인파 밀집 대응 의사결정 지원을 위한 인터랙티브 군중 시뮬레이션 및 동적 제어 기술 = Interactive Crowd Simulation and Dynamic Control Techniques for Supporting Decision-Making in Crowd Congestion Response

국문 초록 (Abstract)

GPU의 대규모 병렬 처리 능력은 대규모 군중 시뮬레이션의 실시간화를 가능 하게 하는 핵심 기술이다. 그러나 이러한 고성능 기술이 비전문가의 실제 문 제 해결과 군중 안전 의사결정을 지원하는 실용적 도구로 이어지기 위해서는, 단순한 시뮬레이션 성능뿐만 아니라 사용자가 상황에 직접 개입하고 결과를 즉시 확인할 수 있는 상호작용성이 함께 요구된다. 본 논문은 인파 밀집 대응 을 위해 두 가지 동적 제어 접근을 제안하고 그 유용성을 분석한다. 첫째, 본 연구는 GPU 가속 Social Force Model 기반의 고성능 인터랙티브 군중 시뮬레이션 시스템을 제안한다. 이 시스템은 사용자가 장애물, 일방통행, 우/좌측통행과 같은 제어 도구를 실시간으로 배치·수정하고, 군중 밀도 변화와 병목 형성을 즉시 확인할 수 있도록 한다. 이를 통해 사용자는 여러 통제 전 략을 빠르게 비교하며 군중 밀집 문제에 대한 대응 방안을 수립할 수 있다. 사용자 연구에서는 정적 계획 조건과 인터랙티브 제어 조건을 비교하였으며, 실시간 피드백 기반의 인터랙티브 제어가 정적인 사전 계획보다 군중 밀집 위 험을 더 효과적으로 완화하고, 사용자의 예측 부담과 배치 판단 부담을 줄일 수 있음을 정량적 및 정성적으로 분석하였다. 둘째, 본 연구는 RVO 기반 이동형 가드레일 실험을 통해 미래형 물리적 군중 제어 장치의 가능성을 검토한다. 이 실험에서는 이태원 사고 현장의 지형적 특성을 참고한 H형 경사 지형을 구성하고, 울타리 미설치, 정적 울타리, 이동 형 가드레일의 세 조건을 비교하였다. 실험 결과, 고밀도 상황에서 이동형 가 드레일은 중앙 통로의 밀집 해소 시간을 효과적으로 단축하였다. 특히 7000 명 조건에서 울타리 미설치 조건의 밀집 해소 시간은 7.29분이었으나, 이동형 가드레일 적용 시 5.50분으로 감소하였다. 본 연구는 대규모 군중 시뮬레이션을 단순한 관찰 도구가 아니라, 실시간 의 사결정 지원과 이동형 물리적 제어 장치 검증을 위한 연구 플랫폼으로 확장한 다. 이를 통해 군중 안전 관리를 정적 사전 계획 중심에서 실시간 피드백 기 반의 동적 예방과 제어의 방향으로 발전시킬 수 있음을 보인다.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서론 1
• Ⅱ.관련 연구 5
• 2.1 군중 행동 모델링 5
• 2.2 Social Force Model 8
• 2.3 RVO 기반 지역 충돌 회피 모델 11
• 2.4 GPU를 이용한 시뮬레이션 가속 13
• 2.5 상호작용 기반 군중 제어와 이동형 제어 장치 16
• Ⅲ. 시스템 아키텍처 및 구현 19
• 3.1 하이브리드 경로 탐색: CPU의 전역 계획과 GPU의 지역 이동 22
• 3.2 GPU 시뮬레이션 코어 23
• 3.3 렌더링 파이프라인 직접 연동 및 정점 텍스처 애니메이션 26
• 3.4 대규모 에이전트 시뮬레이션 성능 28
• 3.5 저작 가능한 인터랙티브 제어 프레임워크 30
• Ⅳ. 사용자 평가. 34
• 4.1 참가자 및 실험 환경 34
• 4.2 실험 설계 및 절차 35
• 4.3 정량적 결과 43
• 4.4 인지 부하 평가의 근거와 해석 48
• 4.5정성적 결과 52
• Ⅴ.이동형 가드레일 기반 군중 흐름 제어 실험 54
• 5.1 연구 목적 55
• 5.2 실험 환경 56
• 5.3 RVO 기반 군중 시뮬레이션 59
• 5.4 이동형 가드레일 제어 전략 60
• 5.5 실험 조건 및 평가 지표 62
• 5.6 실험 결과 및 논의 63
• Ⅵ. 결론 및 향후 연구 67
• Ⅶ. 참고문헌 71
• VIII. 부록· 76
• IX. 영문 초록(ABSTRACT) 84