버스 운전기사의 뇌파 분석을 통한 부주의 알람 기술 고도화 기법 연구
Development of Advanced Careless Bus Drivers Warning Technology using Electroencephalography Analysis
초록/요약
최근 발생한 대형 교통사고의 주요 원인은 운전기사 인적 요인에 의한 사고로, 국토교통부에서는 주 52시간 근무제 특례규정 제외, 법적으로 휴게시간 확보 등 운전기사 근무환경 개선 및 운전 지원 장치 장착 지원을 통해 안전 강화조치를 시행하였으나 교통사고는 감소하지 않고 있다. 다양한 분야에서 사용 중인 뇌파 데이터를 교통 분야에서도 활용되어, 운전기사의 졸음 상태를 검지하고, 피로도 등을 확인하는 알고리즘, 측정기기의 개발 등을 통해 사전에 교통사고를 차단하기 위한 연구가 진행되고 있다. 본 연구는 실제 운행시 수집된 운전자의 뇌파 데이터에 기반한 부주의 경고 알람을 주는 안전장치를 도입 효과를 검토하고, 운전기사들에게 불필요한 알람이 제거된 유효한 알람만 효율적으로 제공함으로써 알람 효과를 극대화할 수 있도록 부주의 알람 기술을 개선하고자 하는데 목적이 있다. 그 결과, 부주의 경고 알람으로 인해 운전기사의 부주의 발생건수가 운행 회차당 25.3% 감소하였다. 부주의 알람을 주는 경우 알람을 주지 않은 경우에 비해 부주의 발생 후 주의력이 빠르게 개선되고 더 오랫동안 일정 수준의 주의력을 유지하는 것으로 분석되어 알람 경고에 따른 효과를 확인하였다. 두 번째로 이동평균법 및 부주의 경고 알람 임계점 변경에 따라 시나리오 분석을 통해 부주의 경고 알람 기준 개선 방향을 검토한 결과, 시나리오 1-2의 부주의 경고 발생건수가 초기 값보다 50% 정도 감소하였으며, 초기 값에서 발생한 유효 알람은 85% 이상 유지하면서도 모두 적정 시점에 발생하고 있는 것으로 분석되었다. 기준 변경으로 부주의 알람 발생건수는 감소하였으나, 부주의 발생 후 목표 주의력까지의 복귀시간을 검토한 결과 4.8초로 기준 변경 전과 동일한 복귀시간을 보임에 따라 부주의 경고 알람의 효과는 유지하는 것으로 분석되었다. 본 연구에서 검토한 부주의 경고 알람은 실시간으로 뇌파 데이터를 분석하고 알람 제공 여부를 판단하기 때문에, 부주의 상태로 보기 어려운 순간적인 주의력 저하를 검지하는 데에는 한계가 있다. 따라서 이동평균법 및 부주의 경고 알람 임계점 변경에 따라 시나리오 분석을 수행한 결과 기준 변경으로 불필요한 알람을 제외하고 일정 수준의 유효한 알람을 제공하는 것이 가능한 것으로 분석되었다. 또한 부주의 경고 알람의 효과는 기준 변경으로 인해 유효한 알람만 발생시켰을 때 인해 알람 효과가 변화하지 않고 유사하게 유지하는 것을 확인하였다. 따라서 현재 부주의 경고 알람 발생 기준을 개선한다면 운전기사들에게 유효한 알람을 적시에, 적절하게 제공할 수 있다고 판단된다.
more초록/요약
The main cause of the recent major traffic accident is the human factors of drivers, and the Ministry of Land, Infrastructure and Transport implemented measures to strengthen safety by improving the driver's working environment and supporting the installation of driving support devices, and the exception of the 52-hour workweek. However, traffic accidents are not decreasing. Various studies are being conducted to prevent traffic accidents in advance through the development of algorithms and measuring devices to detect drivers' drowsiness using brain waves, and to check tiredness by using the data of brain waves. The purpose of this study is to review the effect of introducing a safety device that gives a carelessness warning alarm based on the driver's brain wave data collected during actual operation, and to improve the carelessness alarm technology by providing only effective alarms without unnecessaries. As a result, the number of carelessness of driver decreased by 25.3% per operation. In the case of giving an alarm, it was analyzed that the attention was improved quickly after carelessness and maintained a certain level of attention for a longer time compared to the case of not giving not giving an alarm. Through this, the effect of the alarm warning could be confirmed. Second, the direction of improvement of the carelessness warning alarm criterion was reviewed through scenario analysis according to the moving average method and the change of the carelessness warning alarm critical point. As a result, it was analyzed that the number of carelessness warnings in Scenario 1-2 decreased by 50% from the initial value, and the effective alarms generated from the initial value were maintained at 85% or more, but all occurred at the appropriate time. Although the number of carelessness alarms decreased due to the standard change, it was analyzed that the effect of carelessness alarm was maintained as the return time from carelessness to target attention was 4.8 seconds. Since the carelessness warning alarm reviewed in this study analyzes brain wave data in real time and determines whether the alarm is provided, there is a limit to detecting a momentary decrease in attention that is difficult to see as a carelessness state. Therefore, it was analyzed that it is possible to provide a certain level of valid alarms except for unnecessary alarms due to the change of criteria, as a result of performing scenario analysis according to the moving average method and the change of the alarm critical point. In addition, it was confirmed that the effect of the carelessness warning alarm was maintained similarly without changing the alarm effect when only the valid alarm was generated due to the reference change. Therefore, it is judged that an effective alarm can be provided to drivers in a timely and appropriate manner if the current carelessness warning alarm occurrence criterion is improved.
more목차
제1장 서 론 1
제1절 연구의 배경 및 목적 1
제2절 연구의 내용 및 범위 3
제2장 선행연구 고찰 5
제1절 뇌파 5
1. 뇌의 구조와 기능 5
2. 뇌파의 특성 8
제2절 선행연구 고찰 19
1. 뇌파 활용 연구 19
2. 졸음운전 관련 연구 25
제3절 선행연구에서의 시사점 35
제3장 자료의 구축 및 검토 38
제1절 자료 구축 38
1. 조사 개요 38
2. 조사의 세부 내용 41
제2절 부주의 알람 효과 분석 검토 49
1. 분석 개요 49
2. 시간별 효과 분석 50
3. 구간별 효과 분석 54
4. 부주의 발생 전후의 주의력 비교 61
5. 부주의 발생 전후의 주의력 복귀시간 비교 64
6. 부주의 알람 효과 분석 결과 68
제4장 부주의 알람 기술의 고도화 69
제1절 시나리오 설정 69
1. 시나리오 설정 배경 69
2. 시나리오 구성 71
3. 분석 상세 내용 73
제2절 시나리오 분석 결과 77
1. 부주의 경고 알람 발생건수 비교 77
2. 유효 알람 매칭률 및 적정시각 매칭률 비교 84
3. 부주의 경고 알람 효과 검토 89
4. 부주의 알람 기준 개선 검토 결과 92
제5장 결론 및 향후 연구 방향 94
제1절 결론 94
제2절 향후 연구 방향 96
참고문헌 98
