계적으로 비교한 연구는 거의^{없습니다.}

여기서 사용된 개념적 틀(그림 1)은 고속철도의 발전, 승객 경험, 도시 집단화가 복잡하게 상호 연결되어 있음을 보여준다. 이는 승객의 생활 방식과 도시 개발의 변화가 고철도 좌석 설계에 새로운 요구사항을 제시하며, 인간-기계 상호작용, 여행 행동, 승객 편의성을 주요 고려사항으로 삼는다는 점을 강조할 만합니다. HSR 이동 수요는 대도시 클러스터 간의 연결성에 영향을 받아 승객들의 장기 편의성 기대와 좌석의 인체공학적 특성에 영향을 받습니다. 전통적인 좌석 디자인은 변화하는 근무 패턴, 모바일 기기 사용 빈도, 그리고 혁신적인 인체공학적 디자인이 필요한 사람들의 근무 습관 변화로 인해 도전받고 있습니다. 이 결과는 더 플라스틱적이고 인간적인 좌석 디자인 방식을 정당화하며, 이는 연구 목적과도 일치합니다.

그림 1: 도시 간 고속철도 연구 개념 프레임워크. 인구, 도시 집단, 고속철도(HSR) 연구 간의 상관관계가 여기서 설명되어 있습니다. 도시 성장과 현대 생활이 승객 대중교통 패턴, 소비 수요, 공간 요구에 미치는 영향에 초점을 맞추고 있습니다. 또한, 이 도표는 도시화, 이동성, 생활 방식 변화의 과정을 연결하는 인간 중심적 접근법을 강조하며, HSR이 도시 클러스터와 승객 행동 변화에 어떻게 영향을 미치고 반응하는지를 보여줍니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보시려면 여기를 클릭해 주세요.

이러한 공백을 메우기 위해, 본 논문은 EMG와 SCR을 사용하여 비즈니스, 퍼스트, 이코노미 등석에서 다양한 HSR 좌석 배치의 생리학적 효과를 체계적으로 비교하였습니다. 이 연구의 독창적인 특징은 시나리오 기반 실험 설계의 과도적 성격으로, 다양한 작업, 휴식, 식사, 오락 자세에서 발생하는 근육 피로 패턴의 문제를 발견할 수 있게 한다는 점입니다. 이 연구는 정량적 생리학적 정보를 제공하고 실제 승객 행동을 포함하여 좌석 분석에 인체공학적 및 인간공학적 요인 솔루션을 효과적으로 제공합니다.

이 연구는 근육 부하의 단면 변동과 다양한 좌석에 대한 자율신경 반응에 따른 요추 적응성, 팔걸이 테이블 위치 최적화, 좌석 구조에 대한 근거 기반 제안을 제공합니다. HSR에서 장기 앉는 인체공학에 대한 새로운 과학을 제공하는 것 외에도, 이번 연구는 승객이 편안함, 포용성, 유연성에 중점을 둔 경우 향후 HSR 좌석 버전에 대한 실현 가능한 디자인 사고를 정의합니다. 이 연구는 교통 분야에서 인체공학적 좌석에 관한 오래된 논쟁을 진전시키며, 생체역학과 실제 인간 관행을 통합하여 고속철도 제조업체들이 좌석 카테고리에서 다양한 승객 요구를 충족하는 방법에 대한 지침을 제공합니다.

프로토콜

칭화대학교 과학기술윤리위원회 의료 소위원회(승인 번호: THU01-20250087)로부터 윤리적 승인을 받았으며, 모든 참가자는 연구에 참여하기 전에 서면 동의서를 제출하였습니다.

이 연구는 다중 모드 인체공학 평가를 통해 다양한 고속철도(HSR) 좌석 클래스에서 생리적 긴장과 근육 피로를 규명합니다. 이 접근법은 다양한 좌석 자세와 이동 상황에서 EMG와 SCR을 결합하여 시나리오 시뮬레이션의 틀 내에서 근육 활동과 생리적 스트레스를 정적으로 측정하는 것과 비교해 보다 역동적인 고려를 제공합니다. 근육 활성화의 강도와 피로의 진행을 측정하기 위해, 인체공학적 및 생체역학적 평가에서 흔히 사용되는 두 가지 생리학적 평가 지표인 중앙값 빈도(MF)와 평균 제곱근(RMS)^{도 포함되었다}.

연구는 유사한 실험 대조군과 중립적 기준선(사전 시험 교정)을 사용했습니다. 정상화의 중립적 생리학적 기준으로, 참가자들은 각 세션 전 표준 직립 자세에서 10분간 기초 교정 시 휴식 시 EMG와 SCR 수치를 기록했습니다. 더불어, 비즈니스, 퍼스트, 이코노미 좌석 비교가 실험적 대조군 역할을 하여 동일한 시나리오 기반 활동 내에서 좌석별 효과를 분리할 수 있게 했습니다.

실험 환경 및 장비
생태학적 타당성을 위해 모든 측정은 실제 고속철도(HSR) 객실에서 이루어졌습니다. 그림 2 는 비즈니스 클래스 구역의 좌석과 환경, 인체공학적 솔루션, 객실 조명, 승객 좌석 솔루션을 보여줍니다. 이러한 요소들은 전반적인 편안함 수준에 기여하며, 추가로 SCR 변화와 EMG 활동과 같은 생리적 반응에도 영향을 미칩니다. 이 연구에서 사용된 웨어러블 센서 시스템은 그림 3에 설명되어 생리학적 모니터링에 사용되었습니다. 실험에 사용된 장치는 다음과 같았습니다:
근전도(EMG): 표면 EMG 센서는 허리, 목, 어깨에 부착되어 근육 활동 진폭(μV)과 중앙값 주파수 변화(Hz)를 기록했으며, 이는 근육 피로의 지표입니다.
피부 전도 반응(SCR): Shimmer3 GSR+ 센서를 사용해 50Hz에서 신체적 불편함과 스트레스와 관련된 피부 전기적 활동을 기록했습니다.
데이터 동기화: 파이썬 기반 소프트웨어는 모든 실험 조건에서 EMG와 SCR 두 유형의 데이터를 실시간으로 통합하도록 보장했습니다.

정확한 센서 배치: 재현성과 정확한 신호 획득을 위해 표면근전도(sEMG) 전극은 SENIAM 지침¹³에 따라 배치되어야 합니다. 양극성 Ag/AgCl 전극은 흉쇄유돌근(유양돌기와 흉골 절반의 중간 지점), 상부 승모근(C7 가시돌기와 견두의 중간 지점), 그리고 척추 기립근(L3 척추돌기에서 3cm 측면 위치)에 위치하여 전극이 근섬유와 평행하게 전극 간 거리 20mm에 위치하도록 했습니다. 각 부위는 면도하고 70% 이소프로필 알코올로 닦은 후 피부 임피던스가 5 Ω 미만으로 되도록 가볍게 연마했습니다. 외측 상과는 기준 전극으로 덮여 있었다. 센서는 SCR 센서로, 전극은 비우세 손의 검지와 중지 말단 지골에 고정되어 10분 사전 검사 보정을 거쳐 EMG와 SCR 기준값이 결정되었습니다. 근전도 센서를 허리, 목, 어깨에 부착하여 근육 활성화 진폭(μV)과 중앙값 주파수 변화(Hz)를 평가했으며, 이는 근육 피로의 징후 중 하나입니다.

생리학적 데이터는 SCR용 센서와 무선 sEMG 시스템을 사용해 근육 활동 측정을 위해 수집되었으며, 모두 Python 기반 데이터 수집 소프트웨어로 동기화되어 시간적 정밀도를 보장했습니다. 모든 장치는 신호 정확도와 신뢰성을 유지하기 위해 각 세션 전에 보정되었습니다.

그림 2: 객실(비즈니스 클래스)의 실험 환경. HSR 객실의 내부 배치와 인체공학적 특징, 승객의 편안함과 객실 내 공간 배치에 중점을 두었습니다. 이 모델은 크고 리클라이닝 시트에 프라이버시 스크린, 조절 가능한 좌석 조절 장치, 조절 조명을 갖추고 있습니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보시려면 여기를 클릭해 주세요.

그림 3: 생리학적 모니터링을 위한 실험 장치. HSR 객실 내부 레이아웃이 보여주며, 맞춤형 승객 기능, 주변 조명, 인체공학적 좌석을 강조합니다. 편안함, 제작, 실용성에 중점을 두며, 좌석의 반프라이버시, 넓은 다리 공간, 조절 가능한 독서등을 포함합니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보시려면 여기를 클릭해 주세요.

참가자 및 실험 설계
총 30명의 건강한 성인 참가자(남성 15명, 여성 15명)가 계층화된 표본 추출 방식을 사용하여 비즈니스, 일등석, 이코노미 좌석 조건 전반에 걸쳐 평등한 대표성을 확보하였습니다. 참가자는 18세에서 40세 사이의 성인이고, 전반적인 건강 상태가 좋으며, 목, 어깨, 허리에 영향을 미치는 근골격계 질환 병력이 없다고 보고한 사람을 포함했습니다. 참가자들은 진단된 신경학적 또는 전신 질환이 없어야 하며, 실험 내내 편안하게 앉을 수 있어야 하고, 모든 절차를 따르기로 동의해야 했습니다. 최근 또는 진행 중인 목, 어깨, 요추 통증이 있는 참가자는 제외되었고; 척추 또는 상체 수술을 받은 적이 있다; Ag/AgCl 전극에 피부 알레르기가 있었고; 임신 중이었고; 신경근 활동에 영향을 미치는 약물 사용; 또는 프로토콜을 안전하게 완료하지 못한 경우도 있습니다.

최종 표본은 신경학적 및 근골격계 장애가 없는 건강한 성인 30명(남성 15명, 여성 15명)으로 구성되었습니다. 표본은 상업용 항공기 좌석 평가와 관련된 일반적인 체격 범위를 포함했으며, 모든 참가자는 근전도 측정의 일관성을 위해 오른손 주행을 했습니다.

참가자들을 무작위로 다른 좌석 배치에 배치하여 각자가 비즈니스석, 일등석, 이코노미석을 경험하도록 하는 교차 실험 설계가 채택되었습니다. 좌석 내 평가 동안 각 참가자는 1시간 세션 내에 동일한 시간 동안 네 가지 기능적 시나리오를 완료했습니다. 이러한 상황들은 편안하게 앉아 쉬는 것, 트레이 테이블을 이용해 식사하거나 마시는 것, 노트북이나 태블릿으로 작업하는 것, 휴대폰이나 태블릿으로 동영상을 시청하는 등 기내에서 흔히 보이는 행동을 반영합니다. 이 설계는 참가자들이 다양한 전형적인 객실 환경과 비행 중 활동에 노출될 수 있게 하여, 조건 간 근육 활성화 패턴을 통제된 비교를 가능하게 했습니다.

시나리오 요약과 각 시험 시나리오에서 승객의 빈도 현황은 그림 4에 요약되어 있습니다.

시나리오 표준화: 모든 실용 시나리오는 명확한 지침과 자세 기준으로 표준화되어 참가자 간 통일성을 보장하고 혼란 변수를 줄였습니다. 휴식 상황의 참가자들은 팔걸이에 팔을 얹고 발을 바닥에 평평하게 붙인 채 누워 있었습니다. 식사 환경에서는 참가자들이 트레이 테이블을 좌석 바닥에서 45cm 높이로 일정하게 올린 동안 표준화된 식사 과제를 완료했습니다. 작업 환경에서는 참가자들이 허리를 요추 지지대에 붙인 채로 일관된 타이핑 작업을 수행했고, 노트북이나 태블릿은 트레이 테이블 위에 고정된 높이와 각도로 배치되었습니다. 엔터테인먼트 시나리오에서는 참가자들에게 머리와 어깨를 중립 위치에 두고 기기를 일정 거리에서 들으라고 지시받았습니다. 준수를 보장하기 위해 연구진은 각 상황에서 자세를 주시하고 필요에 따라 조정했습니다. 참가자들이 표준화된 위치와 과제에 익숙해지기 위해 데이터 수집 전에 간단한 연습 세션이 진행되었습니다.

그림 4: 실험 조건 시나리오 분류. HSR 환경에서의 승객 활동에는 사무실에서의 근무, 식사, 접대, 잠, 이동이 포함됩니다. 여행객들이 여행 중 참여하는 다양한 활동에 주목하게 하여, 좌석 공간의 다목적 및 다목적 활용을 잘 보여줍니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보시려면 여기를 클릭해 주세요.

근육 피로 평가를 위한 생리학적 지표
근육 피로 평가를 향상시키기 위해 우리는 평균평균근(RMS)과 MF를 주요 생리학적 지표로 사용했습니다. RMS는 근육의 전체 전기 활동을 정량화하고 근육 운동량을 추정하는 반면, MF는 피로로 인한 EMG 신호⁸의 스펙트럼 변화를 나타냅니다. 다음 방정식들이 이러한 계산의 기초가 되었습니다:

(1)

식(1)에서 T는 총 지속 시간을 나타내고, EMG²는 시간 t에서 기록된 EMG 신호입니다. RMS 값이 높을수록 근육 운동이 더 많아졌음을, 수치가 낮을수록 근육 긴장이 줄어들었음을 나타냅니다^.

(2)

식(2)에서 p(f)는 EMG 신호의 전력 스펙트럼 밀도를 나타냅니다. 시간이 지남에 따라 근력 감소는 근육 피로가 증가하는 것을 나타냅니다¹⁴.

다양한 좌석 상태에서 근육 긴장과 생리적 스트레스 반응을 철저히 평가하기 위해 SCR 데이터를 EMG와 함께 분석하였습니다. 근육 피로와 생리적 스트레스는 SCR 및 표면근전도(sEMG)를 사용하여 측정하였다. 전극은 흉쇄유돌근(목), 승모근(어깨), 척추기립기(요추)에 부착되어 sEMG를 시행하였습니다. 원시 신호는 움직임 아티팩트와 저주파 잡음을 제거하기 위해 20-450 Hz 대역통과 필터링을 거쳐 음수에서 양수로 바꾸는 전파 정류를 거쳤습니다. 신호는 200ms 이동평균선 창으로 평활화되었습니다. 근육 활성화의 강도는 평균근(RMS)을 사용하여 측정했으며, 피로의 진행 상황은 파워 스펙트럼 밀도에서 중앙값 주파수(MF)를 추출하여 확인했습니다.

자율 변화는 느렸으며, 50Hz 주파수의 SCR 신호와 2Hz의 저역 통과 필터링을 통해 함께 분리되었다. 토닉 기준선은 피부 전도도 수준(SCL) 계산으로 표시되었으며, 위상 SCR 피크의 크기와 지연을 제거하여 즉각적인 응력 반응을 기록했습니다. EMG와 SCR 측정은 실시간으로 동기화되었고, 피어슨 상관, 일방향 ANOVA, 반복 측정 ANOVA 등 통계적 검사를 통해 생리학적 매개변수와 편안함의 주관적 평가 간의 상관관계를 입증하였다. 다양한 활동 맥락에서 HSR 클래스별 좌석 인체공학을 측정하기 위해, 파이프라인은 원시 생리학적 데이터가 신뢰할 수 있고 이해하기 쉬운 측정으로 변환되도록 보장합니다.

데이터 수집 및 처리
데이터 수집 전에 신호 정확도를 보장하기 위해 10분간 기초 교정이 수행되었습니다. 각 참가자는 미리 정해진 실험 조건에 따라 고정된 60분 활동 단계를 완료했습니다. 무작위 좌석 배정을 통해 다양한 좌석 배치에 공정하게 노출될 수 있도록 보장되었습니다. 시험 후, Likert¹⁵에서 도입한 고전적 방법론을 기반으로 한 1-10 리커트 유형 척도를 사용하여 반구조화된 인터뷰와 주관적 불편함 평가를 수집하여 인지된 편안함에 대한 질적 데이터를 제공하였습니다.

근육 긴장을 보다 정확하게 측정하기 위해 모든 시나리오에서 EMG 차이 값을 각 시나리오 전후로 계산했습니다. 근전도 차이가 줄어들면 더 편안한 앉아 있고 근육 부담도 줄어듭니다.

통계 분석 및 처리
데이터 전처리: 의미 있는 신호 추세를 추출하기 위해 대역통과 필터링(20-450 Hz), 전파 정류, 200ms 이동평균 윈도우가 적용되었습니다. 먼저 원시 EMG 및 SCR 신호를 사전 처리하여 데이터 품질과 참가자 간 비교 가능성을 보장했습니다. EMG 신호는 20Hz에서 450Hz 사이에서 밴드패스 필터링을 거쳐 정류되고 100ms 길이의 평균평균근(RMS) 창을 사용해 평탄화되었습니다. SCR 데이터는 5Hz에서 로우패스 필터링을 거쳐 사전 보정 과정에서 얻은 개별 기준선 기록과 비교해 정규화되었습니다. 모션 아티팩트와 이상치는 수동 검사와 자동 임계값을 통해 제거되었습니다. 전처리 데이터는 각 시나리오에서 평균 내어 후속 통계 분석에 사용되었습니다.

통계 분석: ANOVA 비교: 좌석 클래스 간 EMG 진폭을 비교하는 데 일원 ANOVA를 사용했고, 반복 측정 ANOVA는 시간에 따른 근육 피로 추세를 평가했습니다. SCR 분석: 신호는 2 Hz에서 저역 통과 필터링을 적용했으며, 최대 SCR 이벤트 속도(분당 피크)는 ANOVA를 사용해 비교하였습니다. 상관관계 분석: 피어슨 상관관계 검정은 EMG, SCR, 주관적 불편함 평가 간의 관계를 조사했습니다.

정성적 분석
생체역학적 변형과 사용자 경험의 잠재적 격차는 주관적 인상과 생리학적 결과 간의 관계를 주제적으로 분석합니다. 이러한 방법의 조합은 HSR 좌석 인체공학을 평가하는 포괄적이고 데이터 기반의 접근법과 적응형 시트 설계 향상을 위한 근거 기반 플랫폼을 제공합니다.

결과

결과는 HSR 좌석 클래스 간 자율신경계 활동, 근육 피로, 전반적인 편안함에서 큰 격차가 있음을 보여줍니다. 장거리 비행 중 좌석 설계가 승객의 생리적·심리적 웰빙에 미치는 영향을 포괄적으로 파악하기 위해 SCR, EMG, 시나리오 기반 행동 관찰이 통합되었습니다. 이 결과들은 서문에서 제시한 인체공학적 가설을 확인하며, 좌석 클래스와 상황 의존 자세가 근육 피로와 스트레스 반응에 유의미한 영향을 미친다는 이론을 뒷받침합니다.

이 연구는 시나리오 기반 연구, 근전도(EMG), SCR을 통합하여 고속 열차 좌석의 편안함을 비판적으로 검증하는 것입니다. SCR이 자율신경 스트레스와 각성을 측정하는 반면, EMG는 요추, 어깨, 목 부위의 근육 피로도를 측정합니다. 생리적 반응과 자세, 좌석 설계 간의 관계를 확립하고, 좌석 클래스 전반에 걸쳐 인체공학적 활동과 승객의 편안함을 전반적으로 평가하기 위해, 이 데이터를 휴식, 식사, 근무, 오락 등 네 가지 현실적인 여행 조건에서 조화...

토론

본 연구는 근전도(EMG), 피부 전도응답(SCR), 맥락적 행동 분석을 통합하여 고속철도(HSR) 좌석 편의를 평가하는 다중 모드 시나리오 기반 인체공학적 평가 프레임워크를 제안합니다. 전통적인 실험실 기반 좌석 연구가 주로 정적 자세나 압력 분포에 집중하는 것과 달리, 본 연구는 식사, 오락, 휴식, 근무와 같은 동적 이동 행동을 포함하여 다양한 좌석 클래스에서 실시간 근육 요구와 자율신경 각성을 평가할 수 있게 합니다. 이 접근법은 교통 연구에서 생태학적 타당성과 다중 센서 인체공학의 중요성을 강조하는 최신 문헌과 일치합니다^16,17. 이 연구 결과는 좌석 편안함이 공간적 배치나 등받이 각도만으로는 예측할 수 없음을 보여줍니다; 오히려 활동 유형, 자세 전환, 상체 지지 간의 상호작용에 의해 형성됩니다. 특히, 비즈니스 클래스 리클라이닝 환경에서 목과 어깨 피...

재료

이 논문에 사용된 재료 목록

이름	회사	카탈로그 번호	댓글
접착형 EMG 전극 (일회용)	노락손	9113A
알코올 면봉 (멸균)	BD 메디컬	326895
데이터 동기화 스크립트 (Python 3.9)	오픈 소스	해당 없음
데이터 동기화 소프트웨어	커스텀 (파이썬 기반)	해당 없음	Python으로 개발되어 EMG와 SCR 신호를 실시간으로 통합합니다.
근전도(표면 근전도) 센서	델시스	트리뇨 무선 근전도 시스템
EMG 신호 처리 소프트웨어	델시EMG웍스 4.6	해당 없음
생리학적 데이터 수집 인터페이스	내셔널 인스트루멘츠	USB-6001
파이썬 라이브러리 (numpy, pandas, scipy, matplotlib)	오픈 소스 (파이썬 소프트웨어 재단)	해당 없음
설문지 (리커트 척도)	관습	해당 없음	주관적 편안함 평가(척도 1 & ndash; 10) 각 시나리오 이후에.
좌석 유형 (비즈니스/퍼스트/에코)	HSR 캐빈 (현실 세계)	해당 없음	인체공학적 특성이 다른 세 가지 좌석 클래스가 현장에서 평가되었습니다.
Shimmer3 GSR+ 센서 (SCR 측정용)	반짝임 감지	SH-GSR3+	스트레스와 불편함에 대해 50Hz 샘플링율로 피부 전도도 반응(SCR)을 측정하는 데 사용됨.
통계 분석 소프트웨어 (IBM SPSS 통계 26.0)	IBM	해당 없음
표면 전극 젤	파커 연구소	시그나 젤 300
표면 EMG 센서	명시되지 않음 (아마도 Shimmer 또는 Delsys 때문일 가능성이 큽니다)	해당 없음	어깨, 허리 아래, 목에 착용; 근육 활성화 진폭과 피로를 측정하는 데 사용됩니다.
온도 및 습도 모니터	테스토	0560 6050
트레이 테이블	고속도로 철도 좌석에 통합됨	해당 없음	식사 및 작업 환경에서 노트북과 식사 배치에 사용됩니다.
비디오 녹화 카메라 (행동 관찰)	정식 설정(캐논)	EOS M50
피부 준비용 물티슈	메드라인	MDS093855H