신경건축학(Neuroarchitecture)과 서비스 디자인

신경건축학(Neuroarchitecture)과

서비스 디자인

2015

성균관 학교 일반 학원 휴먼ICT융합학과 교수/홍익 학교 영상 학원 HCI개론 강의/

연세 학교 공학 학원 서비스디자인경영 강의/HEDcentric UX미래융합전략연구소 연구소장

Billy(최병호)/ [email protected]

Research Data: http://www.slideshare.net/BillyChoi/Twitter/Facebook: ILOVEHCI

휴먼ICT융합 blog: http://humanictconvergence.blogspot.kr/UX미래융합전략연구소 blog: http://blog.naver.com/soularchitec

© 2015 최병호 All rights reserved.신경건축학과 서비스 디자인

Table of Contents

• 정의

• 역사

• 조사

• 측정 및 효과 그리고 서비스 디자인

• 가사고(加思考) = 사고2

1

정의와 역사그리고 조사

(한국경제, 2015.11)


정의

• 사람을 헤아리는 학문

• 인간이 생활하는 건축물이나 조형물이 인간 신경계와 뇌에 미치는 영향을 규명하거나주변 환경에 대한 신경 반응을 평가하는 것을 목적으로 한다.(임창환, 2014).

• 물리적 환경이 인간에게 미치는 생리학적, 신경과학적 영향을 파악하고, 이렇게 얻어진과학적 데이터를 공간 디자인에 활용하는 것.(이종은, 2014)

• 최근에는 환경-행태-신경과학 패러다임(E-B-N)을 수용하고 있다. 즉, 기존의 환경행태연구가 근본적으로 인간 행태와 환경 요인이 ‘어떻게’ 관계가 있는지를 규명하는맥락이었다면, 신경과학은 그것이 ‘왜’ 관계가 있는 지로 초점을 이동시키고 있다.(Zeisel, J., 2006; 황지은, 2015)

• 신경건축학 분야에서 지난 10년간 가장 주목 받은 연구주제는 ‘힐링’과‘행복’이다.(정재승, 2014).

• 가장 기초적인 목표는 적절한 과학적 가설과 이를 지원하는 건축적 담론의생산이다.(황지은, 2014).


조사

• 공간과 건축이 인간에게 미치는 영향 관찰; 환경 자극(건축물, 조형물, 실내 디자인 등)에대한 잠재적 소비자의 인지, 감정, 행동 반응을 조사한다.(임창환, 2014).

• 대뇌 피질의 신경세포가 생성하는 신경 전류의 흐름을 머리 표면에서 측정하는뇌파(Electroencephalogram: EEG)는 낮은 공간 해상도와 측정 부위의 제약(신피질활동만 측정)이라는 단점이 있지만 1밀리초 내외의 빠른 신경세포 활동을 연속적으로모니터링할 수 있다는 점에서 핵심 도구로 활용되고 있다. 뇌파는 fMRI에 비해 특정한뇌 부위의 활성도를 관찰하기는 어려운 대신에 뇌의 상태를 반영하는 다양한 지표들을연속적으로 제공할 수 있다는 점에서 실용적인 신경건축학 연구에 매우 유용한 도구로활용될 수 있다.(임창환, 2014).

• 가장 이상적인 신경건축학 연구 방법은 실험 대상이 실제 공간이나 환경에 들어가서공간을 돌아다니며 구조물을 만진다거나 공간 내에서 실제로 생활할 때 발생하는 뇌의반응을 기록하고 분석하는 것(임창환, 2014).

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조사(계속)

• 좌측 디자인은 전통적인 헤드밴드 형태이나 귓볼에서 맥파를 측정하고 밴드의 중간부위에서 체온 변화를 측정할 수 있는 기기이며, 우측 디자인은 시선추적기 및 전방카메라와 결합된 8채널 건식 능동전극 뇌파 측정기기이다. 각각 2015년과 2017년상품화를 목표로 개발이 진행 중이다.(임창환, 2014).

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개발 중인 웨어러블 뇌파 측정 기기의 컨셉 디자인:(좌) 헤드밴드 타입, (우) 시선추적기와 결합된 8채널 시스템


역사

• 2003년 미국에서 Academy of Neuroscience for Architecture 발족

• 2011년 국내 신경건축학연구회 결성

• 소아마비 백신 연구에서 유래했다. 1950년대 소아마비 백신을 개발한 조너스 솔크피츠버그대 교수는 수년간 연구에 매진했지만 좀처럼 백신 개발에 대한 좋은 아이디어가떠오르지 않았다. 어느 날 연구실을 나와 이탈리아로 여행을 떠났고, 한 오래된 성당에서불현듯 백신 개발의 실마리를 풀 아이디어를 얻었다.(정재승, 2014; 한국경제, 2015.11).

• 건축계에서도 80년대 정점을 찍었던 환경심리학과 행태학 관련 연구들이 최근신경과학적 연구 방법으로 재해석되기도 한다. 도시의 이미지 이론(The Image of the City)이나 공간구문론(Space Syntax) 등 인지심리학을 기반으로 발전된 공간 분석방법이뇌과학에 실험에 차용되거나 접목되는 시도가 이어지고 있다.(황지은, 2014).

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역사(계속)

• 치유와 교육의 공간은 과거 병원, 학교 등으로 대표되는 건축 유형적 접근에서 최근에는사용성(usability) 중심의 접근으로 변모하고 있다. 특히 과학적 사용자 평가를 바탕으로하는 근거중심설계(Evidence-based Design)가 최근 특히 의료시설 설계를 중심으로새로운 설계 방법론을 제시하고 있다.(황지은, 2014).

• 신경과학연구의 활용 시도가 병원, 치매요양소 등 치유의 공간과, 학교, 어린이시설 등교육의 공간에서 많이 등장하는 것은 상당히 필연적 개연성이 있다. 치유공간 의 경우, 주사용자인 환자와 의료진에게 직접적인 치료 행위를 해결해야하는 기능적 문제 뿐아니라 심리적 안정 등의 간접적 치유기회 제공의 당위성이 인정되는 공간이고, 전통적으로 사용자 연구가 활발히 진행되어 온 연구 대상이기도 하다. 한편, 교육의공간은 현재까지 뇌과학의 수많은 연구 결과가 강조하고 있는 유년기 뇌가 성장하는시기에 직접 적인 영향을 끼치는 공간이며, 창의력, 집중력, 사회성 등을 성취할 수 있는물리적 배경 혹은 자극 요소가 될 수 있기 때문이다. 건축가의 직관에 의지하거나 건축설계 과정에 적용할 수 있는 보편적인 법칙을 찾기보다는,공간의 실사용자의 특수한수요와 요구조건을 분석하고 적용하는 접근 방식이 강조되는 설계에서는 신경과학의연구 방법과 결과의 도입을 표방하는 경우도 등장하고 있다.(황지은, 2014).

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역사(계속): E-B & E-B-N

• 인간의 행동과 공간의 관계를 탐구하는 가장 대표적인 주제는 환경행태(E-B: environment & behavior)이며, 특히 신경과학의 접목과 매우 밀접한 분야다. 환경심리학의 기반을 바탕으로 1980년대 다학제적 접근으로 시작된 환경행태 연구는관찰, 인터뷰, 정량적 분석 등의 사회과학의 연구방법을 차용하여 디자인연구방법론(design research methodology)을 제공하거나, 디자인의 과정 또는 그결과물인 공간 환경을 대상으로 연구하는 체계로 발전했다. 실증적으로 어떠한 환경자극에 반응하는 신체 반응이나 행동 간의 관계를 규명하거나(예컨대, Ulrich, R. View through a window may influence recovery, Science, 224, 1984, pp.224-225.에서는 창문밖 풍경에 따라서 환자의 치유 상태가 달라졌다는 결과를 발표했고. Meyers‐Levy, J., and Zhu, R., The Influence of Ceiling Height: The Effect of Priming on the Type of Processing That People Use, Journal of Consumer Research 34, 2007, pp.174-186. 에서는 천정높이에 따라서 사람들의 행동양식이 달랐다는 결과를 보고했다.),

• 설계 기획이나 프로그래밍, 거주 후 평가 (POE: post occupied evaluation) 등의 디자인과정의 과학적 접근 방식을 제안해왔다.(Zeisel, J., Research Methodology: approaches, designs, and settings, in Inquiry by design, Norton, 2006, pp.91-118.) (황지은, 2015).

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역사(계속): Space Syntax

• 전산으로 공간을 표현하기 위하여, 단순히 도형을 도식화 하는 것이 아니라, 공간적의미를 변수화하고, 공간의 조직 논리를 계산 할 수 있도록 유형화하고 정보화 하는연구들이다. (황지은, 2015).

• 빌 힐리어(Bill Hilliar)는 인간의 시각 인지과정을 근간으로 도시 공간 조직(Urban Morphology)를 수치화 할 수 있는 공간 구문(Space Syntax)을 고안했다. (황지은, 2015).

• 윌리엄 미첼(William Mitchell)의 ‘건축의 논리 (The Logic of Architecture, Design, Computation, Cognition)’ 라는 저서에서 건물의 형태에 대한 분석과 기본 유형을수학적 관점으로 서술하고 이를 활용하는 디자인의 행위를 시스템적으로 정의했다.(황지은, 2015).

• 케빈 린치의 도시 공간의 이미지화(imagibility)와 가독성(legibility)이 추구하는 기능은바로 길찾기(wayfinding)이다. 즉, 머릿속의 공간 지도와 실제 환경 사이의 오차가적을수록 우리는 길찾기 성능을 높일 수 있고, 실제 공간에서 경험하는 정보와 기억이풍부할수록 인지도를 정교하게 한다. (황지은, 2015).

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측정 및 효과그리고 서비스디자인


측정 및 효과 그리고 서비스 디자인

• 행복을 느끼는 순간 분비되는 세로토닌이나 스트레스 호르몬인 코티솔을 정량적으로측정해 뇌가 행복하다고 반응하는 건축이나 공간을 파악한다.(정재승, 2014; 한국경제, 2015.11).

• 인간의 감정 변화는 다양한 형태로 뇌파에 반영되는데, 심신이 안정된 상태에서는전두엽 뇌파의 알파파(8-12 Hz)나 세타파(4-7Hz) 비율이 증가하고, 스트레스를 받는환경에서는 베타파(12-30 Hz)의 비율이 증가한다.(임창환, 2014).

• 부정적인 감정을 가질 때에는 좌-우 전두엽 알파파의 비 칭성이 증가하는 현상이나시각적 자극에 한 선호도가 증가하면 후두엽과 측두엽 알파파가 증가하는 상도보고되고 있다. 보다 복잡하게는 특정 상에 한 선호도가 전두엽과 두정엽 사이의기능적 연결성에 반영된다는 보고도 있으며 고차적원적인 인지 과정 중에는 전역 뇌파의동기화 정도가 상승하는 현상도 보고된 바 있다.(임창환, 2014).

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측정 및 효과 그리고 서비스 디자인(계속)

• 방 벽지 색상에 따라 사람에게 다른 영향을 미친다는 연구는 이미 알려진 사실이다. 캐나다 브리티시컬럼비아대 연구진은 빨간색은 주의력을 집중시키는 효과가 있고, 파란색은 창의력을 높이는 데 도움이 된다는 결과를 내놨다. (한국경제, 2015.11).

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• 솔크 교수는 미국 캘리포니아에 자신의 이름을 딴 생명과학연구소를 지으면서 최고건축가인 루이스 칸 예일대 교수에게 설계를 부탁했다. 오래된 성당에서 아이디어가떠오른 점에 착안해 “천장이 높은 곳에서 창의적 아이디어가 나오는 것 같다”고 말했다. 그러면서 일반적 천장 높이인 2.4~2.7m보다 높은 3m로 설계해달라고 요구했다. 실제로2008년 조앤 메이어스 레비 미국 미네소타대 교수는 천장 높이가 인간의 창의력에영향을 미친다는 것을 실험으로 증명했다. 천장 높이가 각각 2.4m, 2.7m, 3m인 세건물에서 참가자들에게 창의적인 문제를 풀게 했더니 높이가 3m인 방에서 문제를 풀 때두 배 이상 잘 풀었다. 이보다 낮은 2.4m 높이에선 창의력보다 집중력을 요구하는연산문제를 더 잘 푸는 것으로 나타났다.(정재승, 2014; 한국경제, 2015.11).

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(정재승, 2014)



• 아일랜드 키친처럼 부엌일을 하는 동안 거실과 소통을 하게 하면 사람들의 옥시토신분비가 늘어나고 가정의 화목 지수가 높아진다는 것도 알게 됐다.(정재승, 2014).

• 모서리가 둥근 경우 긴장감이 줄어들고 따뜻한 색깔을 인테리어가 사용할 경우 세로토닌분비가 늘어난다는 것도 알게 됐다. ‘자연친화 가설’(Biophilia Hypothesis)이라고 해서인간은 선천적으로 나무나 물과 같은 자연물과 함께 있을 때 마음이 편하고 행복감을느낀다는 가설도 제기돼 인공건축물에 자연물이 혼합된 친환경적인 건축이 ‘행복의건축’으로서 인기를 끌기도 한다.(정재승, 2014).

• 우울증 환자들이 생활하는 공간에 긍정적인 사고가 확산되려면 어떻게 실내공간을구성해야 할지도 신경건축 분야의 중요한 연구 주제다. TV 같은 오락 장치가 우울증치료에 그다지 효율적이지 않기 때문에 거실에 TV를 배치하기보다 다른 환자와 자주소통할 수 있도록 방을 배치하는 일이 더 중요하다는 연구사례 보고도 있다. (정재승, 2014).

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(정재승, 2014)

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(정재승, 2014)


측정 및 효과 그리고 서비스 디자인(계속): 외로움(1/4)

• 1인 가구가 늘면서 외로움에 따른 고립감을 줄이는 방안으로 옥시토신 분비를 촉진하는공간이 필요하다는 결과도 있다. 옥시토신은 사회적 유 감이 형성될 때 분비되는호르몬으로, 분비를 촉진하려면 실내 마감재에 부드러운 재료를 쓰거나 방에 햇빛을충분히 끌어들이는 설계가 필요하다. 이런 이유로 신경건축학은 미국과 유럽 등에서어린이나 정신질환 환자처럼 정서적 안정감이 필요한 환자를 위한 병원과 요양시설에도입되고 있다. (한국경제, 2015.11).

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• ‘따귀 맞은 영혼’이라는 표현처럼 외로움이 주는 고통은 신체적 고통에 상응하는 생리적효과를 일으키는데, fMRI(기능성자기공명영상)로 뇌를 촬영하면 타인으로부터거부당하고 배제당할 때 활성화되는 뇌의 영역은 우리가 신체적 고통을 받을 때 반응을보이는 부위와 일치한다.(N. I. Eisenberger, et al, 2003).

• 스스로가 사회에서 고립되었다고 느끼는 외로움이 만성적으로 지속되면, 이러한 상태가일련의 생리적 반응을 일으켜 노화과정을 가속화한다. 외로움은 스트레스 호르몬을분비시킬 뿐 아니라 세포 깊숙히 영향을 끼쳐 유전자 발현방식을 바꾸고, 그 결과 세포가스트레스 호르몬인 코르티솔에 덜 민감해져 염증반응을 억제하는 능력을 떨어뜨린다. 외로운 사람은 사회적인 사람에 비해 스트레스 수치는 50%, 고혈압 발병률은 37%, 심장마비를 일으킬 확률은 41% 더 높으며, 결과적으로 사망률 또한 25% 더 높다. 고립감을 느끼면 사고의 능력 또한 손상 받아, 외로운 사람은 어려운 과제에 있어 주의력결핍 현상을 보인다. (E. K. Adam et al.,2006; S. W. Cole, et al.,2007; R. I. M. Dunbar, S. Shultz ,2007; J. T. Cacioppo et al.,2006).

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• 외로움이 깊은 사람들은 사물이 인간적인 특성을 갖는다고 보는 의인화 경향이 강해진다. 우리의 뇌는 사람의 얼굴을 볼 때 다르게 반응하지만, 애완동물과의 유대감이 강한사람들은 개나 고양이 사진을 볼 때도 똑같은 뇌 영역이 활성화된다. (C. J. Norris, et al. ,2004; K. Allen et al.,2002).

• 장시간 이동의 노력 없이는 원하는 사회적 접촉을 달성하기 어려운 나홀로 거주자들의공간에는, 움직임이 있거나 시간에 따라 변화하는 요소들의 도입이 필요할 것으로보인다. 변화가 없는 고정된 환경에서 우리는 추상화된다. 따라서, 1인가구를 위한주거계획에서 나무 등 식재 요소들은 추상적 공간에 생명을 불어넣고, 외로움을 완화할수 있는 한 가지 방법론으로 적극 검토되어야 한다. 또한 실내재료들 역시 시간의 흐름, 빛, 날씨 등에 따라 다른 모습을 보여주어, 거주자가 외부환경의 변화에 반응하며 자신의리듬을 조절할 수 있도록 계획되어야 한다. (이종은, 2014).

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• 옥시토신은 촉각과 관계가 깊다. 어루만지거나 쓰다듬는 동작은 우리의 기분을 좋아지게하는데, 이것은 피부에 부드러운 자극을 줄 때 뇌의 감정영역이 활성화되며 옥시토신이분비되기 때문이다. 따라서, 내부공간을 구성하는 실내재료의 마감계획은 외로움을완화시키는 환경조성을 위해 특별한 주의가 필요하다. 피부에 닿는 부분의 재질감들이특히 중요할 것이나, 직접 어루만지지 않더라도 시각적으로 부드러운 감촉을 상기시키는재료들 역시 도움이 될 것으로 생각된다. 신경경제학자 폴 잭은 옥시토신 분비를촉진시키는 방법으로 따뜻한 물에서 하는 전신목욕을 추천한다. 공간적 요소로전환한다면 피부에 기분 좋은 온열감을 주는 햇빛을 충분히 끌어들이는 채광계획이비슷한 효과를 줄 것으로 보인다. 운동으로 땀을 흘릴 때 역시 옥시토신의 분비가촉진된다.(Uvnas-Moberg, 2003; JP Gouin et al.,2010).

• 따라서, 1인가구 주거지 주변 산책 가능한 공공장소의 존재가 더욱 필요할 것으로보이며, 건물 내부 역시 적절한 움직임을 유발할 수 있는 공간으로 계획되어야 할 것이다.(이종은, 2014).

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측정 및 효과 그리고 서비스 디자인(계속): 노인요양병원의 치유서비스

• 메이요 클리닉의 수전 곤다 빌딩은 사람들에게 자연의 행복감을 주는 장소이다. 병원이신체활동을 위한 공간과 아름다운 환경을 제공함으로써 정서 및 정신건강에 도움을주어야 한다는 커크 브라이드의 설계 원칙에 따라 디자인된 대표적 건축물이다.(최윤영외, 2015).

• 마음을 평화롭게 만드는 패턴인 프랙털 구조가 심리를 안정시키고 부정적 감정을없애준다(일본 교토대학교 연구팀, <네이처 Nature>, 2002). 프랙털 구조는 부분이전체를 닮은 자기유사성을 갖는다는 특징이 있으며 자연에서 볼 수 있는 번개, 강줄기,나뭇가지, 구름 등은 모두 프랙털 구조이다. 하버드 의과대학의 연구에 따르면프랙털 구조는 인간 정신에 본질적으로 이롭다(에스더 M. 스턴버그, 2009). 노인들도 그구조에 반응하며 심리가 안정되고 우울감과 같은 부정적 감정으로부터 벗어날 수도 있게될 것이다.(최윤영 외, 2015).

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(최윤영 외, 2015).


측정 및 효과 그리고 서비스 디자인(계속): 소쇄원에 내재된 치유성(1/3)

(장선주, 2015)



(장선주, 2015)



• 1,400평 규모의 소쇄원은 양산보(1502-1557)에 의해 조영된 원림(garden). 담양군 남면지석리 별뫼(星山)의 남쪽 골짜기, 계류를 끼고 위치(장선주, 2015).

• 정암 조광조(1482-1519)의 문하생이었던 양산보는 1519년 조광조가 능주로 유배되는기묘사화(己卯士禍)가 일어남으로써 어린 시절을 보냈던 창암촌으로 낙향하였고, 소쇄원의 조영은 이때부터 시작된 것으로 보여진다. 스승과 동료가 하루아침에사사(賜死)되고 유배되는 참담한 상황은 그에게 씻을 수 없는 비애와 좌절감을안겨주었을 것으로 판단되며 이는 양산보가 정치적 사건을 겪으면서 갖게 된 여러부정적 감정들의 치유를 돕는 공간으로, 소쇄원 원림을 조영했을 것(장선주, 2015).

• 연구 결과, 첫째, 계류 골짜기를 중심으로 동측의 소쇄정, 남측의 광풍각, 서측의 제월당등이 동심원적 구성을 이루면서, 세 영역들이 동시에 형성하는 다양한 시각구조의체험과 매력적이고 풍부한 경관 구성 요소 둘째, 계류를 중심으로 하는 중층적인 순환형걷기(움직임)와 멈춤(쉼)을 통한 자연과의 심미적 교감 셋째, 소쇄정과 애양단(햇빛), 광풍각과 계류(소리), 제월당과 매대(향기)라는 건축과 자연의 상호작용으로 계획되어진소쇄원 원림은 다양하고 풍요로운 감각자극의 공간을 조성하고 활성화하여 감정치유를돕는 장(場)으로 구축되었음을 알 수 있었다.(장선주, 2015).

가사고(加思考) = 사고2


기억과 공간

• 기억의 중추인 변연계의 해마(hippocampus)에서 공간을 지각하는 세포들(spatial cells)이 발견되는 것은 무척 의미심장하다. (황지은, 2015).

• 인간의 기억은 자아(identity)를 형성하고 학습(learning)을 가능하게 한다. 인간은 자신과자신을 둘러싼 외부의 관계를 공간적 신경표상(neurual representation)인 지도를 통해맺는다. 즉, 신체의 표면에 대한 정보는 체감각 지도(somatosensory map)에, 외부환경에 대한 시각정보는 망막지도(retinotopic map)에, 그리고 몸이 위치한 공간에 관한정보는 해마에 있는 인지지도(cognitive map)에 끊임없이 입력하고 출력한다. 이처럼다양한 체내 공간 좌표체계(coordinate systems)를 교합하고 계산하면서 체험적 기억을남기고 선별하여 장기기억으로 저장한다. (황지은, 2015).

References


인용/참조 문헌

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