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석현정, 최경아 교수 청백색 조명이 아침잠 깨워주는 효과 입증
〈 왼쪽부터 정현정 교수, 석현정 교수, 김태수 박사과정, 최경아 연구교수 〉
출근과 등교. 이 두 단어는 대부분의 직장인과 학생에게 유쾌하지 않다. 회식, 인터넷 강의, 스마트폰, 육아 등으로 인해 부족해진 아침잠은 쉽사리 사라지지 않는다. 하지만 우리가 매일 접하는 빛을 통해 오전의 나른함을 깨우고 생체리듬을 유지할 수 있다는 연구 결과가 발표됐다.
우리 대학 산업디자인학과 석현정 교수, 최경아 연구교수가 높은 색의 온도를 갖는 청백색(blue-enriched white)의 푸른 빛이 아침잠을 깨우는 데 효과적임을 밝혀냈다.
이 연구는 인간 중심의 조명이 나아가야 할 방향을 제시한 것으로, 인공적인 조명 시스템을 변화하는 데 긍정적인 영향을 끼칠 것으로 기대된다.
특히 이번 연구는 산업디자인학과 소속 교수와 연구원이 교신저자 및 1 저자로 참여해 순수과학 분야 저널에 논문을 게재했다. 이는 세계적으로도 찾기 힘든 사례로 디자인학과 자연과학의 우수 융합 연구의 표본이 될 것으로 예상된다.
최경아 연구교수가 1 저자, 나노과학기술대학원 정현정 교수가 참여한 이번 연구는 국제 학술지 ‘사이언티픽 리포트(Scientific Reports)’ 1월 23일 자에 게재됐다. (논문명 : Awakening effects of blue-enriched morning light exposure on university students’ physiological and subjective responses)
2017년도 노벨 생리의학상은 태양의 주기에 따라 아침, 저녁으로 몸의 변화가 규칙적으로 일어나는 서카디안(circadian) 리듬, 즉 생체리듬을 조절하는 유전자를 규명한 미국의 과학자 제프리 홀 메인대(University Of Maine) 교수, 마이클 로스바시 브랜다이스대(Brandeis University) 교수, 마이클 영 록펠러대(Rockefeller University) 교수에게 돌아갔다.
이처럼 수면과 각성 등 인간의 생체리듬 관련 연구는 끊임없이 이뤄지고 있다. 빛이 생리적 작용에 관여한다는 사실은 2000년대 초반 인간의 망막에서 제3의 광수용세포가 발견된 이후 꾸준히 연구되고 있다.
제3의 광수용세포는 기존의 간상세포나 원추세포와는 달리 비 시각적인 것에 반응하고 뇌에 전달되는 경로도 다르다. 특히 이 세포는 빛의 파란색 영역에 가장 민감해 이를 통해 각성 등 여러 생리적 현상이 발생할 뿐 아니라 뇌파, 멜라토닌 분비, 심전도 등에도 영향을 미친다는 사실이 밝혀졌다.
그러나 관련 기존 연구는 푸른 빛의 강한 레이저를 직접 조사하는 한정적인 조건에서 실험이 이뤄지기 때문에 결과를 일상에 접목하기가 어려웠다. 또한 기존 연구 대부분은 푸른 빛을 저녁이나 늦은 오후에 접하면 멜라토닌 분비가 억제돼 숙면을 방해한다는 사실을 규명하는 데에만 주력했다.
연구팀은 푸른 빛이 저녁에는 숙면에 방해될 수 있지만, 때와 장소에 따라서는 이로운 빛으로 활용할 수 있음을 증명하기 위해 노력했다. 오전에 쬐는 청백색의 빛은 인체를 잠에서 깨워 생체리듬을 조절하는 데 긍정적인 영향을 미친다는 사실을 밝혀냈다.
연구팀은 우리 대학 학생 15명을 대상으로 실험을 진행했고 호르몬과 타액 변화 등의 생리적 지표와 설문조사를 통한 주관적 지표를 동시에 관찰했다. 이 결과 빛의 색 변화에 따라 감성 등을 나타낸 주관적 지표와 멜라토닌 분비에 변화가 일어남을 확인했다.
최경아 연구교수는 박사과정 시절 학습 환경의 조명이 학생들의 학습 활동에 미치는 영향을 밝힌 바 있다. (논문명: Dynamic lighting system for the learning environment: performance of elementary students). 이번 연구를 통해 조명의 빛깔이 사람에게 미치는 영향을 하루 주기와 접목해 더욱 심화된 결과를 얻은 것이다.
석현정 교수는 “처음에는 단순히 조명을 다양하게 바꿔가며 구성원들을 편하게 쉬게 해주려는 의도에서 시작해, 호텔이나 레스토랑, 모닥불 등의 조명에서는 편안해지고 흰색 조명에서는 긴장감이 발생하는 이유를 명쾌하게 밝히고자 했다”라며 “과학적 근거와 고도화를 통해 신뢰성이 있는 데이터를 수집했고 많은 사람이 혜택을 볼 수 있는 결과를 얻었다고 생각한다”라고 말했다.
최경아 연구교수는 “이와 같은 조명 시스템의 진화가 실내 건축물뿐 아니라 자동차 내부와 지하주차장 세탁기, 냉장고 등 각종 전자기기에도 적용될 수 있다”고 밝혔다. 또한 스마트 조명 시스템을 달력, 출장 앱과 연동한다면 자동 학습을 통해 인간의 생체리듬과 권장 수면시간 및 기상 시간에 맞춰 조명의 색과 세기를 조절할 수도 있을 것으로 전망했다.
석현정 교수는 “학문마다 중요시하는 관점이 달라 디자인학자로서 자연과학의 기준을 통과하기가 쉽지 않았다. 꼼꼼히 설계하고 유의미한 데이터를 축적하는 데 큰 노력을 기울여 좋은 결과가 나온 것 같다”라며 “인간 중심의 조명이 우리 일상생활에 성공적으로 적용될 기회는 무궁무진하다”라고 말했다.
최경아 연구교수는 “빛을 단순히 공간을 밝히는 용도를 넘어 사용자의 경험을 한층 더 풍요롭게 하는 중요한 도구로 인식하는 데서 시작된 연구이다”라며 “학문 간 경계를 허물고 우리 연구를 읽어주는 독자의 스펙트럼이 확대된다는 데 의의가 있다고 생각한다”라고 말했다.
이번 연구는 한국연구재단의 이공분야 기초연구사업의 지원으로 수행됐다.
□ 그림 설명
그림1. 낮과 밤의 멜라토닌 분비량의 변화 그래프
2019.02.28 조회수 13958 -
확실하게 '튀는' 호기심 많은 석현정 교수
경향신문 2009년 12월 26일(토)자는 우리학교 산업디자인학과 석현정교수를 인물면에서 그 제목으로 "확실하게 "튀는" 호기심 많은 여자랍니다"라는 제목으로 소개했다. 감성색채공학전문가 석현정 교수는 수학을 넘어 과학의 매력에도 빠지기 시작하던 무렵 과학고에 진학한 후 공학도였던 부친의 결정적인 조언에 힘입어 디자이너의 꿈을 키웠다. 당시만 해도 이공계 배경이 디자인을 전공하는데 자산이 될 수 있다는 것을 쉽게 이해하지 못하는 분위기였지만, 여러 만류를 뿌리치고 KAIST 산업디자인학과에 진학 한 그는 10여년이 지난 후, "감성 색채 공학(affective color engineering)" 전문가가 되었다.
1) 다음은 경향신문에 보도된 관련기사 기사보기 확실하게 "튀는" 호기심 많은 여자랍니다
매체: 경향신문
일시: 2009년 12월 26일(토)
지면: 21면(사람과 사람)
기자: 윤희일 기자(yhi@kyunghyang.com)
2) 다음은 11월 19일자로 카이스트 뉴스웹진(카이스타)에 실린 관련기사 전문
초·중학생 시절, 연관성이 적은 듯 보이는 미술과 수학 두 과목에 열의와 재능을 보였다. 덕분에 사생대회와 경시대회 모두 학교대표로 출전하는 영광을 누렸다. 처음 진로 선택의 기로에 선 것은 고등학교 진학 때. 당시 수학을 넘어 과학의 매력에도 빠지기 시작하던 무렵이라 결국 과학고에 진학했다. 과학고 수업은 흥미로웠지만 그의 창작에 대한 꿈은 쉽게 포기되지 않았다. 대학 진학을 앞두고 고민은 다시 찾아왔다. 그때 아버지가 결정적인 조언을 줬다. 엔지니어링에 대한 지식이 있는 디자이너가 미래 산업을 이끌 거라고. 매력적인 조형물과 실제 제품과의 간극을 메워주는 디자이너가 되라고. 그의 부친은 공학도였다. 반면, 당시 수학 담당교사는 "수학을 잘하는 학생이 왜 산업디자인학과를 가냐"며 안타까워하기도 했다. 당시만 해도 이공계 배경이 디자인을 전공하는데 자산이 될 수 있다는 것을 쉽게 이해하지 못하는 분위기였다. 여러 만류를 뿌리치고 KAIST 산업디자인학과에 진학 한 지 10여년 후, 그는 "감성 색채 공학(affective color engineering)" 전문가가 되었다.
"색채 연구는 광학·컴퓨터공학·화학 등과 같은 과학 영역과 심리학과 미술의 영역에서 주로 이루어지고 있습니다. 일례로 색채 과학 영역에서는 디스플레이에서 보다 많은 영역의 색을 보다 정확하게 표현하기 위한 연구가 있다면 심리학·미술은 실생활에 색의 응용을 연구하죠. 감성색채공학은 그 중간의 역할이라고 할 수 있습니다. 소비자가 좋아하는 색과 공학적 표현 방법을 동시에 찾아내는 거죠."
분석력과 창의력을 골고루 갖춘 "양뇌형(Both-Brain) 인재" 석현정 KAIST 산업디자인학과 교수는 그의 다재다능한 능력을 색채 연구에서 꽃피우고 있다.
◆"色, 결코 단순하지 않은 매체…感性, 인지하는 것 이상의 가치"
"색채는 측정이 가능해요. 실제로 색을 다루다보면 굉장히 많은 숫자들을 다루게 되죠. 색은 디자인과 계산을 같이 할 수 있는 매우 희귀한 위치에 있고, 또한 의사소통의 도구로서 활용할 수 있는 "매체(media)"이기도 합니다."
석현정 교수에 따르면 색채는 결코 단순하지 않은 매체다. 사람이 실제로 색을 인지하는 과정을 이해해야 하고, 그에 대한 생리학적 반응과 빛의 속성에 대한 물리학적 특성, 색이 적용되는 매체에 대한 연구도 있어야 한다. 한마디로 융합적인 연구주제인 셈. 디자인·심리학·생리학·전자공학·물리학 등 여러 분야의 전문지식이 필요하다. 석 교수가 이공계 지식을 가지고 있고, 인디케이터(indicator)를 중요시하는 공학자들과 숫자로 대화할 수 있다는 것은 큰 경쟁력이다. 실제 색채연구는 단순히 디자인적인 감각만으로 이루어지는 것이 아니기 때문이다.
석 교수의 주요 연구 분야인 LED(발광다이오드) 연구는 LED 조명을 활용해서 사람의 생리신호와 감성적 변화를 측정, 상황에 따라 다양하게 활용할 수 있도록 한다. 기존의 형광등이 온오프(on/off)밖에 안되는 것과 달리 LED는 색깔(RGB값)과 색도, 밝기를 조절할 수 있어 연구결과에 따라 학습능력 향상과 고객만족도 상승을 위한 구체화된 제품으로 응용이 가능하다. 실제로 석 교수가 남녀 각각 20명을 대상으로 조명 색에 따라 심리적으로 느끼는 시간의 빠르기를 측정한 결과, 자신이 선호하는 색의 조명 아래에서 시간의 흐름을 더욱 빠르게 느끼는 것으로 나타났다. 석 교수는 "좋아하는 사람과 같이 있으면 시간이 빨리 흐르는 것처럼 느껴지는 것과 비슷한 원리"라고 설명했다.
석 교수는 상대방의 감성을 이해하는데 배경 색채가 영향을 미친다는 사실도 증명했다. 그는 TV 뉴스에서 정치인들의 인터뷰 장면을 보다가 해당 연구를 시작했다.
"붉은 와인색의 체리나무를 배경으로 한 국회의장의 얼굴은 항상 몹시 화가 난 얼굴이더라고요. 게다가 TV나 인터넷이란 매체는 색채왜곡이 나타나기 때문에 사람도 배경도 더 빨갛게 보입니다. 1년치 뉴스를 무작위로 뽑아서 실험해 보니 실제로 배경색에 따라 그 사람의 감정을 다르게 받아들였죠. 이 실험 결과를 증명사진 찍을 때 적용하면, 중립적인 표정을 좀더 밝게 보일 수 있도록 할 수 있습니다. 사진 찍을 때 붉은색 보다는 밝은 녹색 계열을 배경으로 찍어보세요. 인상이 더 부드러워 보입니다."
또 색채연구도 그린테크놀로지와 연관이 있다. 현재 사용하고 있는 순백색의 종이들은 표백 과정에서 화학약품과 물이 많이 들어간다. 이 과정에서 환경오염을 일으키고 있는 것. 석 교수는 수치를 정량화해서 데이터베이스를 구성, 보고서·소설책·연습장 등 용도에 따라 소비자들이 어느 정도까지 백색도가 낮은 종이를 허용할 수 있는가를 연구했다. 그에 따르면 재생용지는 친환경 의식이 높은 소비자들에게는 오히려 더 매력적일 수도 있다.
이러한 그의 연구들은 컬러커뮤니케이션·컬러마케팅·컬러환경공학 등 다양한 이름으로 공학과 경영 분야에 스며들고 있다. 그는 최근 "과학과 공학 속의 컬러"라는 주제로 열린 "제3회 KI(KAIST 연구소) 국제공동심포지엄"에서 색채라는 매개에 대한 연구들을 공유하기도 했으며, 점차 그에게 자문을 구하는 기업들이 많아지고 있다.
석 교수의 전문 분야는 감성색채공학이지만 학문의 큰 틀은 "인간의 감성적 가치를 이해·활용할 수 있는 연구를 통해 디자인에 응용하는 것"이다. 그는 디자인적 문제를 해결하거나 기존에 없던 새로운 제품·서비스를 만들어낼 때 사람의 감성적 가치가 가지는 영향력을 매우 높이 산다. 결국 훌륭한 디자인을 위해서는 인간의 감성에 대한 연구가 반드시 필요하다는 의미다.
"감성은 어떠한 새로운 서비스에 대한 그 사람의 긍정적 반응을 극대화하거나 부정적인 것을 긍정적으로 바꾸는 힘이 있습니다. 가령 우리나라에서 만든 KTXⅡ를 외국에 수출할 때, 우리나라의 감성에 맞게 디자인 된 블루톤의 열차를 그대로 보여주는 것보다는 그 나라의 정서에 맞춰줌으로써 감성적으로 "남의 기술을 수입한다"는 부정적인 생각을 없애줄 수 있죠."
그는 "우리가 이성적으로 생각하는 듯하지만 사실은 사람의 인지활동에 감성적인 측면이 큰 영향을 미칠 수도 있다"며 "이성에 대한 연구는 많이 됐지만 감성 연구는 최근에야 진행되고 있다"고 설명했다.
◆""T자형 인재"가 되는 법?…세로 축은 "동기"로, 가로 축은 "호기심"으로"
다방면에 능하면서 감성색채공학이라는 전문 분야까지 구축한 "T자형 인재" 석현정 교수의 비결은 동기 부여와 호기심. 그는 "동기를 스스로 찾았기 때문에 방황하지 않았고, 일상의 호기심을 연구로 연결시켜 연구에 흥미를 잃지 않도록 했다"고 비결을 설명했다.
"하고 싶은 연구를 하는 것이 가장 연구에 대한 의지를 굳건하게 하지요. 색채 연구는 내가 하고 싶은 것과 내가 잘 할 수 있는 것이 일치된 분야였어요. 아름다운 색을 연구하고 싶었고, 숫자와 공학을 이해하는데 다른 디자이너들보다 경쟁력이 있었죠."
그는 KAIST에서 학부를 졸업한 후 이어 대학원에서 색채를 전공했고, 박사학위는 심리학으로 받았다. 석사과정에서 색채를 연구하기 위해서는 인지심리에 대한 이해가 반드시 필요하다는 판단이 들었고, 직접 관련 분야 전문가를 찾아 독일 만하임대학(Universitaet Mannheim)으로 간 것이다.
그의 자기 동기부여가 T자의 세로축을 그었다면, 타고난 호기심은 가로축을 만들었다. 실제로 그의 연구들 중에는 일상생활에서의 호기심이 발전된 것들도 있다. 대표적인 것이 "통화 연결음" 연구. 미혼시절 이성을 소개받을 때 잘 모르는 상대와 통화하며 그 사람의 통화연결음으로 성격을 유추해보다가 문득 이를 과학적으로 증명해봐야겠다는 생각이 들어 연구를 진행했다.
"무의식중에 통화연결음에서 형성되는 기분(무드:mood)에 의해 무의식적으로 의사결정의 조종(마니플레이션:manipulation)을 받습니다. 음악을 들으며 "이 사람은 어떨 것이다"라고 나도 모르게 감성에 의해서 이성적 판단을 하게 되는 것이죠."
그는 대상을 잘 아는 사람들로 구성된 A그룹과 모르는 사람으로 구성된 B그룹으로 나누어 통화연결음을 20초 정도 듣고 대상과 대화를 하도록 했다. 그 결과 A그룹은 음악의 분위기에 영향을 거의 받지 않았지만, B그룹은 그 사람의 성격을 먼저 들은 통화연결음의 분위기와 유사하게 판단했다. 관련 연구결과는 국제학술대회에서 논문상을 받았다. 그는 "모든 것이 다 연구소재"라며 "호기심이 있어야 한다"고 말했다.
석 교수는 산업디자인학과의 막내교수로서 학생들의 선배이기도 하다. 학생들에게 해줄 조언도 남다를 터. 그는 특히 학생들이 어떻게 하면 훌륭한 사회성을 가지고 리더로서 성장할 수 있을지 고민이 많다. 학생들이 학업에만 빠져 있다가 사회 속에서의 정체성을 찾는 것에 소홀해지거나 주위의 배려를 당연하게 여기지는 않을까 하는 걱정이다.
"저부터 시행착오를 겪었거든요. 석사 졸업 후 기업체에서 웹 인터페이스 디자이너로 일한 적이 있었는데 적응하는데 힘든 점들이 있었습니다. 동료들이 대부분 일반 미술대학 출신들이어서 디자인관이 차이가 많았죠. 제가 디자인한 것들이 그들에게 좀 엉뚱하게 보였는지 놀림을 받을 때도 있었습니다. 또 스스로가 "최고가 아니면 안된다"는 생각이 있어서 제 자신이 불행하게 느껴졌고요. 그러니 동료들과도 원활하지 못했죠. 하지만 지금 생각해보면 그때 굉장히 많은 것들을 배웠습니다. 특히 그래픽 디자인의 상당 부분을 당시 어깨 너머로 실무 디자인을 보면서 배웠고, 인간적인 측면도 많이 성장했죠. 아직도 많이 부족하지만요."
실제로 그는 스스로도 여전히 노력을 하고 있다. 그는 "KAIST에 있다보면 다른 사람들보다 우월하다는 착각에 빠지기 쉽고, 실제로 그렇지 않더라도 다른 사람들에게 오해를 받기도 쉽다"며 "늘 감사하고 남을 위해 베풀 수 있도록 해야 한다"고 피력했다.
2009.12.26 조회수 20836