산림경관 유형별 이미지에 따른 전전두엽 혈류 반응과 선호도 분석 = Prefrontal Hemodynamic Responses and Preference Analysis Across Different Forest Landscape Image Types

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This study aimed to examine how different types of forest landscape images influence psychological preference by analyzing hemodynamic responses in the prefrontal cortex (PFC) and subjective image evaluations. Forest landscapes were categorized into four types—geographical resources, waterscapes, forest resources, and cultural resources—and representative images of each type, along with those of city landscapes encountered in daily life, were selected as visual stimuli. During the observation of each landscape type, changes in oxyhemoglobin (Oxy-Hb) concentrations in the entire PFC and its subregions—the dorsolateral prefrontal cortex (DLPFC), ventrolateral prefrontal cortex (VLPFC), lateral orbitofrontal cortex (LOFC), and frontopolar prefrontal cortex (FP-PFC)—were measured using functional near-infrared spectroscopy (fNIRS). Additionally, psychological preferences for different forest landscape types were evaluated using the semantic differential (SD) method, and participants were asked to rank their favorite landscape type.
The results indicated that Oxy-Hb concentrations were relatively higher when viewing city landscapes compared to forest landscapes. This may suggest that city landscapes elicit greater cognitive processing demands. Conversely, forest landscape images generally showed lower hemodynamic responses, which could be associated with neurophysiological stability and emotional recovery. These findings imply that forest landscapes may play a role in promoting physiological relaxation through visual stimulation.
Distinct activation patterns across the PFC subregions were observed depending on landscape type. Geographical resources showed relatively higher activation in the DLPFC, LOFC, and FP-PFC, suggesting their potential involvement in spatial information processing, planning, and cognitive exploration. These neurophysiological patterns corresponded to the SD evaluations characterized by perceptions such as “beautiful, “open,” and “vital,” implying that geographical resources may evoke cognitive vitality and exploratory engagement.
Waterscapes exhibited relatively lower activation in the VLPFC and LOFC, which may reflect emotional stability and stress reduction. Psychological evaluations revealed positive emotional attributes such as “cool,” “comfortable,” and “clean,” and waterscapes received the highest preference ranking among all types. This finding suggests that waterscapes may be particularly suitable for spatial compositions designed for rest and relaxation.
Forest resources showed moderately higher activation in the VLPFC and LOFC, indicating possible involvement in emotional evaluation. These landscapes were rated highly on dimensions such as “beautiful,” “spacious,” and “open.” However, their lower preference ranking suggests that forest resources may be more effectively utilized in harmony with other landscape types rather than in isolation.
Cultural resources generally showed lower activation throughout the PFC, while psychological evaluations emphasized attributes such as “harmonious” and “romantic.” They were also ranked relatively high in preference, indicating that landscapes combining natural and artificial elements may contribute to aesthetic satisfaction and emotional comfort. This suggests that cultural resources could be valuable components in environments designed to incorporate cultural and emotional satisfaction.
Overall, the results suggest that different forest landscape types have differential effects on both overall and regional PFC activation patterns, and that neural activity, psychological evaluation, and preference may interact complementarily. City landscapes appeared to induce responses related to cognitive load, whereas forest landscapes produced diverse positive effects—such as cognitive stimulation, psychological stability, and aesthetic satisfaction—depending on their type. These results highlight the importance of a tailored approach that reflects the specific characteristics of each forest landscape type rather than treating forests as homogeneous green spaces.
This study is meaningful in that forest landscapes were classified into detailed types, and the differential responses of PFC subregions were objectively verified using fNIRS. By integrating neurophysiological indicators with psychological evaluations, this study explored how forest landscapes may relate to both neural and psychological responses. The findings could be applied to the design of restorative and recreational environments and the development of user-oriented forest therapy programs. Furthermore, they may contribute to the creation of non-face-to-face forest therapy content, allowing diverse populations to experience the therapeutic value of forests.

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 산림경관 유형별 이미지가 전전두피질(PFC)의 혈류 활성 반응과 주관적 이미지 평가를 통해 심리적 선호도에 미치는 영향을 구명하는 데 목적이 있다. 이를 위해 산림경관 유형을 지형경관, 수경관, 식생경관, 인문경관으로 구분하고, 각 유형에 해당하는 산림경관 이미지와 일상적으로 경험하는 도시경관 이미지를 실험 자극으로 선정하였다. 각 경관별 이미지를 관찰하는 동안 기능적 근적외선 분광법(fNIRS)을 활용하여 전체 전전두피질(PFC)과 세부 영역인 배측전전두피질(DLPFC), 복측전전두피질(VLPFC), 안와전전두피질(LOFC), 전두극피질(FP-PFC)의 옥시헤모글로빈(Oxy-Hb) 농도 변화를 측정하였다. 또한 산림경관 유형에 대한 심리적 선호도를 파악하기 위해 의미분별법(SD) 평가를 실시하였으며, 추가로 가장 선호하는 경관 유형에 대한 주관적 선호 순위를 조사하였다.
연구 결과, 전체 전전두피질(PFC)에서는 도시경관 이미지 노출 시 옥시헤모글로빈(Oxy-Hb) 농도가 상대적으로 높게 나타났다. 이는 도시경관이 대상자에게 비교적 높은 인지 처리 요구와 관련된 반응이 나타났을 가능성을 시사한다. 반면 산림경관 이미지는 전반적으로 낮은 혈류 반응을 보여 신경생리학적 안정 및 정서 회복과 관련된 반응이 확인되었다. 이러한 결과는 산림경관이 시각적 자극을 통해 생리적 안정에 관여할 수 있음을 시사한다.
산림경관 유형별 분석 결과, 전전두피질(PFC) 세부 영역의 활성 패턴은 경관 유형에 따라 상이하게 나타났다. 지형경관은 배측전전두피질(DLPFC), 안와전전두피질(LOFC), 전두극피질(FP-PFC)에서 상대적으로 높은 혈류 반응을 보여 공간 정보 처리, 계획적 사고 및 인지적 탐색과의 관련 가능성을 시사하였다. 이러한 신경생리학적 반응은 의미분별법(SD) 평가에서 나타난 ‘아름다움’, ‘개방감’, ‘활력’ 등의 인지·정서적 평가 경향과 유사한 양상을 보였다. 이는 지형경관이 인지적 활력 및 탐색적 사고를 유도하는 환경의 특징과 관련이 있음을 나타낸다.
수경관은 복측전전두피질(VLPFC)과 안와전전두피질(LOFC)에서 비교적 낮은 혈류 반응을 보여 정서 안정 및 스트레스 완화와 관련된 반응이 나타났다. 심리적 선호도 평가에서는 ‘시원함’, ‘쾌적함’, ‘깨끗함’과 같은 긍정적 정서 반응이 도출되었으며, 경관 유형 선호도 조사에서 가장 높은 순위를 기록하였다. 이는 수경관이 휴식과 이완을 목적으로 한 공간 구성에 적합할 가능성을 시사한다.
식생경관은 복측전전두피질(VLPFC)과 안와전전두피질(LOFC)에서 비교적 높은 활성 반응을 보여 정서적 평가와 연관된 반응이 나타났을 가능성이 있으며, ‘아름다움’, ‘탁트임’, ‘개방감’과 같은 심미적 평가가 확인되었다. 다만 경관 유형 선호도에서 상대적으로 낮은 순위를 보여 단일 경관 유형으로 활용되기보다는 다른 경관 유형과의 조화로운 구성이 필요하다고 해석할 수 있다.
인문경관은 전반적으로 전전두피질(PFC)에서 낮은 혈류 활성 반응을 보였으며, 심리적 선호 평가에서는 ‘조화로움’, ‘낭만적’ 등의 평가가 도출되었다. 또한 경관 유형 선호도 조사에서 비교적 높은 순위를 기록하여 자연 요소와 인공 요소가 결합된 경관이 심미적 만족과 정서적 안정에 관련될 가능성을 보여주었다. 이는 인문경관이 문화적·정서적 만족을 고려한 공간 구성에 활용될 수 있는 가능성을 시사한다.
이러한 연구 결과를 통해 산림경관 유형은 전전두피질(PFC) 전체 및 세부 영역에 차별적인 영향을 미치며, 뇌 활성 반응과 심리적 평가 및 선호도는 상호 보완적으로 작용하는 경향이 있음을 확인하였다. 즉, 도시경관은 상대적으로 높은 인지적 부담과 관련된 반응을 보인 반면, 산림경관은 유형에 따라 인지적 자극, 심리적 안정, 심미적 만족 등 다양한 긍정적 효과를 제공할 수 있음을 확인하였다. 이는 산림경관을 단순한 녹지로 일반화하기보다는 유형별 특성을 반영한 맞춤형 활용 접근이 필요함을 시사한다.
본 연구는 산림경관을 세부 유형으로 구분하고 기능적 근적외선 분광법(fNIRS)을 활용하여 전전두피질(PFC)의 세부 영역별 반응을 객관적으로 검증하였다는 점에서 의미가 있다. 신경생리학적 지표와 심리적 평가를 통합적으로 분석함으로써 산림경관이 인간의 신경생리적·심리적 반응과 어떠한 관련성을 가지는지 탐색하였으며, 이러한 결과는 향후 치유 및 휴양 공간 조성, 수요자 중심의 산림치유 프로그램 개발에 활용될 수 있을 것이다. 나아가 비대면 산림치유 콘텐츠 개발에도 적용되어 다양한 계층의 사람들이 산림의 치유적 가치를 경험할 수 있는 기반을 마련하는 데 기여할 것으로 기대된다.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서 론 1
• 1. 연구의 필요성 1
• 2. 연구 목적 6
• Ⅱ. 이론적 배경 7
• 1. 산림경관의 치유적 가치 7
• 1) 산림경관의 치유적 관점 7
• 2) 산림경관의 치유적 연구 동향 9
• 2. 산림경관과 전전두피질 혈류 반응 14
• 1) 뇌 구조와 기능 14
• 2) 전두엽과 전전두피질 17
• 3) 산림경관과 전전두피질 연구 동향 20
• 4) 기능적 근적외선 분광법 25
• 3. 산림경관 선호도 분석 27
• 1) 형용사 기반 경관 선호도 분석 27
• 2) 의미분별법 기반 경관 선호도 분석 29
• Ⅲ. 연구 방법 33
• 1. 연구 설계 33
• 2. 실험 절차 34
• 1) 이미지 선정 34
• 2) 전전두피질 혈류 반응 측정 35
• 3) 선호도 측정 39
• 4) 자료 분석 41
• Ⅳ. 결과 및 고찰 43
• 1. 산림경관 유형별 전전두피질 혈류 반응 43
• 1) 대상자의 일반적 특성 43
• 2) 전전두피질 혈류 반응 44
• 2. 산림경관 유형별 선호도 58
• 1) 대상자의 일반적 특성 58
• 2) 의미분별법을 활용한 경관 선호도 59
• Ⅴ. 결론 68
• Ⅵ. 참고문헌 72
• Ⅶ. 부록 87