국내 설계회사의 사업대상과 영역에 관한 연구

김태민 성균관대학교 일반대학원 2017 국내석사

오늘날 인구 감소로 인한 경제규모(Critical Mass) 및 건설수요의 한계, 도시화의 정체 및 공공부문의 축소 등으로 인해 국내 건설시장의 성장이 한계에 직면함에 따라 건축설계 산업의 지속적인 성장 역시 불투명한 상황이다. 특히, 그동안 국내 설계 회사들의 주요 사업 대상이었던 아파트 시장의 종결은 대규모 설계 회사들의 지속적인 성장에 의문을 갖게 하며, 아파트 설계에 한정된 경쟁력으로 인한 일감의 부족은 설계 산업의 양극화 현상을 더욱 가중 시킬 것으로 예상된다. 또한 고부가가치 지식산업으로서 건축설계 산업의 성장을 위해 정부 및 산 · 학의 노력이 지속되고 있음에도 불구하고, 아직까지 국내 설계 산업은 한정된 분야에 건축설계, 실시설게 중심의 업무에 집중되어 있다. 이에 본 연구에서는 국내 설계회사의 한정된 사업 대상과 영역 측면 의 발전 방향에 대한 시사점을 도출하고자 하였다. 이를 위해 전 세계 메가트렌드 분석을 바탕으로 건축설계 시장의 전 세계적 수요를 분석하고, 미래예측 측면에서 건축설계의 6가지 메가트렌드를 도출하였으며, 그로 인해 예측되는 건축설계의 수요를 사업 대상과 영역에 따라 분석하였다, 또한 전 세계적 선도 설계회사인 겐슬러를 대상으로 해당 기업의 실적을 사업 대상과 영역에 따라 분석함으로써, 국내 회사와의 비교를 통해 그 시사점을 얻고자 하였다. 연구의 결과로는, 첫째, 국내 설계회사의 경우 건축 설계영역, 주거분야에 집중된 사업구조를 보이고 있으며, 지식산업으로서 건축설계산업의 장점을 활용하지 못하고 있다. 컨설팅과 마스터 플랜 등 고부가가치 사업영역의 수행 비중이 미비했으며, 사업 포트폴리오의 50%이상이 주거분야에 집중되어 있다. 둘째, 건축설계 관점의 6가지 메가트렌드로 기후변화와 에너지, 건전한 도시화, 건강관리, 창의적 환경, 도시간 교통 네트워크, 메가이벤트를 도출하였으며, 메가트렌드로 인해 관련 분야에 지속적인 건축설계의 수요가 발생하고 있다. 이는 컨설팅과 마스터플랜, 건축설계, 실내건축에 이르기까지 도시건축의 전 영역에서 나타나고 있다. 셋째, 메가트렌드에 의한 새로운 수요는 규모의 다양성, 사업의 연속성, 핵심 시설 중심의 패키지(package) 특성을 가지며, 데이터와 실적 보유 시 지속가능 한 시장 창출이 가능한 고부가가치 시장이다. 넷째, 전 세계 선도 설계회사의 경우, 이미 새롭게 나타나는 수요에 대한 지속적인 연구 개발을 통해 시장 선점을 위한 노력을 지속하고 있으며, 컨설팅과 마스터 플랜 수립을 통해 건축설계 및 실내 건축설계로 이어지는 새로운 수요의 특징을 이용한 수주 전략을 활용하고 있다. 다섯째, 따라서, 국내 대형 설계회사의 지속가능한 성장과 경쟁력 강화를 위해서는 사업 대상 측면에서 6가지 메가트렌드에 발생되는 새로운 수요를 선점하기 위한 노력이 필요하며, 사업 영역 측면에서는 컨설팅과 마스터 플랜 등 고부가가치 영역의 경쟁력을 키우기 위한 노력이 함께 이루어 져야 한다. 이를 위해서는 지식재산(Intellectual Property)의 생산과 확보가 중요하다. 건축설계 및 마스터플랜의 수립과정에서 발생하는 데이터와 경험을 지속적으로 축적하고 이를 체계적으로 정보화함으로써, 기업의 독보적인 경쟁력이 될 수 있는 지식자산을 확보해야한다. 지식자산의 생산과 확보는 컨설팅, 매스터플랜, PM영역의 수주경쟁력의 핵심이 된다.

기계학습 기반의 IMU 보행 데이터와 Wi-Fi Fingerprinting을 이용한 실내 위치 추정

이동규 성신여자대학교 일반대학원 2023 국내석사

정보통신 기술의 발전과 실내 위치 정보 시장의 밝은 전망으로, 위치 기반 서비스에 대한 수요과 관심이 높아지고 있다. 위치추정에 일반적으로 사용하는 GPS는 실내에서의 수신 강도 및 수신 대역 문제로 실내에서 사용하기 적합하지 않다. 이에, 실내 위치추정을 위해 다양한 기술이 연구되고 있고, 대표적으로 저전력 블루투스 비컨, 초광대역, 관성 측정 장치, Wi-Fi 등이 있다. 특히, IMU 센서를 이용한 측위 방법은 전자기기 대부분에 센서가 내장되어있고, 주기적인 변화를 인식하여 연속적인 보행자의 위치를 추정할 수 있다. 그러나, 센서의 누적 오차와 낮은 정확도로, 다른 측위 기술과의 결합이 필수적이다. Wi-Fi를 이용한 측위 방법 중 Fingerprinting을 이용한 측위 방법은 Wi-Fi AP의 위치를 알 필요가 없고 건물 대부분에 Wi-Fi AP가 설치되어있어, 추가적인 인프라 구성 비용이 들지 않는다. 그러나 데이터 사전 수집 비용이 비교적 크고 주기적인 데이터 갱신이 필요하다. 본 논문은 기계학습 기반의 IMU 센서 데이터 위치추정 모델을 구성하여 보행자의 위치를 실시간으로 추정하다가, 기존 Wi-Fi를 이용한 추정 방법보다 더욱 효율적으로 구성한 모델이 실내에 임의로 정한 랜드마크를 식별할 때마다 파티클 필터를 이용하여 위치를 보정 한다. 이처럼, Wi-Fi 추정 모델을 기존 방법이 아닌, 효율적인 방법으로도 융합 알고리즘을 통해 높은 정확도의 위치추정 결과를 얻을 수 있는 방법에 대해 제안하였고, 실제 실내에서 보행한 데이터로 결과를 분석하였다.

도시계획 수립시 시민 맞춤형 빅데이터 활용에 관한 연구

김태형 성균관대학교 일반대학원 2015 국내박사

도시계획에 있어서 시민은 언제나 가장 먼저 고려되어야 할 존재였다. 도시에서부터 국가에 이르는 도시기본계획은 지방 정부의 정책에서부터 가깝게는 시민 개개인의 생활양식에 이르기까지 광범위한 영향력을 행사해왔다. 과거에는 도시계획을 수립하는 과정에서 일반시민은 의견도 제시하거나 의사 결정 과정에 영향을 줄 수 없는 수동적인 의미의 소비자로만 존재하였다. 그러나 최근의 도시계획은 도시 사회 패러다임의 변화로 말미암아 공급자 중심의 계획에서 벗어나 수요자 중심의 참여·합의·결정·집행을 중시하는 계획으로 빠르게 전환되고 있다. 정보통신기술의 발달로 시민의 의사를 묻고 그들의 요구사항을 반영하는 창구가 다변화됨에 따라, 시민 지향적 행정의 변화도 자연스럽게 모색되었다. 시민을 ‘고객’으로 생각하여 행정 대상이 되는 시민(고객)의 만족을 극대화하기 위한 형태로 서비스들이 변화되고 있는 현실에서, 시민에 대한 전반적인 재고도 절실해졌다. 시민에 대한 행정적 태도 변화와 함께 중요한 것은 데이터에 대한 기술 및 사회환경의 변화이다. 유래없을 정도로 데이터가 폭발적으로 유통되는 현대사회에서 데이터를 어떻게 다루고 처리하느냐는 모두의 관심사이자 현안이다. 본 연구에서는 데이터를 단순히 자료에만 머무르게 하는 것이 아니라 시민의 욕구를 반영한 자료로서 시민을 유형화하고 그를 통해 맞춤형 행정 서비스로 나아가야 하는 것이 그 핵심이며 , 데이터를 기반으로 객관적이고 과학적인 접근방식을 통해 도시 운영 및 사회 현안에 대응하여 더 나은 미래사회로의 방향을 모색한다는 관점에서 빅데이터 분석 활용의 가능성을 논의하였다. 연구 결과, 빅데이터의 활용은 의사결정과정에서 수요자의 역할을 크게 증대시키며 객관화된 데이터의 활용은 의사결정과정의 초기 단계인 대안의 탐색에 있어 보다 다양한 원천이 활용할 수 있다는 점을 모색하였고, 도시 환경에서 발생하는 문제를 해결하기 위하여 다양한 분야의 데이터를 활용·분석함으로써 가치 있는 정보로 추출하고 생성된 지식을 바탕으로 능동적인 대응과 미래 변화를 예측하기 위한 방법론으로서 데이터의 활용 가능성을 제시하였다. 향후 정책의사결정자 및 관련 산업 종사자들에게 빅데이터는 도시계획수립에서 보다 개선된 결과를 얻고 생산성을 높이기 위한 수단으로, 시민의 욕구를 보다 적극적으로 파악함으로써 객관적 혹은 보완적 측면의 효율적인 역할을 기대해 본다.

무인비행체의 근접사진측량을 이용하는 교량 처짐 추정기법

이동환 성균관대학교 일반대학원 2019 국내박사

최근 안전에 관심이 증가하면서 시설물에 관리의 중요성이 증가하고 있다. 구조물의 건전성을 관리하는데 처짐은 중요한 지표로 활용되고 있다. 구조물의 처짐을 계측하기 위해 다양한 기법들이 적용되고 있다. 하지만 기법 대부분이 시간적, 경제적, 공간적 제약조건이 있다. 이를 개선하기 위해 무인비행체의 근접사진측량을 이용한 구조물 처짐 추정기법이 필요하다. 간편하고 효율적인 구조물 유지관리를 위해 근접사진측량과 무인비행체를 활용한 교량 처짐 추정기법을 개발하였다. 무인비행체로 촬영한 구조물 영상을 확보하였다. 빛 환경에 영향이 큰 광학기기의 특성상 영상개선기법을 적용하여 영상을 개선하였다. 개선된 영상을 근접사진측량과 SVR을 이용해 처짐을 추정하였다. LVDT로 측정한 처짐 계측치와 비교하여 처짐 추정치의 정밀도를 검증하였다. 영상개선기법 적용에 따른 처짐 추정지의 정밀도를 검증하기 위해 일반영상과 개선된 영상에 처짐 추정기법을 적용하여 처짐 추정치를 도출하여 LVDT로 측정한 처짐 계측치와 비교하였다. 근접사진측량을 검증하기 위해 시험체 I형 거더와 Box형 거더를 제작하여 실내 정적 재하 시험을 진행하였다. 시험체에 하중을 가하여 목표 처짐을 발생시키고, 케이스별로 촬영을 진행하였다. 촬영된 영상으로 제안된 기법을 적용하여 케이스별 처짐 추정치를 도출하였다. LVDT로 측정한 처짐 계측치와 근접사진측량을 이용한 처짐 추정치를 비교하여 정밀도를 분석하였다. 무인비행체를 활용하기 전에 카메라를 이용하여 공용 중 교량을 대상으로 처짐 추정기법을 적용하였다. 정적 재하 시험을 진행하여 하중 케이스에 맞추어 교량의 시험대상 경간을 촬영하였다. 촬영된 영상을 이용하여 처짐 추정치를 도출하였다. 구조물의 처짐 추정치는 LVDT로 측정한 처짐 계측치와 비교를 통해 정밀도를 검증하였다. 무인비행체를 이용한 구조물의 처짐 추정 기법의 검증을 위해 시험체에 실내 정적 재하 시험을 진행하였다. 무인비행체를 이용하여 촬영한 사진을 영상개선기법을 적용하였다. 개선된 영상에 근접사진측량과 SVR을 적용하여 구조물의 처짐 추정치를 도출하였다. 무인비행체를 이용한 처짐 추정치를 비교하기 위해 일반 DSLR 카메라인 Canon 750D와 Sony a7r3를 이용하여 도출된 처짐 추정치를 도출하였다. 이를 LVDT로 측정한 처짐 계측치와 비교하여 구조물의 처짐 추정치 정밀도를 평가하였다. 무인비행체의 근접사진측량을 이용하여 교량 처짐 추정기법을 개발하였다. LVDT로 측정한 처짐 계측치와 비교하여 정밀도를 검증하였다. 실제 구조물에 적용될 경우, 경제적 시간적 제한조건을 개선할 수 있다. 특히 무인비행체를 활용할 경우, 구조물의 접근성을 해결할 수 있다. 제안된 기법을 적용하면 효과적인 구조물 관리가 이루어지고, 스마트 시티 구현에 기여할 수 있다.

서울 저층주거지의 생활인프라 적용방향에 관한 연구

신지훈 성균관대학교 일반대학원 2019 국내석사

저층주거지는 서울시 주거의 50%이상을 차지하는 주거 유형으로 최근 건물의 노후도와 빈집의 증가로 안전, 화재, 위생 등의 환경적 문제를 갖고 있는 대표적인 주거유형이다. 저층주거지와 비교대상인 아파트는 지속적인 공급정책으로 꾸준히 증가할 뿐만 아니라 더 좋은 수준의 삶의 질을 제공하기 위한 생활인프라가 공급기준에 따라 적절히 설치되었다. 하지만 저층주거지는 건축 및 세대밀도가 증가했음에도 불구하고 생활도로, 주차장, 생활편익시설, 오픈 스페이스 등의 생활인프라의 추가 공급이 이루어지지 않아 주거환경은 악화되고 있는 실정이다. 따라서 노후화 및 슬럼화가 지속되는 저층주거지를 아파트 수준의 생활환경으로 조성하기 위해서는 생활인프라의 공급 및 개선이 매우 중요하다 볼 수 있다. 이를 위해 이 연구는 서울시 저층주거지 내 생활환경의 질적 향상을 위한 생활인프라를 공급하기 위해 거주자 수요 및 지역 특성을 파악하고 이에 적합한 시설을 도출하여 저층 주거지 문제 해결을 위한 구축방안을 제시하고자 한다. 이는 저층 주거지 환경 개선 문제 해결 뿐 만 아니라 저층주거지의 공동체 회복과 삶의 질 향상이라는 시대적 가치를 충족할 수 있을 것이다. 이 연구에서는 이론적 고찰을 통해 저층주거지와 생활인프라의 개념을 설정하고, 공동체(Community) 공간단위 분석 및 생활인프라 관련 법·제도적 기준과 국·내외 생활인프라 관련 정책 동향에 대해서 살펴보았다. 그 다음으로는 서울 저층주거지 실태와 수요조사 및 서울시 생활인프라 현황조사를 통해 주거환경에 대한 분석을 진행하였다. 이를 바탕으로 서울 저층주거지역에 공급이 시급한 생활인프라를 도출하고, 생활인프라를 구축할 수 있는 방안으로 거점설정과 공급측면에서는 빈집과 학교·유휴시설 활용 등을 통한 공급방안을 제시하였다. 서울 저층주거지의 삶의 질 향상을 위한 생활인프라 공급을 위해 보행권을 기준으로 하는 거점 선정이 매우 중요하다고 볼 수 있다. 페리의 근린주구론에서 거점시설에서 도보 5∼10분 거리의 약500m 정도의 보행권을 그린주구의 이상적 규모로 보고 있으며, 현대로 와서 서울 생활권계획에서도 도보 10분에 도달할 수 있는 시설의 공급 및 유아, 노약자가 갈 수 있는 보행반경을 구분하여 시설 공급에 있어서 보행권을 기준으로 하는 거점의 선정은 매우 필수적인 요소라고 볼 수 있다. 거점시설 마련과 함께 생활인프라 공급을 위한 공간마련방안도 매우 중요하다. 현재 꾸준하게 증가하고 있는 빈집자원과 학생 수의 감소로 인한 학교의 공간과 공공부지의 적극적인 활용을 통해 생활인프라를 공급할 수 있는 기반이 마련된다면 빈집으로부터 발생하는 주거환경의 안전·위생 등 문제를 해결하고 지역의 활성화를 도모할 수 있다. 이를 해결하기 위해 생활인프라 공급이 원활하게 이뤄질 수 있도록 법·제도의 기준을 정비하여 서울 저층주거지역 곳곳에 생활인프라가 마련될 수 있는 기반이 시급히 마련되어야 한다. 향후 이 연구에서 도출된 생활인프라 시설과 구축방안을 토대로 현재 서울 저층주거지역에 적용 가능성에 대해 구체적인 검토와 실증이 필요하며, 생활인프라 공급을 위한 거점시설과 접근성에 대한 추가적인 연구는 지속적으로 진행되어야 할 것이다. 더 나아가 단순한 공급방안 제시뿐만 아니라 지속적인 모니터링을 통해 지속적인 시설관리가 필요하며 주민수요에 유연하게 대응할 수 있도록 적합한 지원체계가 구축되어야 할 것이다. The low-rise residential area is a type of residential type that occupies more than 50% of the residences in Seoul. It is a representative type of residential type that has environmental problems such as safety, fire and hygiene due to the increase in the number of old buildings and empty houses. Low-rise residential areas and comparable apartments have steadily increased in terms of ongoing supply policy, and the living infrastructure to provide a better quality of life has been set up in accordance with supply standards. However, despite the increase in the density of construction and households, low - rise residential areas have not been supplied with living infrastructure such as life roads, parking lots, life convenience facilities, and open spaces. Therefore, it is very important to supply and improve the living infrastructure in order to create low-rise residential areas where aging and slumming are continuing at the apartment level. The purpose of this study is to identify the demand and characteristics of residents to provide living infrastructure to improve the quality of living environment in Seoul low - rise residential area, This will not only solve the problem of improving the low-rise residential environment, but also meet the time value of community restoration and improvement of the quality of life in low-rise residential areas. In this study, the concept of low - rise residential area and living infrastructure was set up through the theoretical review, and the analysis of community space unit and laws and institutional standards related to living infrastructure and policy trends related to national and international life infrastructure were examined. Next, we analyzed the residential environment through surveying the actual condition of low - rise residential districts in Seoul, demand survey and current status of Seoul 's living infrastructure. Based on this, we proposed a supply plan through the use of vacant houses and schools and idle facilities in terms of establishing bases and supply side as a way to derive life infrastructure that is urgently needed in Seoul low - rise residential area and build a living infrastructure. It is very important to select a base based on the pedestrian rights in order to supply living infrastructure to improve the quality of life of low - rise residential areas in Seoul. It is an ideal scale of about 500m walk about 5 ~ 10 minutes walking distance from the base facility in the vicinity of Perry. It is a very important factor to distinguish the walking radius of infants and elderly people and to select a base point based on the pedestrian rights in provision of facilities. It is also very important to provide a space for provision of living infrastructure along with the establishment of base facilities. If the foundation of providing the living infrastructure through the active use of the vacant space resources and the number of the students due to the steady increase in the number of students and space in the school is solved, We can plan activation of area. In order to solve this problem, it is urgent to lay the foundations for laying down living infrastructure in Seoul low-rise residential areas by improving the standards of laws and systems so that the supply of living infrastructure can be smoothly achieved. Based on the living infrastructure facilities and construction plans derived from the study in the future, it is necessary to examine and demonstrate the applicability to the present low-rise residential areas in Seoul. Further research on the base facilities and accessibility for the supply of living infrastructure should be continued something to do. Furthermore, it is necessary not only to provide simple supply plans, but also to provide sustainable facility management through continuous monitoring and appropriate support system to flexibly respond to the demand of residents.

스마트시티 리빙랩 구현을 위한 규제 샌드박스 도입방안 연구

최현요 성균관대학교 일반대학원 2019 국내석사

최근 도시 인구의 급격한 증가로 인해 고밀화, 환경 문제, 에너지 문제 등이 끊임없이 발생하면서 세계 각국은 도시의 지능화를 통해 도시문제를 해결하기 위한 ‘스마트시티’에 집중하고 있다. 2000년대 말부터 기존 Top-down 방식의 단순 도시지능화 보다는 ‘수요자가 직접 참여하여 도시문제를 해결할 수 있는 지속가능한 생태계’를 조성하는 것에 집중하고 있으며, 테스트베드 개념을 확대한 ‘리빙랩(Living Lab)’이라는 개념이 등장하였다. 리빙랩이란 주민들을 혁신주체로 인식하고, ‘개방형 혁신’이라는 새로운 혁신 모델을 적용하여 사용자와 생산자가 공동으로 혁신을 만들어가는 실험실로 정의된다. 이러한 리빙랩이 실질적으로 구현되기 위해서는 혁신기술 적용에 있어 현행법상 규제되는 장애요인에 대한 완화가 필요하다. 따라서 일정 기간 기존 규제를 면제하거나 유예시켜주는 제도인 ‘규제 샌드박스’와 같은 정책적 장치가 마련되어야 한다. 2019년 우리나라 정부는 ‘규제 샌드박스 5법’을 제정하여 ICT, 금융, 산업융합 등의 분야에 혁신적인 기술을 촉진할 수 있도록 기반을 마련하였으나, 참여와 혁신이 목적인 리빙랩에 적용하기에는 현실적으로 어려움이 있다. 본 연구에서는 스마트시티 리빙랩 구현을 위해 고려되어야 하는 요소들을 도출하여 이를 통해 국내외 규제 샌드박스 사례를 비교 분석하고, 이를 종합하여 스마트시티 리빙랩에 맞는 규제 샌드박스 도입 방안을 제시하고자 한다. 우선 선행연구를 기반으로, 스마트시티 리빙랩에 대한 다학제적 접근을 통해 경제적·정책적·사회적·기술적 이슈를 도출하였다. 첫째, 경제적 측면으로는 ①지역적 군집을 통한 혁신생태계 조성, ② 기술진보를 위한 연구개발활동 그리고 ③사용자 주도혁신을 도출하였다. 둘째, 사회·정책적 측면으로는 ④시민-산업계-학계-공공 협력, ⑤수요중심의 도시문제해결 그리고 ⑥시스템 전환으로 도출하였다. 셋째, 기술적 측면에서는 ⑦공공데이터 개방, ⑧데이터 비식별화 그리고 ⑨데이터허브(플랫폼)로 도출하였다. 이어서 국내외로 추진되는 ‘규제 샌드박스’ 사례를 비교·분석하였으며 앞서 도출한 리빙랩 구성요소의 여부를 판단하고 스마트시티 리빙랩 구현을 위해 보완되어야 할 사항들을 제시하였다. 종합하자면, 스마트시티 리빙랩을 위한 규제 샌드박스를 도입하기 위해서는 ①특정산업에 제한을 두지 않고, ②지역적 특성을 고려하여 대상지를 한정하는 것이 중요하며, ③절차에 대한 간소화가 이루어져야한다. 또한 가장 중요하게 부각되는 것은 ④시민을 혁신과정에 포함하는 체계가 필요하며, ⑤혁신활동에 초점이 맞춰지도록 정부의 촉진·지원책과 산-학-민-관간 상호작용 체계 , 그리고 ⑥공공데이터 활용을 위한 기반을 마련해야한다는 결론에 도달하였다.

하이브리드 기계학습 모델 기반 건물 설비 시스템 최적 제어

박성호 성균관대학교 일반대학원 2019 국내석사

최근 친환경 저에너지 건축에 대한 관심이 증가하고 건물의 유지관리 측면에서 에너지 절감의 필요성이 대두되면서 건물에너지 관리시스템(Building Energy Management System, BEMS)의 도입이 확산되고 있다. 이에 따라 BEMS에서 축적되는 데이터를 활용하고자 하는 연구들이 활발하며 black-box 모델링 접근 중 하나인 기계학습 모델도 그 중 하나이다. Sane et al.(2006)의 연구에 따르면 건물의 에너지 사용량 중 32%는 HVAC 시스템에 의해 소비되는 에너지이다. 따라서 에너지 절감을 위한 많은 연구들에서는 HVAC 시스템의 동적 거동을 모사할 수 있는 시뮬레이션 모델을 제작하여 고장진단예측(fault detection and diagnosis), 모델 기반 예측 제어(model predictive control), 시스템 성능 예측(performance prediction for optimal operation)등에 활용하여 에너지 절감을 시도하고 있다. 이와 같은 에너지 절감을 위한 제어는 모두 시뮬레이션 모델을 기반으로 하며, 시뮬레이션 모델은 현재 대부분의 건물의 운영방식인 운영자의 경험적(rule of thumb) 판단과 달리 정량적이고 과학적인 출력물을 가지고 제어여부를 판단할 수 있다. 시뮬레이션 모델의 접근 방법은 크게 white-box 모델 접근, grey-box 모델 접근, black-box 모델 접근이 있으며, white-box 모델 접근은 제 1법칙 기반의 ISO-13790과 같은 규범적 모델(normative model) 또는 동적 시뮬레이션 도구(EnergyPlus, TRNSYS) 기반 모델을 활용한 방법으로 구분된다. Grey-box 모델은 white-box 모델 접근과 black-box 모델 접근의 장점을 취한 접근 방법이며, white-box 모델 접근을 기초로 측정된 데이터를 통해 모델의 보정이나 미지변수들의 추정을 통해 실제와의 차이를 줄이는 방식의 접근이다. Black-box 모델 접근은 BEMS와 같이 측정 장비로 계측된 데이터를 활용하여 시스템의 동적 거동을 표현하는 접근으로서, white-box 혹은 grey-box처럼 모델 작성에 고도의 전문 지식이 요구되지 않고 다수의 미지변수에 대한 추정이 불필요하다. 하지만 black-box 모델은 실제 측정된 데이터의 관계만으로 작성된 모델이기 때문에 데이터의 질(quality), 양(quantity), 다양성(diversity)에 지배적인 영향을 받는다. 따라서 black-box 모델의 개발단계에서는 이 데이터의 3가지 쟁점을 주의하여야한다. 본 연구에서는 서울시 소재 사무용 건물의 실제 BEMS 데이터를 기반으로 대표적인 black-box 모델인 기계학습 모델(artificial neural network)을 개발하면서 상기한 black-box 모델, 즉 기계학습 모델의 문제점 및 한계점을 인식하였다. 또한 건물 설비시스템의 최적 제어 과정에서의 기계학습 모델의 대안으로서 물리적 회귀 수식이 결합된 하이브리드 기계학습 모델(hybrid machine learning model)을 제시하였으며, 개발된 ANN 모델의 예측 유효 범위 확인을 위하여 가우시안 혼합 모델(gaussian mixture model)을 제시하였다. 또한 본 연구에서 최종적으로 개발된 하이브리드 기계학습 모델과 ANN 모델을 비교 분석하였다. 하이브리드 기계학습 모델은 단순 기계학습 모델의 한계점을 보완한 모델이며, 데이터의 다양성이 부족한 시스템의 모델을 제작할 경우 기계학습 모델의 대안으로서 적용 가능 할 것으로 기대한다. 한편 본 논문의 목적은 건축물의 설비시스템 기계학습 모델 제작과정에서의 주의할 기계학습 모델의 쟁점을 상기시키고, 하이브리드 기계학습 모델과 같은 대안 탐색 과정을 통해 향후 건물의 설비시스템 시뮬레이션 모델의 연구방향을 제시하는 것이다.

신축 공동주택의 실내공기질 분석을 통한 베이크아웃 방안 연구 : LH 실측자료를 중심으로

김배일 성균관대학교 일반대학원 2016 국내석사

소득증가에 따른 생활수준 향상 등으로 건강한 주거환경에 대한 욕구도 급증하고 있음에도 오염된 실내공기로 인한 각종 환경성질환 환자 수는 증가하고 있는 실정이다. 최근에는 에너지 절감을 위해 단열성 및 기밀성이 우수한 건축자재의 사용과 석유화학물질이 다량 포함된 바닥재, 가구재 등 건축내장재 사용의 증가로 실내 공기오염이 더욱 심화되고 있다. 본 연구에서는 주택의 실내공기질과 관련된 정부정책과 실내공기질 및 베이크아웃 관련연구를 고찰하고, 신축 공동주택의 실내공기질 측정 자료를 정량적으로 분석하여 보다 효과적인 베이크아웃(플러쉬아웃) 시행을 위한 기초자료로 제공하고자 연구를 실시하였으며 그 연구결과는 다음과 같다. 첫째, 측정하는 실내온도에 따른 오염물질 방출량을 비교분석한 결과 온도가 높아질수록 내장재 등에 흡착되어 있는 오염물질 방출량이 급격하게 증가하는 것을 알 수 있었다. 향후 이를 감안하여 현재의 베이크아웃 시행 기준온도를 상향 조정하는 방향으로 검토가 필요한 것으로 판단된다. 둘째, 소형평형(국민임대, 영구임대)에 비하여 중형평형(공공분양, 공공임대)에서 벤젠을 제외한 전 항목에서 오염물질 방출량이 많았다. 이는 넓은 평형에서 가구 등 건축자재 사용량이 많은 것에 기인하는 것으로 추정되므로 주택평형에 따라 베이크아웃 시행시간의 구분 적용이 필요하다. 셋째, 계절별 측정값 분석에서 대부분의 오염물질이 여름에 증가하고 특히 발암물질인 폼알데하이드는 여름이 겨울대비 약 122% 증가하므로 여름철 입주세대는 냉방을 자제하고 실내환기량을 최대한 증가하는 방법으로 지속적인 실내공기질 관리를 할 필요가 있다. 넷째, 층별 분석에서 중층부(13∼15층)에 비하여 저층부(1∼3층)와 고층부(18∼20층)의 오염물질 방출량이 낮게 측정되었으므로 이를 고려한 베이크아웃 시행이 필요한 것으로 판단된다. 다섯째, 측정 평균값은 권고기준 대비 오염물질별 적게는 8%에서 많게는 34%에 불과하므로 권고기준 조정 검토가 필요하며, 측정할 세대의 선정은 무작위로 선정하여 측정토록 할 필요가 있다. 비록 조사 분석한 연구대상이 특정 건설사 자료를 대상으로 하여 한계성은 있을 수 있지만 연구결과는 효과적인 베이크아웃(플러쉬아웃) 시행을 위한 기본방향 설정을 위한 자료로 활용되어 신축 공동주택의 입주초기 실내공기 환경 개선에 기여할 수 있기를 바라며, 향후 공동주택에 대한 표준적인 베이크아웃 기준 수립을 위한 세부적인 추가 연구가 이어지기를 기대한다. Although the desire for a healthy living environment is rapidly increasing due to improvement of living standards accompanied by increase of the income, the issues of occupants’ suffering from various environmental diseases by contaminated indoor air is remained unsolved. In recent years, the indoor air pollution has been exacerbated by increase of use of excellent building materials in an airtight and thermal insulation, and interior building materials for the floor and furniture including a large amount of petrochemical substances. This study investigated government policies related to the indoor air quality of housing and literature relevant to the indoor air quality and the bake-out. In addition, it quantitatively analyzed the measured data about the indoor air quality of new apartments and suggested an effective bake-out method. The results are as follows: First, as a result of comparative analysis it was found that on emission of pollutants has increased along with the indoor air temperature. Therefore, it is required to raise the current reference temperature of the bake-out. Secondly, more pollutants, except the Benzene, were emitted in the medium-sized housing (consisting of sales housing and public rental housing) than in the small-sized housing (national rental housing and permanent rental housing). This is because more interior materials were used in the medium-sized housing than in the small-sized housing. It means that it is necessary for the bake-out time to be adjusted on the basis of the size of housing. Third, in the analysis of seasonal measurements, most pollutants were increased in the summer. Especially Formaldehyde, a carcinogen, was increased by a factor of 1.2 in the summer compared to the winter. Therefore, residents who move in the housing during the summer should pay attention to the indoor air quality by increasing amount of ventilation as much as possible. Fourth, the air quality of the lower (from floor 1 to floor 3 ) and higher level apartments (floor 18 to floor 20) are better than the middle level apartments (floor 13 to floor 15). Fifth, the average value of the measurement ranged from the only minimum rate of 8 percentages to the maximum rate of 34 percentages for each pollutant substance compared to the recommended reference. Thus, the recommended reference for the amount needs to be adjusted and houses to be measured should be selected at random.

자율주행자동차 도입을 위한 근린주구 계획의 변화에 관한 연구

한승균 성균관대학교 일반대학원 2019 국내석사

새로운 교통수단의 등장과 교통기반시설의 건설은 도시를 팽창시킴과 동시에 도시 내부의 이동 방식을 변화시킴으로써 도시의 규모와 더불어 내부 모습이 변화하는 주요한 원인이 되어왔다. 이러한 관점에서 오늘날 차세대 교통수단으로 거론되는 자율주행자동차 또한 도시 공간의 변화에 영향을 줄 것으로 예상된다. 자율주행기능에 따라 교통기반시설의 효율성이 크게 증가할 것으로 예상되며, 이에 주차, 교통 체증 등과 같은 도시 문제들을 해결할 수 있을 것으로 예상된다. 반면, 교통수단과 도시 공간의 변화가 밀접한 관련이 있음에도 불구하고, 자율주행자동차의 도입에 따른 도시공간의 변화를 수용하기 위한 도시 계획‧설계분야에서의 논의는 상대적으로 많이 다뤄지지 않는 실정이다. 이에 본 연구에서는 근린주구를 대상으로, 자율주행자동차의 도입을 위한 도시 공간의 변화 방향을 규모, 밀도, 시설 배치 등 다양한 계획 항목을 통해 제시하고자 하였다. 본 연구는 이론적 고찰을 통해 근린주구 계획이론들을 비교함으로써 근대부터 현대까지의 근린주구 계획의 변화 방향을 정리하였다. 이후, 문헌 연구를 바탕으로 자율주행자동차의 도입에 따른 도시공간의 변화를 분석하였다. 마지막으로 선행 프로젝트, 연구에 제시된 자율주행자동차 도입에 따른 근린주구의 계획개념(Concept) 및 정책적 고려사항을 정리하였으며, 이를 바탕으로 향후 예상되는 근린주구 계획의 주요 항목별 변화를 도출하였다. 근린주구의 규모는 페리의 근린주구론부터 더글라스 파르의 지속가능한 근린주구 모델까지 도보 5~10분 거리의 400~900m 보행권을 이상적인 크기로 제시하고 있다. 반면, 자율주행자동차 도입에 따라 근린주구의 규모는 내부적으로 운행하는 자율주행셔틀, 대중교통수단 이용을 지원하는 보조금 정책 등을 활용할 경우, 선행 계획이론에서 제시된 반경보다 확대될 수 있다. 한편, 교통기반시설 효율 증가로 발생하는 유휴공간을 공동주택, 편의시설, 업무시설 등으로 다양하게 개발할 수 있게됨에 따라, 자율주행자동차가 도입된 근린주구에서는 현대 근린주구 계획이론에서 추구하는 고밀의 복합용도의 토지이용계획이 더욱 뚜렷히 나타나게 될 것으로 예상된다. 커뮤니티 시설의 경우, 자율주행자동차 도입에 따른 유휴 공간을 활용함으로써 다변화되는 수요에 맞는 다양한 시설을 구축할 수 있을 것으로 전망된다. 공유 경제, 1인 가구 증가 등 사회적 변화에 대한 다각적인 접근이 필요함과 동시에 근린주구 단위의 커뮤니티 시설(중심부에 위치)과 지역 단위의 커뮤니티 시설(경계부 위치, 교통의 결절점과 인접)을 구분하여 계획하는 차별화 전략이 필요하다. 가로의 경우, 보행자 우선의 보차혼용도로로 계획되는 것은 현대 근린주구 이론과 동일하지만 차선수가 감소하게 되고, 그 자리를 대형 대중교통 전용차선, 녹지 등의 용도가 대체할 것으로 예상된다. 특히, 노상주차공간이 감소하고, 시스템에 의해 차량주행이 제어됨에 따라 도로변은 녹지, 소형 상점, 등으로 실시간 수요에 맞게 다양하게 활용될 것이다. 근린 경계의 간선도로의 경우, 대중교통의 허브 역할을 수행하게 되며, 근린 내부 도로의 경우, 모퉁이마다 승‧하차를 위한 공간을 마련하여, 소형 자율주행셔틀, 택시를 위한 정류장의 역할을 수행할 것으로 예상된다.

머신러닝을 활용한 건설근로자 중대사고 위험성 예측 모델

최종고 성균관대학교 일반대학원 2019 국내석사

건설 산업의 산업 재해율 및 사상자 수는 2011년 이후 7년간 계속 증가해왔다. 본 논문의 목적은 대한민국 공공기관이 기록한 산업 재해 자료를 바탕으로 기계 학습을 활용하여 건설 현장의 근로자에게 발생할 수 있는 중대사고의 위험을 예측할 수 있는 모델을 개발하는 것이다. 개발된 모델을 활용하면 안전 관리자는 건설현장의 위험도 높은 근로자, 작업팀, 협력업체를 효율적으로 관리할 수 있다. 수집된 데이터는 2011년부터 2016년까지 고용노동부에서 수집한 사고사상자 137,323건과 사고사망자 2,846건이다. 이 데이터는 연령, 성별, 근속년수, 공사유형, 고용 규모, 그리고 사고 발생 일자 항목들로 구성된다. 기계학습에 앞서 데이터 분포를 설명한다. 기계학습 방법으로 로지스틱회귀 분석, 클러스터 분석, 의사결정나무, 랜덤포레스트, 에이다부스트를 이용한다. 각 모델의 성능을 비교하기 위해 AUROC를 사용한다. 비교 결과 랜덤포레스트의 AUROC가 0.9262로 가장 높다. 이는 92.62%의 예측률로 사고 발생시 사망 위험성이 높은 근로자를 분류할 수 있음을 의미한다. 마지막으로 도출된 모델과 기존 건설현장에 설치된 출퇴근 및 출입관리 시스템을 연계하여 활용하는 안전관리 방안을 제시한다.