철도 안전훈련 다중모달 효과평가 모형 개발과 적용성 = Developing a Multimodal Model for Railway Safety Training Evaluation and Its Applicability

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 철도 기관사 훈련의 효과성을 다차원적으로 평가하기 위하여 행동 지표, 생리 지표, 주관 지표를 통합한 다중모달 기반 훈련효과 평가모형을 제안하였다. 기존의 성과 중심 평가와 달리, 제안된 모형은 이상 상황에 대한 반응시간(RT), 주의 집중 수준을 반영하는 뇌파(EEG) Alpha/Beta 비율(ABR), 그리고 NASA-TLX 기반의 주관적 작업부하 점수를 포함하였다. 면허를 보유한 기관사 10명을 대상으로 풀타입 시뮬레이터 실험을 수행한 결과, 스마트폰 사용 조건에서 RT가 유의하게 증가하고, ABR 값이 상승하였으며, NASA-TLX 점수 또한 높게 나타났다. 이는 스마트폰 사용이 기관사의 상황 대응 능력 저하, 주의 집중도 감소, 인지적 부하 증가를 유발함을 시사한다. 세 지표를 통합하여 산출한 훈련효과지수(TES)는 스마트폰 사용 시 훈련효과의 전반적 저하를 명확히 보여주었으며, 다중모달 접근법이 단일 지표 기반 평가의 한계를 보완함을 입증하였다. 본 연구의 결과는 철도 안전훈련의 객관적 평가체계 구축에 기여하며, 향후 실시간 피드백 및 난이도 조절이 가능한 VR 기반 적응형 훈련시스템 개발에 실질적 시사점을 제공한다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This study proposes a multimodal framework for evaluating the effectiveness of railway operator training by integrating behavioral, physiological, and self-reported measures. Unlike conventional evaluations that rely solely on observable performance, the proposed model incorporates reaction time (RT) to abnormal events, electroencephalography (EEG) alpha-to-beta ratio (ABR) as an indicator of attentional engagement, and subjective workload ratings based on the NASA-TLX. A pilot experiment was conducted with ten licensed train operators using a full-scale simulator under two conditions—with and without smartphone use. The results indicated that smartphone use led to significantly longer RTs, higher ABR values, and increased NASA-TLX scores, suggesting degraded situational responsiveness, reduced attentional control, and elevated perceived workload. When integrated into the Training Effectiveness Score (TES), these measures revealed a marked decline in overall training effectiveness during smartphone use. These findings demonstrate that multimodal indices can provide a more comprehensive and objective assessment of training outcomes in the railway domain. Furthermore, the proposed framework offers practical implications for the design of future VR-based adaptive training systems in Korea, where real-time feedback and dynamic difficulty adjustment are critical for improving safety and operational reliability.