유비쿼터스 환경에서의 공간 디자인 시스템 연구

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 공간-공간, 공간-인간, 공간-사물이 결합된 유비쿼터스 환경에서 기존 공간 사고는 네트워크로 연결된 복잡한 현상에 대한 대응이 소극적 일수 밖에 없다는 인식에서 시작되었으며, 이에 맞는 새로운 확장 시스템을 찾아보고, 그것에 대한 대안을 찾고 실험해 보는데 그 목적이 있다.
그것의 전제로, 유비쿼터스 환경에서 공간을 움직이는 사물로 보았으며, 연구의 분석을 통해 유비쿼터스 환경에서 나타나는 새로운 디자인 시스템을 현실공간과 가상공간, 그리고 사용자 사이의 전일적 사고의 피드백이 가능한 다이나믹 그리드로 제안하였다. 그에 대한 예를 프로그램의 모형화 사례로 종합화 하여 검증하려 하였다.

첫째, 선형의 공간은 특정 공간을 부분의 요소로 나누어 측정하고 분석하여 종합하는 특징을 가지며, 근대까지 건축 공간 디자인에서 그리드 시스템으로 표현된다. 공간의 길이를 재는 도구로서 작동하는 그리드 라인은, 물리적인 건축이 생성된 후에 없어져야 할 가상의 선이다. 그러므로 그리드 자체의 변화로 생성된 건축의 물리적 속성은 변화 시킬 수 없는 일 방향성만의 특징을 가진다. 그리드 시스템은 공간에 기준을 제시하고, 그것을 분석하고 종합하여 위치를 추론 한 후, 즉 선을 나누고 다시 조립하는 일련의 과정은 선형의 속성을 갖는다. 선형적 분석에 의한 그리드 시스템의 표현의 한계로 발생된 비선형적 복잡 공간에서의 디자인 시스템은 디지털 그리드 시스템을 통해 공간을 사고한다. 현실의 그리드 시스템이 네트워크와 연결되어 실시간으로 변형이 가능하기 때문에 컴퓨터 속에서 공간과 형태는 자유로운 변형이 가능하며, 시간의 가역적 특징은 기존의 평면적 사고 디자인으로부터 벗어나 유동적이며, 역동적인 표현을 가능하게 한다. 디지털 그리드 시스템은 물체와 그리드의 관계 형성을 만들어 주는 여러 가지 방법들을 통해 디자인 결과가 실시간으로 변형 될 수 있다. 또한 컴퓨터 내의 물체와의 결합을 통해 그리드의 복잡성을 증가시켜, 곡면화가 가능해 지며, 변형 순서의 기억은 디지털 그리드의 비 순차적인 변형을 가능하게 하고, 대상을 실시간으로 변형시킬 수 있는 양방향의 상호작용을 가능하게 하였다.
디지털 그리드를 통해 자유로운 곡면화가 가능해지면서 현실의 건축은 비정형 의 역동적 건축조형의 언어 중심적 특성으로 나타나게 되었으며, 이러한 경향은 기능 프로그램 + 데이터의 조형화의 방법 등을 통해 정보전달 및 표현매체로서의 건축물의 외피에 즉흥적 반응의 방식으로 이용 되고 있다.
하지만, 이로 인해 생성된 건축물들의 결과는 항상 고정적이었으며, 설계 당시의 데이터 및 기능만을 표출하고 있다. 하지만 이는 유비쿼터스 환경과 같이 고정적이지 않으며 시시각각으로 변화하는 실시간적 상황의 환경에 대응할 수 없다는데 있다.
이러한 디자인 사고는 현대의 건축가들이 복잡한 건축적 데이터를 해석하여 디자인하기 위한 방법으로 데이터 스케이프(Datascape)등을 통한 다이어그램을 만들고 분석하여 디자인을 유추하는 방법으로 연결된다. 이는 디자인 프로세스를 명확하게 대상화하여 전체 시스템으로서 디자인을 풀어 나가는데 큰 의의가 있지만 구체적인 변환의 과정이 드러나지 않는다는데 문제가 있다. 즉 구체적인 형태와 다이어그램 사이의 불연속을 해결 할 수 없다는 단점을 가진다. 유비쿼터스 환경이 건축 공간을 네트워크로 연결하여 실시간으로 반응하며 고정되지 않는 환경을 처리 할 수 있는 확장된 시스템을 필요 하게 만든 것이다. 건축에서 확장된 시스템을 사용하기 위해서는 생물과 같은 동적인 피드백 시스템이 필요하게 되었고, 이러한 복잡성을 쉽게 인간의 인식차원으로 맞추어 줄 수 있는 컴퓨터를 통한 변환의 개념이 필요하게 되었으며, 개미나 점균류와 같은 생명 시스템의 행동은 Netlogo 프로그램의 사례에서 보듯, 자기 조직화를 통한 창발의 결과로 시각적으로 변환 되어 나타난다.
지금까지 공간-인간과의 낮은 차원의 관계로 가정된 디자인의 초기 계획은 유비쿼터스 환경에서와 같이 높은 차원을 가진 환경에서는 살아있는 생명을 가진 피드백 시스템의 고려가 필요하게 되었다.

둘째, 본 연구는 유비쿼터스 환경에서의 디자인 계획을 위한 Dynamic Grid 시스템을 도출해 내기 위해 유비쿼터스 환경의 이론적 고찰과 유비쿼터스의 사례를 통해 정보가 건축공간에 시각화 될 수 있는 방법을 살펴보았다.
1) 유비쿼터스의 특징은 현실의 어디에서나 컴퓨터가 존재하고 눈에 띄지 않아야 하며, 인간화된 인터페이스로 사용자 상황을 인식하여 그에 따라 서비스가 변할 수 있는 환경이다. 또한 이를 공간에 적용하기 위해서는 IPV6와 RFID 그리고 RFID센서가 모두 하나의 시스템으로 연결된 환경이 필수 조건이며, 공간에서 이동하는 사용자의 상황과 사용자를 둘러 싼 환경이 연속적으로 변화할 수 밖에 없기 때문에 유비쿼터스 환경에서 인간-기계간의 실시간 커뮤니케이션이 중요한 역할로 작용 하게 된다.
2) 유비쿼터스 환경에서 공간 정보를 파악하기 위한 방법으로 가상현실과 증강현실과 같이 시각적 인터페이스가 공간에 덧 씌어져 인간의 상황정보를 인식해야 한다는 것을 의미한다. 이러한 기술은 사용자와 사물의 상황 정보를 인식하는 인공 지능적 센서와 상황의 정량화 해석을 통해 사용자가 쉽게 파악 할 수 있도록 지능적 변환이 가능해야 한다.
3) 유비쿼터스 환경에서의 공간적 속성은 Object Space와 Coagulation Space로 정의 될 수 있으며, 이러한 특징을 결합하기 위해 현실의 그리드 공간과 가상의 디지털 공간이 합쳐져 인간에게 변환되어 전달되는 생명시스템과 같이 피드백 되는 Dynamic Grid의 모습을 제안 하였다.

셋째, 유비쿼터스 사용자 공간의 관점에서 전시물의 사용자 선호도를 정보탐색 알고리즘으로 해석 하여 전시 바닥 공간을 시뮬레이션 하였다.
이때, 바닥 표면의 각 그리드와 전시물에는 RFID센서가 장치되어 있으며 컴퓨터 서버에 정보가 전달되어 관람자의 호감도를 분석한다. 전달된 정보는 호감도 해석 과정을 거쳐 사용자와 바닥 표면에 각각 타인의 호감의 경로를 증강시켜주거나, 그 정보는 다시 바닥에 전달되어 실시간 변형을 일으킨다.
이 다이나믹한 움직임을 통해 바닥의 표면은 특정 전시물까지의 동선을 만들고, 이 특정한 동선이나 특정한 장소는 관람자의 수에 따라 전자적으로 진해 지거나 희미해지게 된다. 전시관의 바닥은 이에 의해 실시간으로 낮아지거나 높아지거나 좁아지거나 넓어지게 된다. 사용자의 선호 정보 흔적이 단말기를 통해 컴퓨터에 전달되기 때문에 사용자들이 어떤 전시물을 선호 하는지를 알 수 있다.
계량화된 정보를 통해 선호도가 높은 전시물의 사용 빈도에 따른 전시물의 밀도나 전시물을 담고 있는 공간의 크기의 실시간 조정이 가능하다.
전시물의 정보는 다시 사용자의 단말기에 전달되어 전시물에 대한 타인의 선호도를 통해 관람자가 원하는 전시물을 경로를 선택할 수 있게 된다. 전시물의 정보는 공간의 분리와 연결을 가능하게 한다.
또한, 전시물이 스스로 이동 가능하다면 사용자의 선호 데이터에 의해 전시물의 위치가 조정 될 수 있을 것이다.
이는 특정한 전시물이나 공간이 사용자 선호로 스스로 조직화되어 새로운 구조로 창발 된다는 것에 중요한 의의를 가진다.
이것은 네트워크가 피드백 구조로 연결된 Dynamic Grid의 디자인 사고에 의해 가능하다.

목차 (Table of Contents)

• 제 1 장 서 론 1
• 1.1 연구의 배경 및 목적 1
• 1.2 연구의 범위 및 방법 2
• 제 2 장 공간 패러다임의 변화 4
• 2.1 공간 디자인 시스템 5
• 2.1.1 그리드 시스템 5
• 2.1.2 디지털 그리드 시스템 8
• 2.1.3 비정형 역동성과 즉흥적 반응성 12
• 2.2 시스템 사고 15
• 2.2.1 다이어그램 시스템으로의 확장 16
• 2.2.2 생명 시스템으로의 사고 전환 18
• 2.2.3 고차원 시스템의 해석 21
• 2.3 소결 32
• 제 3 장 유비쿼터스 공간 패러다임 변화 35
• 3.1 유비쿼터스 환경의 이론적 고찰 36
• 3.1.1 유비쿼터스 기술적 요소 38
• 3.1.2 유비쿼터스 상황인식 컴퓨팅 45
• 3.1.3 유비쿼터스의 사례 48
• 3.2 유비쿼터스 환경에서의 공간의 시각화 61
• 3.2.1 공간정보의 시각화 61
• 3.2.2 가상 환경 63
• 3.2.3 인간-기계의 상호작용 71
• 3.3 유비쿼터스 환경에서의 전일적 공간 해석 78
• 3.3.1 Object space 78
• 3.3.2 Coagulation Space 79
• 3.3.3 Dynamic Grid 80
• 3.4 소결 85
• 제 4 장 유비쿼터스 환경에서의 시스템 적용 88
• 4.1 전시공간의 사례를 통한 시스템 방향 설정 88
• 4.2 유비쿼터스 사용자 공간 91
• 4.2.1 Netlogo 행위자를 이용한 사용자의 전시물 선호 탐색 분석 92
• 4.2.2 물리엔진(Reactor)을 통한 공간 변형 시뮬레이션 94
• 4.3 소결 113
• 제 5 장 결론 97
• 부 록 102
• 부록 1 관람 공간에서의 Netlogo 행위자 분석 프로그램 103
• 부록 2 각 전시물에 대한 선호 Data 108
• 참고문헌 109
• Abstract 112