운동 의도에 따른 뇌파-근전도 신호 간 연결성 분석

김병남 ( Byeong Nam Kim ),김연희 ( Yun Hee Kim ),김래현 ( Lae Hyun Kim ),권규현 ( Gyu Hyun Kwon ),장원석 ( Won Seuk Jang ),유선국 ( Sun Kook Yoo ) 한국감성과학회 2016 감성과학 Vol.19 No.1

뇌와 근육은 상의 하달식 구조로 상지 운동 수행 과정에서 뇌파와 근전도 신호의 변화와 함께 기능적 연결성이 발생한다. 본 논문에서는 사용자가 상지 운동을 수행하였을 때의 뇌파와 근전도 신호에 대해 코히어런스 방법을 적용하여 운동 의도 여부에 따른 뇌와 근육간의 연결성 차이를 규명하고자 한다. 상지 운동을 수행하는 과정에서 운동 피질영역의 뇌파는 뮤 리듬(mu rhythm, 8~14 Hz)과 베타 리듬(beta rhythm, 15~30 Hz)에서 활성화 되며, 근전도 신호는 베타 리듬과 파이퍼 리듬(piper rhythm, 30~60 Hz)에서 활성화 된다. 뇌파와 근전도 신호간의 코히어런스 분석 결과운동 의도를 포함한 능동 운동 수행 시 수동 운동을 수행하였을 때 보다 유의미한 차이로 높은 코히어런스 계수가 확인되었다. 이는 인지적 반응과 근육의 움직임 사이의 코히어런스 관계로 운동 의도가 포함된 상지 운동 수행 과정에서의 뇌와 근육간의 연결성을 해석할 수 있었다. 운동 의도에 따른 뇌-근육간의 코히어런스 특징을 이용한다면 재활기기 사용자의 운동 의도에 따라 피드백이 필요한 재활 훈련 시스템 설계에 도움이 될 수 있을 것으로 사료된다. The brain and muscles both of which are composed of top-down structure occur the connectivity with the change of Electroencephalogram(EEG) and Electromyogram(EMG). In this paper, we studied the difference of functional connectivity between brain and muscles that by applying coherence method to EEG and EMG signals when users exercised upper limb with and without the movement intention. The changes in the EEG and EMG signals were inspected using coherence method. During the upper limb exercise, the mu (8~14 Hz) and beta (15~30 Hz) rhythms of the EEG signal at the motor cortex area are activated. And then the beta and piper (30~60 Hz) rhythms of the EMG signal are activated as well. The result of coherence analysis between EEG and EMG showed the coefficient of active exercise including movement intention is significantly higher than passive exercise. The coherence relations between cognitive response and muscle movement could interpret that the connectivity between the brain and muscle appear during active exercise with movement intention. The feature of coherence between brain and muscles by the status of movement intention will be useful in designing the rehabilitation system requiring feedback depending on the users’ movement intention status.

연구논문 : 백제 문주왕대의 웅진 천도 배경

김병남 ( Byeong Nam Kim ) 호남사학회(구-전남사학회) 2008 역사학연구 Vol.32 No.-

독립성분 분석기법에 의한 집중 상태 뇌파의 주파수 요소 특성

김병남(Kim, Byeong-Nam),유선국(Yoo, Sun K.) 한국산학기술학회 2014 한국산학기술학회논문지 Vol.15 No.4

본 연구에서는 작업수행시의 집중상태 변화를 검출하기 위하여 2011년 1~2월 동안 집중을 유발하는 시각유발자극에 대하여 생체신호를 측정한 피험자들 중 한명의 뇌파신호를 분석하였다.두피에서 측정한 뇌파신호로부터 집중관련 뇌 안에 서의 발원 신호와 안구운동잡음 신호를 분리하기 위하여 독립성분 분석기법을 측정뇌파 신호에 적용하였다.안구운동잡음신 호가 제거된 집중관련 신호원을 단시간 푸리에 변환하여 주파수 성분 신호를 연속적으로 축적함으로서 시변 특징 형태를 나타내는 에포크 그래프와 스펙트럴 칼라 맵에서의 도식 표현상 규칙성을 향상 시킬 수 있었다.추출한 감각운동리듬 (SMR: 12-15Hz)과 세타파 리듬 (4-7Hz)관련 집중 지표는 집중시험시간이 경과함에 따라 증가 하였다.실험을 통하여 단시간 푸리에 변환과 결합한 독립성분 분석기법은 참여자의 집중상태 변화를 분석하는데 사용 할 수 있을 것이다. In this paper, electroencephalographic (EEG) signal of one among subjects measured biosignal with visual evoked stimuli inducing the concentration was analyzed to detect the changes in the attention status during attention task fulfillment from January to February, 2011. The independent component analysis (ICA) was applied to EEG signals to isolate the attention related innate source signal within the brain and Electroculogram (EOG) artifact from measured EEG signals at the scalp. The consecutive accumulation of short time Fourier transformed (STFT) attention source signal with excluded EOG artifact can enhance the regular depiction of EPOCH graph and spectral color map representing time-varying pattern. The extracted attention indices associated with somatosensory rhythm (SMR: 12-15 Hz), and theta wave (4-7 Hz) increase marginally over time. Throughout experimental observation, the ICA with STFT can be used for the assessment of participants’ status of attention.

백제 무왕대의 아막성 전투 과정과 그 결과

김병남 ( Byeong Nam Kim ) 호남사학회 2004 역사학연구 Vol.22 No.-

성인학습자의 죽음 준비교육 효과 연구

김병남(Byeong-Nam Kim),김동일(Dong-Il Kim) 인문사회과학기술융합학회 2020 예술인문사회융합멀티미디어논문지 Vol.10 No.2

인간은 태어나면 모두 죽음을 맞이한다. 이러한 삶의 수순은 삶과 죽음을 따로 구분하지 않고 연결선상에서 바라볼 수 있게 하였다. 그러나 누구도 쉽게 삶을 죽음까지 연결하진 못한다. 사는 것에 대한, 생명에 대한 애착이라고 볼 수도 있겠지만, 죽음을 경험해 볼 수 없는 미지의 두려운 대상이 되었기 때문이다. 죽음을 경험해 볼 수는 없겠지만, 준비는 할 수 있다. 누구나 두려워할 죽음을 죽음준비교육을 통하여 두려워 할 죽음이 아닌 친숙하게 가깝게 있었던 것으로 인식하고, 준비하는 죽음을 통해 삶을 강화하는데 본 연구의 목적이 있다. 본 연구대상은 다양한 직업을 가진 성인학습자 5명과 함께 죽음에 관한 강의와 죽음에 대한 생각 등 학문적인 연구과 현장의 체험을 바탕으로 한 죽음준비교육 프로그램을 통하여 죽음준비에 대한 효과성을 입증하였다. 본 프로그램에 참여한 대상자들의 경험에서 살펴볼 수 있듯이 죽음준비교육을 경험하였을 때, 죽음의 실체를 파악하고, 삶의 목표를 다시 한 번 점검할 할 수 있는 계기를 마련하였다고 하였다. 또한 죽음준비교육 전과 후의 죽음에 대한 두려움과 불안을 해소하게 되었다는 성인학습자들의 결과는 죽음준비교육의 효과가 있다고 생각할 수 있으며, 보다 다양하게 활용할 수 있는 죽음 준비교육프로그램이 필요함을 시사한다고 할 수 있다. Humans die when they are born. This order of life made it possible to look at the connection line without separating life and death. However, no one can easily connect life to death. It may be considered to be an attachment to life and a love for life, but it has become an unknown and fearful object that cannot be experienced. You may not experience death, but you can prepare. The purpose of this study is to strengthen the life through the death of preparing and recognizing that the death to be feared was as close and familiar as the death to be feared through death preparation education. The subject of this study proved its effectiveness in preparing for death through a program of death preparation education based on academic research and field experiences, including lectures on death and thoughts on death, along with five adult learners with various occupations. As can be seen from the experiences of those who participated in the program, it was said that when the education for preparing for death was experienced, it was possible to identify the reality of death and check the goal of life once again. In addition, the results of adult learners that the fear and anxiety of death before and after death preparation education have been resolved can be thought of as having the effect of death preparation education, suggesting that a more versatile death preparation education program is needed.

선형-비선형 특징추출에 의한 비정상 심전도 신호의 랜덤포레스트 기반 분류

김혜진,김병남,장원석,유선국,Kim, Hye-Jin,Kim, Byeong-Nam,Jang, Won-Seuk,Yoo, Sun-K. 대한의용생체공학회 2016 의공학회지 Vol.37 No.2

This paper presented a method for random forest based the arrhythmia classification using both heart rate (HR) and heart rate variability (HRV) features. We analyzed the MIT-BIH arrhythmia database which contains half-hour ECG recorded from 48 subjects. This study included not only the linear features but also non-linear features for the improvement of classification performance. We classified abnormal ECG using mean_NN (mean of heart rate), SD1/SD2 (geometrical feature of poincare HRV plot), SE (spectral entropy), pNN100 (percentage of a heart rate longer than 100 ms) affecting accurate classification among combined of linear and nonlinear features. We compared our proposed method with Neural Networks to evaluate the accuracy of the algorithm. When we used the features extracted from the HRV as an input variable for classifier, random forest used only the most contributed variable for classification unlike the neural networks. The characteristics of random forest enable the dimensionality reduction of the input variables, increase a efficiency of classifier and can be obtained faster, 11.1% higher accuracy than the neural networks.

다중 생체신호를 이용한 신경망 기반 전산화 감정해석

이지은 ( Jee-eun Lee ),김병남 ( Byeong-nam Kim ),유선국 ( Sun-kook Yoo ) 한국감성과학회 2017 감성과학 Vol.20 No.2

감정은 학습능력, 행동, 판단력 등 삶의 많은 부분에 영향을 끼치므로 인간의 본질을 이해하는 데 중요한 역할을 한다. 그러나 감정은 개인이 느끼는 강도가 다르며, 시각 영상 자극을 통해 감정을 유도하는 경우 감정이 지속적으로 유지되지 않는다. 이러한 문제점을 극복하기 위하여 총 4가지 감정자극(행복, 슬픔, 공포, 보통) 시 생체신호(뇌전도, 맥파, 피부전도도, 피부 온도)를 획득하고, 이로부터 특징을 추출하여 분류기의 입력으로 사용하였다. 감정 패턴을 확률적으로 해석하여 다른 공간으로 매핑시켜주는 역할을 하는 Restricted Boltzmann Machine (RBM)과 Multilayer Neural Network (MNN)의 은닉층 노드를 이용하여 비선형적인 성질의 감정을 구별하는 Deep Belief Network (DBN)감정 패턴 분류기를 설계하였다. 그 결과, DBN의 정확도(약 94%)는 오류 역전파 알고리즘의 정확도(약 40%)보다 높은 정확도를 가지며 감정 패턴 분류기로서 우수성을 가짐을 확인하였다. 이는 향후 인지과학 및 HCI 분야 등에서 활용 가능할 것으로 사료된다. Emotion affects many parts of human life such as learning ability, behavior and judgment. It is important to understand human nature. Emotion can only be inferred from facial expressions or gestures, what it actually is. In particular, emotion is difficult to classify not only because individuals feel differently about emotion but also because visually induced emotion does not sustain during whole testing period. To solve the problem, we acquired bio-signals and extracted features from those signals, which offer objective information about emotion stimulus. The emotion pattern classifier was composed of unsupervised learning algorithm with hidden nodes and feature vectors. Restricted Boltzmann machine (RBM) based on probability estimation was used in the unsupervised learning and maps emotion features to transformed dimensions. The emotion was characterized by non-linear classifiers with hidden nodes of a multi layer neural network, named deep belief network (DBN). The accuracy of DBN (about 94 %) was better than that of back-propagation neural network (about 40 %). The DBN showed good performance as the emotion pattern classifier.

사물인터넷 기반 화재감지 및 실내 대피 내비게이션 시스템

오현지(Hyun-Ji Oh),김윤지(Yun-Ji Kim),김병남(Byeong-Nam Kim),최대근(Daegeun Choi),정재훈(Jaehoon Jeong) 한국통신학회 2018 한국통신학회 학술대회논문집 Vol.2018 No.11

코드체크와 열전달해석을 이용한 해양플랜트용 수동형 방화 구조설계 평가

최보엽(Bo Youp Choi),손창련(Chang Ryeon Son),손준식(Joon Sik Son),김병남(Byeong Nam Kim),전주연(Ju Yeon Jeon),송창용(Chang Yong Song),정준모(Joonmo Choung),허태욱(Tae Uk Heo) 대한기계학회 2017 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2017 No.11

For the safe design of the offshore plant, it is necessary to evaluate not only the marine environment of the offshore plant installation area but also extreme conditions such as fire and explosion. For the safe evacuation of crews in danger of fire and explosion, the offshore plant requires an exclusive escape facility. Passive Fire Protection (PFP) is widely used as one of such facilities. In order to realize the reasonable structural design of PFP, evaluation of structural strength based on offshore design code considering various loadings from fire, explosion marine environment. In this study, structural design was evaluated by using code check and heat transfer analysis to verify the structural design of PFP for an offshore plant that can be installed in the North Sea area. The three - dimensional finite element analysis model of PFP was created and the results of structural stress and deformation were derived using finite element analysis by applying the load conditions. The structural analysis results were evaluated for strength of all structural members of PFP by interfacing with code check program. Heat transfer analysis of PFP was carried out to investigate fire-proofing characteristics against fire accidents. The design integrity of PFP was evaluated from the results of strength evaluation and heat transfer characteristics of structural members.

GBO 기법을 적용한 수직 GMA 용접 최적화에 대한 실험적 연구

박민호(Min-Ho Park),손창련(Chang-Ryeon Son),손준식(Joon-Sik Son),이경환(Gyeong-Hwan Lee),김병남(Byeong-Nam Kim),김일수(Ill-Soo Kim) 대한용접·접합학회 2018 대한용접학회 특별강연 및 학술발표대회 개요집 Vol.2018 No.11