산림풍경 유형에 의한 시각적 자극이 인체에 미치는 심리, 생리적 영향
Effects of Visual Stimulus with Forest Scenery Types on Psychological and Physiological Status of Human
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Abstract
This study aims to identify differences in effects on human physiological and psychological status by visual stimulus types of forests. 5 types of Beautiful forest scenery and 5 types of disturbed forest landscapes were used as positive and negative stimulus in experiment. Experiments were conducted with university students who were same majoring in forest science. The results are as follows. Psychological experiment using PANAS and attentional recovery scale(N=73), the mean score of PA(Positive Attitude) of PANAS and attentional recovery were higher in positive stimulus(p<0.01). Especially, as the mean score of attentional recovery were measured to be the highest at ‘panorama of ridge’and followed by the order of ‘panorama of ridge and the sea of cloud’, ‘ridge of curious rock peaks’, ‘a sense of the season’ and ‘waterfall’, the scenery at branch ridge were more likely to recover the attention. On the contrary the scenery of landslide area and construction of mountain road as negative stimulus earned the lowest score in attentional recovery. Physiological experiment using α-wave activity of EEG(N=34), α-wave activity of left and right brain in positive stimulus were increased compare to negative stimulus generally, even though there were the differences by the each stimulus(p<0.05, p<0.01).
I. 서론
산림환경을 활용하여 건강증진 및 회복을 도모하는 산림치유의 수요는 국민적 기대욕구와 함께 날로 증가하고 있다. 산림경관은 산림치유 효과를 가져 오는 대표적인 산림환경요소이다. 국토의 64%가 산림인 우리나라는 산림을 임산자원뿐만 아니라 시각자원 으로 관리해야 할 필요성이 크다고 볼 수 있다.
경관과 인간 건강의 관계는 연구와 정책 수준에서 매우 중요하 게 인식되고 있으며, 그 의존도는 점점 커지고 있다. 유럽경관협약 (European Landscape Convention)은 경관을 ‘개인적ㆍ사회적 안녕(well- being)의 중요한 고려 요소’로 보며, 이를 반영한 경관 의 보호, 관리, 계획 도모를 목표로 한다(Council of Europe, 2000). 한편, 세계보건기구(WTO)는 건강의 정의를 ‘단지 질병이 나 장애가 없는 것에 머물지 않고 육체적, 정신적 및 사회적으로 안 녕한 상태’로 구체화시켰다(WHO, 1946). 경관과 인간 건강의 이 와 같은 관련성은 개인 및 사회적 건강과 안녕을 위해 경관이 가지 는 효과의 실증적 근거를 마련하는 데 배경이 된다(Velarde et al., 2007).
현재까지 경관이 인간 건강에 미치는 효과는 국내외적으로 많은 연구자들에 의해 다양하게 입증되고 있다. 연구내용을 살펴보면 크 게 자연경관 대비 도시경관(Ulrich, 1979; Tennessen and Cimprich, 1995; Laumann et al., 2001; Staats et al., 2003; Park, 2010), 녹 시율의 변화(Kuo et al., 1998; Leather et al., 1998; Kuo, 2001; Taylor et al., 2002; Maas et al., 2006; Kim, 1998; Lee, 2006), 자연경관 또는 도시경관 내 특정 경관요소의 유무 및 비율 차이, 경 관유형(Parsons et al., 1998; Ulrich, 1981; Ulrich et al., 1991; Herzog and Chernick, 2000; Kim et al., 1998; Lohr and pearson-Mims, 2006; Lee et al., 2009; Kim, 2012) 등에 따른 생 리적, 심리적 효과 검증을 다루었다. 상기 연구들에서 나타난 경관 의 대표적인 건강효과는 스트레스 감소, 주의력 향상, 심리적 안정, 기분개선, 질병회복 촉진, 노인의 신체 기능 향상, 혈압감소, 뇌파의 α파 증가 등이다. 특히 자연경관이 인체의 심리, 생리 상태에 미치 는 긍정적인 효과는 도시경관에 비해 극명한 차이를 나타내는 것으 로 보고되었다.
이와 같은 배경하에 본 연구는 산림의 시각적 자극 유형에 따른 인체 치유효과를 구명하고자 시도된 것이다. 즉, 산림의 시각적 자 극을 유형 분류하고 그에 따른 인체의 생리 및 심리적 효과를 알아 보고자 한다.
II. 연구방법
1. 산림의 시각적 자극
본 연구에서는 시각적 자극이란 시각기관을 통해 인간의 감각, 정서 등에 변화를 일으키는 외부환경 요인으로 이해한다. 따라서 인간의 심상에 반응을 일으키는 자극 요인으로써 아름다운 산림풍 경1)의 긍정적 자극과 산림풍경 훼손지의 부정적 자극으로 나누어 그에 대한 반응을 살펴보고자 한다.
긍정적인 자극으로 사용된 아름다운 산림풍경은 Lee et al.(2013)2), 이 국립공원관리공단 사진공모전 수상작 617작을 대상으로 아름 다운 산림풍경을 유형 구분한 연구에서 중분류에 해당하는 대표적 인 풍경 유형인 능선파노라마, 능선파노라마와 운해, 기암봉우리 의 암릉, 계절감, 폭포로 5가지 풍경이다. 단, 계절감은 가을풍경을 대상으로 하였다. 이는 Choi(2004)가 팔경(八景)의 연원이 되는 중국 산수화인 소상팔경도(瀟湘八景圖)를 대상으로 경(景)의 의 미를 고찰한 것에서 소상팔경도의 대부분이 가을 경치를 위주로 하 였고, 이는 가을이 계절의 변화를 가장 민감하게 드려내며 시심(詩 心)이나 화심(畵心)을 제일 강하게 자극하기 때문일 것으로 추측 한 사례에서 기인한다.
한편 부정적인 자극의 산림풍경 훼손지는 환경운동 시민단체인 녹색연합에서 협조 받은 사진 2,000여점과 산림청 및 기타 인터넷 웹페이지를 통해 수집한 사진 100여점을 훼손의 내용에 따라 분류 한 바 크게 산복도로 개설, 산사태 피해지, 산불 피해지, 채석장, 송 전탑 건설의 5가지로 나타났으며 이를 사용하였다.
심리 및 생리적 효과 측정에서 사용된 산림의 시각적 자극은 다 음 Fig. 1과 같다. 심리적 효과 측정에 사용한 자극은 긍정 및 부정 적 자극을 각각 5개의 풍경유형으로 한 유형 당 1장씩 총 10개의 사 진이 자극으로 사용되었다. 생리적 효과 측정에 사용한 시각적 자 극은 심리적 효과 측정과 동일하며 단, 한 유형 당 사진 2장씩 사용 함으로써 총 20개의 풍경 사진들이 자극으로 사용되었다. 이는 생 리적 효과 측정 지표로 사용되는 뇌파의 변화에 대한 자극의 크기 를 고려하여 설정한 것이다.
Visual stimulus of forest scenery for measuring Physiological and Psychological effects of human.
2. 측정도구
1) PANAS(Positive Attitude and Negative Attitude Scale)
정적 정동과 부적 정동과 같은 상태적 기분을 평가하는 자기-보 고형 기분척도로 Watson et al.(1988)이 개발한 것이다. 국내에서 는 Lee(1994)가 처음으로 번안하여 사용한 바 있고, 이를 Lee et al.(2003)이 재번안하였으며 신뢰도와 타당성을 검증하였다. 정적 정동 10개, 부적 정동 10개로 총 20개 문항을 5점 척도(1=전혀 그 렇지 않다; 5=매우 많이 그렇다)로 평정하며 본 연구에서는 ‘지금 이 순간’의 기분에 대해서 평정하도록 하였다(Table 1).
Questions of PANAS scale.
본 척도의 Cronbach α계수는 정적 정동 0.84, 부적 정동 0.87이 었고, 본 연구에서는 긍정적 자극의 경우 정적 정동 0.85, 부적 정동 0.89, 부정적 자극의 경우 정적 정동 0.79, 부적 정동 0.92였다.
2) 주의회복 척도(Recovery Scale)
주의회복척도는 특정 환경에 노출되었을 때 주의용량이 회복될 것으로 예상되는 정도를 주관적으로 측정하는 것이다. Staats et al.(2003)이 자연경관과 도시경관 슬라이드를 피험자에게 보여주 고 슬라이드 속 장면에 대한 주의회복의 가능성을 묻는 목적으로 사용했던 척도로 국내에서 Lee(2011)가 도시, 옥상정원, 숲 경관 에 대한 심리적 평가 연구에서 번안한 것을 사용하였다. 7점 척도 (1=전혀 그렇지 않다; 7=매우 그렇다)의 7문항으로 구성되어 있다 (Table 2).
Questions of Recovery scale.
본 척도의 Cronbach α계수는 0.86이었고, 본 연구에서는 긍정 적 자극의 경우 0.90, 부정적 자극의 경우 0.89였다.
3) EEG(electroencephalogram, 뇌파)
뇌파를 생리적 효과 측정 지표로 활용하였다. 본 연구에서 사용 한 뇌파 측정기는 한국정신과학연구소에서 개발한 2 channel system의 헤드밴드식 뇌파측정기인 뉴로하모니 M으로 노트북 PC에 연결하여 사용하였다. 뉴로피드백 시스템으로 좌(Fp1)ㆍ우 (Fp2) 전전두엽의 뇌파를 동시 측정하여 잡파(artifacts)가 포함되지 않은 자료에 대해서 고속퓨리에변환(FFT:Fast Fourier Transform) 을 통한 주파수별 진폭 세기(μV)를 구하여 뇌파의 활성도(EEG activity)로 나타낸다. 이는 미국에서 신뢰도와 타당도가 입증되어 의료용으로 가장 많이 사용되고 있는 Grass Neurodata Amplifier System과 비교하여 좌우 θ파, α파, β파 값에 대한 상관계수가 .916으로 나타나 신뢰성이 입증된 바 있다(Kim et al., 2000).
뇌파는 뇌의 활동상태 즉, 진폭(Amplitude, μV)과 주파수 (Frequency, Hz)의 범위에 따라 δ파(0-3Hz), θ파(4-7Hz), α파 (8-12Hz), SMR파(12-15Hz), 낮은β파(16-20Hz), 높은β파(21- 30Hz)로 나뉜다. 본 연구에서는 자극에 대한 α파의 활성도를 살펴 보았는데 α파는 긴장이완과 같은 편안한 상태에서 주로 나타나며, 안정되고 편안한 상태일수록 진폭이 증가한다(Kang, 2012).
뇌파 측정과정은 빔 프로젝터 화면에 자극을 노출시킴으로써 진 행하였다. 실험 시작 전 피험자의 이마에 전극을 부착하고 뇌파 측 정기에 적응할 수 있는 시간을 3분 정도 준 후, 빔 프로젝터 화면에 블랙스크린을 노출시켜 안정을 취한 상태에서 개안상태로 기본 뇌 파를 2분간 측정하였다. 주어진 자극에 대한 뇌파 측정이 개안상태 에서 진행되기 때문에 기본 뇌파도 개안상태에서 측정하였다. 이어 서 긍정 및 부정적 자극의 총 20장의 사진을 무작위로 한 자극 당 10 초씩 화면에 노출시키면서 뇌파를 측정하였다. 또한 자극과 자극 사이에 10초간의 블랙스크린을 노출시켜 직전 자극이 다음 자극에 미치는 영향을 최소화하고자 하였다.
측정된 뇌파자료는 개인에 따라 두개골의 두께나 인지 기능에 따라 뇌파 활성도에 차이가 있을 수 있으므로, 자극에 대한 평균 뇌 파 활성도를 자극에 노출되었을 때 측정한 뇌파 활성도에서 기준 뇌파의 활성도를 감한 값을 사용하였다(Park and Jang, 2001).
3. 측정대상 및 일자
ds본 연구는 국민대학교 삼림과학대학 소속 학부생을 대상으로 실시되었다. 실험에 참여한 학생은 심리적 효과 조사는 73명, 생리 적 효과 조사는 34명으로 실험에 사용한 시각적 자극에 전혀 노출 되지 않은 대상자에 한해서 실험을 실시하였다. 한편, 생리적 효과 조사는 뇌파 측정에 대한 실험자의 동일한 조건을 적용하기 위해 실험 실시 전 뇌 관련 병력 유무, 신경정신과적질환 유무, 특정 약물 복용, 시력 장애 등의 사항을 검토하였으며, 실험 전 숙면, 과도한 활동 자제, 식사섭취 시간 등의 주의사항을 숙지하도록 하였다.
실험은 심리적 효과 측정은 2013년 6월 10일에 실시하였고, 생 리적 효과 측정은 2013년 9월 28, 29일과 10월 5, 6일로 2주간의 주말에 걸쳐 오후 14시부터 18시까지 각각 동일한 시간대에 실시 하였다.
4. 자료분석
수집된 자료는 SPSS Statistics ver. 20 프로그램을 통해 분석하 였다. 기술통계분석과 긍정적 자극과 부정적 자극에 대한 평균의 차이를 검정하기 위해 대응표본 t-test를 실시하였다.
III. 결과 및 고찰
1. 심리적 효과 분석
1) 실험자의 일반적 특성
본 실험에 참여한 대상자의 성별은 남자 35명(47.9%), 여자 38 명(52.1%)이었으며, 연령의 경우 실험자 전체가 대학 학부생으로 18세에서 27세까지 분포하며 평균연령은 20.3±1.89세였다.
2) PANAS 및 주의회복
긍정 및 부정적 자극의 총 10개 풍경유형에 대하여 각각의 PANAS와 주의회복 점수 평균을 산출한 결과는 다음 Fig. 2와 같다.
Mean of PANAS and Recovery scale on each stimulus(N=73).
PANAS 평균 점수 차이는 긍정적 산림풍경의 경우, 능선파노라 마와 운해, 계절감, 기암봉우리의 암릉, 능선파노라마, 폭포 순으로 PA(정적 정동)의 값이 높았고, 부정적 산림풍경의 경우, 산사태피 해지, 산불피해지, 채석장, 송전탑, 도로 순으로 NA(부적 정동), 즉 부정적 인식이 강하게 나타났다.
주의회복 평균 점수는 긍정적 자극의 경우, 능선파노라마, 능선 파노라마와 운해, 기암봉우리의 암릉, 계절감, 폭포 순으로 주의력 을 회복시켜주는 것으로 나타났고, 부정적 자극에서는 산사태피해 지, 산복도로에서 주의력 회복에 대한 가능성이 가장 낮게 나타났 다. 특히, 긍정적 자극에서 주의회복 점수가 능선파노라마, 능선파 노라마와 운해, 기암봉우리의 암릉 등 주능선 풍경에서 높게 나타 난 결과는 Lee et al.(2013)의 연구에서 아름다운 산림풍경의 대부 분이 주능선의 풍경이었던 점과 상호 연관되며, 주능선이 아름다운 산림풍경을 조망하기 위한 시점으로의 중요성을 재확인한 것으로 해석할 수 있다.
긍정 및 부정적 자극 간에 나타난 PANAS, 주의회복 평균 점수 의 차이가 통계적으로 유의한지 알아보기 위해 대응표본 t-test를 실시한 결과, 모두 통계적으로 유의한 차이(p<0.01)를 나타냈다. 즉, 긍정적 산림풍경에서 PANAS의 PA(정적 정동), 주의회복 평 균 점수가 높게 나타났다(Table 3).
Psychological effects on visual stimulus of forest by Paired t-test(N=73).
2. 생리적 효과 분석
1) 실험자의 일반적 특성
본 실험에 참여한 대상자는 대학 학부생으로 성별은 남자 16명 (47.1%), 여자 18명(52.9%)이었으며, 연령의 경우 19세에서 28 세까지 분포하며 평균연령은 20.3±2.05세였다.
2) 뇌파의 α파 활성도
뇌파의 진폭의 세기(μV)를 절대값으로 분석하여 산림의 시각적 자극별 α파의 활성도 변화를 나타내면 Table 4와 같다. 긍정적 자 극에서는 좌뇌와 우뇌 모두 계절감에 대한 α파의 활성도가 기준치 보다 감소하였고, 좌뇌의 경우 기암봉우리의 암릉에 대하여 α파의 활성도 역시 기준치보다 다소 감소하였다. 그 외 풍경유형에서는 α 파의 활성도가 기준치 보다 높게 나타났다. 부정적 자극에서는 좌 뇌와 우뇌 모두 산복도로 개설에 대해서 기준치 보다 α파의 활성도 가 경미하게 증가하는 결과를 나타냈고 나머지 유형에서는 기준치 보다 낮게 나타났다. 개개의 유형에 대한 차이는 있었으나 전반적으 로 긍정적 풍경에 노출되었을 때 α파의 활성도가 증가하고, 부정적 풍경에 노출되었을 때 α파의 활성도가 감소하는 것을 확인하였다.
Change value of EEG(α-wave) activity on the visual stimulus of forest(N=34).
각 자극별로 좌뇌와 우뇌에 따라 뇌파의 α파 활성도 증감값이 통 계적으로 유의한 차이가 있는지를 알아보기 위해 대응표본 t-test를 실시한 결과 유의미한 차이를 나타냈다(Table 5). 좌뇌와 우뇌 모 두 부정적 산림풍경에서는 기준치보다 α파의 활성도가 낮게 나타 났고, 긍정적 산림풍경에서는 우뇌에서는 기준치보다 높게 나타난 반면 좌뇌에서 다소 감소하는 경향을 나타냈다. 좌뇌에서 α파의 활 성도가 감소한 이유는 전술한 개별적인 자극에 대한 반응의 차이에 서 기인한다.
Paired t-test on change value of EEG(α-wave) activity by the brain regions(N=34).
생리 및 심리적 효과 측정 결과를 비교 검토했을 때 나타난 상이 한 특징은 다음과 같다. 첫째, 긍정적 자극 중 계절감 풍경에 대한 뇌 파의 α파의 활성도가 좌ㆍ우뇌 모두 기준치 보다 낮게 나타나 생리 및 심리적 반응이 불일치했다. 산림풍경에 아름다움이나 흥미를 더 해주고 산림풍경만이 연출할 수 있는 계절감은 산림풍경관리의 중 요한 고려 요소임을 감안할 때(Choi, 2004; Lee et al., 2013), 향후 산림풍경의 계절감이 미치는 반응에 대한 추가적인 연구와 검증으 로 보다 완성된 결과 도출의 필요성이 제기된다. 둘째, 폭포 풍경에 대하여 심리적 반응에서 PANAS의 PA, 주의회복 점수가 모두 가 장 낮게 나타난 반면, 생리적 반응에서는 다른 풍경 자극에 비해 영 향이 다소 높게 나타난 경향을 보였다. 셋째, 산복도로에 대한 α파 의 활성도가 좌ㆍ우뇌 모두에서 기준치 보다 경미하게 높게 나타났 으며 심리적 반응과도 상이한 결과이다. 이는 다른 부정적 풍경에 비해 산복도로의 모습이 가지는 일상에서의 익숙함이나 도로에서 느껴지는 심리적인 개방감 등에서 비롯된 결과로 추측된다.
IV. 적요
본 연구는 산림의 시각적 자극 유형에 따른 인체의 생리적ㆍ심 리적 효과 차이를 알아보고자 시도되었다. 산림의 시각적 자극을 긍정과 부정으로 나누어 긍정적 자극으로 아름다운 산림풍경 5개 유형, 부정적 자극으로 산림풍경 훼손지 5개 유형을 실험자극으로 사용하였다. 국민대학교 삼림과학대학 소속 학부생을 대상으로 실 험을 실시하였으며, 심리적 효과는 PANAS, 주의회복 척도를 활 용 측정하였고, 생리적 효과는 뇌파의 α파 활성도를 비교 분석하였 다. 현재까지 수행된 경관의 인체 치유효과 연구의 대부분이 자연 경관 대비 도시경관에 대한 차이를 분석하려 한데 반해 본 연구는 산림풍경의 유형에 따른 차이를 구명했다는 점에서 기존 연구들과 차별성을 갖는다. 연구결과를 요약하면 다음과 같다.
PANAS와 주의회복 척도를 활용하여 산림의 시각적 자극 유형 별 심리적 효과 분석 결과, PANAS, 주의회복 평균 점수의 차이는 통계적으로 유의하게 나타났고(p<0.01), 긍정적 산림풍경에서 PANAS의 PA(정적 정동), 주의회복 평균 점수가 높게 나타났다. 특히 주의회복 평균 점수가 긍정적 자극에서 능선파노라마, 능선파 노라마와 운해, 기암봉우리의 암릉, 계절감, 폭포 순으로 높게 나타 나 주능선에서의 풍경이 주의력을 더 많이 회복시켜주는 것으로 나 타났다. 반면 부정적 자극에서는 산사태피해지, 산복도로에서 주 의력 회복에 대한 가능성이 가장 낮게 나타났다. 뇌파의 α파의 활성 도를 통한 산림의 시각적 자극 유형별 생리적 효과 분석 결과, 자극 별로 개개의 유형에 대한 차이는 있었으나 전반적으로 긍정적 풍경 에 노출되었을 때 α파의 활성도가 증가하고, 부정적 풍경에 노출되 었을 때 α파의 활성도가 감소하였다. 또한 각 자극별로 좌뇌와 우뇌 에 따라 뇌파의 α파 활성도 증감값은 통계적으로 유의한 차이를 나 타냈다(p<0.05, p<0.01). 좌ㆍ우뇌 모두 부정적 산림풍경에서는 기준치보다 α파의 활성도가 낮게 나타났고, 긍정적 산림풍경의 경 우 우뇌에서는 기준치보다 높게 나타난 반면 좌뇌에서는 개별 자극 에 대한 반응의 차이로 인해 다소 감소하는 경향을 나타냈다.
본 연구는 사진을 통한 현장의 재현에서 나타나는 오차를 간과 할 수 없을 것이다. 한편, 비록 긍정과 부정이라는 극명한 차이를 나 타내는 자극을 실험에 사용했지만 산림이라는 공통적인 대상을 기 반으로 했으며 이러한 개개의 자극에 대한 생리 및 심리적 반응이 차이를 보임에 따라 산림풍경이 인체 치유효과에 중요한 자극요소 로 활용될 수 있음을 확인할 수 있었다. 따라서 본 연구를 통해 시각 적 측면에서 산림자원 관리의 중요성이 확인되었다. 또한 풍경의 평가는 개인적인 경험이나 인식에서 기인되는 주관적인 반응으로 개인적 특성에 따른 풍경에 대한 반응 차이의 고찰도 필요할 것이 다. 향후 인체에 긍정적인 영향을 미치는 산림풍경의 시각적 자극 유형과 그것과 주관적 경험과의 관계 구명에 대한 깊은 천착이 요 구되는 바이다.
Notes
경관(景觀, landscape)은 눈에 보여지는 자연 및 인공풍경 모두를 포함하며 토지, 동식물생태계, 인간의 사회적ㆍ문화적인 다양한 측면을 내포하는 총체 적인 개념(Lim, 1991)인 것에 반해 풍경(風景, scenery)은 경관을 자연적인 요소에 국한하거나 극히 일부분의 인공적인 요소를 포함하여 한 장소의 전체 적인 외관, 경관의 전체적인 외관, 경관의 생김새 등으로 정의된 바 있다 (USDA, 1995). 따라서 본 연구에서는 자연경관을 대표하는 산림경관의 시 각적인 특성에 대한 인간의 반응을 살펴보고자 한 바 산림풍경이라는 용어를 사용하였다.
국립공원관리공단 사진공모전 수상작 617작을 풍경의 특성에 따라 유형 구 분하였으며 그 결과는 시점의 위치에 따라 2개의 대유형(주능선 풍경, 주능선 이외 수경과 임내풍경), 풍경의 주대상에 따라 6개의 중유형(주능선 풍경: 능 선 파노라마, 암릉과 기암봉우리, 독립목/주능선 이외 풍경: 수경, 임내풍경, 인문자원), 6개의 중유형에서 계절감, 고사목, 호수 등을 반영한 풍경의 부대 상에 따라 22개의 소유형으로 분류하였다.