프랙탈 트리를 활용한 실내 공기질의 종합적 시각화 = Comprehensive Air Quality Visualization Using Fractal Tree

국문 초록 (Abstract)

실내 거주자의 삶의 질에 영향을 끼치는 실내 공기질 정보는 다차원적이다. 실내 공기질을 이루는 구성 요소는 온도, 습도, 미세먼지 등으로 다양하다. 이에 더해, 이들 구성요소는 위치와 시간에 따라 유의미한 차이를 보인다.
다차원적인 실내 공기질을 표현하는 기존의 방법들은 대부분 분석적으로 표, 그래프, 수치 등을 활용하고 있다. 최근 들어, 다차원적인 정보의 시각화의 중요성이 대두되면서, 실내 공기질을 표현하는데 데이터 시각화와 같은 기법들을 활용하기 위한 연구들이 시도되고 있다. 본 연구는 다차원적인 실내 공기질을 시각화하기 위한 연구로, 데이터 시각화와 미디어 아트 중 프랙탈 트리 기법을 활용하여 실내 공기질의 종합적 시각화 방안을 제안하고자 한다.
이를 위해 본 연구에서는 데이터 시각화에 대해 분석하였으며, 데이터 시각화 요소와 시각화 방안을 바탕으로 실내 공기질 시각화 가이드라인을 설정하고 프랙탈 트리를 활용한 시각화 알고리즘을 실내 공기질의 종합적 시각화 방안으로 선택하였다.
프랙탈 트리를 활용한 시각화 알고리즘은 미디어 아트 등에서 활용되는 프로세싱 언어를 활용해 구현하였다. 프랙탈 트리를 활용한 시각화 알고리즘을 구현하기 위해 실내 공기질을 매개변수화 하였으며, 프랙탈 트리의 시각적 요소들을 매개변수화 하였다. 매개변수화 된 실내 공기질을 프랙탈 트리에 맵핑하여 프랙탈 트리를 활용한 시각화 알고리즘을 구현하였다.
한편 프랙탈 트리를 활용한 시각화 알고리즘의 적정성을 확인하기 위하여 실험을 진행하였다. 실험결과, 시각화 알고리즘으로 생성한 시각화 결과물을 통해 실내 공기질을 적절하게 유추하는 경향성을 보였다. 다만 몇몇 경우에 있어 예외가 발생하였기 때문에 이를 보완하는 과정 또한 필요할 것이다.
본 연구를 통해 제안한 실내 공기질 시각화 방안은, 다차원적인 실내 공기질 정보를 거주자가 종합적으로 파악하는 데 도움을 줄 것이다. 시각화 방안을 만들기 위해 제시한 프랙탈 트리 시각화 알고리즘은, 실내 공기질 뿐만 아니라 다양한 분야의 시각화에서 활용될 수 있을 것으로 기대한다. 또한 실내 공기질을 활용한 미디어 아트를 제작하는 데 있어 본 연구를 활용할 수 있을 것으로 기대한다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Indoor air quality (IAQ) consists of various factors such as temperature, humidity, and micro dust, which varies depending on location and time. The IAQ is multi-dimensional information that is mainly represented analytically using tables, graphs, and figures. Recent studies have attempted to apply data visualization and media art techniques to effectively represent multi-dimensional information. This study proposes a comprehensive visual representation rather than analytical representations to express IAQ. The proposed visual representation uses fractal trees, and employs data visualization and media art techniques for effective visualization.
  To this, this study analyzes data visualization. Based on the data visualization elements and visualization methods, IAQ visualization guidelines were set, and a visualization algorithm using fractal trees was selected as a comprehensive visualization method for IAQ.
  Visualization algorithm using fractal tree is implemented by using processing language. To implement algorithm, this study parameterized IAQ and fractal tree, and mapping them. Experimental results show that a significant association between the IAQ and user's response to visualization.
  The proposed IAQ visualization method will help residents to comprehensively grasp multidimensional IAQ. The fractal tree visualization algorithm proposed to make the visualization is expected to be used not only for IAQ but also for various fields of visualization. It is also expected that this research can be used to produce media arts using IAQ.

목차 (Table of Contents)

• 요약 ⅰ
• I. 서 론 1
• 1. 연구의 배경 및 목적 1
• 2. 연구 과정 3
• II. 기존연구 및 이론적 고찰 4
• 1. 실내 공기질 4
• 2. 기존의 실내 공기질 시각화 관련 연구 5
• 3. 데이터 시각화와 미디어아트 8
• 4. 프랙탈과 프랙탈 트리 9
• III. 실내 공기질 시각화 가이드라인 및 방안 11
• 1. 데이터 시각화 11
• 2. 실내 공기질 시각화 가이드라인 설정 14
• 3. 실내 공기질의 종합적 시각화 방안 16
• .
• IV. 프랙탈 트리를 활용한 시각화 알고리즘 18
• 1. 알고리즘 개요 18
• 2. 실내 공기질의 매개변수화 19
• 3. 프랙탈 트리의 매개변수화 20
• 4. 실내 공기질과 프랙탈 트리 매개변수의 맵핑 27
• V. 알고리즘을 활용한 시각화 결과물 생성 사례 30
• 1. 데이터 생성 30
• 2. 데이터 전처리 31
• 3. 시각화 생성 결과물 32
• Ⅵ. 실험 34
• 1. 실험 목적 34
• 2. 실험 설계 34
• 3. 실험결과 36
• Ⅶ. 결론 41
• 참고문헌 42
• Abstract 44