공연문화 발전을 위한 다목적 공연장의 디지털 트윈화 전략 연구

김연수 목원대학교 대학원 2023 국내박사

Digital twin technology refers to a technology that creates twin objects corresponding to objects in the physical world(real world) in a cyber world(digital worlds) created by computers and networks, and it enables both twins existing in the virtual world to visualize and control the real world by exchanging each other's status. A digital twin refers to a cyber-world twin created with these technologies. Digital twin technology eventually seeks to find an optimized solution by applying all situations that may occur in the real world to the digital twin and simulating it, and then again to apply the such optimum to the real world twin. With the development of digital twin technology, cases of applying digital twin in various industries are being studied. However, to to the best of our knowledge, little research has been done on digital twins for multi-purpose performance venues. For example, we can find a case of digital twin construction in the field of facility safety and a case of real-time performances of musical works in the metaverse. However, no research has been attempted on the digital twin strategy for the overall purpose activities performed in the actual multi-purpose venues. Against this background, this thesis proposes a digital twin strategy for multi-purpose venues and its relevant implications for the development of performance culture. This thesis reviewed the prior literatures to investigates various cases where digital twins were applied to other industrial sites other than multi-purpose performance halls, such as research cases or construction cases in the smart city field, energy field, precision engineering simulation field, real-time control field, computing facility operation field, software development field, and personal information protection field. In particular, among the existing studies, the generalized concept and standards of the digital twin were referred to from the research results of the technical report 「Dream of Digital Twin」 published by the Electronics and Telecommunications Research Institute, and the expected effects obtained from the digital twin were also referred to in that technical report. This study first redefined the expected effects of the digital twin in four ways, and looked at the positions of the performance arts experts and IT experts. Furthermore, hypotheses were established and verified about the influence relationship, mediating effect, and moderating effect of the four expected effects. This thesis adopted a mixed research method, so that it first conducted in-depth expert interviews (FGI) with a small number of experts as a qualitative research method, and then conducted a survey with a large number of people in the related field a quantitative research method, in order to increase the reliability of the research results. On the other hand, this thesis also conducted the priority of the digital twinization strategy for the multi-purpose venues from the perspective of the person involved in the venues and IT at the present time by conducting a survey related to the establishment of a digital twin strategy for each purpose activity in the multi-purpose venues The following are the findings from this study on the expected effects of the four areas and the study on the priorities of the digital twinization strategy. First, it was confirmed that performing arts experts and IT experts convicted that there should be expected effects of the digital twin in general. Second, it was confirmed that there are influence relationships, mediating effects, and moderating effects among the expected effects of the four parts. In particular, in this influence relationship, it was confirmed that there is a difference in the expected effect and influence relationship between the digital twin for general industries and the digital twin for multi-purpose venues. Third, it was confirmed that the non-long-term job experience group had relatively high interest in digital twinization and highly judged the possibility of actual application. This would be valuable as a data that can increase efficiency in prioritizing the process of promoting the digital twin strategy of multi-purpose venues in the future. In addition, it suggests that a successful digital twinization can be achieved if the sufficient understanding and persuasion process of the long-term job experience group is preceded as much as the interest of the non-long-term job experience group at the multi-purpose venues. Lastly, the digital twinization strategy priorities for each purpose of the multi-purpose venues that are thought of by performing arts experts and IT experts are identified and considerations are presented together. The results of this thesis are expected to provide an overall framework for future researchers who study the digital twinization of the multi-purpose venues, and to help find the purpose or direction of various further studies on the digital twinization strategy of the multi-purpose venues. 디지털 트윈(digital twin) 기술은 현실 세계 또는 실세계(physical world, real world)에 존재하는 객체에 대응되는 트윈(twin, 쌍둥이)을 컴퓨터와 네트워크가 만들어 내는 가상의 세계 또는 디지털 세계(cyber world, digital world) 속에 만들고, 현실 세계와 가상 세계에 존재하는 양쪽 트윈들이 서로의 상태를 주고받으며 가상 세계 속에서도 현실 세계에 대한 시각화 및 관제를 할 수 있도록 만드는 기술을 의미한다. 디지털 트윈은 이러한 기술로 만들어진 가상 세계의 트윈을 말한다. 디지털 트윈 기술은 결국 현실 세계에서 발생할 수 있는 모든 상황을 디지털 트윈에 적용하여 시뮬레이션함으로써, 최적해를 찾아내고, 이를 현실 세계 트윈에 적용하는 것을 추구한다. 디지털 트윈 기술의 발전과 함께 다양한 산업 분야에서 디지털 트윈을 적용하는 사례들이 연구되고 있다. 하지만, 다목적 공연장에 대한 디지털 트윈화 연구는 아직 거의 이루어지지 않은 것으로 파악된다. 이러한 배경에서 본 논문에서는 공연문화 발전을 위하여 다목적 공연장에 대한 디지털 트윈화 전략과 그와 관련된 시사점을 도출하고자 한다. 본 연구에서는 먼저 디지털 트윈이 다목적 공연장 외 타 산업 현장에서 적용된 사례를 문헌을 통해 조사하였다. 스마트 시티 분야, 에너지 분야, 정밀 공학 시뮬레이션 분야, 실시간 관제 분야, 전산 운영 분야, 소프트웨어 개발 분야, 개인정보보호 분야 등의 연구사례 또는 구축 사례를 살펴보았다. 특히, 기존 연구 중 한국전자통신연구원에서 발간한 기술보고서 「디지털 트윈의 꿈」의 연구 결과로부터 디지털 트윈의 일반화된 개념과 기준을 참고하였으며, 또한 디지털 트윈으로 얻게 되는 기대효과에 관한 내용도 해당 보고서로부터 준용하였다. 본 연구는 먼저 디지털 트윈이 가져오는 기대효과를 4가지로 재정의하였고, 이에 대하여 실제 공연 관계자와 IT 관계자는 어떤 입장을 가지고 있는지를 살펴보았다. 나아가 4가지 부분의 기대효과들이 가지고 있는 영향 관계와 매개효과, 조절효과 등에 대해서 가설을 세우고 이를 검증하였다. 이에 관한 연구에서는 혼합연구 방법을 채택하여, 먼저 소수의 전문가를 대상으로 질적 연구조사 방법인 전문가 심층 인터뷰(FGI)를 시행하였고, 양적 연구조사 방법인 많은 수의 관계자들을 대상으로 설문조사를 실시함으로써, 연구 결과의 신뢰도를 높이고자 하였다. 한편, 다목적 공연장 내 목적행위별 디지털 트윈화 전략 수립과 관련한 설문을 함께 진행함으로써, 현재 시점에서 공연장 관계자 및 IT 관계자 관점에서 바라본 다목적 공연장에 대한 디지털 트윈화 전략 우선순위에 관한 연구를 진행하였다. 본 연구의 목적인 4가지 기대효과에 대한 심층 분석과 디지털 트윈화 전략 우선순위에 관한 연구로 인하여 밝혀진 것은 다음과 같다. 첫째, 공연장 관계자 및 IT 관계자들이 전반적으로 디지털 트윈의 기대효과가 있을 것으로 전망하는 것을 확인하였다. 둘째, 4가지 부분의 기대효과 간의 영향 관계, 매개효과, 조절효과 등이 존재함을 확인하였다. 특히, 이러한 영향 관계에 있어서, 일반 산업 분야에 대한 디지털 트윈화와 다목적 공연장에 대한 디지털 트윈화에 대한 기대효과 영향 관계에는 차이가 있다는 점을 확인하였다. 셋째, 비장기 직무경력 집단에서 상대적으로 디지털 트윈화에 대한 관심이 높고, 실제 적용 가능성을 높게 판단하고 있음을 확인하였다. 이는 향후 다목적 공연장의 디지털 트윈화 전략 추진 과정에 우선순위를 결정하는 데 효율성을 높일 수 있는 자료로 가치가 있을 것으로 판단된다. 또한, 공연장 비장기 직무경력 집단이 가지는 관심도만큼 장기 직무경력 집단에 대한 충분한 이해와 공감대 형성의 과정이 선행되는 것이 성공적인 디지털 트윈화를 이루어낼 수 있다는 점을 시사하고 있다. 마지막으로, 공연장 관계자 및 IT 관계자들이 함께 생각하는 다목적 공연장의 목적행위별 디지털 트윈화 전략 우선순위를 식별하고 이에 대한 고찰을 함께 제시한다. 본 연구의 결과는 앞으로 다목적 공연장에 대한 디지털 트윈화를 연구하는 후속 연구자들에게 전반적인 기틀을 제공하고, 다양한 연구의 목적과 방향을 찾는 데 도움을 줄 것으로 기대한다.

유비쿼터스 환경을 위한 위치인식 시스템의 성능 분석에 관한 연구

김남성 목원대학교 2007 국내박사

It is a research about localization technology to be possible the location chase of things that is proposed as the core of a technology in hereafter ubiquitous environment. This thesis aims to analyze RTLS and to design the mathematics propagation model that is possible of real time localization to stick a tag on things. It investigated to design the model of traffic where the multiple tags operate simultaneously in 2.54GHz RTLS environment as the channel environment, to minimize the interference scheme through the interference effect analysis in multiple tag. It also analyzed TDoA algorithms with the optimum localization algorithm where the application is possible in RTLS, the error performance in the channel environment which considers an actual environment. In compliance with an analytical result, it restricted the number of simultaneous access tag to satisfy BER on RTLS standard as which the number of simultaneous access tag increase, the fading condition of channel is serious. Exactly, the multiple access tag was restricted approximate 60 in gaussian noise environment and within 40 in case of fading number to be m=15. But it is known that the number of simultaneous access tag is below 60 according to randomize blink intervals of RTLS tag. As the optimum localization algorithm, it used 1 union with 3 leaders which do not permit the duplication in the usable leader on simulation of TDoA method, it used 1~8 sub-blink on RTLS standard. A tag location is presumed hyperbolic intersections on 2 dimension plane that set the permissible criticality in each location presumed process. In case of 8 leaders and sub-blink with 4 times, it is confirmed 78% that is the location presumed accuracy within 3m in 300m × 300m search scope with RTLS standard. It is also confirmed 72% that is the location presumed accuracy within 2.348m where it is a dividing interval of the container from actual environment. Therefore this thesis simulated inside 250m × 250m scope that is about 25m clearances with each direction from the existing 300m × 300m in the search scope of tag. In compliance with the result of simulation, it is improved until 99% the accuracy within 3m of RTLS standard. It is confirmed until 97% improvement that is the location presumed accuracy within 2.348m to be a width standard of container where is located on a practically open storage yard. 본 논문에서는 향후 유비쿼터스 환경에서 핵심 기술로 제기되는 사물의 위치추적이 가능한 위치인식 기술에 관한 연구로써, 사물에 태그를 부착하여 실시간 위치인식이 가능한 RTLS를 분석하고 수학적 전파모델을 설계하였다. 채널환경은 2.45 GHz 대역에서 다수의 태그들이 동시에 동작할 경우의 트래픽을 모델링하고, 다중 태그간의 간섭영향 분석을 통해 간섭 최소화 방안을 연구하였다. 또한, RTLS에 적용이 가능한 최적 위치인식 알고리즘으로써 TDoA 알고리즘을 분석하고 실제 환경을 고려한 채널 환경에서의 오차 성능을 분석하였다. 분석 결과에 의하면, RTLS는 동시에 접속하는 태그의 수가 증가할수록, 채널의 페이딩 상태가 심할수록 RTLS 규격인 BER 성능을 만족하기 위한 동시접속 태그의 수가 제한되었다. 즉, 가우스 잡음환경에서는 대략 60개로 제한되었으며, 페이딩 지수가 m=15인 경우는 40개 이하로 다중접속 태그 수가 제한되었다. 그러나 RTLS는 태그의 blink 간격을 랜덤하게 함으로써 동시접속 태그의 수를 60개 이하로 유지가 가능함을 알 수 있었다. 최적 위치인식 알고리즘으로써 TDoA 기법의 시뮬레이션에서는 가용리더 중 중복을 허용하지 않는 3개의 리더를 1개의 조합으로 이용하였으며, RTLS 규격상의 1~8개 sub-blink를 이용하였다. 각각의 위치추정 과정에서 허용 임계치를 설정하여 2차원 평면상의 쌍곡선 교점을 태그 위치로 추정하였다. 리더가 8개이고 sub-blink가 4회 인 경우, RTLS 규격상의 300m × 300m 탐색 범위에서 3m 이내의 위치추정 정확도는 78% 임을 확인하였다. 또한 실제 환경에서 컨테이너의 구분 간격인 2.348m 이내의 위치추정 정확도는 72% 임을 확인하였다. 따라서 본 논문에서는 태그의 탐색 범위를 기존의 300m × 300m에서 각 방향으로 약 25m의 여유 공간을 두고 250m × 250m의 범위에서 시뮬레이션 한 결과, RTLS 규격상의 3m 이내의 정확도는 99% 까지 향상되었으며, 실제 야적장에 위치한 컨테이너의 가로 규격인 2.348m 이내의 위치추정 정확도는 97% 까지 향상됨을 확인하였다.

애플리케이션의 마이그레이션 비용 절감을 위한 자동화도구 구현 및 활용에 대한 연구

김희수 호서대학교 2015 국내박사

현재 기업들은 IT트렌트 혹은 패러다임 변화, 기업의 구조적 변화, 기업 IT환경의 효율화를 위해서 마이그레이션을 진행하고 있다. 마이그레이션을 위해서는 현행 시스템을 분석하고, 분석 자료를 바탕으로 목적 시스템을 설계하여, 변환 및 테스트의 과정이 필요하다. 하지만 대부분 수작업으로 진행하여 기간, 위험, 비용 등이 증가되는 문제점이 있었다. 따라서 본 논문에서는 AS/400의 RPG언어로 구현 되어있는 은행업무 애플리케이션을 자동화 도구 구현 및 활용하여 Spring framework기반의 Java언어로 마이그레이션 하는 사례를 통해 마이그레이션 단계에 따라 기간, 위험성 등을 감소 시켜 궁극적으로 마이그레이션 비용을 절감하는 연구를 진행하였다. 분석단계에서는 자동화 도구를 활용하여 재사용 가능한 비즈니스 로직을 추출하여 재사용율을 높였다. 위험 팩터들을 추출하여 차후 발생할(변환, 테스트 단계) 위험요소를 사전에 방지하였다. 설계 단계에서는 분석 단계에서 도출된 분석 자료를 바탕으로 목표 시스템에 대한 설계서 구현하고, 변환에 대한 수작업과 자동화 부분을 명확히 하였다. 이를 바탕으로 자동화 부분에 대한 자동화 도구의 변환 파서를 구축하였다. 변환 단계에서는 설계서에 명시된 수작업 부분을 제외한 자동화 부분을 변환 파서에 의해 자동 변환 하고, 1차 pilot테스트를 통하여 변환 파서를 수정, 보완하는 프로세스를 진행하였다. 자동화 도구를 활용하여 마이그레이션한 결과 비즈니스 로직 재사용율 증가, 수작업 및 자동화 부분의 명확화, 사전 위험요소 추출, 자동 변환, 에러 신속 대응 등의 기대효과를 얻을 수 있었다. 따라서 본 논문의 연구 결과 마이그레이션 위험성 및 기간 단축으로 마이그레이션 비용 절감 효과를 얻을 수 있었다. Recently, many companies are doing migration for turning into paradigm, changing structures, and having IT environment efficiency. For migration, there is necessary for three steps process. First is analyzing current system. Next is design a TO-BE system based on the analyzed data. Last process needs conversion and test. However, the most of migration, which processed manually, has had problems; delayed project time, increased risk, and high cost. Therefore, this report purposes to save cost by reduces risk and time through here is a study on application migration by automatic tools cases for transfer RPG(AS/400) to Java(Spring framework base). First step is to pick up reusable business logic in analysis process, it is to check what business logic can reuse and take it by automation tools. And then, it needs classify risk element in analysis period because it can be prevention of risk factor in conversion and test period. In process of building structure, there is to lay out a TO-BE system with derived analysis data from analysis process. It establishes clear of manual and automation about conversion. It is to build an automatic conversion Parser for automation part. In conversion process, it is doing conversion by a conversion Parser except manual part. It is called first pilot test. During pass the first pilot test, the automation tool can be adjusted and made up for fault. By using automation conversion tools, result of migration can have expectations which are to increase reuse-rate of business logic, to identify between manual and automation part, to check prior risk element, to confront error quickly, and so on. In conclusion, this report indicates that migration by automation tools can save cost as reduce risk from manual migration and decrease each process time by automation migration.

스마트폰과 WAP를 활용한 건물내부에서의 사용자 위치 식별시스템 구현에 관한 연구

이희락 충남대학교 산업대학원 2012 국내석사

This study aims to promote security in the building by applying WAP(Wireless Access Point) signal strength of smart phones without another device to grasp a stayer's location in the building and at the same time by informing the stayer of the location through smart phone app, to implement the application system that can provide convenience. GPS is a general way for location tracking. However, it is not possible to use GPS in shadow areas like indoor areas. Most systems using indoor location tracking technology use RFID for location identification and also use an additional device such as PDA for the provision of services so the cost to build such systems is normally considerable. To solve this problem, this study developed location management and guidance system based on a building stayer's private smart phone. To grasp the location of smart phones, RSSI with measurement of WAP's signal strength was used. WAP is mostly installed in the building and operated so it can save the cost for system establishment. Accordingly, this study measured WAP's signal strength and based on this, calculated distances from each AP, and tracked the exact location of a smart phone. Therefore, it became possible to identify location of a smart phone holder in the building, which makes it possible to guide to the desired destination in real time. In addition, stayers' location information is separately managed for their safety so it can grasp the number of stayers in difference spaces, check the time when stayers enter and go out of the building and each space, register stayers' personal information at an information desk when the stayer enters the building, give the registration number according to the time of entry, and track the location which stayer stays in the building through what channel. This study was also to find out that it is possible to apply SPLS to various fields including a convention center by applying it to R-LIM2. R-LIM2 is an extension system of a typical RFID book management system so that it can navigate the location of books by locating books and users. For location tracking, a close estimation method applying FID is used and PDA is used for book index and navigation. In this study, this researcher replaced this with SPLS in order to track the location stably without calculating complex algorithms and build the system economically.

가상현실 환경에서의 멀미에 대한 사용자 생체신호 및 설문 조사 비교 분석 연구

오기성 가천대학교 일반대학원 2020 국내석사

As the Fourth Industrial Revolution opens, the boundaries of industry are breaking down, and various technologies are connected and converged. Expected to create a new type of high value added, virtual reality technology is attracting attention as a catalyst of convergence combined with various fields. The virtual reality market began to explode around 2015, and now it is a huge market centered around big IT companies such as Google, Microsoft, and Facebook. Existing hardware-oriented developments are also moving into the software area. However, despite the advancement of various technologies such as HMD and other hardware and 5G distribution, and the accumulated know-how of VR content production, the resolution of VR motion sickness that hinders the user experience and raises safety concerns is still far from being desired. Therefore, in order to solve VR motion sickness, it is necessary to quantitatively measure VR motion and analysis of VR motion sickness, and to present two measurement methods based on questionnaires and bio-signals. The data were measured by designing clinical trial process and recruiting subjects. First of all, it was classified into subjective motion sickness group based on the measured data based on the survey. To determine whether the results were significant, an independent sample T-test was performed using the mean value of the bio-signal data expressed as the objective value of the subject. As a result of verifying the classified meaning, it was confirmed that the significance of each factor was found under the significance level . The results of the independent sample T-test were also in agreement with the results of previous studies. Next, the principal component analysis was performed using the bio-signal data, and the extracted principal components PC1 and PC2 were found to have 96% explanatory power for variance. The principal components were analyzed using the meanings of the bio-signal variables identified above. In addition, variance analysis was performed on the reduced graph to classify the group of objective motion sickness. After that, the chi-square independence test between the group of motion sickness group was performed to confirm that it was meaningful under the significance level . Finally, Cross-analysis was able to derive highly reliable motion sickness subjects. This study is valuable in that it can be a good guideline for judging whether VR motion sickness appears in the future, and it is expected to contribute to various VR content studies. 4차 산업혁명의 시대가 열리면서 산업의 경계가 무너지고 별개의 각종 기술들이 연결되고 서로 융합되고 있다. 이는 새로운 형태의 고부가가치를 창출할 것으로 예측되며, 가상현실 기술은 다양한 분야와 결합하는 융합의 촉매제로서 주목을 받고 있다. 가상현실 시장은 2015년 무렵부터 폭발적으로 성장하기 시작하여 현재는 구글, MS, 페이스북 등 거대 IT 기업을 중심으로 매우 큰 시장을 형성하게 되었다. 기존의 하드웨어 중심의 발전 형태도 이제는 소프트웨어 영역으로 넘어가고 있는 추세이다. 그러나 HMD를 비롯한 하드웨어 및 5G 보급 등 제반기술의 발전하고, VR 콘텐츠 제작 노하우가 축적되어감에도 사용자 경험을 저해하고 안전성에 우려를 낳는 VR 멀미의 해결은 아직도 요원하다. 따라서 본 연구에서는 VR 멀미의 해결을 위해선 먼저 VR 멀미의 정량적 측정 방법과 VR 멀미에 대한 분석이 필요하다고 보며, 설문지 및 생체신호를 기반으로 하는 2가지 측정 방법에 대하여 제시하고자 한다. 제시한 측정 방법을 활용하여 임상실험 프로세스 설계 및 피험자 모집을 통해 데이터를 측정하였다. 우선 실문 기반의 측정된 데이터를 활용하여 이를 기준으로 주관적 멀미 집단군으로 분류하였다. 유의미한 결과인지 알아보기 위해서 피험자의 객관적 수치로 표기된 생체신호 데이터의 평균값을 활용하여 독립표본 T검정을 실시하였다. 분류된 의미에 대한 검증 결과로 각 요인에 대해 유의수준 하에 의미가 있음을 확인하였다. 또한 독립표본 T검정의 결과는 선행연구 결과와도 일치함을 보였다. 다음으로 생체신호 데이터를 활용하여 주성분분석을 하였으며, 이를 통해 추출한 주성분 PC1과 PC2는 분산에 대해 96%의 설명력을 가지는 것으로 확인되었다. 앞서 확인한 생체신호 변수들의 의미를 활용하여 주성분에 대하여 해석하였다. 이와 함께 차원축소 한 그래프를 통해 분산 분석을 하여 객관적 멀미 집단군을 분류하였다. 이후 분류된 멀미 집단군 간의 카이제곱 독립성 검정을 실시하여 유의수준 하에서 의미가 있음을 확인하였다. 최종적으로 교차분석을 통해 신뢰도 높은 멀미 발현 피험자들을 도출할 수 있었다. 본 연구는 향후 VR 멀미의 발현 여부를 판단하는 데 좋은 가이드라인이 될 수 있다는 점에서 가치가 있으며, 다양한 VR 콘텐츠 연구 시에도 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

창의성 증진을 위한 발명 교육 시리어스 게임 개발 방법론 연구

윤준희 가천대학교 일반대학원 2020 국내박사

게임은 보편적 여가 문화로 부상하였으며, 게임 산업은 지속 성장하고 있다. 그러나 국내에서 게임의 부정적 인식 제고와 산업의 양극화 현상이 대두되고 있다. 따라서 소멸하고 있는 중소기업의 활로가 필요한 시점이다. 시리어스 게임은 첨단 ICT기술을 활용하며 발전하는 게임 산업의 특성을 기반으로 교육, 의료 및 건강, 공공, 기업, 군사 등의 산업 분야로 확장하며 글로벌 신시장 창출이 가능하다. 이 논문은 시리어스 게임 시장에서 가장 큰 분야인 교육 분야 중 창의성 교육으로 한정하여 이용자의 자발적인 플레이와 시장 흥행의 특성을 가지고 있는 게임 콘텐츠의 측면에서 교육용 시리어스 게임 활성화를 위한 게임 디자인 고려사항과 개발 프로세스를 연구하고 특징적인 프로세스를 제시한다. 이를 기반으로 교육용 시리어스 게임 개발 프로세스를 제시하고 시장과 교육 현장의 반응을 검증한다. 이 논문의 주요 연구 결과는 다음과 같다. 첫째, 수요처 및 교육 현장의 전문가 및 교육 수요와 융합해야 하는 창의 교육을 위한 시리어스 게임의 특징적인 개발 방법을 7단계의 프로세스와 32개 활동으로 제시한다. 둘째, 게임성과 학습성의 단편적인 연계를 배제하고, 게임 규칙과 진행 그 자체가 학습 목적인 게임으로 설계하여 창의성 증진을 위한 발명 교육 게임의 모바일 버전에서 게임성을 검증하고 시장의 긍정적인 반응을 분석한다. 셋째, 학교 현장의 요구사항을 바탕으로 PC 플랫폼 발명 게임을 설계하고 구현하여 교과과정 학습에 대한 교육 효과성을 검증하고 긍정적인 활용 가능성을 확인한다. 이 논문은 수요처와 게임 기업이 창의성 증진을 위한 교육용 시리어스 게임의 설계 및 구현, 보급 확산에 참고하여 시리어스 게임 시장을 확장하고 융합 기반 신시장 창출 가능성을 증대할 수 있다는 점에서 의미를 가진다. Games have emerged as a common leisure culture, and the gaming industry keep growing. However, in Korea, the negative perception of games and the polarization of industries are arising as and issue. Therefore, it is time to take the path of small and medium-sized enterprises that keep disappearing from industry. Based on the characteristics of the evolving game industry that utilizes cutting-edge ICT technology, Serious Game expands into industries such as education, medical and health, public, business, and military therefore it could be creating a new global market. In this paper, it is limited to creative education among the education fields which is the largest field in the serious game market. So it suggest characteristic process and research develop process and consideration of game design for activating educational serious games in terms of game contents that have characteristics of user’s voluntary play and market performance. Based on this, the process of developing a serious game for education is presented and the reaction of the market and the educational field is verified. The main findings of this paper are as follows. Firstly, it proposes a characteristic development method of a serious game for creative education that needs to be converged with experts and education demands sites through 7-step process and 32 activities. Secondly, it excludes the fragmentary linkage of game play ability and learning ability, then design the game rules and progress itself as a game for the learning purpose, so verify the game play ability in the mobile version of the invention educational game for creativity and analyze the positive reaction of the market. Lastly, design and implement a PC platform invention game based on the requirements of the school site to verify the educational effectiveness of curriculum learning and to confirm the possibility of positive use. This paper is meaningful in that it is possible to expand the game market and increase the possibility of creating a new convergence-based market by referring to the design, implementation, and diffusion of educational series games for the purpose of promoting creativity.

Research on Efficient Adversarial Defense Approach Based on Denoising and Distillation

홍인표 가천대학교 글로벌캠퍼스 일반대학원 2024 국내석사

The rapid technological evolution of artificial intelligence (AI) could potentially lead to significant security issues. These have become important factors to consider, especially with the advent of AI commercialization. In this context, the pursuit of research on safety measures for the secure utilization of AI models has become crucial. However, a significant vulnerability exists in all currently available AI models. They are susceptible to a type of assault methodology known as an adversarial attack. Various defense techniques are being investigated to counter these attacks, but practical research on defense models is still lacking. Furthermore, current adversarial defense methods have their issues. These include a decrease in accuracy, an increase in model training time and parameters, and an inability to fully defend against adversarial attacks. This indicates the existence of performance degradation and limitations in adversarial robustness. Accordingly, this study aims to construct a defense system that can effectively respond to adversarial attacks. Therefore, this study proposes a composite defense model (KDD-Net: Knowledge Distillation and Denoising Network) that utilizes knowledge distillation techniques and feature denoising techniques. KDD-Net partakes in an indirect learning process of adversarial robustness by employing knowledge distillation. This process enhanced the denoising effect to its maximum. Moreover, compared to prior defense techniques, it has been evaluated to provide superior resistance against adversarial attacks. Experimental results confirmed the outstanding defensive capability of KDD-Net. It achieved a defense success rate of 72.7%, which is a notable 39.2% improvement from the 33.5% success rate observed in models without added defense features. In addition, the proposed model exhibited its learning efficiency in the same environment as other defense techniques based on adversarial training. It managed to reduce the training time by approximately 35 minutes. Even in terms of accuracy, KDD-Net confirmed its superior defense performance. It achieved a non-attacked accuracy of 84.7% and an attacked accuracy of 57.5%, outperforming other defense techniques. The method proposed in this study contributed to the practical application of security for AI by simultaneously enhancing defense performance and minimizing the increase in model training time and parameters. Going forward, this research anticipates being able to present the direction of research in the new field of adversarial defense, taking into account a balance between efficiency and robustness.

ITS용 다중 영상 선택·송수신 장치의 구현

김재광 湖西大學校 大學院 2001 국내석사

By applying latest-control-technique and information and communication technique to a roads and vehicles, ITS is the intelligent transport systems that enables drivers to very easy utilize a network of roads, and it's being watched by the whole world. Our limited road capacity can not endure with increasing heavy traffic, thus earlier introduction and R&D of ITS are getting more and more important. A frame of video is composed of 525 lines for NSTC. The video image or picture data is contained in the ODD and EVEN fields within lines 21 to 262 and lines 283 to 525, respectively. Each field of video also contains a region for vertical synchronization(lines 1 through 9 and 263 through 272) as well as a region which can contain non-video auxiliary data(lines 10 through 20 and 273 through 282). This thesis used these regions which are between the vertical synchronization region and the video picture region as the Vertical Blanking Interval or VBI portion of the video signal. In this paper, I proposed a method that implements the multiplexed image frame selective detection system for ITS using VBI control technique.

클라우드와 다중 단말 환경에서의 데이터 보안 및 전송 효율성 강화 방법 연구 : 클라우드 환경에서의 보안 강화를 위한 키 관리 및 부분 암호화 방법 연구

조성환 가천대학교 ← 경원대학교 (X) 2018 국내석사

A cloud service provides a variety of convenience such as synchronizing data among devices for the users of various smart devices or securing a storage for insufficient space in the devices through cloud storage. However, since a cloud server is a server operated by a third party, users are worried about security. If a user’s information by which the user can access the cloud is disclosed by an attacker, the attacker can check all the cloud data of the user. In addition, since incidents of the disclosure of personal information took place through the cloud hacking, the necessity of the encryption of the cloud service comes to the fore. Data encryption in the cloud service may be a decisive factor for the delay of cloud speed. If a large volume of data is encrypted, using an existing block encryption algorithm, it takes much time, which causes inconvenience to the users. The partial encryption method to increase the speed of data encryption has a demerit that the encrypted data may be inferred due to the areas not encrypted. In addition, the problem of key management is also important in the data encryption. No matter how high the security strength of the encryption algorithm may be, if the decoding key is disclosed, the encrypted data can be easily decoded. A public key algorithm uses a public key in data encryption and uses a private key in decrypting the encrypted data, so it is easy for key management. Since it is very important to secure the private key, it is necessary to pay attention to not being disclosed and to use caution when you have to copy the private key. This study proposes a cloud-based data encryption system that can store the encrypted data in the cloud safely and fast so as to address these problems. In the proposed system, the client encrypts data before uploading them to the cloud, and the key used in the data encryption is uploaded to the key management server. At this time, for the data encryption, a partial encryption algorithm was proposed and applied, in which part of the data was encrypted, and the part not encrypted was transformed to XOR. The key used in the encryption was encrypted as the user's public key, and the decoding was prohibited without the user's private key. In addition, when the user using the proposed system with a new device, a multi-channel that uses TCP and BLE certifies the device and uses a method for safely copying the private key. As a result of the implementation of the proposed system applying it to Google Drive, it was found that data uploaded to Google Drive were encrypted and could not be checked without decrypting. At this time, it was found that in the partial encryption algorithm used in the encryption, there was almost no delay in speed when applied to the cloud service, and the demerit of the existing partial encryption algorithm could be supplemented by transforming the areas of the part not encrypted. In addition, since the method of the private key copy using a multi-channel uses both TCP network and Bluetooth, it is safe from network sniffing attacks. Also, since it uses a public key-based ECC algorithm, it was found that the security strength improved very much as compared to the method of copying a certificate and a private key using the existing certification number. 클라우드 서비스는 다양한 스마트 디바이스를 사용하는 사람들에게 기기간의 데이터를 동기화하여 주거나, 클라우드 저장소를 통한 디바이스의 부족한 저장 공간 확보 등 다양한 편리성을 제공해주고 있다. 하지만 클라우드 서버는 제3자가 운영하는 서버이기 때문에 사용자 입장에서는 보안에 대한 우려가 있다. 만약 공격자에 의해 클라우드에 접근할 수 있는 사용자 정보가 노출된다면 공격자는 사용자의 클라우드 데이터를 전부 확인할 수 있다. 또한 클라우드 해킹을 통한 개인 정보 노출 사고가 발생한 사례가 있기 때문에 클라우드 서비스에 대한 암호화의 필요성이 대두되고 있다. 클라우드 서비스에 데이터 암호화는 클라우드 속도 지연에 결정적인 요소가 될 수 있다. 용량이 큰 데이터를 기존의 블록 암호화 알고리즘을 이용하여 암호화할 경우 많은 시간이 소요되어 사용자에게 불편함을 준다. 데이터의 암호화 속도를 높이기 위한 부분 암호화 방법은 암호화되지 않은 영역으로 인해 암호화된 데이터를 유추할 수 있다는 단점이 존재한다. 또한 데이터 암호화함에 있어 키 관리 문제 또한 중요하다. 아무리 보안 강도가 높은 암호화 알고리즘이라고 하더라도 복호화 키가 노출된다면 암호화 데이터를 쉽게 복호화할 수 있다. 공개키 알고리즘은 데이터를 암호표 4.4 PLEA의 데이터 크기별 암호화 및 복호화 속도화할 때 공개키를 사용하고 암호화 데이터를 복호화할 때 개인키를 사용하기 때문에 키 관리가 용이하다. 개인키의 보안은 매우 중요하기 때문에 노출되지 않도록 주의할 필요가 있으며, 개인키를 복사해야 되는 경우 조심하여야 한다. 본 논문에서는 이러한 문제점을 보완할 수 있도록 안전하고 빠르게 클라우드에 암호화 데이터를 저장할 수 있는 클라우드 기반 데이터 암호화 시스템을 제안한다. 제안하는 시스템은 클라우드에 데이터를 업로드하기 전 클라이언트 측에서 암호화하여 데이터를 업로드하며, 데이터 암호화에 사용한 키는 키 관리 서버에 업로드한다. 이때 데이터 암호화는 데이터의 일부분을 암호화하고, 암호화하지 않은 부분을 XOR로 변형시키는 부분 암호화 알고리즘을 제안하여 적용하였고, 암호화에 사용한 키는 사용자의 공개키로 암호화하여 사용자의 개인키 없이는 복호화할 수 없도록 한다. 또한 사용자가 새로운 디바이스로 제안하는 시스템을 이용할 때 TCP와 BLE를 이용하는 다중 채널에서 디바이스를 인증하고 개인키를 안전하게 복사하는 방법을 사용한다. 제안하는 시스템을 Google Drive에 적용하여 구현한 결과 Google Drive에 업로드된 데이터가 암호화되어 복호화 없이는 확인할 수 없는 것을 확인할 수 있었다. 이때 암호화에 사용한 부분 암호화 알고리즘은 클라우드 서비스에 적용하였을 때 속도 지연이 거의 없음을 확인할 수 있었으며, 암호화되지 않은 부분의 영역을 변형시킴으로써 기존 부분 암호화 알고리즘의 단점을 보완할 수 있었다. 또한 다중 채널을 이용한 개인키 복사 방법은 TCP 네트워크와 Bluetooth를 모두 사용하기 때문에 네트워크 스니핑 공격으로부터 안전하고, 공개키 기반의 ECC알고리즘을 사용하기 때문에 기존의 인증번호를 이용한 인증서 및 개인키 복사 방법에 비해 보안 강도가 매우 향상된 점을 확인할 수 있었다.

웹 환경에서 장애인의 디지털 기기 접근성 향상을 위한 멀티모달 인터페이스 연구

박주현 淑明女子大學校 2020 국내박사

In order to improve the quality of life for people with disabilities, economic self-sufficiency is the most important issue. Participation Rate in Economic Activities of Persons with Disabilities with a university degree of higher is the highest, and the employment rate shows the same phenomenon, so the education and employment rate of the disabled are closely related. This means that going to university with a disability is an important process that increases the possibility of participation in future economic activities. Therefore, there is a need for an environment where people with disabilities can learn for themselves at school and at home. Although learning methods using various assistive devices and smart devices exist for the independent learning of the disabled, there are still inconveniences in using the devices on their own because current technology is very limited and does not embrace different types of disabilities people have. In the existing smart device and web environment, general users use Graphic User Interface (GUI) environment to record, retrieve, and reuse information. In order to control the device and the contents in the existing GUI environment, it is most important for the disabled to control the pointer using the mouse. However, it is difficult to use it, especially depending on the type of disability. Therefore, there is a need to solve a problem that occurs when various types of persons with disabilities control web interaction using a GUI in a web and in a smart device environment. The purpose of this study is to confirm the accessibility of digital devices and web contents by providing differentiated multi-modal interface according to the characteristics of each type of disabilities so that people with different disabilities can access digital devices and First, this study classifies new types of disabilities based on device accessibility features, and presents a specific technique to solve specific problems that occur when performing web interactions. Second, a multi-modal interface for each type of disabilities was developed. This enables users to control contents and menus based on the characteristics of their different disabilities and the types of interaction required. To begin with, the derivation of specific technology for each type of disabilities was fulfilled by analyzing the essential interaction types in the web environment and by newly classifying the disability types in terms of device accessibility. The classified types of disabilities specify the technology users need so that device and content control can be realized according to their disability characteristics. Then, the technology of the accessibility analysis was combined with the derived technology to finally derive the specific technology for each type of disabilities, and the validity was verified through interviews with expert and user groups. As a result, pointer movement and execution interactions were derived as essential interaction types in the web environment. Disability types were newly classified according to hand accessibility and visual perception, and specific technology for each type of disability were presented by applying voice and touch techniques which were derived from the accessibility analysis: ① Blind person, but hand available or partly available: Simple operation, assistive devices, voice input and output ② Low vision, but hand available or partly available: Content expansion and voice output ③ Normal vision , but upper limb impaired: eye tracking and voice command. To continue, problems when controlling content and menu using essential web interaction in digital device environment were discovered through our multimodal interface research. Thus, multimodal interfaces applying specific technology according to the types of disabilities is developed, and its usability and effects have been verified through our research. One of the multimodal interfaces developed in our research is Android-based mobile memo application which enables free voice memo and control for blind people. The application instantly recognizes menus with voice input and applies Bluetooth remote control and voice functions to freely navigate through multi-level menus or folders. Another multimodal interface for persons with low vision is a voice browser in a mobile environment based on Android. The selective focusing technique that selects only the desired area within the web content and expands it in the selected order or outputs it by voice is applied. Likewise, an eye tracking and voice command interface is developed, and usability verification was performed for GUI operation of the persons with upper limb impairment. Eye tracking technology is used to move the pointer, and voice commands technology is used to perform pointer clicks instantly. Furthermore, object enlargement function that automatically expands only the objects that can be clicked on the path of the user's eyes is implemented as well. This study presents a multi-modal interface applying specific technology for each type of disabilities to improve accessibility to digital devices and contents for users in the web environment. This study confirmed that the usability and accessibility were improved to make it easier for persons with different types of disabilities to control digital devices. This study enables independent learning through digital devices and the web for the disabled, and ultimately expects economic stability for the disabled through their economic self-sufficiency. 장애인의 삶의 질 향상을 위해서는 자립을 통한 경제적 보장이 가장 중요한 문제이다. 대졸 이상의 학력에서 경제 활동 참가율이 가장 높으며, 고율율도 같은 현상을 보이고 있어 장애인들의 학력과 고용률은 매우 밀접한 관계를 형성한다. 이는 장애인의 대학 진학이 미래 경제 활동 참가의 가능성을 높이는 중요한 과정이라 할 수 있다. 따라서 장애인이 학교와 가정에서 모두 스스로 학습이 가능한 환경이 필요하다. 장애인의 독립적인 학습을 위해 다양한 보조기기 및 스마트 기기를 사용한 학습 방법이 지원 되고 있지만, 다른 사람의 도움 없이 스스로 기기를 사용하기에는 여전히 불편함이 존재한다. 기존의 스마트 웹 환경에서 일반 사용자들은 정보의 기록, 검색 및 재사용하기 위해 WIMP (Window, Icon, Menu, Pointer)가 적용된 Graphic User Interface(GUI) 환경을 사용한다. GUI 환경에서 장애인이 기기 및 콘텐츠를 제어하기 위해서는 마우스를 이용한 포인터 제어가 가장 중요하지만, 장애 유형에 따라 사용의 어려움이 발생한다. 이를 위해 장애인이 GUI를 사용할 수 있도록 기술 개발되고 있지만, 장애 유형 별 일관된 기술 제공은 다양한 유형의 장애인이 사용하기에는 한계가 존재한다. 따라서 다양한 유형의 장애인이 웹 및 스마트 기기 환경에서 웹 인터랙션을 제어할 때 발생되는 문제점 해결이 필요하다. 본 연구는 다양한 유형의 장애인이 더 쉽게 디지털 기기와 콘텐츠에 접근할 수 있도록 장애 유형 별 특성에 따른 차별화 된 멀티모달 인터페이스를 제공하여 디지털 기기 및 웹 콘텐츠의 접근성 향상을 확인하고자 한다. 첫 번째로, 기기 접근성 기능을 기준으로 새롭게 장애 유형을 분류하고, 장애 유형 별 웹 인터랙션을 수행할 때 발생되는 문제점을 해결할 수 있도록 특성 기술을 제시 한다. 두 번째, 도출된 장애 유형 별 특성 기술과 필수 인터랙션 유형을 기반으로 콘텐츠 및 메뉴를 제어할 수 있는 장애 유형 별 멀티모달 인터페이스를 개발한다. 먼저 장애 유형 별 특성 기술 도출 연구는 웹 환경에서의 필수 인터랙션 유형을 분석하고 기기 접근성 관점에서 장애 유형을 새롭게 분류하였다. 분류 된 장애 유형은 각각의 특징에 따라 기기 및 콘텐츠 제어가 실현될 수 있도록 기술을 도출하였다. 이후 접근성 기술 분석에서 도출된 기술을 적용하여 최종적으로 장애 유형 별 특성 기술을 도출하였으며, 전문가와 사용자 집단의 인터뷰를 통해 타당성을 확인하였다. 웹 환경에서의 필수 인터랙션 유형으로 포인터의 이동과 실행 인터랙션을 도출하고, 장애 유형은 손 접근성 및 시각적 인식에 따라 새롭게 분류되었으며, 필수 인터랙션을 수행 할 수 있도록 접근성 분석에서 파생된 음성 및 터치 기술을 적용하여 각 장애 유형에 대한 특정 기술을 제시하였다: ① 전맹인, 손 사용 가능 및 일부 가능: 간단 조작 가능한 보조기기 및 음성 입출력 ② 저시력인, 손 사용 가능 및 일부 가능 : 콘텐츠 확대 및 음성 출력 ③정상 시력, 상지장애인 : 시선 추적 및 음성 명령. 다음으로 장애 유형 별 멀티모달 인터페이스 연구는 디지털 기기 환경에서 필수 웹 인터랙션을 이용하여 콘텐츠 및 메뉴를 제어할 때의 문제점을 찾고, 도출된 장애 유형 별 특성 기술을 적용한 멀티모달 인터페이스를 개발하고 사용성 및 효과성을 검증하였다. 전맹인을 위해 메뉴를 즉각적으로 인지하고, 다중 단계로 구성된 메뉴 또는 폴더를 자유롭게 탐색 할 수 있도록 블루투스 리모컨과 음성 기능을 적용하여 음성 메모 및 제어가 가능한 모바일 음성 메모 어플리케이션 개발하였다. 스마트폰 환경에서 메뉴 조작에 관한 효율성 및 정확성 비교 실험을 진행하여 정상인이 화면을 보면서 사용한 결과에 비해 전맹인이 리모컨을 사용하면서 음성 메모 것이 시간은 약간 더 소요되지만 정확도는 차이가 없음을 검증하였다. 저시력인을 위해 웹 콘텐츠 내에서 원하는 영역만을 골라 선택한 순서대로 확대 및 음성 출력해주는 선택적 포커싱 인터페이스를 적용한 모바일 보이스 웹 브라우저를 구현하였다. 톡백 서비스와 비교하여 선택적 포커싱 기능의 효과 검증 실험을 진행하여, 보이스브라우저가 원하는 영역만을 빠르고 정확하게 선택하여 읽을 수 있음을 확인하였다. 또한 만족도 평가를 통해 선택적 포커싱 기능이 저시력인의 사용에 효과적이고 사용자의 피로도가 감소함을 확인하였다. 상지장애인의 GUI 조작을 위한 시선 추적 및 음성 명령 인터페이스를 개발하고 사용성 검증을 진행하였다. 시선 추적 기술로 포인터의 움직임을 실행하고, 음성 명령으로 포인터 실행을 즉각적으로 수행 하도록 하였으며, 사용자의 시선이 이동하는 경로에 클릭이 가능한 객체만을 추출하여 자동 확대 시켜주는 웹 확장프로그램(Eye-Voice)을 개발하였다. 포인터 실행의 오작동 감소 실험과 적정 확대 비율 확인 실험을 통해, Eye-Voice가 포인터 실행의 오작동률 감소에 효과가 있었으며, 확대 기능의 효과와 140% 확대 비율이 사용자가 가장 편하고 정확하게 웹 브라우저를 사용할 수 있는 적정 비율임을 확인하였다. 본 논문은 웹 환경에서의 디지털 기기 및 콘텐츠 접근성을 향상시키기 위해 장애 유형 별 특성 기술을 적용한 멀티모달 인터페이스를 제시하였다. 이를 통해 장애 유형 별 더 쉽게 디지털 기기를 제어 할 수 있도록 사용성 및 접근성의 향상되었음을 확인하였으며, 장애인의 디지털 기기와 웹을 통한 독립적인 학습이 가능하여 궁극적으로 장애인의 자립을 통한 경제적 보장을 기대한다.