태양광 발전시스템의 출력성능 증대를 위한 변동제한 퍼지추론 MPPT가 적용된 DPP 시스템 : 변동제한 퍼지추론

전효찬 가천대학교 글로벌캠퍼스 일반대학원 2024 국내박사

In this study, a DPP system using improved variance-constrained fuzzy-inference MPPT is proposed to improve the output performance of photovoltaic generation system. In order to increase the stability and power production efficiency of photovoltaic generation systems, we looked at the trends in solar power generation system power conversion structures and the characteristics of MPPT control methods that have been studied until recently, and compared the pros and cons of each to construct a solar power generation system. An appropriate power conversion structure and control technique were adopted. In terms of the structure of the solar power generation system, the DPP system, which can control solar panels using only the power difference between solar panels, was adopted to minimize power conversion loss. In terms of controlling the photovoltaic generation system, research was conducted by adopting a fuzzy method that can identify similarities between data and infer conclusions like a human. As a result, an improved variance-constrained fuzzy-inference method, the fuzzy MPPT method based on change limit, was presented. This refers to a method that can prevent the voltage change amount from changing rapidly by comparing the past and current input data of the power change amount within the range of power change amount and voltage change amount and limiting the range close to 0. As a result of performing various simulation experiments with changes in solar radiation, the stability and maximum stability of voltage changes were found when applying the fuzzy MPPT method based on change limit presented in this paper compared to when applying the P&O method and when performing general fuzzy-based MPPT. It showed high system efficiency. As a result of building a solar DPP system and conducting an experiment by applying the variance-constrained fuzzy-inference MPPT method, it was verified that stability could be improved and power loss could be reduced compared to applying the P&O method and general fuzzy-based MPPT. 본 논문에서는 태양광 발전시스템의 출력성능 증대를 위하여 제안하는 변동제한 퍼지추론 MPPT(Maximum Power Point Tracking : 최대전력점 추적)가 적용된 DPP(Differential Power Processing : 차동전력조절) 시스템을 제시한다. 태양광 발전시스템의 안정성 및 전력 생산 효율을 높이기 위하여 최근까지 연구되었던 태양광 발전시스템 전력변환구조의 발전과정과 MPPT 제어 기법의 특성을 살펴보았으며 각각의 장·단점을 비교해 태양광 발전시스템을 구성하는 데에 있어 적합한 전력변환구조와 MPPT 제어 기법을 채택하였다. 태양광 발전시스템의 구조 면에서는 태양광 패널 사이의 전력차 부분만을 이용해 태양광 패널을 제어할 수 있는 DPP 시스템을 채택하여 전력 변환 손실을 최소화 시켰다. 태양광 발전시스템의 제어 면에서는 데이터들 간의 유사성을 파악하여 사람과 같이 결론을 추론할 수 있는 퍼지 기법을 채택하여 연구를 진행하였다. 그 결과 제안하는 퍼지 기법인 변동제한 퍼지추론 MPPT 기법을 제시하였다. 이는 전력 변화량과 전압 변화량의 범위 중 전력 변화량의 과거 입력 데이터와 현재의 입력 데이터를 비교하여 0에 근접한 범위를 제한함으로써 전압 변화량이 급격하게 변화하지 않도록 예방할 수 있는 기법을 의미한다. 일사량이 변화하는 다양한 모의실험을 수행한 결과, P&O 기법을 적용하였을 때와 일반적인 퍼지 기반 MPPT를 수행하였을 때보다 본 논문에서 제안하는 변동제한 퍼지추론 MPPT 기법을 적용하였을 때 전압 변화의 안정성 증대와 가장 높은 시스템 효율을 보였다. 태양광 DPP 시스템을 구축하고 제안하는 변동제한 퍼지추론 MPPT 기법을 적용하여 실험을 진행한 결과, P&O 기법과 일반적인 퍼지 기반 MPPT를 적용하였을 때보다 안정성을 높일 수 있었으며 전력 손실을 줄일 수 있다는 것을 검증하였다.

대형공사현장의 위험공정 분산을 위한 화재위험도평가 TOOL개발과 실증에 관한 연구

서용구 가천대학교 글로벌캠퍼스 일반대학원 2024 국내박사

재해의 예방은 건축물이 사용되기 이전인 초기 계획에서부터 고려되어 피해를 줄이기 위한 Passive(건축)적인 측면과 Active(소방설비)적인 측면에서 상호 보완하며 설계되고 있다. 또한 건축물 완공 이후 관계자에 의해 사용되면 기설치된 설비의 관리를 통해 그 성능을 유지하여 신뢰도를 확보하게 된다. 하지만 재해의 발생은 시간이 정해져 있지 않고 건축물이 완공되기 이전인 공사 중에도 발생할 수 있다. 건설현장에서 발생하는 재해의 종류는 다양하고 특히 다른 재해에 비하여 인명피해의 발생비율이 높다. 건설현장에서 발생하는 화재의 경우 Psssive(건축)적인 요소의 기능을 발휘할 수 없고 Active(소방설비)적인요소의 지원이 제한적이기 때문에 피해의 규모가 일반화재에 비하여 크다. 건설현장에서 재해발생을 줄이기 위한 대책은 안전관리 측면에서 매우 중요한데 화재도 그중에 일부로 발생방지를 위한 규정이나 작업자들의 교육을 통하여 행하여지고 있다. 건축물이 완공되어 사용하기 위해서는 실질적으로 공사가 진행되는 공사기간의 산정이 필요하며 국내에서는 건설사업관리 업무지침에따라 PERT/CPM 이론을 기본으로 하여 공사기간을 산정한다. 공사기간의 산정은 건설비용에도 많은 영향을 주게되어 기간을 산정함에 있어 단축하기 위한 노력은 끊임없이 연구되어지고 있다. 건설현장에서 발생하는 화재는 일반화재에서 발생하는 인적·물적인 피해뿐 아니라 공사기간의 연장과 시공사의 기업이미지까지 실추하여 일반적인 화재피해와는 다른 양상을 보인다. 건설현장에 적용되는 화재예방을 위한 대책들은 공사일정을 고려하지 못하고 화기작업을 중점으로 안전조치를 시행하고 있다. 전체 건축공정에서 화재발생 위험대책을 수립하기 위하여 화재위험도를 정량화할 수 있는 도구(TOOL)의 개발이 필요하다. 화재위험도 평가도구의 개발을 위하여 화재예방에 대한 규정을 국내 및 해외사례를 살펴보았고, 위험성 평가의 종류와 건설현장에서 화재위험도를 평가하기 위한 도구로 이상도 위험분석법(FMEA)을 활용하여 제안하였다. 정량적 평가를 위한 화재위험요소는 연소의 3요소를 바탕으로 현장에서 제어가 어려운 산소를 제외한 가연물과 점화원으로 구분하였고, 여기에 화재성장속도를 적용하여 화재발생 시 주변으로의 화재확산을 고려하였다. 또한 피난 안전성을 위험도평가요소에 포함하였으며 평가요소의 구분은 공간적 특성과 피난가능시간으로 나누어 평가값을 보다 더 정량화하도록 제시하였다. 건설현장에서의 작업의 구분은 KOSHA에서 제시한 건설업 공종별 위험성평가방법을 활용하여 작성된 9개의 공종과 각 각의 공종에서 진행하는 82개의 단위작업으로 구분하였고, 위험요소의 세부적인 적용을 위해 건설공사 세부공종을 A부터 Z까지 25가지로 나누고, 다시 세부공종의 단위작업을 87개로 구분하여 평가하였다. 개발된 평가도구(TOOL)를 이용하여 본인이 업무를 수행하였던 건설현장을 대상으로 적용하여 실증하였다. 전체공정을 기간별로 4단계 구간으로 선정하였고, 실제 현장에 적용하여 평가함으로써 평가도구의 결과를 통하여 화재위험도를 공정전체에 거쳐 정량적으로 표현할 수 있음을 확인하였다. 또한 분리된 작업에서의 평가와 공정 중에 작업간 중첩되었을 때의 화재위험도를 평가하여 정량적인 값을 제시 위험도를 정량화하였다. 본 연구에서는 건설현장에서 진행되는 다수의 공종과 작업의 화재위험도 평가를 개발한 도구(TOOL)를 통해 평가가 가능해 졌으며, 공정 수립 시 계획단계에서 화재로부터 안전한 공정수립 가능하도록 자료 및 정보의 제공이 가능해졌다.

보육교사의 안전역량이 안전실천행동에 미치는 영향 : 교사민감성의 매개효과를 중심으로

강희정 가천대학교 글로벌캠퍼스 일반대학원 2024 국내박사

A daycare center is a space where infants and toddlers are cared for, and a comfortable and safe environment is essential. To this end, childcare teachers are responsible for preparing and maintaining the daycare environment and quickly responding to emergencies that may arise unexpectedly, and these teachers are required to have expertise in safety. Considering that teachers are the ones who prepare safety education for infants and toddlers to prevent safety accidents that occur in daycare centers, the safety competency and teacher sensitivity of childcare teachers, who are responsible for the normal development and growth of infants and toddlers, are not only crucial in safety practice behavior. Therefore, to improve the safety management ability of infant and toddler teachers and perform safe educational activities, it is necessary to analyze the safety competency, teacher sensitivity, and safety practice behavior level of individual childcare teachers and find ways to improve them. Therefore, this study examined how the safety competency and teacher sensitivity of childcare teachers responsible for the safety of infants and toddlers in daycare centers affect safety practice behavior, and also the relationship between the safety competency of childcare teachers and safety practice behavior such as environmental management and safety guidance. This study aimed to verify whether teacher sensitivity had a mediating effect. This study surveyed 317 infant and toddler teachers working at daycare centers. The collected survey data were statistically processed using SPSS and AMOS 28.0 as follows. First, frequencies and percentages were calculated to determine the general characteristics of the childcare teachers targeted for the study and internal reliability (Cronbach's α) of the questions was calculated to examine the reliability of the test tool. A t-test and one-way ANOVA were conducted to determine whether there were differences in the level of safety competency, teacher sensitivity, and safety practice behavior according to the general characteristics of childcare teachers. When equal variance of groups was not assumed, Differences between groups were verified using the Welch test with degrees of freedom adjusted. Next, descriptive statistical analysis was conducted to examine the mean, standard deviation, skewness, and kurtosis of the measurement variables, and correlation analysis was conducted to investigate the relationship between the measurement variables. Lastly, confirmatory factor analysis (CFA) was conducted to verify the central and discriminant validity of the measurement model, and structural equation modeling (SEM) analysis was conducted to examine the structural causal relationship between variables and the mediating effect of teacher sensitivity. Significance was verified through bootstrapping. The research results are as follows. First, according to the general characteristics of the childcare teachers studied, the proportion of teachers with safety accident experience was higher than the proportion of teachers without safety accident experience. In childcare settings, the experience of safety accidents does not sufficiently lead to safety practice behavior, and it can be predicted that safety accidents will continue to occur. This result suggests that childcare teachers' research and efforts are needed to lead to safety practice behavior actively. Second, as a result of analyzing the differences between variables according to the general characteristics of childcare teachers, differences in safety competency appeared depending on the experience of the childcare teachers. In teacher sensitivity, infant class teachers had higher teacher sensitivity than preschool teachers. Regarding safety practice behavior, infant class teachers had a higher level of environmental management practice than preschool teachers, and there was no significant difference in the level of safety guidance practice. Third, there was a significant positive correlation between childcare teachers' safety competency, teacher sensitivity, and safety practice behavior variables. The result emphasizes the need to create a safety culture in daycare centers by encouraging cooperation among teachers, sharing safety-related experiences, and developing a comprehensive and integrated safety education program that improves individual teachers' safety competency and sensitivity. Fourth, childcare teachers' safety competency and teacher sensitivity have a positive influence on safety practice behavior. Therefore, by creating a safe environment for teachers and providing training and resources that can be used as more practical and practical tools to deliver effective safety guidance, we encourage teachers' voluntary participation in safety management and practice safety competency and sensitivity in the field. We need support to make it work. Fifth, the safety competency of childcare teachers not only has a positive effect on safety practice behavior but also has a positive influence on safety practice behavior through the mediation of teacher sensitivity, and teacher sensitivity is linked to safety competency, environmental management, and safety. It was verified that guidance partially mediates the relationship between safety practice and behavior. These results suggest that childcare teachers' safety competency and teacher sensitivity significantly impact safety practice behavior. Therefore, efforts are needed to increase childcare teachers' safety competency and teacher sensitivity. To this end, it is expected to strengthen safety education and training for childcare teachers, provide essential data on the need to develop and distribute various programs to increase teacher sensitivity and establish policies for infant safety. * Keywords: safety competency, teacher sensitivity, safety practice behavior, childcare teacher 어린이집은 영유아를 보육하는 공간으로, 쾌적하고 안전한 환경은 필수이 다. 이를 위해 어린이집 환경을 준비하고 유지하며, 불시에 발생할 수 있는 위 급한 상황에 신속히 대처하는 역할을 하는 사람은 보육교사이며, 이러한 보육 교사에게는 안전에 대한 전문성이 요구된다. 어린이집에서 일어나는 안전사고 예방을 위해, 영유아 안전교육을 준비하는 주체가 바로 교사라는 점을 감안하면 영유아의 정상적인 발달과 성장에 책임 이 있는 보육교사의 안전역량과 교사민감성은 안전실천행동에 중요할 뿐만 아 니라 필수적이라고 볼 수 있다. 이와 관련하여 영유아 교사들의 안전관리 능 력을 향상시키며 안전한 교육활동을 수행하기 위해 보육교사 개인의 안전역량 과 교사민감성, 안전실천행동수준을 분석하고 이를 개선하기 위한 방법을 모 색해야 한다. 따라서 본 연구에서는 어린이집에서 영유아의 안전을 책임지고 있는 보 육교사의 안전역량과 교사민감성이 안전실천행동에 어떠한 영향을 미치는 지, 또한 보육교사의 안전역량과 환경관리와 안전지도 등의 안전실천행동 관계에 있어 교사민감성이 매개하는 효과가 있는지를 검증하고자 하였다. 본 연구는 어린이집에 근무하는 영유아 보육교사 317명을 대상으로 설 문조사를 실시하였다. 수집된 설문자료는 SPSS와 AMOS 28.0을 사용하여 다음과 같이 통계 처리하였다. 먼저 연구 대상 보육교사의 일반적 특성을 알아보기 위해 빈도, 백분율을 산출하고, 검사도구의 신뢰도를 살펴보기 위하여 문항의 내적 신뢰도 (Cronbach’s α)를 산출하였다. 보육교사의 일반적 특성에 따라 안전역량, 교사민감성, 안전실천행동 수준 에 차이가 있는지를 알아보기 위하여 t 검정과 일원분산분석(one-way ANOVA)을 실시하였으며, 집단의 등분산이 가정되지 않은 경우, 자유도를 보정한 Welch 검정을 통해 집단 간 차이를 검증하였다. 다음으로 측정변인들의 평균과 표준편차, 왜도와 첨도 등을 살펴보기 위 해 기술통계 분석을 실시하였고, 측정변인들 간의 관련성을 살펴보기 위해 상관분석을 실시하였다. 마지막으로 측정모형의 집중타당성과 판별타당성 검증을 위해 확인적 요 인분석(CFA)을 실시하였으며, 변인들 간의 구조적 인과관계를 살펴보기 위 하여 구조방정식모형(SEM) 분석을 실시하였고, 교사민감성의 매개효과 유 의성은 부트스트랩핑(bootstrapping)을 통해 검증하였다. 연구 결과는 다음과 같다. 첫째, 연구 대상 보육교사의 일반적 특성에 따르면 안전사고 경험이 있 는 교사 비율이 안전사고 경험이 없는 교사 비율보다 높게 나타났다. 보 육현장에서는 안전사고의 경험이 안전실천행동으로 충분히 이어지지 않 고, 안전사고가 지속적으로 여전히 발생하고 있음을 예측할 수 있으며, 안 전실천행동이 적극적으로 이어지도록 보육교사의 연구와 노력이 필요함을 시사한다. 둘째, 보육교사의 일반적 특성에 따른 변인간의 차이분석 결과 안전역 량에서는 보육교사의 경력에 따라 차이가 나타났으며, 교사민감성에서는 영아반 교사가 유아반 교사에 비해 교사민감성이 높은 것으로 나타났다. 안전실천행동에서는 영아반 교사가 유아반 교사에 비해 환경관리 실천 수 준이 높은 것으로 나타났으며, 안전지도 실천 수준에서는 유의미한 차이 가 나타나지 않았다. 셋째, 보육교사의 안전역량, 교사민감성, 안전실천행동 변인들 간에 모두 유의미한 정적 상관이 있는 것으로 분석되었다. 이는 교사들 간의 협력을 장려하고, 안전에 관한 경험을 공유하는 등 어린이집의 안전문화 조성의 필요와, 개별 교사의 안전역량과 교사민감성을 향상 시키는 종합적이고 통합적인 안전교육 프로그램 개발의 필요성을 강조한다. 넷째, 보육교사의 안전역량과 교사민감성은 안전실천행동이 잘 이루어 지도록 긍정적 영향을 미치는 것을 확인하였다. 따라서 교사들에게 안전 한 환경을 조성하고, 안전지도를 효과적으로 할 수 있게 보다 실용적이고 실질적인 도구로 활용할 수 있는 교육 및 자원 제공하여 안전관리에 대한 교사들의 자발적 참여를 유도하고 안전역량과 민감성을 현장에서 실제로 발휘하도록 지원할 필요가 있다. 다섯째, 보육교사의 안전역량은 안전실천행동에 직접적으로도 긍정적인 영향을 미칠 뿐만 아니라, 교사민감성의 매개를 통해서도 안전실천행동에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 나타나 교사민감성은 안전역량과 환경관 리와 안전지도 등의 안전실천행동 관계를 부분매개하는 것으로 검증되었 다. 이러한 결과는 보육교사의 안전역량과 교사민감성이 안전실천행동에 중 요한 영향을 미친다는 것을 시사한다. 따라서 보육교사의 안전역량과 교 사민감성을 높이기 위한 노력이 필요하다고 할 수 있다. 이를 위해서 보 육교사를 위한 안전교육과 훈련을 강화하고, 교사민감성을 높이기 위한 다양한 프로그램 개발·보급의 필요성과 영유아 안전을 위한 정책 마련에도 기초자료를 제공할 것으로 기대된다.

MMPose 프레임워크의 비실사 이미지 포즈 추정을 위한 Unity 활용 학습 데이터 합성 및 성능평가 연구

오영욱 가천대학교 글로벌캠퍼스 일반대학원 2025 국내박사

MMPose 프레임워크의 비실사 이미지 포즈 추정을 위한 Unity 활용 학습 데이터 합성 및 성능평가 연구 가천대학교 일반대학원 게임영상공학과 게임공학전공 오 영 욱 지도교수 김 정 윤 본 연구는 게임엔진을 활용한 포즈 추정용 비실사 이미지 데이터의 합성 방법을 제안하고, 그 실효성을 검증하는 것을 목적으로 한다. 심층신경망 학습 기반의 컴퓨터 비전 기술 발전으로 인체 포즈 추정 기술의 성능이 크게 향상되었으나 실사 이미지 데이터셋으로 학습된 모델들이 2D 게임 스프라이트와 같은 비실사 도메인에서는 성능 제약을 보였다. 이를 해결하 기 위해 본 연구는 Unity 게임엔진을 이용하여 비실사 이미지 포즈 추정 을 위한 학습 데이터셋을 합성하고 이를 이용하여 모델을 학습하였으며 포즈 추정에 대한 성능 차이를 분석하였다. 연구 방법론으로 먼저 Unity의 휴머노이드 아바타 시스템에서 추출한 정 확한 관절 정보를 포함하는 다양한 2D 스프라이트 데이터셋을 자동으로 합성하였다. 이를 위해 게임엔진의 쉐이더 시스템을 활용하여 3D 모델을 2D 스프라이트 스타일로 변환하고, 동시에 정확한 관절 위치 정보를 자동 으로 추출한 후, 학습을 위해 데이터를 통합하는 파이프라인을 작성하였 다. 이렇게 합성한 데이터셋으로 MMPose 프레임워크에서 HRNet과 ResNet 모델을 학습하였다. 학습한 모델의 파라미터는 생성 데이터셋의 검증용 데이터로 평가하였다. 파라미터로부터 평균 정확도와 평균 재현율을 측정하였으며, 각 관절포인 트별 평균 오차거리를 구하여 각 모델의 파라미터별로 비교하였다. 또한 수치뿐만 아니라 검증용 데이터의 이미지 일부의 포즈 추정 값을 시각화 하고, 일반 게임에서 사용되는 스프라이트 역시 파라미터별로 포즈 추정을 하여 결과값을 시각화 하여 비교하였다. 평가한 결과, 포즈 추정에는 HRNet이 ResNet보다 우수하였으며, 기존 실제 사진 데이터셋으로 학습된 모델의 파라미터와 비교하여 2D 게임 스프라이트에서 포즈 추정도가 향상 되었음을 확인하였다. 본 연구는 사진에서 찾기 힘든 과장되고 양식화된 포즈들에 대해 실사기 반으로 학습된 모델의 파라미터가 가지고 있는 한계를 합성 데이터셋을 통해 극복할 수 있음을 확인하였다. 게임엔진을 통해 학습 데이터셋을 합 성하는 방법은 다양한 캐릭터 스타일과 애니메이션에서도 활용할 수 있다. 게임엔진을 통해 학습 데이터셋을 합성함으로써 비실사 이미지의 포즈 추 정 정확도의 향상뿐만 아니라 수작업이 필요한 주석 작성에 대한 의존도 를 크게 줄일 수 있었다. 데이터 합성 과정의 자동화를 통해 대규모 학습 데이터셋의 효율적인 구축은 향후 비실사 도메인에서의 포즈 추정 연구 방법뿐만 아니라 향후 게임, 애니메이션, 만화, 메타버스등 개성이 강한 분 야에서 활용할 수 있는 모델의 학습에도 이용할 수 있을 것으로 기대한다. This study proposes a novel method for synthesizing non-photorealistic image data for pose estimation using game engines and evaluates its effectiveness. While advances in computer vision technology powered by deep neural networks have significantly enhanced human pose estimation, models trained on realistic image datasets often struggle in non-photorealistic domains such as 2D game sprites. To address this issue, this study utilizes the Unity game engine to synthesize a training dataset tailored for non-photorealistic image pose estimation. The synthesized data was employed to train models, and their performance was analyzed comprehensively. The methodology involves automatically generating a diverse dataset of 2D sprites with accurate joint information extracted from Unity's humanoid avatar system. A specialized pipeline was developed to convert 3D models into 2D sprite styles using the game engine's shader system, extract precise joint position data, and integrate this information for model training. The dataset was used to train HRNet and ResNet models within the MMPose framework. The trained models were evaluated on validation data derived from the synthesized dataset. Key metrics including average accuracy, recall, and joint-specific error distances were calculated and compared. Additionally, qualitative analyses were conducted by visualizing pose estimation results on both validation data and 2D game sprites. The findings reveal that HRNet outperforms ResNet in pose recognition and demonstrates enhanced accuracy for 2D game sprites compared to models trained on real-world photographic datasets. This study highlights the potential of synthetic datasets to address the challenges posed by exaggerated and stylized poses that are rarely encountered in photographic data. The proposed methodology in this study for dataset synthesis by using Unity game engine is adaptable to various character styles and animations while offering a scalable solution for diverse applications. By utilizing game engines for data synthesis, this approach expects to reduce reliance on manual annotation and facilitate the efficient creation of large-scale training datasets. The findings of this study are expected to contribute to advancements in pose estimation within non-photorealistic domains, as well as in creative fields such as gaming, animation, comics, and the virtual space.

자율주행차 수용성에 영향을 미치는 첨단 운전자 지원 시스템의 효과성 검증 : 기술 수용 모델(TAM) 기반의 실증 연구

조현철 가천대학교 글로벌캠퍼스 일반대학원 2025 국내박사

자율주행차 기술은 센서, 인공지능, 차량 통신 기술 등의 비약적인 발 전에 힘입어 빠른 속도로 상용화를 향해 나아가고 있다. 그러나 기술의 발전 속도에 비해 사회적 수용은 상대적으로 더딘 양상을 보이고 있으 며, 이는 자율주행차의 대중적 확산과 실질적 활용에 있어 중요한 제약 요인으로 작용할 수 있다. 특히 자율주행차의 핵심 기반 기술 중 하나 인 첨단 운전자 지원 시스템(ADAS: Advanced Driver Assistance Systems)은 전방 충돌 경고(FCW), 자동 긴급 제동(AEB), 차로 이탈 경 고(LDW) 등 다양한 안전 기능을 제공함에도 불구하고, 제조사별 기능 의 구현 방식과 성능 차이, 일반 운전자들의 낮은 기술 이해도 등으로 인해 그 효과에 대한 인식이 부족한 실정이다. 기존의 자율주행차 관련 연구는 주로 기술적 안정성, 알고리즘의 정 확성, 시뮬레이션 기반 사고예측 등에 초점을 맞추어 진행되어 왔으며, 일반 운전자들의 실제 사용경험이 자율주행차 수용의도에 어떠한 영향 을 미치는지에 대한 실증적 연구는 상대적으로 부족한 상황이다. 특히, ADAS 기술은 완전 자율주행으로 나아가기 위한 중간단계 기술로서 운 전자의 운전행태에 영향을 미치고 사고를 예방하는 역할을 수행하므로, ADAS 사용 경험과 기술 수용의 관계를 규명하는 것은 자율주행차의 사 회적 확산 전략 수립에 필수적인 요소라 할 수 있다. 이에 본 연구는 ADAS 사용경험이 자율주행차 기술에 대한 수용의도 에 미치는 영향을 실증적으로 분석하고자 한다. 아울러 ADAS 장착 차 량 운전자의 운전행태 변화와 ADAS 기술이 사고 예방 및 감소에 미치 는 실질적 효과를 규명하고자 한다. 또한, 기술수용모델(TAM: Technology Acceptance Model)을 적용하여, 운전자들이 자율주행 기술을 어떻게 인식하고 받아들이는지를 체계적 으로 분석함으로써, 향후 정책 수립과 기술 확산 전략에 실질적인 기초 자료를 제공하고자 한다. 본 연구는 아래의 세 가지 연구문제를 중심으 로 진행되었으며, 각 연구문제에 대한 주요 결과는 다음과 같다. 연구문제 1. ADAS 사용 경험이 자율주행차 기술 수용의도에 어떠한 영향을 미치는가? 연구 결과, ADAS 경험자는 비경험자에 비해 자율주행차의 향후 이용 의향이 평균 11% 더 높은 것으로 나타났다. 기술수용모형(TAM)에 따라 분석한 결과, ADAS 경험자는 ‘유용성’을 가장 중요한 영향 요인으로 인식한 반면, ADAS 비경험자는 ‘안전성’을 가장 큰 요인으로 지목하 였다. 이 결과는 기술 경험 여부가 수용 인식 구조에 실질적인 영향을 미친다는 점을 시사한다. ADAS 경험자는 실제 주행 과정에서 기능의 편의성과 효율성을 체감함에 따라, 자율주행차의 실용적 가치와 효익에 중점을 둔 인식을 형성한 반면, 비경험자는 ADAS에 대한 직접적인 경 험이 없기 때문에, 기술 자체의 신뢰성과 안전성에 대한 불확실성을 더 크게 인식하며, 수용 여부를 판단할 때 ‘안전 확보’ 여부를 핵심 기 준으로 삼았다고 볼 수 있다. 따라서, 자율주행차 기술의 보급과 확산 을 위해서는 이용자 집단의 경험 수준에 따른 차별화된 접근 전략이 필 요함을 시사한다. 연구문제 2. ADAS 기술의 수용이 개별 운전자의 운전행태에 어떤 영 향을 미치는가? ADAS 장착차량의 주행 실험 결과, ADAS이용 경험이 없는 운전자는 약 6km의 실험 구간에서 평균 2~5회의 경고음을 경험한 반면, ADAS 경험이 있는 운전자는 동일 구간에서 3명 중 단 1명에게서만 경고음이 발생했다. 경고음이 발생한 주요 원인은 앞 차량과의 간격이 지나치게 가까운 경우, 그리고 진출입 구간에서 방향지시등(특히 우측)을 켜지 않 은 상황으로 분석되었다. 특히, ADAS 경험이 있는 운전자에게는 전방 충돌 경고(FCW) 관련 경고음이 거의 없었던 반면, 경험이 없는 운전자 에게서는 해당 경고가 상대적으로 많이 발생한 것으로 나타났다. 운행 중인 차량의 위치에서 현재 속도로 주행할 경우 앞차에 도달하 기까지 걸리는 시간을 TTC(Time to Collision)라고 하며, 이는 ADAS가 앞차와의 안전성을 판단할 때 활용하는 핵심 지표 중 하나이다. ADAS 사용 경험이 없는 운전자의 경우, 도심도로에서의 평균 TTC는 1.4~1.7초, 간선도로에서는 1.6~1.8초로 나타났다. 반면, ADAS 사용 경험 이 있는 운전자의 경우 도심도로에서는 평균 2.0~2.5초, 간선도로에서는 2.5초 이상으로 분석되었다. 이러한 결과는 ADAS 기능이 운전자로 하여금 적정한 안전거리를 유 지하고, 차로 중앙을 따라 주행하도록 하며, 차로 변경 시 방향지시등 사용을 유도하는 등 전반적인 운전 행태를 긍정적으로 변화시키는 효과 가 있음을 보여준다. 법인택시 운전자의 경우, ADAS 장착 이후 시간 경과에 따른 위험운 전에 대한 경고 횟수 변화는 전반적으로 크지 않았으나, 약 20%의 운 전자에게서는 경고 횟수가 점진적으로 감소하는 경향이 나타났다. 이는 법인택시 운전자의 경우에도 ADAS 기능이 위험 운전 행태를 개선하는 데 효과적일 수 있음을 시사한다. 연구문제 3. ADAS 기술은 실제로 교통사고 감소에 어느 정도 효과를 보이는가? 가장 일반적인 중형차종 16개를 선정하여 ADAS 미장착 차량과 장착 차량의 개선 효과를 비교한 결과, 사고율이 개선된 차종은 8개(50%)였 으며, 사고 1건당 보험금이 감소한 차종은 10개(62.5%)로 나타났다. 특 히, 후미 추돌 사고에서 건당 보험금이 줄어든 차종은 12개(75%)로 가 장 많았고, 측면 충돌 사고에서 보험금이 개선된 차종은 9개(56.3%)로 분석되었다. 본 연구의 핵심 질문인 ”ADAS 기술은 교통사고 감소에 어느정도 효과를 보이는가?”에 대해, ADAS는 사고 발생 빈도를 크게 줄이진 못하지만, 사고의 심도를 낮추는 데에는 상당한 효과가 있는 것 으로 나타났다. 특히 후미 추돌 사고 예방에 있어 그 효과가 두드러졌 다. 이는 ADAS가 차량을 직접 제어하기보다는 운전자에게 위험을 경고 하여 보다 빠르게 대응하도록 유도함으로써, 사고 자체보다는 사고의 심각성을 줄이는 데 기여하기 때문이다. 이는 ADAS 장착 차량이 전방 차량과의 거리를 유지시켜 주고 사고발생 시에도 알람을 주어 후미 추 돌사고를 감소 시키는데 가장 큰 효과가 있다고 분석된다. 이러한 경향 은 법인택시 Pilot Test 결과와 보험사 사고자료 모두에서 일관되게 확 인되었다.

초고층 건축물에서 피난시간 단축방안에 관한 연구

황현수 가천대학교 글로벌캠퍼스 일반대학원 2025 국내박사

초고층 건축물에서 피난시간 단축방안에 관한 연구 황 현 수 가천대학교 일반대학원 소방·방재공학전공 지도교수 최 돈 묵 초고층 건축물에서 각층의 모든 거주자들이 옥외로 피난하는 총피난시간 에 대한 명확한 법규정은 국내와 국외 모두 없었다. 일반적으로 화재시뮬레이션에서는 하나의 층 또는 하나의 공간에서 사람 이 거주할 수 있는 최대시간인 피난허용시간을 화재시뮬레이션을 통하여 산 출한다. 그리고 해당 층이나 해당 공간에서 피난시뮬레이션을 수행하여 피 난허용시간 이내에 피난함을 입증하는 방식으로 피난안전성을 검증하여 왔 다. 그러나 2001년 9월 11일 WTC(World Trade Center) 테러 사고 등과 같은 초대형 재난상황 발생 시에는 건축물 전체의 거주자들이 동시에 피난하는 것이 필요하게 되었고, 건축물 전체의 피난허용시간은 여러 층이 있기 때문 에 화재시뮬레이션을 통하여 구할 수 없는 실정이었다. 그래서 NIST(National Institute Standard Technology) 논문에 나와 있는 주 요구조부 내화시간의 50%를 최대 피난허용시간이라고, 관행적으로 사용하여 왔다. 일반적으로 주요구조부 내화시간이 3시간이기 때문에 전 세계 대부분의 초고층 건축물에서는 주요구조부 내화시간의 절반인 90분을 최대 피난허용 시간이라고, 정의하여 사용하여 왔다. 그러나 이것은 건축물의 층수, 용도, 면적, 형태 등이 다른 모든 건축물들 에서 동일하게 적용하는 데에는 다소 합리적이지 않은 점이 있었지만 초고 층이라는 복잡성을 고려하면 대안은 없는 실정이다. WTC 사고를 계기로 2018년에 개정된 IBC(International Building Code)에서 는 총피난시간이 1시간 이내가 되어야 한다고 새로운 규정을 도입하였다[3]. 참고적으로 기존에 건축된 브르즈칼리파(162층)는 89분, 롯데월드타워(123 층)는 63분, 상하이타워(128층)는 90분 등 총피난시간이 모두 NIST 논문의 90분이라는 최대 피난허용시간 기준을 이용하고 있다. 이는 NIST 논문에서 총 피난시간은 90분이라는 근거가 있었기 때문에 관행적으로 사용된 것이었 다[2]. 2018년 이후에는 IBC에서 1시간으로 제한하였기 때문에 2018년 이후 에 건축되는 초고층 건축물에서는 피난시간의 단축은 매우 중요한 문제가 될 것이다. 또한 우리나라는 2024년 1월 소방청에서 작성하여 배포한 성능위주설계 가이드라인에 IBC 기준을 도입하여 건축물에서의 총 피난시간이 1시간이 되 도록 개정되었다. 이는 성능위주설계 대상이 30층 이상(아파트는 50층) 또는 높이 120m 이 상이기 때문에 대부분 고층건축물 또는 초고층 건축물이 적용된다고 할 수 있다[4]. 총피난시간 1시간은 초고층 건축물에서 달성하기 매우 어려운 문제이다. 또한 고층 건축물 중에서도 수용인원이 많은 용도가 있는 경우에는 피난설 계에서 많은 어려움이 예상된다. 반면에 1시간 이내에 모두 피난한다면 초고층 건축물이나 고층건축물에서 의 재난 시에 인명피해를 많이 줄일 것으로 판단되므로 긍정적인 변화라고 생각되며, 피난시간의 단축을 위한 많은 연구가 필요하다. 본 논문의 목적은 향후 설계되는 초고층 건축물에서 총피난시간이 1시간 이내가 되기 위하여 단순히 피난층 전용승강기의 숫자만 증가시키는 것이 아니라 다양한 피난시간 단축방안에 대해서 피난시뮬레이션 검증을 통하여 연구하였다.

어머니의 퍼빙이 영아의 언어 발달 및 3개월 이후 사회성 발달에 미치는 영향

지효진 가천대학교 글로벌캠퍼스 일반대학원 2026 국내박사

본 연구는 어머니의 퍼빙이 영아의 언어 발달과 3개월 이후 사회성 발 달에 미치는 구조적 관계를 규명하는데 목적이 있다. 이를 위해 서울 및 경기도에 거주하는 16~36개월 영아 239명과 그들의 어머니, 그리고 해당 영아의 담임교사를 대상으로 설문 조사를 실시하였다. 본 조사는 2025년 5월에 어머니를 대상으로 퍼빙과 영아의 언어 발달을 측정하였으며, 추가 조사는 3개월 후인 2025년 8월에 담임교사를 대상으로 영아의 사회성 발 달을 측정하였다. 수집된 자료는 SPSS 21과 AMOS 22 프로그램을 이용하 여 빈도분석, 신뢰도, 기술통계, t-검정, ANOVA, 상관분석, 확인적 요인분 석, 구조방정식 모형 분석을 실시하였으며, 매개효과의 유의성 검증을 위 해 부트스트래핑(bootstrapping) 방법을 사용하였다. 본 연구의 주요 결과는 다음과 같다. 첫째, 주요 변인들의 일반적 경향 을 살펴본 결과, 어머니의 퍼빙은 중간값보다 다소 낮은 수준이었으며, 영아의 언어 발달 및 3개월 이후 사회성 발달은 양호한 수준을 보였다. 변인 간 상관관계에서 영아의 언어 발달과 3개월 이후 사회성 발달 간에 는 유의미한 정적 상관이 확인되었지만, 어머니의 퍼빙 전체는 영아의 언 어 발달 및 3개월 이후 사회성 발달 전체와는 유의미한 상관을 보이지 않 았다. 둘째, 구조모형 분석 결과, 어머니의 퍼빙이 영아의 언어 발달에 미 치는 경로는 통계적으로 유의하지 않았지만, 영아의 언어 발달이 3개월 이후 영아의 사회성 발달에 미치는 경로는 유의미한 정적 영향을 미치는 것으로 확인되었다. 이는 연구 대상 영아의 높은 기관 이용률과 보육교사 와의 상호작용이 가정 내 퍼빙의 부정적 영향을 상쇄하는 보상 요인으로 작용했을 가능성을 시사한다. 또한, 어머니의 퍼빙이 3개월 후 영아의 사 회성 발달에 미치는 직접 경로는 유의미한 부적 영향을 미치는 것으로 나 타났다. 그러나 어머니의 퍼빙이 영아의 사회성 발달에 미치는 영향에 있 어 언어 발달의 매개효과는 통계적으로 유의하지 않았다. 결론적으로, 어머니의 퍼빙이 영아의 언어 발달을 매개하지 않더라도 어머니의 퍼빙과 영아의 언어 발달이 각각 독립적인 경로를 통해 영아의 사회성 발달에 영향을 미친다는 점을 실증적으로 규명하였으며, 영아의 언어 능력은 영아의 사회성 발달을 촉진하는 매우 중요한 요인임이 재확 인되었다. 또한, 36개월 미만 영아를 대상으로 3개월의 시차를 둔 설계를 적용하여, 어머니의 퍼빙이 영아의 사회성 발달에 미치는 직접적인 경로 를 확인했다는 점에서 학술적 의의가 있다.

연합학습 환경에서 에너지 효율적 개인화 및 일반화 역량 균형 방안 연구

박준영 가천대학교 글로벌캠퍼스 일반대학원 2026 국내석사

연합 학습(FL)은 다양한 데이터셋에 걸친 탈중앙화 모델 학습을 가능하게 하여 인공지능(AI) 분야에 혁신을 가져왔으며, 이를 통해 개인 정보 보호 문제를 해결하였다. 그러나 전통적인 FL은 중앙 집중식 서버에 의존하여 지연 시간, 단일 실패점(single-point failures), 신뢰성 문제를 야기한다. 탈중앙 연합 학습(DFL)은 유망한 해결책으로 부상하였으나, 제한적인 클라이언트 상호작용으로 인해 최적의 정확도 및 수렴을 달성하는 데 어려움을 겪고 에너지 비효율성을 야기한다. 또한, DFL에서 AI 모델의 개인화와 일반화 사이의 균형을 맞추는 것은 여전히 복잡한 문제로 남아있다. 이러한 난제들을 해결하기 위해, 본 논문은 새로운 DFL 프레임워크를 제안한다. 본 연구에서 제안하는 DFL 프레임워크는 통신 효율적인 방식으로 일반화와 개인화의 균형을 맞추는 것을 목표로 한다. 전체 모델 교환에 의존하는 기존 DFL 접근 방식과 달리, 통신 오버헤드를 줄이고 모델 성능을 개선하기 위해 프록시 기반 아키텍처를 채택한다. 각 이동 단말(MD) 모델은 세 부분으로 나뉜다: 프라이빗 컴포넌트(private component), 프라이빗 분류기(private classifier), 프록시 컴포넌트(proxy component)이다. 프라이빗 분류기는 개인화를 지원하기 위해 로컬 데이터셋을 통해 학습되는 반면, 프록시 컴포넌트는 전체 모델을 공유하는 대신 공유 데이터셋을 통해 증류된 지식(distilled knowledge)을 교환하여 일반화를 촉진한다. 프라이빗 컴포넌트는 개인화와 일반화를 모두 지원하도록 균형 있게 학습되며, 이를 통해 프라이빗 분류기와 프록시 컴포넌트 모두에 유용한 출력 특징(output features)을 제공한다. 이 하이브리드 접근 방식은 충분히 학습된(seen) 클래스와 미학습(unseen) 된 클래스 데이터 샘플 모두에 대한 효과적인 적응을 가능하게 한다. 추론 과정에서 MD들은 확신도 수준에 따라 일반화된 모델과 개인화된 모델 사이에서 동적으로 선택하여 추론한다. 이러한 선택적 추론 구조는 다양한 데이터 시나리오에서 MD들이 견고한 추론 성능을 유지하도록 한다. MNIST, FMNIST, 그리고 CIFAR-10 데이터셋에 대한 실험 결과는 재언한 프레임워크가 지연 시간과 정확도 모두에서 기존 방법들보다 우수한 성능을 보임을 입증한다.

덕트 팬용 코어리스 PCB AFPM의 토폴로지간 성능 비교

고승훈 가천대학교 글로벌캠퍼스 일반대학원 2026 국내석사

덕트 팬용 코어리스 PCB AFPM의 토폴로지간 성능 비교 고승훈 차세대스마트에너지시스템융합학과 가천대학교 대학원 덕트용 팬 모터는 제한된 설치 공간 내에서 충분한 공기 유량을 확보하 기 위해 높은 토크 특성이 요구되며, 동시에 팬 블레이드가 유체 저항 및 진동에 의해 받는 부하를 최소화하기 위해 낮은 진동·소음 특성이 필수 적이다. 또한 시스템 구조상 축방향 길이에 대한 제약이 크기 때문에, 축 방향으로 컴팩트한 모터 구조가 요구된다. 축방향 자속 전동기(Axial Flux Motor, AFM)는 반경 방향으로 상대적으 로 넓고 축방향으로 짧은 구조를 가지며, 동일 체적 기준에서 반경 방향 자속 전동기(Radial Flux Motor, RFM) 대비 높은 토크 밀도를 구현할 수 있다. 이러한 구조적 특성으로 인해 AFM은 덕트용 팬 모터와 같은 공간 제약형 응용에 적합하며, 경량화 및 소형화 측면에서도 유리한 장점을 갖 는다. 특히, 고정자 코어가 없는 Coreless 구조의 모터는 치 및 슬롯 구조 로 인해 발생하는 자력 변동을 제거할 수 있어, 일반적인 Core type 모터 대비 진동 및 소음 특성이 우수하다. 그러나 일반적인 AFM은 주로 Core type 구조가 적용되며, 방사형 자속 전동기에 비해 고정자 적층 코어의 제작 및 배치가 구조적으로 복잡하 다는 한계가 존재한다. 모터는 회전자 및 고정자의 배치, 영구자석의 배 열 방식에 따라 다양한 토폴로지로 분류될 수 있으며, 동일 체적 조건에 서도 토폴로지에 따라 성능 차이가 발생한다. 특히 Core type AFM의 경 우, multi-stator 구조와 같은 토폴로지 구현 시 고정자 수 증가에 따라 권 선 공정의 takt time이 선형적으로 증가하는 제조상의 제약이 따른다. 반면, Printed Circuit Board(PCB) 고정자를 적용한 Coreless type AFM은 권선 패턴을 PCB 공정을 통해 일괄 제작할 수 있어 고정자 생산 시간이 획기적으로 단축되며, multi-stator 구조를 포함한 다양한 토폴로지 구현이 Core type 대비 용이하다. 그럼에도 불구하고, 제한된 체적 조건에서 PCB Coreless AFM의 토폴로지별 성능을 체계적으로 비교·분석한 연구는 여 전히 부족한 실정이다. 본 논문에서는 PCB 고정자를 적용한 Coreless type 축방향 자속 전동기 를 대상으로, 제한된 체적 조건 하에서 회전자 및 고정자의 배치에 따른 토폴로지별 전자기적 성능 비교를 수행한다. 제작성을 고려하여 적용 가 능한 토폴로지를 선별한 뒤, Single-Stator Double-Rotor 구조를 기초 모델 로 선정하여 기초 설계 및 PCB 고정자 최적화를 수행한다. 이후 동일한 모터 외형, 자석 사용량, PCB 형상 조건을 기준으로 각 토폴로지의 역기 전력 특성 및 손실 특성을 분석한다. 분석 결과, Model C-1 토폴로지가 손실 특성 및 역기전력 성능 측면에서 가장 우수한 특성을 보였으며, 제 한된 체적 조건에서 가장 효율적인 구조로 선정되었다. 제안된 토폴로지 의 타당성은 3차원 유한요소해석(FEM)을 통해 검증하였다.

풍력발전기 나셀의 화재위험성 및 소화성능 평가방법에 관한 연구

정수빈 가천대학교 글로벌캠퍼스 일반대학원 2024 국내석사

본 연구는 풍력발전기 나셀에서 발생하는 화재에 대해 화재위험성을 분석 하고 풍력발전기 나셀 화재방호대책 마련을 위해 적합한 소화성능을 평가하 는 방법에 관한 연구이다. 전 세계적인 친환경 운동과 정부 기조로 인해 풍력발전기 산업이 성장하 고 있으나 화재에 대한 위험도 커지고 있다. 풍력발전기에서 발생하는 화재 는 설치 위치의 특성상 사람이 상주하지 않기 때문에 화재 진압이 어려우며 사례를 파악한 결과 국내에서 발생한 풍력발전기 화재는 모두 전소하였다. 이에 풍력발전기에서 발생할 수 있는 화재에 대한 시나리오 분석과 FDS 화재시뮬레이션을 이용한 화재위험성을 분석하였다. 풍력발전기는 국내법상 소방대상물이 아니어서 화재방호대책에 대한 기준 이 전무하다. 이에 나셀에서 발생할 수 있는 화재를 조기에 소화하기 위한 설비를 제안하고 나셀 내부에 존재하는 발화원을 소화하는 실험을 통해 검 증하였다. 이후 소화설비가 효과적임을 확인하여 실제 나셀을 이용한 Testbed에서 나셀 화재를 모사하여 소화하는 실험을 통해 제안된 소화설비 를 평가하였다. 연구 결과를 요약하면 다음과 같다. 첫째, 풍력발전기 화재에 대해 국내외 법령과 기준을 분석하여 미비점 및 차이점을 확인하였다. 확인 결과 국내는 현재 풍력발전기의 화재방호에 대 한 성능기준이 미비한 실정으로 법령 및 기준 개정이 필요하다. 국외는 풍 력발전기에 화재방호대책을 권고 또는 규정하고 있어 이를 참고하여 국내 실정에 맞는 풍력발전기 화재안전기준이 제시되어야 한다. 둘째, 풍력발전기의 화재 분석을 위해 사례와 통계 등을 분석하여 풍력발 전기 화재에 적합한 소화약제를 제안하였다. 국내외 통계 및 사례 분석 결 과 및 풍력발전기 화재 시나리오를 바탕으로 다양한 화원에 대한 적응성을 평가한 결과 FK-5-1-12 소화약제가 풍력발전기 화재에 효과적일 것으로 판단된다. 셋째, 풍력발전기 나셀 화재의 위험성을 확인하기 위해 풍력발전기 화재 시나리오를 바탕으로 국외 기준에 나타난 표준가연물을 선정해 화재 시뮬레 이션을 진행하여 초기에 화재를 진압해야 할 필요성을 검증하였다. 넷째, 시뮬레이션을 바탕으로 풍력발전기 나셀 화재의 조기 진압을 위해 단점을 개선한 화재방호대책으로 국소방출방식의 할로겐화합물 소화약제 소 화장치를 제안하여 실험을 진행한 결과 기존 전역방출방식 소화설비보다 우 수한 성능이 나타나는 것을 확인하였다. 다섯째, 제안한 소화설비의 실증실험을 위해 풍력발전기 나셀 Testbed를 구축하여 실제 화재에 적응성이 있는지 평가하였다. 실험 결과 풍력발전기 나셀 화재에 효과적임을 확인하였다. 제안한 소화설비를 풍력발전기 나셀 내부에서 화원을 감지하는 기술과 접 목한다면 이를 바탕으로 풍력발전기 나셀의 초기화재 진압이 가능하며 피해 최소화에 효과적일 것으로 판단된다.