(연구배경 및 목적) 건축환경이 인간의 뇌에 미치는 영향에 관한 논의가 이루어지면서 공간의 천장높이가 인간의 감정과 인지 사고에 영향을 끼친다는 연구들이 발표되고 있다. 그러나 현실에서는 경제적 이유나 건축가와 디자이너의 직관으로 천장높이를 결정하는 것이 일반적이다. 따라서 인간의 감정을 고려하여 천장높이를 결정할 수 있도록 설계의 근거가 될 수 있는 연구가 필요하다. 본 연구의 목적은 EEG를 통해 감정을 객관적으로 측정하고 분석하여, 편안함을 느끼는 바닥면적과 천장높이에 대한 최적의 조합을 제시하고, 공간의 목적에 부합하는 천장높이를 결정하는 설계의 근거자료를 마련하는 것에 목적이 있다. (연구방법) 본 연구는 몰입형 VR 방식의 HMD를 착용하고 가상의 공간에서 바닥면적과 천장높이의 다양한 조합을 체험하면서 EEG를 측정한 후 통계분석으로 결과를 도출하는 실험연구이다. 실험범위는 최소 바닥면적을 3m x 3m로 시작하여 최대 21m x 21m로 한정하였고, 천장높이는 2.4m부터 시작하여 최대 7.2m로 한정하였다. 실험 기간은 2023년 2월 1일부터 3월 17일까지 45일간 시행되었으며 실험에 참여한 연구대상자는 대한민국 수도권에 거주하는 만20세~59세의 성인 남녀 51명을 대상으로 실험하였다. 분석 지표는 전두엽 부위에서 측정한 상대 알파파의 증가 수치를 분석 지표로 하였다. (결과) EEG 실험 결과의 정규성검정은 실험 전/후 차이에 대한 Shapiro-Wilk 검정 결과 약 95.57%가 정규성을 만족하였다. 실험 자체의 통계적 유의미함에 대한 검정은 모수적 방법인 Paired T-test를 진행한 결과 통계적으로 100% 유의미한 결과가 나왔다. 바닥면적에 대한 최적의 천장 높이는 3x3, 6x6일 때 천장높이가 2.4m였고 9x9일 때 천장높이는 3.6m였으며 12x12, 15x15에서는 각각 6.0m, 6.6m로 적정 천장높이가 급격하게 높아졌다. 바닥면적과 천장높이의 상관관계는 중간 정도 상관관계를 보였다. 그러나 비현실적으로 넓은 공간에서는 천장높이의 지속적인 상승 관계를 확인할 수 없었고, 바닥면적과 천장높이의 상관관계도 낮았다. (결론) 편안함을 느끼는 천장높이는 바닥면적이 증가할수록 우상향하는 관계를 보였지만, 매우 넓은 공간에서는 이 관계가 지속되지 않았고 상관관계도 낮아졌다. 따라서 바닥면적이 좁은 공간에서는 천장높이가 편안함에 많은 영향을 주지만 넓은 공간에서의 천장높이는 편안함에 큰 영향을 미치지 못한다는 것을 알 수 있다. 또한 비현실적으로 넓은 공간에서는 이완된 편안함을 느끼기 어려우며, 편안함을 느끼는 천장높이는 한계가 있었다. 향후 연구에서는 집중력이 높아지는 바닥면적과 천장높이의 상관관계를 분석한 뒤 본 연구 결과와의 비교 연구를 진행할 예정이다.

(Background and Purpose) As discussions about the impact of architectural environments on the human brain continue, studies have emerged suggesting that ceiling height influences human emotions and cognitive processes. However, in reality, economic reasons or the intuition of architects and designers often dictate ceiling height decisions. Therefore, there is a need for research that objectively measures and analyzes emotions through EEG(electroencephalography) to provide optimal combinations of floor area and ceiling height that evoke comfort and establish a design rationale for determining ceiling height that aligns with the spatial purpose. (Method) This study involves an experimental investigation using immersive VR with HMD. Participants experienced various combinations of floor area and ceiling height in virtual spaces while their EEG was measured. The experimental scope ranged from a minimum floor area of 3m x 3m to a maximum of 21m x 21m, with ceiling heights starting at 2.4m and reaching a maximum of 7.2m. The experiment period was conducted for 45 days from February 1, 2023, to March 17, 2023. 51 adult participants, aged 20 to 59, residing in the Seoul metropolitan area of South Korea, took part in the experiment. The analysis focused on the relative increase in alpha waves measured in the prefrontal cortex as the indicator. (Results) As for the normality test of the EEG experiment results, about 95.57% of the results of the Shapiro-Wilk test for the difference before and after the experiment satisfied normality. To test the statistical significance of the experiment itself, a parametric method, Paired T-test, was used, and the result was 100% statistically significant. The optimal ceiling height for the floor area was 2.4m for 3x3 and 6x6, 3.6m for 9x9, and the optimal ceiling height increased sharply to 6.0m and 6.6m for 12x12 and 15x15, respectively. The correlation between floor area and ceiling height showed a medium correlation. However, in unrealistically large spaces, a continuous upward relationship in ceiling height could not be confirmed, and the correlation between floor area and ceiling height was also low. (Conclusion) The perceived comfort level associated with ceiling height tends to increase as the floor area expands. However, in extremely spacious environments, this relationship does not persist, and the correlation weakens. Therefore, it can be seen that ceiling height significantly impacts comfort in smaller spaces, but it has less influence in larger areas. Additionally, achieving a relaxed state in unrealistically vast spaces proves challenging, and there are limitations to the ceiling height that can evoke comfort. Future research should explore the correlation between floor area and ceiling height concerning enhanced concentration and compare these findings with the results of this study.