본 연구의 목적은 종류별 음계(Scale)를 청취할 때 인간의 뇌에서 발생하는 뇌파(Brainwave)의 변화를 뇌전도(EEG) 측정을 통하여 살펴보고, 그 변화가 갖는 의미를 밝히는 것이다. 음악과 뇌파에 관련하여 학계에서는 그동안 다양한 연구가 진행되었다. 그러나 음악적 요소 중 음계(Scale)와 뇌파(Brainwave)에 관련한 연구는 본 연구가 최초로서 이전에 진행된 선행 연구의 사례가 없다는 점에 본 연구의 가치가 있다.
인간의 뇌에서는 집중, 각성, 긴장, 이완 등을 의미하는 대역(Hz)별 뇌파(EEG)가 발생하는데, 종류별 음계 청취 시의 대역(Hz)별 뇌파(EEG) 변화를 측정하여, 그 결과를 근거로 수면 유도, 집중력 향상, 심리치료 등의 기능성 음악과 영상 음악에서의 효과음, 산업 현장에서의 알림음, 자동차 운전 시의 과속 경고음 등 인간에 대한 음악의 실질적인 효과가 적용될 수 있는 다양한 음악 제작에 기여 하고자 했다.
장음계(Major Scale)의 7가지 선법(Mode), 3가지 단음계(Minor Scale), 2가지 펜타토닉 음계(Pentatonic Scale) 및 블루스 음계(Blues Scale), 2가지 옥타토닉 음계(Octatonic Scale)를 포함한 5가지 대칭적 음계(Symmetric Scale), 그리고 집시 음계(Gypsy Scale)로 불리는 헝가리안 마이너 음계(Hungarian Minor Scale)와 에올리안 #4(Aeolian #4) 음계 청취 시의 뇌파(EEG) 변화를 측정하였다. 실험은 20대에서 40대로 구성된 건강한 성인 30명을 대상으로 진행했다.
연구결과, 종류별 음계(Scale) 청취 시 인간의 뇌파(EEG)에 유의한 변화가 나타남을 확인할 수 있었다. 장음계(Major scale)의 선법(Mode) 중 프리지안(Phrygian) 청취 시 상대 SMR파가 감소하며 SMR파에 대한 쎄타파가 증가하여 인간의 각성 정도와 집중력 및 주의력이 감소하는데, 프리지안(Phrygian)을 청취하는 것이 인간에게 미치는 이러한 생리학적 특징을 적용하여 불면증 환자를 위한 수면 유도 음악 제작이 가능하며, 프리지안(Phrygian)을 적용한 영상 음악에서의 효과음 제작으로 영화, 드라마의 특정 씬(Scene)에서 시청자의 주의력과 각성 정도가 감소하도록 유도하여 영상이 표현하고자 하는 의도와 감정을 더욱 효과적으로 전달할 수 있다.
블루스 음계(Blues Scale) 청취 시 상대 알파파가 증가하고, 상대 SMR파와 상대 저 베타파가 감소하며, SMR파에 대한 쎄타파 및 저 베타파에 대한 알파파가 증가한다. 이는 각성 상태로서 인간의 심리적 안정도가 증가하여 편안해지며 집중력과 주의력은 감소하는 것을 의미한다. 블루스 음계(Blues Scale)를 청취하는 것이 인간에게 미치는 이러한 생리학적 특징을 적용하여 심리 안정을 위한 기능성 음악을 제작할 수 있다. 불안장애를 겪고 있는 환자의 심리 안정에 도움을 줄 수 있으며, 휴식 또는 명상에 도움을 주는 명상음악으로써 활용할 수 있다. 또한, 면접을 앞둔 취업 준비생, 연주회 전의 연주자, 중요한 경기를 앞둔 운동선수 등에게 발생할 수 있는 과도한 긴장감 해소에 도움을 주는 기능성 음악 제작이 가능하다.
또한, 반음-온음 디미니쉬드 음계(Half-Whole Diminished Scale) 청취 시 상대 SMR파가 증가하고 SMR파에 대한 쎄타파가 감소하여 인간의 각성 정도, 집중력 및 주의력이 증가한다. 반음-온음 디미니쉬드 음계(Half-Whole Diminished Scale)를 청취하는 것이 인간에게 미치는 이러한 생리학적 특징을 적용하여 자동차 네비게이션의 과속 경고음, 자동차 후진 시의 센서 경고음, 운전 시 졸음 방지를 위한 효과음, 중장비를 운용하는 산업 현장에서의 안전 경고음 제작 등에 효과적으로 활용할 수 있으며, 학습 효과를 높이기 위한 기능성 음악 제작에 활용할 수 있다.

The purpose of the study is to examine what changes occur in human brain waves through electroencephalography(EEG) when listening to each type of musical scales, and to clarify the meaning of the results. In the meantime, various studies on music and brain waves have been conducted in academic world. However, there is no case of previous research on musical scale and EEG conducted before. The value of this study is that it is the first study on musical scale and EEG.
Brain waves are divided into different types of frequency bands. EEG for each band means human concentration, arousal, tension, and relaxation. In this study, EEG changes were measured for each frequency band when listening to each type of musical scale. Based on the results of the experiment, it was intended to contribute to the production of various types of music in which the practical effects of music on humans can be applied. By applying EEG changes when listening to musical scales, it is possible to produce sleep-inducing music, concentration-enhancing music, psychotherapy music, sound effects in videos, warning sounds at industrial sites, and speed warning sounds when driving a car.
In this study, EEG changes were measured when listening to the seven modes of major scale, the three types minor scales, the two types of pentatonic scales, blues scale, five different types of symmetric scales, and two different types of gypsy scales. Thirty healthy adults between the ages of 20 and 50 participated as subjects.
As a result of the study, it was confirmed that there was significant changes in the human brain waves(EEG) when listening to each type of musical scale. When listening to Phrygian, the relative SMR decreases and Theta(θ)/SMR increases. By applying these physiological characteristics of listening to Phrygian, it is possible to produce sleep-inducing music for insomnia patients. By using Phrygian for sound effects in videos, the viewer''s attention and arousal level can be reduced, and the intention of the video can be more effectively conveyed.
When listening to Blues Scale, the relative Alpha increases, the relative SMR decreases, the relative Low Beta decreases, Theta(θ)/SMR increases, and Alpha(α)/BetaL increases. By applying these physiological characteristics of listening to Blues Scale, it is possible to produce sleep-inducing music for psychological stability. Music in which blues scale is applied can help patients with anxiety disorders and can be used as music for relaxation or meditation. Also, It is possible to produce music that helps relieve excessive tension that may occur for job applicants before interviews, performers before concerts, and athletes before important matches.
When listening to Half-Whole Diminished Scale, the relative SMR increases and Theta(θ)/SMR decreases. It leads to an increase in the degree of arousal, concentration and attention of the human being. By applying these physiological characteristics of listening to Half-Whole Diminished Scale, it can be effectively used to produce speed warning sounds for automotive navigation, reversing sensor sound of a car, a sound to prevent drowsiness while driving, and a safety warning sound in industrial sites operating heavy equipments. In addition, it is expected that it can be used in the production of music to enhance the learning effect.