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오늘날 생활의 변화로 인해 공간환경의 중요성에 큰 관심이 형성되고 특히 시지각 측면의 색채에 대한 중요성이 높아지고 있다. 색채는 생리적 측면에서 자동 반응과 물리적 환경에 대한 대응과 순응을 통하여 인지되며 눈과 신경, 그리고 뇌와 연결되어 지각하고 반응하는 기능을 한다.

이와 같은 측면에서 인간이 성장하는 과정을 생리적 관점에서 교육적 색채를 이론화하여 적용한 사람이 바로 루돌프 슈타이너(Rudolf Steiner)이며 루돌프 슈타이너는 인간 중심의 철학적 이론에서 인간을 통합적 존재로 인식하고 인간의 잠재된 내면 능력을 개발하는데 주력하였으며 특히 성장하는 과정에서 영・유아 및 어린이와 청소년 세대를 위한 색채 환경을 발도르프학교 교실에 적용하였다.

발도르프학교 교실의 색채는 인간의 성장에서 색채를 중요한 요소로 인식하며 따라서 인간의 육체감각과 영혼감각, 정신감각에 영향을 미친다는 이론을 기반으로 실질적인 교육 공간인 발도르프학교 교실에 적용한 것으로, 인간의 성장과정에 교육적 전인색채 환경을 제시하였으며 색채에 대한 인식을 인간의 본질과 초감각적 구성 요소에 의한 색채를 실질적으로 교육공간에 적용한 색채원리이다.

그러나 아직까지 발도르프학교 교실 색채에 대한 원리가는 전통적이고 철학적인 내용으로만 설명되고 있어 색채학적인 원리가 정립되지 않았다. 이에 본 연구에서는 발도르프학교 답사를 통하여 도출된 자료를 EEG 실험에 있어 색채 자극으로 이용하여 뇌파의 반응을 실험하려 한다.

본 연구에서는 공간 환경에서 색채 요소가 인체의 뇌파에 전달되고 반응하며 행동하는 과정을 발도르프학교 교실 색채에 대한 뇌의 반응인 EEG 실험 연구를 통하여 종합하고자 한다. 본 연구는 색채와 관련된 감성적이고 심리적인 설문 연구 방법보다 객관적인 결과를 종합할 수 있는 장점을 갖은 연구라 할 수 있다.

이와 같이 발도르프학교 교실 색채를 EEG 실험을 통한 뇌의 반응의 분석과 종합으로 설명하는 것은 인체의 무의식적인 인지 활동에 따른 생리적 반응을 연구하는데 중요한 방법이라 할 수 있다.

기존의 연구에서는 뇌 과학 측면에서 연구가 부족하여 뇌 반응에 대한 세분화된 결과를 얻지 못하였다. 그러므로 본 연구에서는 발도르프학교 교실 색채에 대한 EEG 실험을 통하여 학년별로 13개 단계로 구분하여 EEG 실험 연구를 진행하였다.

실험의 특징에 있어서는 EEG 실험 시 색채 자극에 있어서는 VR을 이용하여 직접적인 색채 반응에 대한 실질적 뇌파 반응을 도출하였으며 또한 여러 실험 요소를 통하여 오차를 최소화 하였다. 실험은 피험자에 선정과 실험 전 준비상황 및 방법, 그리고 측정 순서와 뇌파 특정 전극 및 위치 대하여 뇌파 검사학을 근거로 진행하였다.

또한 의학적인 뇌파별 주파수 범위와 여러 가지 분석 지표를 기준으로 각성과 이완을 분석할 수 있는 RAB와 SEF50 지표 분석을 통하여 뇌파 변화에 대한 반응을 분석하고 측정된 뇌파에 대한 통계에 있어서는 Excell과 SPSS 22.0을 이용하여 유의 확률에 의하여 결과를 도출하였다. 이를 통해 발도르프학교 교실 색채가 교육적 측면에 미치는 영향을 이완과 각성에 대한 분석을 통하여 종합할 수 있다.

발도르프 학교(Waldorf education, Schule)는 루돌프 슈타이너가 그의 교육적 사상을 적용하기 위하여 1919년 설립하였으며 교육 목적은 전인교육 실현을 위하여 연령별 신체와 정신적 성장에 초점을 맞추어 의지 및 감각과 사고의 교육적 발달을 추구하는 것이다.

발도르프학교의 교실 공간은 슈타이너가 직접 관여하여 건축된 발도르프학교 7곳을 답사하여 각 학년별로 벽면 색채 자료를 획득하였다.

학년별 교실 이미지
1학년		2학년		3학년
4학년		5학년		6학년
7학년		8학년		9학년
10학년		11학년		12학년
13학년		-13개 학년 교실색채

사전에서 뇌파는 신경계에서 뇌신경사이에 신호가 전달될 때 생기는 전기의 흐름으로 뇌파(腦波, Brainwave) 또는 뇌전도(腦電圖, Electroencephalography, Electroencephalogram, EEG)이다. 라고 정의되고 있으며 뇌세포의 활동 전위의 접합을 두피상의 전극으로 측정하는 것을 의미하고 뇌의 활동 상태에 따라서 뇌파의 파형이나 크기가 변화된다고 한다.(Shin & Kim. 2017)

이와 같은 측면에서 공간 및 디자인 분야에서 사용자 측면의 생리적 평가를 기준으로 한 EEG에 대한 학문적인 연구가 매우 활성화 되고 있으며다. 이용자에게 공간과 관련된 요소를 자극하고 상황에 따라 전, 후 뇌파를 측정, 비교하여 어떠한 반응을 나타내가를 종합하는 것은 인간의 감정 및 인지 반응을 파착할 때에 기존에 설문지에 의한 연구 방법보다 매우 객관적이고 과학적인 방법이라 할 수 있다.

근래에는 인지과학(Cognitive Science)이나 뇌과학(Brain Science)분야의 학문 자료를 기반으로 활발히 연구되고 있으며 뇌의 기능과 뇌의 활동성에 대한 뇌의 활동수준을 나타내는 객관적 지표로는 현재 뇌파 이상의 연구가 있다고 보기 힘들다.(Lee, Kim, & Choi, 2001)

인간은 시각(Visual), 청각(Auditory), 후각(Olfactory), 미각(Gustatory), 촉각(Tactile) 등의 5감을 통한 결과를 뇌에서 반응하는데 특히 대뇌피질의 1/3이 시각자극을 처리하는데 소요되며 감각세포를 통하여 지각하는 정보 가운데 70%를 시각에 의존한다 (Marco, & Jeon, 2008).

또한 자극, 지각, 인지, 태도, 반응 과정을 통하여 뇌에서 종합적인 결과를 나타내며 이와 같은 측면에서 EEG에 대한 학문적인 연구는 매우 의미 있다.

발도르프학교 교실색채에 대한 EEG 반응 실험에 있어서는 실험 기기에 의한 측정과 색채 자극, 그리고 지표에 의한 분석 순으로 EEG 측정을 실시하였고‘(주)LAXTHA’에서 뇌파 및 EEG 기기, 실험 관련 지식에 대하여 2주간의 학습과정 후 실험을 진행하였다.

실험 관련된 내용은 한국문화공간건축학회 논문집 통권59호의 ‘공간 환경을 위한 EEG 실험에 의한 무채색 반응에 관한 연구’와 한국공간디자인학회 논문집 통권 47호에 소개가 되어 있다.

본 연구의 발도르프학교 교실색채의 색채 자극 13개를 실험에 이용하였으며 실험이미지 및 측정전극 채널은 Table2와 같다.

구분	색채 자극
색채 자극 종류	1학년	2학년	3학년	4학년	5학년
	6학년	7학년	8학년	9학년	10학년
	11학년	12학년	13학년

측정 이미지	측정 전극 채널

또한 실험 시 측정 전극 부위와 EEG의 주파수(Frequency)는 특성, 뇌파 지표는 Table3과 같다.

획득된 뇌파 분석 절차 및 통계 분석에 있어서는 프로그램에서 노이즈를 없애는 필터링(Frequency filtering) 및 분석과정 거쳐 24bit AD(Analot Digital converter)로 뇌파 신호를 디지털 신호로 변환하였으며 디지털 신호 처리에 있어 복잡한 파동을 진동수나 진폭이 다른 단순한 파동들의 합으로 파형을 해석하고 함수의 근삿값을 계산하는 알고리즘인 푸리에 변환(Fourier transform)에 의하여 뇌파 값을 파워값(㎶)으로 변환하고 Txt 파일로 결과 값을 제시하며 통계시 Excell 파일로 변환하였다 (Shin & Kim. 2017).

또한 변환된 Excell 파일은 통계 자료 분석 프로그램인 SPSS 22.0을 사용하여 측정 항목의 대응표본 t-검정을 실시하였고, 이를 바탕으로 유의 확률을 산출하여 실험 통계 연구를 진행하였다.

본 연구의 실험은 13학년에 대한 교실에 적용된 색채에 대한 이미지를 자극하여 뇌파에서 일으키는 반응을 분석하는데 목적이 있으며, 피험자 측정 자료를 색채 자극이 없는 평상시 뇌파의 측정값과 각 색채 자극 시 뇌파의 측정값을 도출하였다. 또한 각 색채별 측정값을 9개 지표(RA, RSA, RFA, RB, RLB, RMB, RHB, RAB, SEF50)별로 20개 채널(Fp1_Ch1, Fp2_Ch2, F3_Ch3, F2_Ch4, C3_Ch5, C4_Ch6, P3_Ch7, P4_Ch8, O1_Ch9, O2_Ch10, F7_Ch11, F8_Ch12, T3_Ch13, T4_Ch14, T5_Ch15, T6_Ch16, AFZ_Ch17, CZ_Ch18, FZ_Ch19, PZ_Ch20)로 구분, 측정하였으며 각각의 평균값을 산출하여 통계에 의한 분석에서 대응 표본 t-검증을 실시하여 종합하였다.

또한 통계적 분석에 있어서는 대응 표본으로 색채 자극이 없는 평상시 뇌파 평균값과 색채 자극 산출 뇌파 평균값을 기준으로 적용하였다. 색채자극 산출 자료는 학년별 13가지 색채를 32명에게 자극하여 416회 측정을 통하여 산출값을 종합하였다.

실험에 의해 도출된 순색 측정값을 통계 프로그램 SPSS 22.0으로 각 순색별 지표 및 채널별로 평균을 산출하였고 평상시 뇌파와의 평균값을 기준으로 대응표본 검정을 통하여 유의 확률을 산출하였다.

또한 EEG 실험 지표에 있어 각성과 이완에 가장 관계가 있는 지표인 RAB(각성 및 이완을 판단하는 중요한 지표로 각성인 베타파를 분모로 이완인 알파파 분모에 대한 비율)와 SEF50(뇌 활성에 있어 활성도 지표로 주파수 대역에 있어 중간 평균지점을 의미)의 평균값에 대하여 실험에 의미가 있고 객관성 있는 산출값을 선별하는 통계 과정으로 유의확률 p<0.05를 기준으로 유의 확률을 분석하였으며 각 순색별 유의한 유의값을 기준으로 색채별로 분석하면 다음과 같다.

1) 1학년 교실 색채

통계 분석을 통하여 p<0.05의 유의확률 결과가 RAB에서 4채널, SFE50에서 9채널이 도출되었다.

1학년 교실 색채 자극에서는 베타파 상대 알파파의 비율인 RAB에 있어 이완 채널로 Fp2, F4, F8, T3에서 나타났으며 각성 채널은 나타나지 않은 것으로 분석되었다. 또한 뇌 활성도를 나타내는 지표인 SEF50에서는 Fp1, Fp2, P4, O2, T4, T5, T6, Afz, Fz에서 활성도가 높아지는 것으로 분석되었다.

이와 같은 결과는 1학년 교실 색채가 알파파 비율이 많고 베타파 비율이 적어 생리적으로 이완에 영향을 주며 뇌 활성도가 활발해지는 색채임을 인지할 수 있었다.

2) 2학년 교실 색채

SPSS 22.0에 의하여 p<0.05의 유의확률 결과가 RAB에서 9채널, SFE50에서 8채널이 유의한 것으로 도출되었으며 2학년 교실 색채 자극에서는 RAB에서는 이완 채널로 Fp2, P3, P4, O1, O2, T4, T6, Cz Pz이 나타났으며 각성 채널은 T4가 도출되었다.

또한 뇌 활성도를 나타내는 지표인 SEF50에서는 Fp1, Fp2, P4, O2, T4, T5, T6, Afz에서 뇌 활성도가 높은 것으로 분석되었다. 이와 같은 결과는 2학년 교실 색채는 이완적 성격의 색채이며 뇌의 활성에 영향을 준다는 사실을 알 수 있다.

구분	1학년	2학년
RAB SEF50 대응 표본 검정
RAB / SEF50 분석 그래프

3) 3학년 교실 색채

유의 확률인 p<0.05의 결과를 통하여 분석하면 RAB에서 15채널과 SFE50에서 6채널이 분석 되었다.

3학년 교실 색채 자극에서는 베타파 상대 알파파의 비율인 RAB에 있어 이완 채널로 Fp1, Fp2, F3, F4, C3, C4, O1, F7, F8, T3, T4, T6, Afz, Cz, Fz로 나타났으며 각성 채널은 나타나지 않은 것으로 분석되었다.

또한 뇌 활성도를 나타내는 지표인 SEF50에서는 T4, Pz에서만 활성이 감소하였으며 Fp1, Fp2, Afz, Fz에서는 뇌의 활성도가 있는 것으로 도출되었다. 이와 같은 결과는 3학년 교실 색채는 전반적으로 뇌가 활성화 되는 이완이라는 결과를 도출할 수 있었다.

4) 4학년 교실 색채

통계를 통하여 p<0.05의 유의확률 결과가 RAB에서 10채널, SFE50에서 7채널이 도출되었다.

4학년 교실 색채 자극에서는 베타파 상대 알파파의 비율인 RAB에 있어 P3, O2, Pz에서 각성 채널이 도출되었다.

또한 이완 채널은 Fp2, F3, F4, C4, O1, F8, T3으로 분석되었는데 이러한 이완 및 각성 채널과 함께 뇌 활성도를 나타내는 지표인 SEF50에서는 Fp1, Fp2, O1, O2, T6, Afz, Fz에서는 활성도가 높아지는 것으로 분석되었다.

이와 같은 결과는 4학년 교실 색채 자극에서는 알파파 비율이 매우 많은 것으로 분석되었으며 뇌 활성도가 존재하여 생리적으로 이완에 영향을 주는 색채라는 사실을 인지할 수 있었다.

구분	3학년	4학년
RAB SEF50 대응 표본 검정
RAB / SEF50 분석 그래프

5) 5학년 교실 색채

SPSS 22.0에 의하여 p<0.05의 유의확률 결과가 RAB에서 14채널, SFE50에서 7채널이 유의한 것으로 도출되었으며 분석 내용을 정리하면 다음과 같다.

5학년 교실 색채 자극에서는 베타파 상대 알파파의 비율인 RAB에서는 각성 채널은 없는 것으로 분석되었다. 또한 이완 채널은 Fp1, Fp2, F3, F4, C3, C4, P3, P4, F7, T3, Afz, Cz, Fz, pZ이 도출되었다.

이와 같은 이완 각성 채널과 함께 뇌 활성도를 나타내는 지표인 SEF50에서는 Fp1, Fp2, O2, T4, T6, Afz, Fz에서 뇌 활성도가 높은 것으로 분석되었다. 이와 같은 결과는 5학년 교실 색채 자극은 전체적으로 이완을 주는 색채이며 뇌의 활성도가 전반적으로 활발하다는 결과를 도출할 수 있었다.

6) 6학년 교실 색채

유의 확률인 p<0.05의 결과를 통하여 분석하면 RAB에서 6채널과 SFE50에서 5채널이 도출되었다.

6학년 교실 색채 자극에서는 베타파 상대 알파파의 비율인 RAB에 있어 이완 채널로 Fp1, Fp2, F3, F4, T3, Fz이 도출되었으며 각성 채널은 전혀 나타나지 않은 것으로 분석되었다.

또한 뇌 활성도를 나타내는 지표인 SEF50에서는 Fp1, Fp2, F4, C4, Afz에서 뇌의 활성도가 활발한 것으로 나타났다. 이와 같은 결과는 6학년 교실 색채는 전체적으로 뇌가 활성화 되는 이완적인 색채라 할 수 있다.

구분	5학년	6학년
RAB SEF50 대응 표본 검정
RAB / SEF50 분석 그래프

7) 7학년 교실 색채

통계를 통하여 p<0.05의 유의확률 결과가 RAB에서 6채널, SFE50에서 5채널이 도출되었다.

7학년 교실 색채 자극에서는 베타파 상대 알파파의 비율인 RAB에 있어 이완 채널로 FP2, F3, F4, C3, F8, T3에서 나타났으며 각성 채널은 존재하지 않는 것으로 분석되었다. 또한 뇌 활성도를 나타내는 지표인 SEF50에서는 Fp1, Fp2, O2, Afz, Fz에서 활성도가 높은 결과로 분석되었다.

이와 같은 결과는 7학년 교실 색채 알파파 비율이 매우 많고 베타파 비율이 없으며 뇌 활성도가 높아 생리적으로 이완에 영향을 주는 색채라는 사실을 인지할 수 있었다.

8) 8학년 교실 색채

SPSS 22.0에 의하여 p<0.05의 유의확률 결과가 RAB에서 16채널, SFE50에서 9채널이 유의한 것으로 도출되었으며 분석 내용을 정리하면 다음과 같다.

8학년 교실 색채 자극에서는 베타파 상대 알파파의 비율인 RAB에서는 각성 채널은 O1에서만 나타났으며 이완 채널은 Fp1, Fp2, F3, F4, C3, C4, P4, O1, F7, F8, T3, T4, T6, Afz, Cz, Fz이 도출되었다.

또한 뇌 활성도를 나타내는 지표인 SEF50에서는 Fp1, Fp2, Afz, Fz, Pz에서 뇌 활성도가 높았으며 P3, P4, O1, T6에서 활성화가 낮아진 것으로 분석되었다. 이와 같은 결과는 8학년 교실 색채자극은 한 채널을 제외하고 전반적인 자극에 있어 이완을 주는 색채이며 뇌의 활성도는 높고, 낮음이 혼용되고 있다는 것을 알 수 있다.

구분	7학년	8학년
RAB SEF50 대응 표본 검정
RAB / SEF50 분석 그래프

9) 9학년 교실 색채

유의 확률인 p<0.05의 결과를 통하여 분석하면 RAB에서 9채널과 SFE50에서 7채널이 도출되었다.

9학년 교실 색채 자극에서는 베타파 상대 알파파의 비율인 RAB에 있어 이완 채널로 Fp2, F3, F4, C4, O1, F8, T3, T5가 도출되었으며 각성 채널은 O2에서만 도출된 것으로 분석되었다.

또한 뇌 활성도를 나타내는 지표인 SEF50에서는 Fp1, Fp2, O2, F7, T4, Afz, Fz에서 뇌의 활성도가 활발한 것으로 나타났다. 이와 같은 결과는 6학년 교실 색채는 전체적으로 뇌가 활성화 되는 이완적인 색채라 할 수 있다.

10) 10학년 교실 색채

통계를 통하여 p<0.05의 유의확률 결과가 RAB에서 15채널, SFE50에서 5채널이 도출되었다.

10학년 교실 색채 자극에서는 베타파 상대 알파파의 비율인 RAB에 있어 이완 채널로 Fp1, Fp2, F3, F4, C3, C4, P4, O1, F7, F8, T3, T6, Afz, Cz, Fz에서 나타났으며 각성 채널은 O1에서만 나타난 것으로 분석되었다.

또한 뇌 활성도를 나타내는 지표인 SEF50에서는 Fp1, Fp2, Afz에서 활성도가 높았으며 O1, Pz에서 낮은 것으로 분석되었다. 이와 같은 결과는 10학년 교실 색채는 알파파 비율이 매우 많고 베타파 비율이 낮으며 뇌 활성도에 있어서 높고, 낮음이 혼재되어 색채라는 사실을 인지할 수 있었다.

구분	9학년	10학년
RAB SEF50 대응 표본 검정
RAB / SEF50 분석 그래프

11) 11학년 교실 색채

SPSS 22.0에 의하여 p<0.05의 유의확률 결과가 RAB에서 10채널, SFE50에서 3채널이 유의한 것으로 도출되었으며 분석 내용을 정리하면 다음과 같다.

11학년 교실 색채 자극에서는 베타파 상대 알파파의 비율인 RAB에서는 각성 채널은 나타나지 않았으며 이완 채널은 Fp1, Fp2, F3, F4, C3, C4, P4, F8, Afz, Fz이 도출되었다. 또한 뇌 활성도를 나타내는 지표인 SEF50에서는 Fp1, Fp2, Afz에서 뇌 활성도가 높은 것으로 분석되었다. 이와 같은 결과는 11학년 교실 색채 자극은 전체적인 자극에 있어 이완을 주는 색채이며 뇌의 활성도는 높은 것으로 나타났다.

12) 12학년 교실 색채

유의 확률인 p<0.05의 결과를 통하여 분석하면 RAB에서 12채널과 SFE50에서 3채널이 도출되었다.

12학년 교실 색채 자극에서는 베타파 상대 알파파의 비율인 RAB에 있어 이완 채널로 Fp1, Fp2, F3, F4, P3, P4, O2, F8, T3이 도출되었으며 각성 채널은 O1, T6, Pz 채널에서 나타난 것으로 분석되었다.

또한 뇌 활성도를 나타내는 지표인 SEF50에서는 Fp1, T5, T6에서 뇌의 활성도가 활발한 것으로 나타났다. 이와 같은 결과는 12학년 교실 색채는 전체적으로 뇌가 활성화 되며 3개 채널 일부에서 각성이 나타났으나 전반적으로 이완적인 색채라 분석할 수 있다.

구분	11학년	12학년
RAB SEF50 대응 표본 검정
RAB / SEF50 분석 그래프

13) 13학년 교실 색채

통계를 통하여 p<0.05의 유의확률 결과가 RAB에서 4채널, SFE50에서 4채널이 도출되었다.

13학년 교실 색채 자극에서는 베타파 상대 알파파의 비율인 RAB에 있어 이완 채널로 FP2, C3, F8, T3에서 비율인 RAB에 있어 이완 채널로 FP2, C3, F8, T3에서 나타났고 각성 채널은 존재하지 않는 것으로 분석되었다.

또한 뇌 활성도를 나타내는 지표인 SEF50에서는 Fp1, O1, T5, T6에서 활성도가 높아진다는 것으로 분석되었다. 이와 같은 결과는 13학년 교실 색채는 알파파 비율이 매우 많아 이완적 특성을 나타냈으며 뇌 활성도에 있어 활성적인 색채라는 사실을 인지할 수 있었다.

구분	13학년
RAB SEF50 대응 표본 검정
RAB / SEF50 분석 그래프