Livinglab Capstone Design(ICT) Capstone Design (소재/부품/장비)

2024 DSC 공유대학 리빙랩 · 캡스톤디자인

경진대회 우수 사례집

2024 DSC 공유대학 리빙랩 · 캡스톤디자인

우수성과 경진대회 우수사례집

현장스케치 영상

e-Book

2024 DSC 공유대학 리빙랩 · 캡스톤디자인

경진대회 우수 사례집

카라_차세대통신융합전공 희열유얼_스마트휴먼인터페이스전공 무한질주_스마트휴먼인터페이스전공 모빌리언즈_디스플레이시스템 반도체소부장전공 파로스_스마트휴먼인터페이스전공 롱디_스마트휴먼인터페이스전공 유니온_스마트휴먼인터페이스전공 상타조_디스플레이시스템반도체소부장전공 오합지조_차세대통신융합전공 모솔팀_스마트휴먼인터페이스전공

캡스톤 디자인 ICT

SEAkers_모빌리티SW/AI융합전공 BackMapper_모빌리티SW/AI융합전공 김씨 표류기_스마트휴먼인터페이스전공 Flux_모빌리티SW/AI융합전공 여파기_차세대통신융합전공 뭘로_모빌리티SW/AI융합전공 MotionWave_모빌리티SW/AI융합전공 백곰_자율주행시스템전공 채은섭섭 김피탕_스마트휴먼인터페이스전공

CONTENTS

캡스톤디자인 소재/부품/장비

우리 캡스톤 혜윰_첨단센서융합디바이스전공

길동무_디스플레이시스템반도체소부장전공

Semi Mover_디스플레이시스템반도체소부장전공

87 이상한 나라의 전과자_디스플레이시스템반도체소부장전공 90 한밭남_첨단센서융합디바이스전공 93 모터리_친환경동력시스템전공 97 일렉링크_첨단센서융합디바이스전공 100 F4_첨단센서융합디바이스전공 103 사륜구동_첨단센서융합디바이스전공 106 신사_첨단센서융합디바이스전공 109

영광의 얼굴

리빙랩 대상_희열유얼 세종시장상_카라

캡스톤 디자인 ICT 대상_Backmapper 충남도지사상_SEAkers

캡스톤디자인 소재/부품/장비 대상_길동무 대전시장상_우리 캡스톤 혜윰

교수님 인터뷰 서용석 교수님 정영배 교수님

사진첩 현장 스케치 및 수상자 사진

카라_차세대통신융합전공 희열유얼_스마트휴먼인터페이스전공 무한질주_스마트휴먼인터페이스전공 모빌리언즈_디스플레이시스템반도체소부장전공 파로스_스마트휴먼인터페이스전공 롱디_스마트휴먼인터페이스전공 유니온_스마트휴먼인터페이스전공 상타조_디스플레이시스템반도체소부장전공 오합지조_차세대통신융합전공 모솔팀_스마트휴먼인터페이스전공

리빙랩_01

카라

과제명｜비포장 환경하의 보행약자의 이동성 개선을 위한 휠체어 트레드 기반 이동성 개선 리빙랩

세종특별자치시장상 팀명단 1 한승연, 김준식, 박민수, 전상헌

융합학부 1 모빌리티 ICT

추진 배경 1 대전·세종·충남 지역의 고령인구의 비중은 현재 18% 안팎이며 향후 점차 증가할 것으로 예상된다. 이에 따라 휠체어의 사용량 또한 증가할 것이며 이 때 도심 외곽과 같은 비포장된 지형에서 휠체어 사용자의 이동성이 제한되 는 문제가 있다. 문제 정의 1 상용화된 휠체어는 도로 상태가 열악한 환경에서 충분히 대응하지 못하는 설계적 한계를 가지고 있다. 이를 해결하기 위해 경제적이면서도 누구나 쉽게 사용할 수 있는 탈부착형 휠체어 트레드를 개발하여 이동성 문제와 비용 부담을 해소하고자 한다.

❶ 3D 모델링 ㈜공생의 메이커 스페이스에 방문하여 전문가와의 회의를 통해 아이디어를 고도화하였고 이를 바탕으로 3D 모델링을 진행 하였다.

❷ 3D 프린팅 교육 및 1차 프로토타입 출력 대전 창업허브를 방문하여 3D 프린팅 교육 이수 후 초기 설계 아이디어를 기반으로 1차 프로토타입을 출력하여 기본적인 이동성과 탈부착 기능을 검증하였다.

❸ 필드 테스트 및 인터뷰 진행 국립중앙과학관 행사에서 부스를 운영하여 진행한 사용자 테스트와 인터뷰를 통해 제작한 프로토타입에 대한 피드백을 수집하였다.

❹ 피드백 반영 및 2차 프로토타입 출력 인터뷰와 테스트 결과를 반영하여 내구성과 안정성을 강화한 2차 프로토타입을 설계하고 출력하였다.

6 리빙랩 01. 카라

성과

❺ 유성구청 실무담당자와의 미팅 대전 유성구청 노인복지기관 및 요양시설 관계자들과의 협력을 통해 아이디어를 발표 하고, 실질적인 사용 환경과 관련된 의견을 수렴하여 제품 설계를 보완하였다.

❻ 최종 시제품 완성 외곽 지역의 험난한 지형에서 효과적으로 사용할 수 있는 탈부착형 휠체어 트레드 시제품을 완성하였다.

01. 설계 - Universal Design - 휠체어 표준 규격 24인치

02. 결과 1. 내구성 테스트 - 성인 남성의 무게도 견딜 수 있는 안정성 보유 2. 편의성

- 휠체어 사용자가 한 손으로 탈부착 가능 3. 도심에서의 경쟁력 - 이물질이 손에 묻지 않는 구조로 청결함

03. 성능 - 트레드에 블록 패턴을 적용함으로써 구동력과 제동력, 견인력 등을 기존 타이어보다 향상시킴 - 이를 통한 미끄럼 방지 효과로 험난한 지형에서 제동성, 조종성, 안전성에 이점을 가짐

04. 현황 - 비포장된 지형으로 휠체어 사용에 어려움을 겪고있는 베트남 폭발물 피해자들에게 ㈜공생 측의 도움을 받아 시제품을 보냈으며 이를 통해 아이템의 수요를 확인함

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1. 경제성 산악용 휠체어 업체 Mountain Trike의 최소가인 ₩11,000,000 대비 훨씬 저렴한 가격으로 일반 휠체어에 부착하여 사용이 가능하다. 2. 사회적 활용성 - 거동불편자들이 기존 수동 휠체어로 접근이 어려웠던 교외 비포장 도로에서도 이동이 가능하도록 도움을 줄 수 있다. - 3D 프린팅의 장점 중 하나인 도면 수정을 통해 소비자 요구에 맞게 제작이 가능하다.

활동 사진

초기 아이디어 구체화 및 문제발견 리빙랩

개선사항 도출 및 추가 작업

8 리빙랩 01. 카라

리빙랩_02

희열유얼

제조 전문가에 의한 솔루션 리빙랩

지역 3개 복지관 담당자 대상 리빙랩 추진

과제명｜지하철 승하차 안전 사고 해결을 위한 유도선 어포던스 디자인 개발 융합학부 1 모빌리티 ICT 융합전공명 1 스마트휴먼인터페이스전공

교과목명 1 모빌리티 리빙랩 캡스톤디자인

추진 배경 1 지하철 이용 시 무리한 승차로 인해 ‘열차 지연’, ‘과밀로 인한 안전사고’, ‘교통 약자 배려 부족’, ‘갈등 발생’ 등의 문제가 지속적으로 발생한다.

▼ 무리한 승하차로 인한 충돌 상황

문제 정의 1 지하철 지연 및 사고 방지를 위해 탑승 과정에서 승차자들의 동선을 유도하는 방법을 찾고자 하였다.

❶ 현장 관찰 및 인터뷰 : 역무원과 승객들 대상으로 진행 관찰 1 1 탑승 전 승객 대기 자세 문 바로 앞에서 대기하며, 문이 열리면 기다림 없이 하차자들 사이로 승차 하였다.

관찰 2 1 기존에 실행되고 있던 질서 유도 방안 확인 문 옆 발자국 모양, 안내 방송, 역무원분들의 통제하였다. 인터뷰 결과 1 승객과 역무원 모두 기존 유도물이나 안내 방송의 효과가 크지 않고, 승하차 질서가 잘 지켜지지 않는다고 생각하고 있었다.

❷ 1차 프로토타입 제작 : 승객들이 자발적으로 질서를 지킬 수 있도록 직관성 있는 프로토타입 제작 - 문 바로 앞에서 대기하면 하차자와 승차자가 곧바로 만나게 되므로 양 옆으로 대 기하게 하는 방법을 탐색하였다. - 넛지 디자인을 활용하여 거울을 통한 행동 유도를 진행하고자 하였다.

2024 DSC 공유대학 리빙랩·캡스톤 디자인 우수 사례집 9

❸ 1차 현장테스트 실시 및 인사이트 분석

- 양 옆으로 대기하도록 유도하는 것에는 성공했지만 과도한 정보 제공으로 인한 부담과 하차 후 탑승 메시지 전달에 부족하였다.

❹ 2차 프로토타입 제작 및 현장 테스트 진행

- 최소한의 요소를 활용하여 시각적 부담감을 줄이고, 시선이 많이 가는 스크린도어에 ‘내리고 탑승’ 문구를 부착하였다.

(* 거울과 문구 디자인이 크게 눈에 띄지 않음을 확인함)

❺ 3차 프로토타입 제작 및 현장 테스트 진행

- 바닥 라인을 점자블럭의 보색으로 변경하여 시인성을 높였고, 거울의 크기를 키워 효과적으로 활용될 수 있도록 하였다.

활용방안 및 기대효과

성과

프로토타입 설치 유무에 따라 대기 형태가 확연히 달라진 것을 눈으로 확인할 수 있었음 디자인 설치 이전보다 대기한 후에 승차하는 모습을 확인하였다.

성과지표 및 성과 현황 결과

10 리빙랩 02. 희열유얼

프로토타입이 설치되지 않은 승강장

향후 지역 기여 및 기대효과

활동 사진

최종 프로토타입이 설치된 승강장

1. 승객간 충돌 및 사고 예방 승하차 시 승객간의 충돌을 줄여 사고 발생 가능성을 낮출 수 있다. 2. 승하차 시간 단출 및 효율성 향상 질서 있게 대기하고 이동함으로써 승하차 시간이 단축되며, 혼잡 시간대의 승하차 효율성 향상에 기여하였다. 3. 운영 인력 부담 감소 승객들 스스로 질서를 지키게 되면 운영 인력의 직접적인 통제 필요성이 줄어, 더 중요한 안전 관리나 고객 서비스에 집중할 수 있다.

4. 이용자 만족도 증가 승하차 시의 불편함은 줄고 지하철 이용 만족도는 증가하였다.

5. 공공매너 문화 장착 자주 이용하는 지하철 대기줄에서부터 시작 하여 승객들이 자발적으로 질서를 지키는 문화를 형성하는 데에 기여할 수 있었다.

현장공감 인터뷰

프로토타입 실사이즈 테이프 드로잉

프로토타입 설치 및 관찰

환경 모델링

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리빙랩_03

무한질주

과제명｜BAS(Blind spot Assistance System)

융합전공명 1 스마트휴먼인터페이스전공 교과목명 1 모빌리티 리빙랩 캡스톤디자인

실제 모습 추진 배경 1 지하주차장 입/출차 시 사각지대와 경고 장치의 한계로 인해 차량과 차량, 차량과 보행자 간의 사고 위험이 높다. 교통사고 전문 변호사 유튜브 한문철tv에서 소개된 사고 사례 (약 2만여 건) 중 지하주차장 진출입 시 발생한 사고는 320여 건에 달하며(2024년 11월 기준), 사고 발생 사례가 늘어나고 있다. 이와 같은 사고를 줄이고자 사고의 원인을 조사하고 이를 해결하기 위해 본 과제를 선정하게 되었다.

문제 정의 1 어떻게 하면 지하주차장 입/출차 시 발생하는 사고 위험을 없애 운전자와 보행 자의 안전을 확보할 수 있을까?

세부 활동내용

❶ 현장공감 인터뷰

문제해결을 위한 아이디어 및 활동 과정 등

목적 1 이해관계자의 의견을 수렴하여 지하주차장 입출차 시의 문제점을 파악 대상(이해관계자) 1 운전자(8명), 보행자(12명), 지하주차장 관리자(2명) 총 22명 장소 1 지하주차장이 있는 상가(천안 불당동 일대) 질문 1 지하주차장 입출차 시 겪었던 불편한 점과 사고 위험 관련, 이와 같은 문제의 원인, 사고 예방을 위한 개선점 등 이해관계자에 맞추어 질문한다. 결과(인사이트 도출) ⑴ 경사로로 인한 사각지대 발생과 시야 제한 문제가 확인되었다. 운전자 시야에서 진입하는 차량 및 보행자가 보이지 않고, 보행자 역시 출차하는 차량이 보이지 않는다. ⑵ 기존 경보장치의 한계점을 파악한다. 경보장치의 시인성이 부족하며, 작동하지 않는

경우도 있다.

12 리빙랩 03. 무한질주

운전자 시야

❷ 문제 해결을 위한 아이디어 발산과 수렴 발산 1 경사로 완화(경사각도 개선), 차량 리프트 설치, 대형 볼록 거울 설치, 출구 상단에 실시간 카메라 및 모니터 설치, 신호등 설치, LED 신호 설치, 물체 감지 센서 사용 등

수렴 ⑴ 자동차 전면 그릴에 카메라를 부착하여 내부 디스플레이를 통해 사각지대를 해소하고 운전자의 시야를 확보한다 ⑵ 스마트 LED 시스템으로 출입구 주변 보행자에게 경고 강화한다.

*아이디어 선정 기준 ⑴ '사각지대’를 해소할 수 있는지 ⑵ 운전자와 보행자 모두 안전 보장 가능한지 ⑶ 기존 지하주차장 장치와 차별성이 있는지

❸ 실물 프로토타입 제작 - 3D프린터로 RC카를 제작하고, 카메라 모듈(ESP32-CAM)을 사용하여 차량 프로토타입을 제작한다.

- 포맥스를 사용한 지하주차장 출입구 환경을 조성하고, 주차장법 시행규칙에 의한 최대 종단경사 17% 적용한다. - 초음파 센서(HC-SR04)와 LED 모듈을 사용하고, 아두이노 코드를 작성하여 LED 경고 시스템 제작한다.

❹ 현장 테스트 (1,2차) - 조도 밝기가 너무 낮아 낮에는 잘 보이지 않는다. - LED가 일정하게 들어오는 것이 아닌 점멸되어 점등되면 좋을 것 같다. - LED 뿐만 아니라 경고음이 추가되면 좋겠다. - 차량 기울기에 따라 작동되면 좋겠다. 등의 의견 수렴하였다.

❺ 프로토타입 반복적 개선(현장 테스트 의견을 반영) - LED의 조도 30% 높임 - LED 점멸되도록 개선 - LED의 점멸과 함께 경고음 추가 - 기울기 센서를 추가해 기울기를 감지해 디스플레이 작동 (*LED가 점등 되는 것으로 대체)

2024 DSC 공유대학 리빙랩·캡스톤 디자인 우수 사례집 13

최종 프로토타입을 통한 BAS

1. 정성적 성과 - 전면 사각지대 시야 확보 기능 구현 : 지하주차장 차량 출차 시 경사로로 인해 시야가 제한된 상황에서 차량 전면에 부착된 카메라를 통해 운전자의 시야 확보 가능하다. - LED 경고 시스템 기능 구현 : 지하주차장 출입구에 초음파 센서 설치와 출입구와 인접한 인도 끝 부분에 LED 모듈을 설치한다. 출입구에 설치된 초음파 센서가 출차하는 차량을 감지하여 경고음과 함께 LED가 점등한다. 보행자는 경고음과 점등된 LED를 통해 차량 출차를 인지한다. 2. 정량적 성과지표 경사도 0% 12% 15% 17%

경사각도(°) 0° 6.8° 8.5° 9.6°

상하 시야각(°) 51° 44.2° 42.2° 41.4°

지표 항목

측정 방법 경사도에 따른 시야각 변화를 비율로 산출

목표

시야확보율

80% 이상

향후 지역 기여 및 기대효과

향후 지역 기여 1. 지역 안전성 강화 충남을 시작으로 지하주차장 입/출차 사고율 감소와 안전한 주차장 환경을 조성한다.

2. 스마트 기술 기반 지역 발전 - 기술적 성과를 바탕으로 새로운 주차장 안전 관리 모델을 제시한다. - 스마트 주차장 시스템의 기반 기술로 발전해 충남 지역의 스마트 도시 구축에 기여한다. + 개술 개선점 : 일정 기울기(경사도12%이상) 이상일 때, 전면 카메라가 작동한다면 고속도로나 일반도로가 아닌 지하주차장 경사로에서만 작동하여 편리할 것으로 기대한다.

*지하주차장의 평균 종단경사 12~15%, 최대 17%(주차장법 시행규칙 제 6조), *도로 종단경사 고속도로 최대 4%, 일반국도 최대 6%, 지방도, 시군도 최대 8% (도로의 구조, 시설에 관한 규칙 제 25조)

기대효과 1. 사고 예방 효과 - 운전자의 시야 확보 : 경사로에서 발생하는 사각지대를 해소, 운전자가 전면 상황을 명확히 인식할 수 있어 사고 위험 감소한다 - 보행자 경고 효과 : 차량 출차를 보행자에게 알릴 수 있어 사고를 방지한다. 2. 사용자 만족도 증대 - 운전자 : 사각지대 해소로 인해 지하주차장 이용 시 스트레스 감소 및 안정성 증가한다. - 보행자 : LED 경고 시스템으로 차량 접근 인지가 용이해짐에 따라 보행 안정성 확보한다.

14 리빙랩 03. 무한질주

시야확보율 100% 86.7% 83.3% 81.2% 결과 81.2%

현장조사

현장 인터뷰

프로토토입 제작

2024 DSC 공유대학 리빙랩·캡스톤 디자인 우수 사례집 15

리빙랩_04

모빌리언즈

과제명｜보행 약자의 보행 편의를 위한 네 발 LED 팔꿈치 지팡이 제작 리빙랩

팀명단 1 유지수, 장서영, 김수현, 이수현

캡스톤 초기 베트남 폭발 피해로 인하여 사지가 절단된 노인 분들의 거동 불편 사례를 확인하 여, 기존의 지팡이의 문제를 분석한 결과 베트남 폭발물 피해자, 노약자, 장애인이 인체 공학 적이고 편리하게 사용 가능한 팔꿈치 지팡이를 설계하게 되었다. 노약자들은 근력 저하, 균형 감각 감소, 시력 저하 등으로 인해 보행 시 많은 어려움을 겪는다. 특히나 넘어짐은 골절, 장기 입원, 심리적 위축을 동반할 수 있어 노약자들에게 큰 위험 요소 이다. 기존 지팡이의 경우, 가로등이 부족하거나 조명이 어두운 곳에서 넘어질 위험이 크고

짚는 과정에서 손목 관절이 안 좋아질 가능성도 크기 때문에 리빙랩 설계를 통해 노약자들에게 안정성, 시각적 보조 기능, 인체 공학적 디자인을 갖춘 보행 보조 장치를 제공하고자 해당 작품 을 설계하였다.

▲ 보행 보조를 위한 LED 지팡이 포스터

❶ 사용자 요구 조사 및 분석

인터뷰 1 노약자들을 대상으로 인터뷰를 진행해 주로 사용하는 보행 보조 기구의 장단점, 추가적으로 필요한 기능들을 파악했다. 관찰 연구 1 실제 노약자들이 보행할 때의 자세, 걸음걸이, 보행 속도 등을 직접 관찰하며기존 지팡이의 개선점에 대해 분석하였다.

❷ 연구 내용(아이디어 도출 결과) 엘보우(팔꿈치) 지지대 1 팔꿈치를 지지하여 손목에 부담을 줄이고, 안정성을 높이기 위해 설계하였다.

네 발 지지 구조 1 별도의 거치대가 필요없도록 하며, 지면에 대한 접지력을 높여 균형을 더 잘 잡을 수 있도록 설계하였다. LED 조명 1 야간 보행이나 어두운 환경에서 노약자가 주변을 더 잘 인식할 수 있도록 상단부에 LED 조명을 탑재하였다. 추가로 압전 소자를 활용해 전력을 조금이라도 활용할 수 있도록 설계하였다.

소재 경량화 1 알루미늄이나 탄소와 같은 가벼운 소재를 사용하여 사용자의 피로를 줄이고, 휴대성을 고려하기 위해 소재 경량 설계를 진행하였다.

16 리빙랩 04. 모빌리언즈

활용방안 및 기대효과

성과지표 및 성과 현황 결과

❸ 실제 프로토타입 제작 활동 손목 그립, 사발 재료 등 다양한 물품을 활용해 신탄진 내에 위치해 있는 어울림 LAB 공방에서 제품을 제작하였다.

❹ 아이디어 피드백 수용 및 전시

- 2024년 국립중앙과학관, 나눔과기술 창의설계 경진대회 최우수상(1위) 수상 및 시제품 전시 국립중앙과학관 행사에 시제품을 전시하고 발표하여 일반인 및 전문가에게 피드 백을 받았다. 피드백을 적극 수용해, 압전소자와 led 후레쉬를 장착하는 방식으로 제품을 보완하였다. - UNDP 선임기술연구원의 현지 상황 공감 및 실제 베트남 피해자에게서의 피드백 수용 실제로 베트남 지뢰 폭발 피해자들에게 택배로 직접 제작한 프로토타입을 보내어 피드백을 수용받기 위한 절차를 수행 중에 있다.

*실제 노약자들을 대상으로 테스트해 본 시제품 피드백 내용 일부 Q. 제품의 무게가 무겁지는 않은지? A. 제품의 무게는 적당하다. Q. 기존 지팡이와 비교했을 때 손목에 부담이 줄어들었는지? A. 손목에 가해지는 부담은 훨씬 덜 한 것 같다.

Q. 기존 지팡이와 비교하여 좋은 점과 안 좋은 점은? A. 기존 지팡이와 달리 사용자 맞춤형으로 길이를 조절할 수 있는 것이 가장 좋았고, 지팡이가 쓰러지지 않아 유용한 것 같다. 팔꿈치까지 지지하는 구조가 특히 좋다.

01. 성과 지표

1. 사회적 영향 - 노약자들의 보행보조 수단을 개선하여 이동성 및 삶의 질을 향상시킨다. - 장애인 보조기구 보급률 증가와 안전사고 감소에 기여할 수 있다. 2. 기술적 성과 - LED 기술을 활용할 수 있어 야간 보행의 안정성이 향상된다. - 네발구조 설계를 통해 안정성 및 사용자 편의성이 개선된다.

3. 경제적 효율성 - 저비용으로 제작 가능한 보조기구를 설계함으로써 다수가 부담스러운 비용을 지불 하지 않고 마음놓고 사용할 수 있게 한다.

2024 DSC 공유대학 리빙랩·캡스톤 디자인 우수 사례집 17

02. 성과 현황 및 결과 1. 사용자 피드백 - 실사용 테스트 결과, 사용자가 이동중 불편을 느끼는 비율이 감소했다. - 장애인 보조기구 보급률 증가와 안전사고 감소에 기여할 수 있다.

2. 보급 가능성 평가 - 제작 단가가 낮아, 대규모 보급에용이할 것이다. - 부품이 복잡하지 않아 로컬 제조업체와 협력하여 생산이 가능할 것이다. 3. 기술적 완성도 - 네발구조 설계가 경사로, 울퉁불퉁 지면 등 다양한 환경에서 안정적으로 작동할 것이다. - LED 조명의 긴 배터리 수명으로 사용자의 만족도 증가할 것이다.

향후 지역 기여 장애인, 노약자 등 사회 소외 계층들이 지팡이를 짚고 이동 시 더욱 안전하게 이동할 수 있도록 활용이 가능하다. - 공공장소에서의 활용 : 개인적 사용 외에도 병원, 복지 시설에서 여러 명이 사용할 수 있는 공동 사용 장비로 제공할 수 있다

기대 효과 1. 네 발 구조를 통한 보행 안정 & 거치 편리 네 발 구조를 통해 보행 시 안정성을 제공하고, 별도의 거치대가 필요 없이 제품의 보관이 용이하다. 2. 신장 맞춤형 길이 변화 가능 12단의 길이 조절 몸통을 통해 각기 다른 신장에 적합한 높이의 지팡이로 제작이 가능하다.

3. 높은 시장 성장 가능성 보행 보조 시장은 급속하게 진행된 고령화 사회로 인해 빠르게 성장하는 산업 중 하나로, 노약자와 장애인에 적용시킬 수 있는 보조 기기 시장이 커지고 있어 높은 성장 가능성을 볼 수 있다.

활동 사진

어울림 LAB 내 시제품 제작

18 리빙랩 04. 모빌리언즈

UNDP 선임기술고문 베트남 현지 상황 공감 활동

노인 쉼터 현장에서 시제품 테스

창의설계 경진대회 참가/ 최우수상(1위) 수상

UNDP 선임기술고문 초빙 베트남 현지 특강 총 2회 실시

유성온천역 현장에서 시제품 테스트

현장 리빙랩 활동을 위한 현장 반응 및 체험 프로그램 운영

2024 DSC 공유대학 리빙랩·캡스톤 디자인 우수 사례집 19

리빙랩_05

파로스

과제명｜베트남 지뢰 폭발 피해자의 일상생활 중 소지품 걸이를 위한 악세서리 리빙랩

팀명단 1 김상우, 이재곤, 박영주, 이정민

베트남은 지뢰 폭발 피해로 인해 많은 사람들이 신체적 제약을 안고 살아가고 있다. 특히 한쪽 팔이 절단되거나 사용이 불편한 사람들은 일상생활에서 물건을 들고 다른 작업을 수행하는 데 큰 어려움을 겪는다. 예를 들어, 한 손으로 물건을 들고 있을 경우 문을 열거나 전화기를 사용하는 일이 매우 제한적일 수 있다. 이러한 문제는 피해자의 일상적인 자립 활동을 어렵게 하고, 궁극적으 로는 삶의 질을 크게 떨어뜨리는 원인이 된다.

이를 해결하기 위해, 간단하면서도 실용적인 보조 도구인 3D 프린팅 기반 어깨지지형 후크를 설계하게 되었다. 이 제품은 스트랩을 통해 사용자의 몸에 고정되어 어깨를 안정적 으로 지지하고, 후크를 활용해 물건을 걸어 한 손을 자유롭게 사용할 수 있도록 했다. 이를 통해 한 손 용 오토바이나 자전거를 탑승할 때에도 가벼운 소지품들을 어깨지지형 후크에 걸어 이동수단을 조금 더 편하게 이용할 수 있도록 도와준다.

우리 팀은 지뢰 폭발 피해자들의 어려움을 해결하기 위해 매번 정규 수업 시간 외에도 추가적으로 ZOOM을 활용한 실시간 비대면 회의를 진행하며 다양한 아이디어를 고안해왔다.

회의 과정에서는 지뢰 폭발 피해자들의 특성과 필요를 깊이 논의하며, 실제 사용 환 경에 적합한 해결책을 찾는 데 중점을 두었다. 특히, 어깨지지형 후크 설계 시 다음과 같은 활동을 통해 아이디어를 구체화했다.

아이디어 구체화 활동 지뢰 폭발 피해자와 관련된 사례 조사 피해자들의 주요 어려움을 파악하기 위해 현지 사례를 조사하고 분석했다.

3D 프린팅 기술 활용 논의 비용 효율성과 제작 용이성을 고려해 어깨지지형 후크에 적합한 구조와 재료를 설계 했다.지팡이의 개선점에 대해 분석하였다. 피드백 기반 수정 장애센터를 통해 수집한 피드백을 반영하여 디자인을 지속적으로 개선했다.

20 리빙랩 05. 파로스

활동 사진

이 제품은 지뢰 폭발 피해자에 국한되지 않고 팔, 어깨 관련 신체적 제약을 가진 사용자에게 유용한 해결책이 될 것으로 본다. 특히 베트남과 같은 지역은 기술적, 경제적 자원이 제한되어 있어 복잡하거나 고가의 장비는 보급과 유지가 어려운 단점이 있다. 이와 반대로, 3D 프린팅 기술을 활용한 어깨지지형 후크는 설계가 간단하고 제작 단가가 낮아 현지에서 쉽게 생산 및 보급이 가능하다.

제품 사용자는 물건을 후크에 걸어 기존에 불편했던 작업(문 열기, 전화 받기 등)을 자유 롭게 수행할 수 있게 된다. 이를 통해 지역 내 장애인들에게 일상생활 자립성을 높이는 데 크게 기여할 수 있다. 더불어, 제품 사용자는 후크를 활용해 물건을 안정적으로 거치함으로 써 일상적인 작업 수행이 훨씬 용이해질 것이다.

이러한 기술의 지역 보급은 피해자들의 삶의 질 향상뿐 아니라 장애인 지원 시스템 강화에도 기여할 수 있으며 궁극적으로는 사회적 포용성을 증대시키는 결과를 가져올 것으로 보인다.

프로토타입 출력 후 장애센터와의 협력을 통해 한쪽 팔에 불편함을 겪고 있는 사용자를 직접 컨택하여 제품의 실사용 테스트를 진행하였다. 사용자는 어깨지지형 후크를 착용한 상태 에서 다양한 작업(물건 거치, 문 열기 등)을 시도하였고, 그 과정에서 착용감, 후크의 적재 능력 등에 대해 긍정적인 피드백을 받을 수 있었다. 결과적으로, 기존에 겪었던 불편함을 크게 해소해 주었다는 의견을 얻었다. 결과적으로, 본 제품은 UXO 피해자와 같은 신체적 제약을 가진 사용자들의 일상생활 및 이동수단 이용에서 실질적인 도움을 줄 수 있을 것이 라는 아이템으로 평가되었다.

이를 통해 지역 사회에서의 도입 가능성과 지속적인 활용에 대한 신뢰를 얻었으며, 향후 대량 생산과 보급 단계에서 더욱 큰 성과를 거둘 수 있을 것으로 기대한다.

제품사진

착용사진 1 (근접)

착용사진 2 (정면)

착용사진 3

2024 DSC 공유대학 리빙랩·캡스톤 디자인 우수 사례집 21

리빙랩_06

롱디

팀명단 1 정상현, 정민철, 김준형, 이승연, 장준규, 김은지 융합학부 1 모빌리티 ICT 지도교수 1 이선희 교수님 수행기간 1 2024년 9월~2024년 12월

페달 오조작으로 인한 사고 - 최근 고령운전자의 페달오인으로 인한 사고의 증가로 고령운전자에 대한 사회적 인식이 저하되었다.

- 고령 운전자는 나이에 따른 신체 능력 저하와 판단력 감소로 인해 페달 오조작 사고의 주요 원인으로 지목된다. - 실제 페달을 잘못 조작해 사고를 낸 운전자 10명중 4명은 고령자. 올해(24년) 상반기에만 약 900건으로 집계되었고 지원 제도 마련이 시급하다.

- 고령자 페달 오인사고 문제의 해결방안으로 특정 조건에서 운전자에게 자신이 조작하고 있는 페달 정보를 제공해주는 보조적인 시스템이다.

❶ 화상회의을 통한 주기적으로 팀 회의 진행

- 주제 선정, 인터뷰 계획, 회의 결과 등 관련 자료 공유하였다. - 공유한 자료 및 인터뷰 내용을 통하여 아이디어 및 캡스톤디자인 진행 방향을 논의 하였다.

❷ 주제탐색, 현장공감인터뷰 - 순천향대 자동차학과 교수 1명, 현직 경찰관계자 1명외 이해관계자 5명 현장 인터뷰 - 인터뷰 진행 방식은 네이버 폼 설문조사를 통해 20명의 이해관계자 참여. 페달 오조작으로 인해 사고나 사고가 일어날 뻔한 경험 등을 질문하였다.

- 인터뷰를 진행한 이해관계자 통계 결과 80%가 있다고 답변, 주된 이유로 페달 위치의 혼동과 반응속도에 저하로 답변하였다.

22 리빙랩 06. 롱디

과제명｜고령 운전자 페달 오인사고 방지를 위한 LED핸들커버 개발

고령자 페달 오조작 사고 매월 '160건' 뉴스

❸ 프로토타입 제작 - 초기 고령운전자를 위한 운전 모드를 제안. 고령운전자 모드에 고령운전자에게 유용한 안전기능을 다수 포함과 소리 및 시각적으로 페달 정보 제공하는 방식으로 구상하였지만 아래 이유로 다른 프로토타입으로 수정하였다.

- 고령 운전자 모드의 프로토타입 제작이 어려우며 하고자 하는 내용이 너무 복잡 하다는 의견과 프로토타입 제작 가능한 기능이면 좋다는 피드백 다수였다. - 핸들에 LED를 부착하여 페달 정보 피드백을 주는 방향으로 수정하였다. - 프로토타입 제작시 실제 차량 핸들에 적용이 어려워 기능의 이해를 돕기위해 핸들커버에 LED를 부착하여 프로토타입 제작하였다.

◀ 실제 핸들커버 적용 사진

❹ 1차 현장테스트 - 실제 프로토타입으로 인터뷰 진행한 고령자 3명, 기능영상과 3D모델링을 통해 설명 인터뷰 고령자 10명, 일반 11명, 자동차 제조사 관계자 1명 22명의 이해관계자와 인터뷰 진행하였다.

- 인터뷰 진행 후 해당 프로토타입이 페달 오조작 문제에 도움이되는지 질문하여 22명이 답변, 도움이된다(70%),아니다.(30%)의 결과로 도움이 된다에 과반수가 답변하였다.

도움이 된다(18)

70%

30% 도움이 안된다(4) - LED가 주행 중 상시 켜져 있는 것이 오히려 운전자의 시각에 방해가 될 수 있을 것 같다는 보완점을 발견하였다.

- 특정 조건에서만 LED 피드백이 제공되도록 보완. 특정 조건은 아래와 같다. - 차량 전방의 차나 사물을 감지하여 안전거리를 설정하는 시스템. 설정된 안전거리 이내로 가까워질 경우 LED를 통해 페달 정보에 대한 시각적 피드백을 제공하는 기능이다.

2024 DSC 공유대학 리빙랩·캡스톤 디자인 우수 사례집 23

❺ 반복적 개선 - 프로토타입 제작시 차량에 구현이 어려워 시스템의 이해를 돕기 위해 아두이노의 초음파 센서를 이용하여 프로토타입 수정하였다.

- 전방에 사물이 없더라도 페달 정보를 줘야한다는 새로운 의견 제시되었다. - 일반적인 운전 상황에서 운전자는 가속 페달을 점진적으로 밟아 차량 속도를 조절하는 특성을 보임. 이 과정에서 페달에 가해지는 압력은 서서히 증가하며, 페달의 압력값 또한 점진적으로 상승하는 경향을 나타났다.

- 페달에 가해지는 압력이 기하급수적으로 증가하면 페달 오인 가능성이 높다고 판단하였다. - 실제 차량의 차량의 페달 압력 데이터 사용이 어려워 아두이노의 압력센서를 이용하여 프로토타입에 적용하였다.

❻ 2차 현장 테스트 - 기존에 비해 개선이 되었다는 답변 대다수였다. - 특정 조건 설정한 것이 좋다는 피드백이었다. - 실제 차량에 적용할 경우 기존의 전방 센서나 페달 압력 데이터를 활용하면 더 효과적일 것이라는 의견이 나왔다.

❼ 최종 프로토타입 완성

활용방안 및 기대효과

성과

고령운전자 페달 오조작 방지 핸들커버 1. 페달 오조작 위험상황 피드백 기능 구현 전방 차량 및 사물과 안전거리 이상 가까워지면 가속페달을 밟았을 경우 Led를 통해 자신이 밟고 있는 페달 피드백을 제공한다.

성과지표 및 성과 현황 결과

2. 전방에 차량이 없을 경우에 운전자가 가속페달에 급격한 압력이 가해졌을 때 피드백 기능 구현 감속페달을 밝고 있다고 오인하여 여러 번 강하게 가속페달을 밟은 사례가 있어 이런 경우 압력 센서를 통해 순간적으로 강한 압력을 가했을 때 Led를 통해 자신이 밟고 있는 페달 피드백 제공한다.

기능 1번 구현 사진

24 리빙랩 06. 롱디

활동 사진

2차 현장 테스트

팀원 프로토타입 제작 활동

기능 2번 구현 사진

1. 고령 운전자에 대한 사회적 인식 개선 반응 속도 및 인지 능력이 저하된 고령 운전자를 위한 시스템으로 고령 운전자가 보다 안전하게 운전이가능하다. 이를 통해 고령 운전자의 운전 능력에 대한 사회적 인식 개선 및 불신 해소가 기대된다. 2. 페달 오인사고 감소 효과 고령 운전자 및 운전 미숙자에게 현재 밟고 있는 페달이 가속 페달인지 브레이크 페달인지를 명확히 인지할 수 있도록 돕고, 잘못된 페달 조작으로 인한 사고를 예방하는 데 기여한다.

네이버 폼을 이용한 현장공감 인터뷰

주제 논의 ZOOM 회의

2024 DSC 공유대학 리빙랩·캡스톤 디자인 우수 사례집 25

리빙랩_07

유니온

과제명｜고속도로 2차사고 예방을 위한 세이프시그널

팀명단 1 김정연, 강수민, 이건우, 최윤정

발생건수

구분

세부원인--▲ 어지영. "고속도로의 2차 교통사고에 미치는 영향요인분석."

고속도로 2차 사고의 경우, 사고율이 매년 증가하고 있다. 2019년부터 2024년 8월까지 최근 5년간 고속도로에서 발생한 교통사고의 평균 치사율은 9.8%이나, 2차 사고의 사망률은 55.9%(출처:한국교통안전공단)로 1차 사고보다 약 5.7배 높게 나타났다. 또한, 고속도로 안전순찰원들이 현장을 수습하다 2차 사고를 당하는 경우가 최근 6년간 17명 (출처:뉴시스)에 달해, 매우 중요한 교통 이슈로 인식되고 있다. 2차 사고의 주요 원인은 운전 자의 주시 태만이다. 따라서 현장 인터뷰를 바탕으로 2차 사고를 해결하는 방안을 찾고자 프로젝트를 선정하였다.

POV(Point of View) 1 1차사고 당사자들은 사고가 발생했을 때 안전하게 사고상황을 알릴 방법이 필요하다. 왜냐하면 후속 조치 과정이 위험하기 때문이다. HMW(How Might We) 1 어떻게 하면 1차 사고 당사자들이 본인의 안전을 보장받으면서 2차 사고를 예방하기 위한 후속 조치를 할 수 있을까?

❶ 현장인터뷰 고속도로 2차 사고의 원인을 파악하기 위해 사고원인 및 대처방안에 대해 인터뷰를 진행하였다.

1차 사고 경험자 인터뷰 1 사고 수습 시 위험성과 준비의 부족으로 제대로 조치를 취하지 못한 경우가 많다. 2차 사고 경험자 인터뷰 1 1차사고의 늦은 인지가 주 원인이라고 생각한다. 1차사고 대처가 부족했다는 답변이 있었다.

26 리빙랩 07. 유니온

발생비율 2차 평가 점수 변화 2차 평가 점수 변화 873건 140건 13% 44%

주시태만 안전거리 미확보 160건 117건 2% 37% 핸들 과대 조작 1,130건 28건 16% 9% 과속 노면 잡물 졸음 - 200건 885건

1,566건 12건 23% 4% 80건 15건

1%

5% 1,574건 8건 23% 3% 타이어 파손 403건 음주 기타

6% 3% 13%

국내석사학위논문 서울시립대학교 일반대학원, 2012. 서울 <표 5-17>

▲ 제품테스트

▲ 테스트&시뮬레이션

성과지표 및 성과 현황 결과

❷ 아이디어 도출 및 설계 1. 1차사고 후속조치를 위한 제품 아이디어 고려 요소 휴대성 1 휴대가 간편하여 차량내부에 쉽게 보관이 가능할 것 사용성 1 최소한의 동작으로 사용이 가능할 것 가시성 1 뒷차량에서 잘 보이도록 설치할 수 있을 것 ▶ 제품아이디어: 트렁크 부착형 자동 펼침 반사 경고판 ▲ 반사경고판 ⑴ 평소 차량 트렁크 내부에 부착하여 보관한다. 프로토타입 ⑵ 사고 발생 시 고정해둔 밸크로를 떼면 자동으로 펼쳐진다.

* 반사판과 반사테이프를 활용하여 야간에도 높은 시인성을 확보하고 간단한 작동 방식으로 누구나 쉽게 이용이 가능하다. 2. 뒷차량의 사고상황을 인지를 위한 시스템 고려요소 원거리 인지 1 사고 구간 진입 전 충분한 거리에서 사고를 인지할 수 있도록 설계할 것 환경 독립성 1 날씨나 시간대에 관계없이 명확한 인지가 가능하도록 구현할 것 안전한 교통 흐름 유지 1 운전자를 놀라게 하지 않고 서서히 주의를 환기하며 안전 하게 속도를 줄이도록 유도할 것 ▶ 시스템 아이디어: 하이패스를 활용한 음성경고 시스템 ⑴ 사고 발생 시 운전자가 한국도로공사에 신고한다. ⑵ 사고 지점 근처 고속도로 가로등에 설치된 하이패스 인식기가 활성화되고 가로등의 불빛이 빨간색으로 변경된다. ⑶ 하이패스 인식기가 후행 차량의 하이패스 단말기와 통신한다. ⑷ 후행 차량 하이패스 단말기에서 경고 음성 출력된다. * 하이패스의 무선통신 기능을 통해 차량이 정차 없이 정보를 주고받음. 기존 인프라(가로 등)을 활용하여 비용 절감 및 효율성 증대함. 사고 구간 1km 전, 500m 전, 사고 구간 진입 시점까지 3단계 음성 경고로 점진적으로 운전자의 주의를 환기함. 활성화된 가로등의 불빛이 빨간색으로 변경되어 운전자에게 사고 구간 경고를 시각적으로 전달함.

❸ 현장테스트 및 시뮬레이션 영상 - 음성 경고의 효과를 평가하기 위해 현장 테스트를 진행하였다. - 언리얼을 사용해 하이패스 경고 시스템 활성화 이후 후행 차량이 사고 구간에 진입 하는 시뮬레이션 영상을 제작하였다.

01. 성과지표 교통사고 알림 시스템의 사용자 만족도를 평가하기 위해 시스템의 인지성, 반응성, 사용 편의성, 심리적 안정감, 종합 만족도를 기준으로 선정하여 평가하도록 하였다.

평가 대상 1 대학생 자동차 동아리 소속 20대 남녀 8인 진행 방식 1 1차 평가 : ‘소리(하이패스 음성)’만 사용할 때의 만족도 평가 2차 평가 : 소리와 ‘빛 신호(가로등 색상)’를 결합한 만족도 평가

2024 DSC 공유대학 리빙랩·캡스톤 디자인 우수 사례집 27

02. 시스템 실효성 검증

지표

1차 평가2차 평가점수 변화 인지성(30점) 18점 27점 +9점 반응성(25점) 16점 23점 +7점 사용 편의성(20점) 14점 19점 +5점

심리적 안정감(15점) 10점 14점 +4점 종합 만족도(10점) 6점 9점 +3점 총점(100점) 64점 92점 +28점

03. 문제 해결 가능성 입증

사용자 피드백을 기반으로 현장 적용 가능성을 검증하였다.

향후 지역 기여 및 기대효과

1. 지역 기여 교통 안전성 증대 : 가로등 색상 변화와 하이패스 음성 알림으로 운전자에게 사고 정보를 제공, 2차 사고를 빠르게 대처할 수 있다. 교통 흐름 유지 : 사고 사전 경고를 통해 대체 경로 선택 및 속도 조절을 유도, 교통 혼잡을 완화한다.

2. 결론 본 시스템은 고속도로 안전성을 높이고 스마트 교통 인프라를 조성하여 사회 전반에 긍정적 영향을 미칠 것으로 기대한다.

현장 인터뷰를 위한 회의

1차 현장 평가

28 리빙랩 07. 유니온

리빙랩_08

상타조

평가 결과에서 2차 평가의 총점이 1차 평가 대비 28점 상승했다.

특히, 빛 신호의 추가로 사고 정보를 명확히 전달하여 운전자가 더 신속 하고 적절한 반응을 할 수 있었음을 알 수 있다.

문제 정의를 위한 회의

2차 현장 평가

과제명｜베트남 지뢰 피해자들의 일상 자립과 편리함을 실현하는 아이템 리빙랩

팀명단 1 임하은, 김정빈, 김준호, 임지훈 융합학부 1 모빌리티 소재부품장비 지도교수 1 서용석 교수님 융합전공명 1 스마트휴먼인터페이스전공&디스플레이시스템반도체소부장전공 수행기간 1 2024년 9월~2024년 12월 교과목명 1 모빌리티 리빙랩 캡스톤디자인

▼ 베트남 지뢰 피해자 사진

베트남 지뢰 피해 규모

추진 배경 1 베트남 지뢰 피해 규모 베트남은 오랜 전쟁의 여파로 아직도 많은 사람들이 지뢰로 인해 신체를 잃고 일상생활에 큰 어려움을 겪고 있다. 지뢰와 미폭발탄으로 인한 사망자와 부상자

수는 매년 증가하고 있으며 특히 농촌 지역 주민들이 피해를 가장 많이 입고 있다.

문제 정의 1 개인의 신체적 고통뿐만 아니라 경제적 어려움과 지역 사회의 발전을 저해하는 심각한 문제로 이어지고 있다. 따라서 제한된 신체 능력으로도 일상생활과 생업 활동을 원활히 수행할 수 있도록 지원하는 아이디어와 도구가 필요하다.

아이디어❶ 목발과 결합된 파종기

▲ 파종기

▲ 파종기

사용방법

원리 1 하부에 파종기, 상부에는 목발을 결합하여 다리 한쪽이 불편한 사람들도 씨 앗을 간편하게 심을 수 있도록 설계된 구조이다. 사용 시 파종기 내부에 씨앗 을 넣고 원하는 위치에 파종기를 땅에 밀며 앞으로 이동하면 파종을 쉽게 완료할 수 있다.

특징 1 파종기와 결합된 하부에는 용수철을 설치해 이동 시 충격을 흡수하여 사용자의 거동 편의성을 증대시켰다. 또한, 다양한 각도의 흙밭에서도 파종할 수 있도록 하부를 넓은 면적으로 설계했다.

2024 DSC 공유대학 리빙랩·캡스톤 디자인 우수 사례집 29

아이디어❷ 한 손으로 사용 가능한 옷걸이

원리 1 자동 우산의 개폐 메커니즘을 활용하여 한 손으로도 옷을 옷걸이에 걸 수 있 도록 설계되었다. 버튼을 눌러 잠금 장치를 해제하면 압축된 스프링이 팽창 하여 옷 안에 접혀 있던 옷걸이가 펴지며 옷의 팔 부분에 옷걸이가 자동으로 걸리게 된다. 특징 1 옷걸이가 펴질 때 옷에 손상이 가지 않도록 마감을 처리했으며 버튼이 설치 된 손잡이와 옷걸이 사이에 적절한 길이를 두어 높은 곳에도 옷걸이를 쉽게 걸 수 있도록 설계했다.

활용방안 및 기대효과

성과

01. 성과지표

성과지표 및 성과 현황 결과

목적 1 지뢰 피해로 인해 다리 장애를 가진 농촌 지역 주민들이 효율적으로 파종 작업을 할 수 있도록 설계된 장치이다. 테스트 환경 1 베트남 농촌 지역의 다양한 지형에서 평지, 경사면, 습지 등에서 테스트를 진행했다. 다리 장애를 가진 사용자와 일반 사용자를 비교하며 효율성과 편리성을 평가했다.

사용자 피드백 1 파종 속도가 기존 방식보다 빠르며 작업 피로도가 감소했다고 응답했으며 충격 흡수 장치가 이동 시 안정감 제공한다는 평가를 했다.

02. 성과 현황 결과 파종 효율성 1 기존 수작업 대비 작업 속도 향상 사용자 피로도 1 충격 흡수 메커니즘과 작업의 수월함 덕분에 피로도 감소 기술적 안정성 1 다양한 지형에서 성공적인 파종 결과 경제성 1 간단한 구조로 제작비용 절감 가능성을 확인했다.

01. 성과지표 목적 1 장애인, 노약자, 간병인을 포함한 다양한 사용자들이 한 손으로 쉽게 옷을 걸 수 있도록 돕는 제품으로 편리하게 옷을 옷걸이에 걸 수 있도록 설계해 손 사용이 불편한 사용 자를 지원하고자 한다.

30 리빙랩 08. 상타조

◀ 한 손 사용 옷걸이

목발과 결합된 파종기

한 손으로 사용 가능한 옷걸이

테스트 환경 1 제16회 소외된 이웃과 함께하는 창의설계 경진대회에서 위 제품을 전시했 으며 장애인 및 일반 사용자, 전문가 20명을 대상으로 옷걸이 사용 테스트를 진행했다. 사용자 피드백 1 90% 긍정적 응답 "한 손으로 작업이 가능해 일상에서 시간을 절약했다"는 응답 다수, 옷 손상 방지를 위한 특수 마감이 효과적이라는 의견을 받았다.

02. 성과 현황 결과 사용 편의성 1 한 손 사용 가능하며 기존 옷걸이보다 높은 만족도 옷 손상률 1 마감 처리 덕분에 손상률이 적었다. 시장 관심도 1 제품의 가격이 저렴하면 많은 사람들의 관심을 받을 수 있을 것 같다. 제품 내구성 1 반복 사용 테스트에서 안정적 작동을 확인했다.

1. 목발과 결합된 파종기 신체적 장애 및 농촌 고령화로 인해 감소하는 농업 생산성을 보완할 수 있으며 효율성과 편 리성을 크게 높일 수 있는 장치이다. 또한 단순히 농업 생산성을 높이는 데 그치지 않고 지 뢰 피해로 인해 신체적, 정신적으로 어려움을 겪는 사람들에게 자립심을 길러줄 수 있다는 점에서도 큰 의미가 있다. 현지 인터뷰에 따르면 지뢰 피해를 입은 사람들이 대부분 정부의 지원금에만 의존하는 경 향이 있다고 한다. 이 장치는 이러한 상황을 개선해 자급자족을 가능하게 하고 더 나아가 재활치료의 도구로도 활용될 수 있는 가능성을 보여준다. 파종 작업을 통해 사용자는 예전 처럼 일상생활과 생업을 이어갈 수 있다는 자신감을 되찾고 이는 정신적 안정과 삶의 질 향 상으로 이어질 것이다. 나아가 장치 제작 과정에서 지역 주민의 참여를 유도한다면 새로운 일자리 창출과 기술 확 산에도 긍정적인 영향을 미칠 것이다. 이를 통해 농업 생산성 향상은 물론, 신체적 제약을 가진 농업 종사자들의 자립을 돕는 데 중요한 역할을 할 수 있을 것이다. 2. 한 손으로 사용 가능한 옷걸이 이 제품은 신체적 제약이 있는 사람들뿐만 아니라 간병인, 노약자 등 다양한 사용자층을 위한 제품이다. 자동 우산의 개폐 메커니즘을 활용해 한 손으로 옷을 쉽게 걸 수 있도록 설계된 이 제품을 통해 사용자의 일상에서의 자립성을 크게 높일 수 있을 것이다. 병원, 요양원, 재활 센터 등 공공기관에서도 간편하게 사용할 수 있어 활용 가능성이 크기 때문에 의수를 착용하는 사용자의 자립을 돕고 간병인의 업무 부담을 줄이는 데도 효과적 이다. 또한 주변에서 쉽게 구할 수 있는 자동 우산 시스템을 개조하여 만들었으므로 저렴한 제작 비용 덕분에 대중적으로 보급되기에도 적합한 제품이다. 이를 통해 장애인과 노약자뿐만 아니라 다양한 사용자가 일상생활에서 더 큰 편리함을 느끼게 할 수 있는 제품이 될 것이다.

2024 DSC 공유대학 리빙랩·캡스톤 디자인 우수 사례집 31

국립중앙과학관에서 일반인 대상 공유 및 체험 프로그램 추진

경진대회를 통한 파종기 아이디어 피드백 및 평가 & 실제 목발 이용자와 함께한 프로토 타입 평가

베트남 현지 공감활동 ( UNDP 기술고문 초빙을 통한 현지 특강 2회 )

32 리빙랩 08. 상타조

리빙랩_09

오합지조

지도교수 1 유동호 교수님 수행기간 1 2024년 9월~2024년 12월

세부 활동내용

전문가 리빙랩 워크숍 추진을 통한 문제발굴

과제명｜전동 리프팅 시스템을 적용해 사용성을 개선한 유모차 설계

팀명단 1 김재왕, 신동준, 이은지, 이채은, 하은지 융합학부 1 모빌리티 ICT

융합전공명 1 차세대통신융합전공&첨단센서융합디바이스전공 교과목명 1 모빌리티 리빙랩 캡스톤디자인

추진 배경 1 대중교통 시설이나 쇼핑몰 등에서 유모차를 사용하는 부모들은 에스컬레이터 를 이용할 수 없어 이동 경로가 길어지거나 엘리베이터를 기다려야 하는 불편을 겪고 있음. 이로 인해 시간적·신체적 부담과 스트레스가 가중되고, 도심 이동 환 경에서 유모차 사용이 제한됨. 이러한 문제를 해결하고자 전동 리프팅 시스템을

적용한 유모차, ‘FlexiStroll’을 제안하였다.

문제 정의 1 유모차 사용 시 에스컬레이터 이용이 불가능해 엘리베이터에 의존하며, 이에 따 라 비효율적인 이동 경로와 시간 지체 문제가 발생한다. ‘FlexiStroll’은 전동 리프팅 시스템을 통해 바퀴 높낮이를 조절하여 에스컬레이터를 안전하게 이용 하고, 경사로에서도 탑승부가 수평을 유지하도록 설계되었다. 이를 통해 부모에게는 이동 편의성을, 아이에게는 안정적인 탑승 환경을 제공한다.

❶ 온라인 사전 조사

◀ 유모차 사용 불편 관련

커뮤니티 댓글: Youtube

유튜브, 구글, 카페 등 다양한 온라인 플랫폼과 커뮤니티를 활용하여 유모차 사용자 들의 경험과 문제를 수집하였다. 이 과정에서 에스컬레이터 이용 제한, 엘리베이터 혼잡, 경사로에서의 안전 문제 등 주요 불편 사항을 파악하였고, 이를 바탕으로 문제 정의와 개선 방향을 도출하였다.

2024 DSC 공유대학 리빙랩·캡스톤 디자인 우수 사례집 33

❷ 스티커 투표

거리에서 일반 시민 55명을 대상으로 스티커 투표를 진행해 유모차 개선 아이디어에 대한 찬성과 반대 의견을 수집하였다. 이 과정에서 긍정적인 반응을 확인하며 제품 개발 방향에 대한 추가 요구사항도 파악할 수 있었다.

❸ 시민 인터뷰

사용 의사 있음

14.25%

사용 의사 없음

41.75%

참여인원 55명

유모차 주요 이용자인 부모와 관련 이해관계자, 운영 관리자 등을 대상으로 심층 인터뷰를 실시하였다. 이를 통해 유모차 사용 시 겪는 불편과 개선점, 그리고 설계에 반영해야 할 사용자 요구사항을 구체적으로 확인하였다.

❹ 현장검증

대전 NC 백화점과 대전1호선 유성온천역에서 유모차 이용 관련 문구 및 주의 사 항을 확인하고 현장을 직접 살펴보며 기존 문제의 심각성과 불편함을 확인할 수 있었다. 현장검증으로 사용자 중심의 접근법을 통해 ‘FlexiStroll’ 설계를 구체화 하였다.

34 리빙랩 09. 오합지조

◀ 사용성 개선

유모차에 대한 스티커 투표

◀ 설계 예정 유모차

사용 의사 확인 결과

◀ 유모차 이용 관련

문구 및 주의 사항

01. 성과지표 유모차 프로토타입 설계 ‘FlexiStroll’은 전동 리프팅 시스템을 적용해 사용성을 대폭 개선한 유모차 - 전동 리니어 액추에이터를 탑재해 4개의 바퀴 높이 조절할 수 있다. - 경사도 센서를 통해 기울기를 실시간 감지하여 경사로에서도 자동으로 수평을 유지한다. - 서스펜션을 적용해 충격 흡수 및 안정성을 강화했다. - 바퀴 높이는 150~180mm 내 조절이 가능하며, 바퀴 너비는 500mm, 간격은 최대 350mm로 설계되었다.

FlexiStroll 설계도

FlexiStroll 에스컬레이터 극복 예상도 높이 조절 전용 앱 개발

경사도 센서에서 감지된 데이터를 기반으로 사용자가 실시간으로 제어할 수 있도록 하였다. 직관적인 UI를 통해 사용자가 편리하게 사용할 수 있도록 구현하였다.

02. 성과 현황 결과 에스컬레이터 활용 효율성 확인을 위한 현장 테스트 결과 백화점과 지하철역에서 현장 테스트를 시행한 결과, ‘FlexiStroll’은 기존의 문제들 해결하면서 사용자에게 안전하고 편리한 이동 경험을 제공할 것으로 확인하였다.

- 대전 NC 백화점 테스트: 에스컬레이터를 이용할 경우 엘리베이터 대비 이동 시간이 더 효율적이며, 특히 여러 층을 이동하거나 낮은 층을 경유할 때 이동 편의성이 크게 향상하는 것을 확인하였다. - 대전1호선 유성온천역 테스트: 에스컬레이터를 활용할 경우 이동 시간이 약 3배 단축 되는 것을 확인하여 시간 효율성을 입증하였다.

◀ 현장 테스트 일부 시나리오 및 비교용 시간 측정

2024 DSC 공유대학 리빙랩·캡스톤 디자인 우수 사례집 35

에스컬레이터 활용 효율성 확인을 위한 현장 테스트 결과 백화점과 지하철역에서 현장 테스트를 시행한 결과, ‘FlexiStroll’은 기존의 문제들을 해결하면서 사용자에게 안전하고 편리한 이동 경험을 제공할 것으로 확인하였다.

A 대전 NC 백화점 - 1층 엘리베이터 → 5층 엘리베이터

- 올라가는 상황

엘리베이터 에스컬레이터

엘리베이터 에스컬레이터 2층 경유 시간 02'54,65" 01'07,31" 탑승 시간 02'17,29" 01'02,01" +00'20,35" +01'35,53" +5,05" 총 소요 시간 02'37,64" 02'37,54"

+28,07" 3층 경유 시간 02'59,70" 01'35,38" +4,57"

+28,13" 4층 경유 시간 03'03,27" 02'03,51" +3,42

+32,50" 5층 경유 시간 03'06,69 02'36,01" +3,12

+50.11" 총 소요 시간 03'09,81" 03'26,12" 총 소요 시간 02'37,64" 02'37,54"

향후 지역 기여 및 기대효과

1. 전동 리프팅 시스템의 다양한 활용성 유모차뿐만 아니라 휠체어와 같은 개인 이동 수단에도 적용할 수 있음. 앱을 활용해 다양 한 환경에서 안정적인 이동이 가능하며 편리한 이동을 지원할 수 있다.

2. 공공시설에서의 접근성 향상 에스컬레이터를 통한 이동 환경이 조성되면 엘리베이터의 혼잡도 완화 및 더 많은 사용자 가 편리하게 공공시설 이용이 가능하다.

3. 맞춤형 기능 확장 높이 조절 앱에서 사용자의 요구에 맞게 조정할 수 있음. 또한 경사로에서 기울기 변화에 따라 실시간으로 높이를 조정해 안정성을 유지할 수 있다.

36 리빙랩 09. 오합지조

B 대전 NC 백화점 - 5층 엘리베이터 → 1층 엘리베이터 - 내려가는 상황

C 대전 1호선 유성온천역 - 지하철 탑승구 → 유성온천 7번 출구 - 올라가는 상황

엘리베이터 에스컬레이터

유모차 이용 유무 비교를 위한 시간 측정

일반 시민 대상 스티커 투표 진행

유모차를 직접 이용하여 현장검증 진행

유모차 이용자 및 관리자 대상 인터뷰 수행

2024 DSC 공유대학 리빙랩·캡스톤 디자인 우수 사례집 37

리빙랩_10

모솔팀

과제명｜편리한 승하차 ‘이지보드'

환경미화원들은 불법 발판 사용으로 인한 안전사고와 허리·무릎 관절염 등 작업 관련 질환에 노출되어 있으며, 효율성을 위해 작업장을 걸어서 이동하는 경우도 많다. 전동식 발판 도입은 계단형 탑승 방식을 대체하여 빠른 승하차를 가능하게 하고, 관절 부담을 줄여 작업자의 건강을 개선하며, 안전사고 예방과 작업 환경 개선에 기여할 것으로 기대된다.

세부 활동내용

❶ 현장 조사 및 인터뷰

문제해결을 위한 아이디어 및 활동 과정 등

청소차 제조업체 방문 및 환경미화원 설문조사를 통해 높은 차체로 인한 잦은 승하차가 허리와 무릎 통증, 근육 피로를 유발하며, 작업 속도를 높이기 위해 불법 발판을 사용하는 문제를 확인하였다.

❷ 문제 정의 및 아이디어 도출 문제 정의 1 "환경미화원들이 청소차를 안전하고 효율적으로 사용할 수 있는 방법은 무엇인가?"

다양한 아이디어 중 법적 문제 해결과 안전성, 효율성을 동시에 충족하는 전동식 발판 설치를 최종 선정하였다.

❸ 프로토타입 설계 및 제작 - CATIA를 활용해 전동식 발판과 레일, 쇼바를 포함한 3D 모델링 및 설계도를 작성 하였다. - 3D 프린팅으로 부품을 제작 후 조립하여 자동 상승/하강 및 충격 완화 기능이 통합 된 프로토타입 완성하였다.

❹ 현장 테스트 및 피드백 - 환경미화원 대상 테스트를 통해 작동 상태, 속도, 충격 완화 성능 점검하였다. - 사용성 및 개선점을 반영해 추가적인 보완 방향을 도출하였다.

38 리빙랩 10. 모솔팀

❺ 성과 및 결론 - 전동식 발판은 환경미화원의 신체적 부담을 줄이고, 안전성과 작업 효율성을 높이는 해결책이다. - 향후 피드백을 반영하여 최종 제품 완성도를 높이고, 현장 도입 가능성을 확대 할 계획이다.

01. 만족도 비교 설문조사 결과, 전동식 발판 설치 전 평균 만족도는 2.5점(“보통이다”와 “조금 아니다” 사이)로 낮은 편이었으나, 설치 후 평균 4점(“조금 그렇다”와 “매우 그렇다” 사이)으로 크게 향상되었다. 이는 작업 환경과 사용 편의성 개선을 보여준다.

교통사고

청소차량 사고 끼임 차량에 차량에 차량에서 소계피해과실소계 적재 상차 장치기타 부딪힘 깔림 떨어짐 장치 누적2,109 271 101 170 488 58 27 64 55 25 259 1,297 207 511 171 408 53 '18년 295 26 17 9 83 13 9 11 7 5 38 178 22 64 20 72 8 '19년 388 55 22 33 91 12 5 9 11 6 48 236 42 95 35 64 4 '20년427 53 24 29 109 12 2 16 10 5 64 254 50 89 32 83 11 '21년 471 51 12 39 112 13 8 17 17 2 55 295 51 118 44 82 13 '22년528 86 26 60 93 8 3 11 10 7 54 334 42 145 40 107 15

작업자 사고

구분 계

소계베임넘어짐물체에 부딪힘질환 기타

02. 승하차 속도 비교 전동식 발판 설치 후 승하차 속도가 약 1.5초 단축되었으며, 작업 효율성이 현저히 개선되었다. 이는 시뮬레이션과 현장 테스트를 통해 확인되었다.

발생형태 합계 넘어짐 작업관련질환 떨어짐 불균형·무리한 동작 부딪힘 사업장외 교통사고 끼임 절단, 베임, 찔림 물체에 맞음 기타

합계 2015 2016-****-2018 2019 2020 4,015 597 777 759 568 409 362 351 270 259 135 125

03. 사고율 감소 예상 연간 약 500건으로 추정되는 발판 관련 사고 중 약 40%(300건)의 감소가 예상된다. 이는 작업 안전성을 크게 높일 것으로 기대된다.

설치 전 조사결과 설치 후 조사결과

⇣

전혀아니다(1점) 조금아니다(2점) 보통이다(3점) 조금그렇다(4점) 매우그렇다(5점)

전혀아니다(1점) 조금아니다(2점) 보통이다(3점) 조금그렇다(4점) 매우그렇다(5점)

2024 DSC 공유대학 리빙랩·캡스톤 디자인 우수 사례집 39

04. 기타성과

작업 효율성 1 승하차 속도 개선으로 작업 시간이 줄어들어 하루 청소 구역이 확대될 가능성이 높다. 안전성 1 안전한 작업 환경 제공으로 근골격계 질환 발생률이 감소할 것으로 예상된다. 비용 절감 1 사고 감소로 인한 의료비 절감 및 업무 연속성 향상이 기대된다. 환경 개선 1 작업 효율 향상으로 도시 청소 품질이 높아져 환경 개선에 기여할 수 있다. 경제적 효과 1 생산성 향상과 사고 감소로 인한 비용 절감으로 경제적 이익이 예상된다.

설치 전 설치 후

만족도

승하차 속도

▲ 전동식 발판(이지 보드) 설치 전후 비교

1. 기여 범위 작업 환경 개선 1 전동식 발판으로 청소차 승하차 시 신체 부담을 줄이고, 불법 발판 사용

향후 지역 기여 및 기대효과

으로 인한 안전 문제를 해결하여 작업 환경을 개선한다. 공공 서비스 품질 향상 1 작업 효율성을 높여 환경미화 작업의 속도와 품질을 개선하며, 지역 환경 관리 효과를 증대시킨다. 2. 대상 환경미화원 1 승하차 부담 경감과 안전한 작업 환경을 제공받는 직접적 수혜자 지역 주민 1 향상된 작업 효율과 안전성을 통해 쾌적한 환경을 제공받는 간접적 수혜자 지자체 및 공공기관 1 작업 효율성과 안전성을 기반으로 공공 서비스 운영이 개선되는

주요 수혜자 3. 기대효과 작업 효율성 증가 1 승하차 시간이 단축되어 작업 속도와 하루 처리량이 증가, 환경미화

작업 품질이 전반적으로 향상된다. 안전성 강화 1 불법 발판을 대체하여 사고를 예방하고, 작업 만족도를 높인다. 운영비 절감 1 작업 시간 단축과 효율성 향상으로 운영 비용을 절감하며, 발판 내구성으로 유지보수 비용도 줄일 수 있다.

40 리빙랩 10. 모솔팀

▲ 과제수행 결과물 영상자료

활동 내용 1

활동 내용 2

활동 내용 3

활동 내용 4

2024 DSC 공유대학 리빙랩·캡스톤 디자인 우수 사례집 41

SEAkers_모빌리티SW/AI융합전공 BackMapper_모빌리티SW/AI융합전공 김씨 표류기_스마트휴먼인터페이스전공 Flux_모빌리티SW/AI융합전공 여파기_차세대통신융합전공 뭘로_모빌리티SW/AI융합전공 MotionWave_모빌리티SW/AI융합전공 백곰_자율주행시스템전공 채은섭섭 김피탕_스마트휴먼인터페이스전공

캡스톤디자인 ICT_01

과제명｜YOLOV8 기반 해양 환경에서의 사람 객체 탐지 모델 성능 향상 연구

충청남도지사상

팀명단 1 유은재, 임다희

지도교수 1 박지훈 교수님 수행기간 1 2024년 3월~2024년 6월

융합전공명 1 모빌리티SW/AI융합전공 교과목명 1 모빌리티 캡스톤디자인Ⅰ

과제수행 및 결과보고

추진 배경 1 최근 이상 기후로 인한 자연재해로 인해 국내 해양사고가 증가하는 추세이 다. 특히 남해와 제주 해역에서 발생한 어선 전복 사고로 인해 3개월간 14명 의 사망자가 발생하는 등 해양사고로 인한 인명피해가 지속적으로 보고되고 있다. 국가통계포털(KOSIS)에 따르면, 최근 10년간(2012~2022) 해상조 난사고로 인한 인명피해는 11,302명에서 21,032명으로 86.0% 증가하며 심각한 사회적 문제로 대두되고 있다. 해상 구조 작업은 재난 상황에서 신속하게 인명을 구조하기 위해 필수적인 과정이다. 하지만 해양 환경은 자연 조건의 변화가 심하고, 물결, 안개, 바다 상태 등으로 시야가 제한되며 물체가 주변 배경과 융합되어 시각적 구분이 어려운 환경을 조성한다. 이뿐만 아니라, 해양에서의 물체는 다양한 크기와 모양, 빠른 움직임, 예측 불가능한 특성을 가져 효과적인 구조 작업을 더욱 어렵게 만든다.

문제 정의 1 상용화된 휠체어는 도로 상태가 열악한 환경에서 충분히 대응하지 못하는 설계적 한계를 가지고 있다. 이를 해결하기 위해 경제적이면서도 누구나 쉽게 사용할 수 있는 탈부착형 휠체어 트레드를 개발하여 이동성 문제와 비용 부담을 해소하고자 한다.

❶Microsoft Teams 회의 기록 SeaDroneSee Detection v2 데이터와 Roboflow 이미지 데이터 등을 통해 해상에 서의 사람 이미지 데이터셋을 수집하였다. 수집한 데이터에 Bbox 라벨링을 수행 및 검토 하였고, Train/Validation/Test 셋으로 분할하였다. YOLOV8.2 모델을 이용하 여 해상에서 사람 객체 탐지를 수행하는 baseline 모델 (Model A)을 만들었다.

해양 환경에서 사람과 헷갈릴만한 객체의 클래스를 추가하여 학습시키는 것이 사람 객체 인식의 성능을 더 높일 수 있지 않을까 하는 가설을 세워, 해양 환경에서 사람 이 외의 객체인 Boat와 Buoy 클래스를 추가하였다.

❷ 코드 구현 과정 한 개선 모델 (Model B-v1)을 만들었다. 또한, Model B-v1의 train 데이터셋에 증 강 기법을 적용한 (Roboflow의 오프라인 Augmentation 및 Copy-Paste 기법) Model B-v2를 만들었다. 모델을 만들 때 성능이 잘 나오지 않아 시행착오를 겪으며

▲ Microsoft Teams 회의 기록 44 캡스톤디자인 ICT 01. SEAkers

▲ 코드 구현 과정

▲ 구현한 해양사람 탐지모델의 탐지 예시

수정해 나갔던 부분은, 데이터 수집 과정에서 저품질 시리즈 데이터와 명확하지 않은 작은 객체 클래스는 제거하고, 수집 이미지의 Bbox 라벨링 작업을 엄격히 수행 및 검 토하였다. 모델 Cheating 방지를 위해 프레임 시리즈 데이터를 Train, Validation, Test 셋 중 한 곳에만 포함되도록 분리하였으며, 클래스 및 Instance 불균형을 해소 하기 위해 클래스 간 데이터를 균형 있게 구성한다. 또한, 공정한 성능 비교를 위해 Model A와 Model B(v1, v2)의 학습 환경과 Test 데이터 셋을 동일하게 설정하였으 며, Test 셋은 Human만 포함된 사진과 Boat, Buoy 등 다른 객체가 포함된 Human 사진으로 구성한다.

이렇게 해양 환경에서의 사람 객체 탐지를 위한 YOLO 기반 모델을 설계하기 위해 팀원들과 Microsoft Teams를 통해 논의하며 문제 해결 방향을 설정하였다. 프로젝 트 기간 동안 총 25회의 회의를 진행하며 약 50시간 동안 아이디어를 구체화하였다. 약 3,200장의 해양 환경 이미지를 수집하고, 수집한 데이터에 대해 사람 객체를 중 심으로 Bbox 라벨링 작업을 수행하였다.

본 연구는 해양 환경에서 사람 객체를 탐지하는 데 있어 YOLOV8n 기반의 모델 성능을 향 상시키기 위한 접근과 실질적 결과를 도출하는 데 목적을 두었다. 정량적 성능 평가를 위해 Precision, Recall, AP와 같은 주요 지표를 활용하였다. 주요 지표들과 더불어 기존 baseline 모델에서 클래스 추가(Boat, Buoy)한 것을 Model B-v1로 설정하고, Model B-v1에서 데이 터 증강 효과를 적용하여 Model B-v2로 설정하였다. 이 2개의 모델과 baseline 모델을 비교 하여, 새롭게 custom한 모델들의 지표를 분석하였다. 기본 모델 성능 (Model A) 사전 학습된 yolov8n.pt 모델을 통해 수집한 데이터셋에 맞게 전이 학습을 시킨 Model A는 해양 환경에서 사람 객체 탐지를 위한 초기 단계로, AP 값이 54.0%로 측정되었다. 이는 작은 instance들이 다수 포함되어 있다는 점과 클래스 간 혼동으로 인해 성능이 제한적임을 나타내 며, 추가 개선의 필요성을 보여주었다.

클래스 추가를 통한 개선 (Model B-v1)

해양 환경을 bird eye view로 보았을 때, 사람 객체와 혼동될 수 있는 Boat와 Buoy 클래스를 Baseline 실험에 추가하여 전이 학습을 진행한 결과, 사람 객체에 대한 AP 값이 58.4%로 측정되었고, 이는 기존 Model A와 비교했을 때, 4.4%p 향상된 결과를 도출할 수 있었다. 추가된 클래스들은 해양 환경에서의 오탐 가능성을 줄이고, 모델이 사람 객체를 더 정확히 구분하도록 도움을 준다는 점을 도출했다. 클래스 추가 및 데이터 증강 기법 적용 (Model B-v2) Model B-v1에 다양한 데이터 증강 기법(Copy-Paste, 수평 Flip, Crop, Rotation 등)을 적용 하여 전이학습한 결과, AP 값이 59.9%로 Model A 대비 5.9%p, Model B-v1 대비 1.5%p 상승하였다. 클래스 추가 및 데이터 증강을 통해 데이터셋의 다양성을 확보하였으며, 특히 소 형 객체를 포함한 복잡한 환경에서도 모델의 일반화 성능을 크게 향상시켰다. 본 연구에서 사람 객체의 AP 성능 향상을 위해 적용해본 주요 방안은 각각의 실험 결과에서 긍정적인 영향을 미 쳤으며, baseline 모델 대비 최고 5.9%p의 AP 향상을 달성하였다. 이러한 실험 결과는 해양 환경에서 사람과 헷갈릴만한 객체의 클래스를 추가하여 학습시키는 것이 사람 객체 인식의

2024 DSC 공유대학 리빙랩·캡스톤 디자인 우수 사례집 45

성능을 더 높일 수 있음을 보여주었다. 본 논문에서 제안한 YOLO 해양 사람 객체 인식 모델이 해양 구조 활동에 도움이 될 것으로 기대한다.

모델 Model A

Precicion Recall

AP 61.5% 52.1% 54.0% Model B-v1 67.4% 50.0% 58.4% Model B-v2 69.8% 48.1% 59.9%

모델별 성능 평가 결과

기존 모델

개선시킨 모델

기존 모델

기존 배를 사람으로 오인하였던 모델을 개선하여, 배로 옳게 인식하게 됨 : 사람의 AP 수치 증가 기존 모델과 개선모델 비교

향후 지역 기여 및 기대효과

본 연구를 통해 개발된 해양 환경에서의 사람 객체 탐지 모델은 지역사회 및 산업에 다양 한 방식으로 기여할 수 있는 잠재력을 가지고 있다. 특히 본 연구에서 활용된 기술은 기존 의 재난·재해 대응 시스템과 결합하여 인명구조와 재난 복구 작업을 더욱 신속하고 정확 하게 수행할 수 있도록 지원할 수 있다. 충청남도는 2018년 전국 최초로 ‘드론 영상 실시 간 통합관제 시스템’과 같은 재난 대응 시스템을 구축하였다. 이 시스템에 본 연구의 기술 을 통합한다면, 재난·재해 대응 능력을 AI 최신기술과 결합하여 강화하고 지역사회와 산 업 전반에 기여할 수 있을 것으로 기대된다. 올해 여름 집중호우로 발생한 충청권 침수 피해와 같은 상황에서도 본 연구에서 제안된 모델은 드론 영상 데이터를 활용해 물에 잠긴 지역에서의 인명 탐지를 실시간으로 지원할 수 있다. 이는 구조 활동의 효율성과 효과를 극대화하며 인명사고를 줄이는 데 크게 기여 할 수 있을 것으로 예상된다.

이 연구에서 제안된 기술은 해양 환경에서의 사람 객체 탐지에 초점을 맞췄지만 내륙 재 난에도 효과적으로 적용 가능하다. 하천과 해안선이 혼재된 대전, 충남 지역의 특성을 고 려했을 때 집중호우로 인해 범람한 하천 지역에서 실시간 객체 탐지를 통해 실종자를 탐 색하거나 구조가 필요한 인원을 신속히 식별하여 구조대에 위치 정보를 제공할 수 있다.

활동 사진

YOLOV8 기반해양환경에서의사람객체탐지모델 성능향상연구

2024 한국컴퓨터종합학술대회 논문집

2024 한국컴퓨터종합학술대회 논문집

임다희1, 유은재1, 박지훈2

YOLOV8 기반 해양 환경에서의 사람 객체 탐지 모델 성능 향상 연구

3.2 성능 평가 본 연구에서는 사람 객체 인식에 대한 정량적 평가를 위해 conf=0.25 에서의 Precision 과 Recall 값그리고 , 용하였다각 모델의 .

1DSC공유대학모빌리티SW/AI융합전공, 2충남대학교인공지능학과

서론

AP 값을 사 Human 클래스에 대한 인식 성능은 표 [ 2] 에서 확인할 수 있다 . 실험 결과 기존 baseline 모델 Model A 의 성능보다 클래스를 추가하여 객체 인식한 Model B(v1, v2) 가 Model A 보다 Human 클래스에 대한 AP 수치가 향상된 것을 확인할 수 있다 . Model B-v1 의 Train 셋에 증 강 기법을 적용하여 학습시킨 Model B-v2 는 Model B-v1 보 다 AP 수치가 1.5%p 더 향상된 것을 확인할 수 있다 .

평가

• 배경및동기: 최근이상기후로인한자연재해로국내해양사고가증가하고 있으며, 신속한대응이중요하나해상환경은자연조건의변화와작은객체 의크기로인해객체탐지시다양한어려움이있음 • 연구목표및내용: YOLOV8 기반사람객체탐지모델을제안하고, 사람객 체인식성능향상을위한방법을연구하여국내해양인명구조작업에도 움이되고자함 • 응용분야: 제안된모델을드론분야에활용하여해상에서의사람탐지및 구조작업에활용가능

• Model A와Model B(v1, v2)의학습환경과Test 데이터셋을동일하게설정 • Test 셋은해상환경에서의Human만존재하는사진또는다른객체와 Human이포함된사진으로구성

임다희1‡, 유은재1‡

, 박지훈 DSC 공유대학 모빌리티 SW/AI 융합전공 , 2충남대학교 인공지능학과 seeyldh@naver.com, yootopia02@naver.com, jihun.park@cnu.ac.kr

2*

실험결과

모델별Human 클래스인식성능평가

A Study on the Performance Improvement of Human Object Detection Model in Marine Environment Based on YOLOV8

[ 그림 4 ] Proposed 모델 (Model B-v2) 의 예측 결과

• YOLOV8n 모델, IOU 0.7, Batch 16, Epoch 150, Confidence 0.25

연구방법

모델 Model A Model B-v1 Model B-v2

Precision 0.615 0.674 0.698

Recall 0.521 0.5 0.481

AP 54.0% 58.4% 59.9%

[ 표 2] 모델 별 Human 클래스 인식 성능 평가 모델 Model A

Dahee Lim1‡, Eunjae Yoo1‡, Jihun Park2*

데이터수집

4. 결 론

Precision 61.5% Model B-v1 67.4% Model B-v2 69.8%

Recall 52.1% 50.0% 48.1%

AP 54.0% 58.4% 59.9%

1Department of Mobility SW/AI Convergence, Daejeon·Sejong·Chungnam(DSC) Platform University, 2Department of Artificial Intelligence, Chungnam National University

• SeaDroneSee Detection v2와Roboflow의이미지데이터, 그리고 해상에서의사람이미지데이터셋수집 • Train/Validation/Test 셋으로분할

본 연구에서는 해양 환경의 작은 객체 및 어려운 환경 에서 사람 객체를 효과적으로 인식하는 방법을 제안하기 위해 YOLOV8 를 활용하여 해양 환경의 이미지를 학습하고 Model A 와 Model B-v2 의 Precision-Recall Curve 는 그 [ 시험평가를 수행하였다 . 실험 결과는 해양 환경에서 사람 림 2] 를 통해 확인할 수 있다 . 과 헷갈릴만한 객체의 클래스를 추가하여 학습시키는 것 이사람 객체 인식의 성능을 더 높일 수 있음을 보여주었 다 . 이러한 결과를 통해 본 논문에서 제안한 YOLO 해양 사람 객체 인식 모델이 해양 환경에서의 객체 인식에 유 용한 도구로 활용되고 , 더 나아가 해양 구조 활동에 도움 이될 것으로 기대한다. 향후 연구에서는 Roboflow의 오프라인 증강 방식이 아 닌 무작위성이 적용된 온라인 증강 방식을 사용하여 학습 에 사용되는 이미지의 다양성을 높이고자 한다 . 이 방식은 오프라인 증강 방식에 비해 데이터셋에 더 많은 다양성을 추가함으로써 모델의 일반화 성능을 향상시킬 수 있으며, 해양 환경에서의 객체 인식 정확도를 더욱 향상시킬 것으 [ 그림 2](좌) Model A 의 Precision-Recall Curve 로 기대한다. ( 우 ) Model B-v2 의 Precision-Recall Curve

Precision-Recall Curve

요 약 해양사고에서의 신속한 대응은 생명 구조에 있어서 매우 중요하다 . 하지만 해상 환경은 자연 조 건의 변화가 심하며 해상에서의 물체는 움직임이 빠르고 예측하기 어려운 특성을 가지고 있다 . 이 때 활발히 연구되고 있는 YOLO 객체 검출 기술은 해양 인명 구조 활동에 큰 도움이 될 수 있다 . 본 연구에서는 YOLOV8 모델을 활용하여 어려운 해상 구조 작업에서 사람 객체 인식에 대한 AP 성능 수치를 향상시키는 방안을 모색하였다 . 사람 이외 해상 객체들의 클래스를 추가하고 데이터 증강 방법을 적용한 YOLOV8 기반 사람 객체 인식 모델을 제안하여 국내 해양 인명 구조 작업에 도움이 되고자 한다.

데이터정제

• 데이터구성시, 시리즈데이터의모델Cheating을방지하기위해 Train/Validation/Test 셋중한곳에만포함되도록분리 • 클래스간이미지개수및Instance 개수의불균형을해소하기위해 데이터의균형을맞추어주는작업수행

모델구축

모델 Model A

Class Human Model B-v1 Human + Boat + Buoy Model B-v2 Human + Boat + Buoy

Augmentation x

Model A

Model B-v2

o

1. 서 론

결과 후보의 범위를 좁히는 과정을 통해 빠른 실시간 객 체 검출 속도를 제공한다 . 본 연구에서는 신속한 대응이 최근 이상 기후로 인한 자연재해로 국내 해양사고가 증 중요한 해양사고에서 빠른 객체 검출 속도에 기반한 사람 가하고 있다 . 남해와 제주 해역의 어선 전복 사고로 3 개월 을 탐지하는 모델을 구현하고 모델의 사람 클래스에 대한 간 14 명의 사망자가 발생하는 등 해양사고로 인한 인명피 AP2) 수치를 향상시키는 방법을 제시하여 해양 인명 구조 해가 지속되고 있다 .[1] 국가통계포털 (KOSIS) 에 따르면 해 작업의 어려움을 해결하고자 한다. 상조난사고로 인한 인명피해는 최근 10 년간 (2012~2022) 본 연구에서 제안한 YOLO 기반 해양 사람 탐지 모델을 드론 분야에 활용함으로써 바다 한가운데의 해양사고에 11,302 명에서 21,032 명으로 86.0% 증가하였다 . 해상 구조 작업은 보통 해상 환경에서의 사고나 재난 도움을 줄 수 있다 . 드론 1 대는 30 분의 비행시간 동안 상황에서의 인명 구조를 위한 것이며 , 해양사고에서의 신 59.5ha 를 수색할 수 있으며 , 이는 같은 시간 동안 경찰 속한 대응은 생명 구조에 있어서 매우 중요하다 . 하지만 120 명의 인력에 해당한다 .[2] 드론의 높은 이동성 및 시야 해상 환경은 자연 조건의 변화가 심하며 , 물결 , 안개 , 바다 를 활용하여 사람을 신속하게 탐지한 후 구조 용품을 빠 상태 등으로 인해 시야가 제한되고 물체가 주변 배경과 르게 운송하는 등의 대응 방안을 마련하여 해양인명사고 융합되어 시각적 구분이 어렵다 . 또한 해상에서의 물체는 에 대한 대처 능력을 향상시킬 수 있을 것으로 기대한다. 다양한 크기와 모양을 가지고 있으며 , 움직임이 빠르고 예 이연구에서는 YOLOV8 기반 사람 객체 인식 성능을 향상 시킨 모델을 제시하여 국내 해양 인명 구조 작업에 도움 측하기 어려운 특성을 가지고 있다. 이때 YOLO 객체 검출 기술은 큰 도움이 될 수 있다 . 이되고자 한다. 객체 검출 기술은 Localization 과 Classification 을 수행하 여 객체를 탐지하는 컴퓨터 비전 분야의 한 기술이다. 2. 관련 연구 YOLO(YOLO: You Only Look Once) 는 실시간 인식에 특 화된 알고리즘으로 , 이미지를 격자 형태로 분할하고 분할 1) NMS(Non Maximum Suppression): 객체 검출 기술에서 물 된 각 조각의 물체를 예측한 뒤 NMS1)를 이용하여 최종 체를 예측한 격자 형태의 Bounding box 중에서 가장 정확한 Bounding Box 를 선택하도록 하는 기법 * Dahee Lim and Eunjae Yoo contributed equally to this 2) AP(Average Precision): Precision 과 Recall 값을 고려한 객 work. 본 과제결과물는 ( 스마다 계산되며 , MAP(mean Average Precision) 는 여러 객체 클래스에 대해 AP 값을 평균한 값

Test 셋을사용하여모델이예측을수행한결과

Baseline 모델(Model A) • Human 클래스라벨링및학습 YOLOV8.2 모델을사용하여해상에서사람객체탐지를수행하는baseline 모델(Model A)을만듦

• Model A에서Buoy나Boat를Human으로오인하여객체인식되었던이 미지가ModelB-v2에서는오인하지않고정확한예측결과를도출

Proposed 모델(Model B-v1) • Human, Boat, Buoy 클래스라벨링및학습 Model A에해양환경에서사람으로오인할가능성이있는사람이외의 객체인Boat와Buoy 클래스를추가하여학습시킴

참고문헌

Test 셋을 사용하여 모델이 예측을 수행한 결과의 예시는 다음과 같다 . 아래의 그림 [ 3] 과 그림 [ 4] 에서 확인할 수 있 듯 Model A 에서 Buoy 나 Boat 를 Human 으로 오인하여 객체 [1] "[ 강원포럼강릉해양경찰서 설립 서둘러야 ]

", 인식되었던 이미지는 Model B-v2 에서 오인하지 않고 정확한 https://www.kwnews.co.kr/page/view/202403251934548 결과를 도출하였다. 5534 (accessed Apr, 8. 2024) [2] "120 명이 할일 홀로 ' ' 해냈다 , 67 명 실종자 찾은 드론의 비밀", https://www.joongang.co.kr/article/25110437#home (accessed Apr, 9. 2024) [3] 오준석 , 신오순 . " 사이드 스캔 소나 이미지를 이용한 해양 침적 쓰레기 객체 인식 및 분류 기법 ." 한국통신학회 학술대회논문집, Feb 2021. [4] Golnaz Ghiasi, Yin Cui, Aravind Srinivas, Rui Qian, Tsung-Yi Lin, Ekin D. Cubuk, Quoc V. Le, Barret Zoph, “Simple Copy-Paste Is a Strong Data [ 그림 3 ] Baseline 모델 (Model A) 의 예측 결과 Augmentation Method for Instance Segmentation” IEEE/CVF Conference on Computer Vision and Pattern Recognition (CVPR), 2021, pp. 2918-2928 [5] https://seadronessee.cs.uni-tuebingen.de/

▲baseline 모델(Model A) 의예측결과

▲proposed 모델(Model B-v2) 의예측결과

Proposed 모델(Model B-v2) • Human, Boat, Buoy 클래스라벨링및학습+ 증강기법적용(3x) • Model B-v1의Train 셋에Roboflow의오프라인Augmentation(수평Flip, Crop, Rotation, Shear, Saturation, Brightness, Exposure, Noise) 및Copy- Paste 증강기법적용

결론

• 연구결과: YOLOV8 기반해양사람객체탐지모델에서사람으로오인할가 능성이있는Boat와Buoy 클래스를추가하고, train셋에증강기법을적용하 는것이사람객체인식성능향상에도움이됨 • 기대효과: 제안된YOLO 해양사람객체인식모델이해양구조활동에유 용한도구로활용될것으로기대

) 2024 년도 교육부의 재원으로 한국연구 체 검출 기술의 정확도를 측정하는 평가지표로 , AP 는 객체 클래 재단의 지원을 받아 수행된 지자체대학 협력기반 지역혁신 사 - 업의 결과입니다.(2021RIS-004)

향후연구방향 • 오프라인증강방식이아닌무작위성이적용된온라인증강방식사용 • 기대효과: 데이터셋에더많은다양성을추가하고모델의일반화성능향상 시켜, 해양환경에서의객체인식정확도향상

▲Original 이미지

▲Generated Copy-Paste 이미지

작성한 논문 - 1

작성한 논문 - 2

제작한 포스터

46 캡스톤디자인 ICT 01. SEAkers

캡스톤디자인 ICT_02

backMapper

팀명단 1 김한탁, 배명우, 한장수 지도교수 1 양희철 교수님 수행기간 1 2024년 9월~2024년 11월

개선시킨 모델

기존 부표를 사람으로 오인하였던 모델을 개선하여, 부표로 옳게 인식하게 됨 : 사람의 AP 수치 증가

학회 참가 및 포스터 발표

과제명｜보행자를 위한 HD맵 제작용 센서팩 개발

추진 배경 1 GPS 신호가 약하거나 차단되는 환경에서 정확한 위치 추적과 지도 생성 을 수행하는 것은 여전히 어려운 과제이다. 실내 공간이나 복잡한 구조를 가진 환경에서는 기존의 GPS 기반 시스템이 한계를 보인다. 또한, 현재의 SLAM(동시적 위치추정 및 지도작성) 기술은 주로 고가의 장비나 특정 플 랫폼(차량, 드론)에 의존하고 있다. 이러한 장비들은 크기가 크고 무거워 휴 대성이 낮으며, 일반 사용자가 접근하기에는 비용적인 부담이 있다. 결과적 으로, 휴대성과 사용 편의성이 부족하여 다양한 환경에서의 자유로운 활용이 제한되고 있다. 문제 정의 1 경량화되고 휴대성이 높은 센서팩의 개발이 필요하다. 보행자나 일반 사용자 가 다양한 경에서 활용할 수 있도록 지원한다. 저비용으로 제작된 휴대용 장 비를 통해 SLAM 기술의 접근성을 높임으로써, 기술의 범용성 확대와 새로 운 응용 분야 개척을 위해 필수적이다.

아이디어 스케치

센서팩 프레임 제작 과정 ❶HD 맵 제작을 위한 소프트웨어 설계

센서 마운트 제작 과정

HD 맵을 제작하기 위해 필요한 데이터의 구성 요소를 파악하고, 해당 데이터를 추출 할 수 있는 센서를 이용하여 센서팩을 구성해야 한다.

❷ 자체 전원 공급 장치 설계 외부 전원과 분리되어도 안정적으로 작동을 보장하기 위해 자체 전원 공급 장치를 설계해야 한다. 목표 작동 시간을 설정하고 전체 센서팩의 전력 소비량을 계산하여 필요한 전력을 확보해야 한다.

2024 DSC 공유대학 리빙랩·캡스톤 디자인 우수 사례집 47

❸ 센서팩 하드웨어 설계 및 제작 센서팩의 형태와 내부 부품 위치를 선정하고 회로 설계를 통해 사람이 직접 운반할 수 있는 가방형태의 센서팩을 제작해야 한다.

❹ 자체 전원 공급 장치 설계 GPS 센서, IMU 센서, LIDAR 센서를 활용하여 HD 맵을 제작하고, 제작에 사용된 센서 데이터를 기록하여 향후 분석과 개선에 활용해야 한다.

❺ 이용 편의성 개선을 위한 플랫폼 제작 센서팩을 효율적으로 옮기고 충전할 수 있는 플랫폼을 제작하여 가방과의 일체화를 통해 이용 편의성을 확보해야 한다.

비교 대상 차량 플랫폼 - 가방의 형태로 제작하여 사람이 센서팩을 착용하고 움직이기 편하도록 설계하였다. 가방의 무게는 약 7Kg으로 성인 남성 평균 몸무게의 10%에 해당하도록 설계하여 사용에 무리가 없도록 하였고, 내장 배터리를 이용해 2시간 사용할 수 있도록 설계되었다.

- 대차를 개조하여 측정하고자하는 지역까지 센서팩을 편리하게 이동하게 하였다. 대차에 추가 배터리와 태양광 패널을 설치하여, 사용한 센서팩을 다시 현장에서 재충전하고, 에너지를 확보하는 시스템을 구축하였다. 이를 통해 센서팩이 외부에서 센서팩이 장기간 동작할 수 있도록 개선하였다. - 센서팩을 이용해 제작된 HD맵은 기존 자율주행 실험용 차량 플랫폼으로 제작된 HD맵 대비 90% 이상의 정합률과 평균제곱근오차 1m 이하를 보여주었고, 따라서 보행자용 센서팩이 충분히 신뢰할 수 있는 HD맵을 제작 할 수 있다.

- 경량화된 센서팩을 활용하여 기존 장비가 측정하거나 측량할 수 없는 지역을 이동하여 지도를 제작할 수 있다. 예를 들어, 산악 지형이나 좁은 골목과 같이 차량이나 드론으로 접근하기 어려운 지역에서도 보행자가 직접 센서팩을 휴대하여 고해상도 지도를 생성할 수 있다. 이는 기존의 HD 맵 제작 방식의 한계를 극복하고 지도 데이터의 커버리지를 확대하는 데 기여한다. 실제로, 이러한 휴대용 맵핑 기술은 재난 지역의 신속한 지형 파악과 같은 응용 분야에서 큰 잠재력을 가지고 있다.

▲ 차량 플랫폼을

이용한 지도 제작 영상

- 수집된 데이터는 다른 HD 맵 데이터에 통합되어 자율주행 지도 및 내비게이션 개발에 활용 될 수 있다. 보행자가 수집한 고해상도 지형 데이터는 기존의 자율주행 차량용 지도에 추가 되어 복잡한 도시 환경이나 실내 공간에서도 정확한 내비게이션을 가능한다. 이는 자율주행 기술의 안전성과 효율성을 높이는 데 중요한 역할을 한다.

▲ 센서팩을 이용한

지도 제작 영상

48 캡스톤디자인 ICT 02. backMapper

아이디어 회의

제작된 두 지도의 정합률 계산 과정 두 지도의 정합 결과

충전용 대차 제작 과정

아이디어 회의

충전용 대차 제작 과정

· 산악 지형과 같은 거친 환경에서 서비스하는 모빌리티 기술을 지원할 수 있다. 예를 들 어, 오프로드 자율주행 차량이나 탐사 로봇의 경로 계획에 필요한 상세한 지형 정보를 제공하여 이러한 기술의 적용 범위를 확대할 수 있다. 이는 새로운 모빌리티 솔루션 개 발에 기여하며, 관광 산업이나 물류 분야에서도 활용될 수 있다.

· 생성된 데이터를 활용해 도로 및 건물의 내외부 관리에 사용할 수 있다. 고해상도 지도 는 도로 상태 점검, 건물 구조 분석 등 시설 관리 분야에서 중요한 자원으로 활용된다. 이는 도시 인프라의 유지보수 효율성을 높이고, 스마트 시티 구현에 기여할 수 있다.

충전용 대차 동작 실험

센서 팩 제작

충전용 대차 동작 실험

센서 팩 제작

2024 DSC 공유대학 리빙랩·캡스톤 디자인 우수 사례집 49

캡스톤디자인 ICT_03

김씨 표류기

과제명｜페달 오조작 방지 HUD

추진 배경 1 · 최근 이슈화된 고령 인구의 급발진 사고에 대한 관심: 국내 대구·경북에서 발생 한 급발진 의심 사고는 모두 27건 중 가속 페달과 제동 페달을 혼동한 경우가 21 건으로 77.7%를 차지했다. 또한 이들의 평균나이는 64.5세로 대부분 고령층의 페달 오조작을 의심하는 실정이다. 그 때문에 고령 운전자의 페달 오조작을 방지 하는 방안이 필요한 실정이다. · 페달 오조작 방지 장치(ACPE) 초기 설치 및 유지비용 많음, 시스템 오조작 가능 성 존재 원하지 않는 긴급상황에 작동하여 사고 회피에 방해가 될 수 있음: 일본 의 경우 초고령화 사회에 진입하게 되면서 신차의 90퍼센트 이상에 페달 오조작 방지 장치를 부착하는 등 고령 운전자를 위한 지원책이 상용화 되어있다. 하지만 국내의 경우 이런 장치를 장착한 차량도 그 수가 매우 적을뿐더러, 기존 차량에 이러한 장치를 추가할 수 없다는 문제점이 있다. 따라서 기존 차량에 적용할 수 있으면서 설치비용도 상대적으로 저렴한 장치 개발의 필요성이 요구되고 있다.

문제 정의 1 고령 인구뿐만 아닌, 운전에 미숙한 사람들과 장애인들에게 시/청각 정보를 추가하여 운전에 도움이 되는 범용성 있는 기술의 필요성: 고령층뿐만 아니라 운전이 미숙한 초보운전자, 차량 내외부의 정보를 시각 및 촉각 정보로만 받아야 하는 청각장애인 운전자 등에게도 향상된 사용자 경험을 제공해 줄 것으로 보이며 이는 곧 전체 교통사고 발생 건수를 줄이는 데에 효과적일 것이다.

❶ 문제 인식에 따른 아이디어 추상화 직관적 인터페이스 제공해야한다. 여러 대상자들이 있지만 그 중에서 노화로 인해 평균 인지능력이 떨어지는 고령층을 대상 으로 하므로 쉽고 간단한 인터페이스가 있어야 한다. 범용성 있는 형태여야 한다.

문제해결을 위한 아이디어 및 활동 과정 등

기존에 있는 초기 설치비용 및 유지 비용을 절감하기 위해 가급적 대중성 있는 방식이어야 한다. 블랙박스처럼 운전자의 동태를 기록할 수 있어야 한다. 급발진 원인 주장 교통사고 발생 시, 사고 진위 여부를 명확히 하 위해 사용자 동태(브레이 크 밟음 유무/페달 밟음 유무)가 기록 가능해아 한다.

50 캡스톤디자인 ICT 03. 김씨 표류기

❷ 아이디어 구체화 과정 직관적 인터페이스 직관적인 페달과 브레이크 아이콘(이미지 참조)을 하나의 화면에 제시한다, 페달을 밟으면 페달 아이콘이 색으로 채워지고, 브레이크를 밟으면 브레이크 아이콘이 색으로 채워진다. 이때 임의의 압력값 설정 범위(1단계: 0이상~125미만, 2단계: 125이상 250미만, 3단계: 250이상 375미만, 4단계: 375이상) 단계에 따라 5개로 색의 정도(색 없음->연한 핑크-> 진한 핑크->연한 빨강->진한 빨강)가 나누어 표시가 된다.

범용성 있는 형태 다양한 부품을 설치할 필요 없이 브레이크와 페달 각각에 압력센서를 부착하고 압력센서를 밟았을 때의 값이 블루투스에 보내져 블루투스와 연동된 인터페이스 어플에 (현재 는 앱 인 벤터 앱) 브레이크/페달 밟음 유무 혹은 정도에 따른 화면을 유리창에 부착 시킨 HUD필름 에 비추어 비추어진 화면을 보는 형태로 사용 가능하다. 운전자는 별 다른 부담 없이 앱 설 치, 페달 오조작 HUD, 필름만 있다면 페달 오조작을 방지할 수 있다. 사용자 동태 기록 가능 여부 브레이크와 페달 각각에 부착된 압력센서를 통해 압력 센서를 밝으면 그때의 출력 값이 리 얼 타임 클럭과 함께 실제 시간에 따른 브레이크/ 페달 각각의 압력 센서값이 엑셀 파일로 sd카드에 저장된다.

❸ 아이디어 구현 과정 활용부품 아두이노 메가 2560 R3 호환보드 1개, 아두이노 필름 압력 센서 저항력 감지 발바닥 플 렉시블 로봇 10kg 각 2개, 브레드 보드 170홀 1개, 라온 USB 3.0 C타입 카드 리더기, HUD 반사 필름 헤드업 디스플레이 미러링 차랑 용품 1개, 샌디스크 울트라 마이크로 SD 메모리카드 1개, 아두이노 마이크로SD카드 모듈 1개, 아두이노 DS3231 RTC 고정 밀 리얼타임클럭 모듈 1개, 아두이노 블루투스 HC-05 B36 1개, 점퍼선 (m/m,m/f,f/ f), 저항 20옴, 10옴

아두이노 설계

아이콘 설계

0이상 125미만125이상 250미만250이상 375미만 375이상

페달 브레이크

아두이노 코드

#include <SPI.h> #include <SD.h> #include <Wire.h> #include <RTClib.h> #include <SoftwareSerial.h> RTC_DS3231 rtc; // RTC 모듈 객체 생성

File dataFile = SD.open("data.csv", FILE_WRITE); if (dataFile) { Serial.println("파일 열기 성공"); dataFile.println("Time, Sensor 1, Sensor 2"); // 헤더 추가 dataFile.close(); } else { Serial.println("파일 열기 실패"); SoftwareSerial BTSerial(18, 19); // 블루투스 모듈 TX(18), RX(19) } } const int sensorPin1 = A0; // 압전 센서 1 핀 const int sensorPin2 = A1; // 압전 센서 2 핀 const int chipSelect = 53; // SD 카드 CS 핀 void setup() { Serial.begin(9600); // 시리얼 모니터 통신 BTSerial.begin(9600); // 블루투스 통신 // RTC 모듈 초기화 if (!rtc.begin()) { Serial.println("RTC 모듈 초기화 실패!"); while (1); } // SD 카드 초기화 if (!SD.begin(chipSelect)) { Serial.println("SD 카드 초기화 실패!"); while (1); } Serial.println("SD 카드 초기화 성공!"); // 데이터 파일 초기화 (헤더 추가)

Serial.print(sensorValue1); Serial.print(", Sensor 2: "); Serial.println(sensorValue2); // 데이터 문자열 생성 String dataString = String(now.year()) + "/" + String(now.month()) + "/" + String(now.day()) +""+ String(now.hour()) + ":" + String(now.minute()) + ":" + String(now.second()) + ", " + String(sensorValue1) + ", " + String(sensorValue2); // SD 카드에 데이터 기록 File dataFile = SD.open("data.csv", FILE_WRITE); if (dataFile) { dataFile.println(dataString); dataFile.close(); Serial.println("데이터 기록 성공!"); } else { Serial.println("파일 열기 실패"); } // 블루투스를 통해 데이터 전송 (정수 값 + 쉼표로 구분) BTSerial.print(sensorValue1); // 첫 번째 센서 값 전송 BTSerial.print(","); // 쉼표 구분자 추가 BTSerial.println(sensorValue2); // 두 번째 센서 값 전송 후 줄 바꿈 // 디버그용 시리얼 모니터 출력 Serial.print("블루투스 데이터 전송: "); Serial.print(sensorValue1); Serial.print(","); Serial.println(sensorValue2); delay(1000); // 1초 대기 }

void loop() { // 현재 시간 가져오기 DateTime now = rtc.now(); // 센서 값 읽기 int sensorValue1 = analogRead(sensorPin1); int sensorValue2 = analogRead(sensorPin2); // 시간 및 센서 값 출력 Serial.print("Time: "); Serial.print(now.year()); Serial.print("/"); Serial.print(now.month()); Serial.print("/"); Serial.print(now.day()); Serial.print(" "); Serial.print(now.hour()); Serial.print(":"); Serial.print(now.minute()); Serial.print(":"); Serial.print(now.second()); Serial.print(", Sensor 1: ")

2024 DSC 공유대학 리빙랩·캡스톤 디자인 우수 사례집 51

❸ 아이디어 구현 과정

앱인벤터 어플

UI/UX 구현

1. 산압력센서값 정도에 따라 인터페이스 앱이 정상 동작 되는가, 반사 되었을 때 인터페이스가 잘 보이는가

성과지표 및 성과 현황 결과

2. 브레이크/페달의 압력값을 추후 확인이 가능하도록 SD카드에 엑셀로 저장하여 페달 블랙박스의 역할을 겸할 수 있도록 구성

▲ 동작 영상 QR

엑셀 파일 캡처본(좌측: 엑셀값 ,우측: 브레이크값

향후 지역 기여 및 기대효과

지역 기여 및 기대 효과

지난해에는 전체 19만 8,296건의 교통사고 가운데 고령 운전자가 낸 사고가 39,614건 에 달해 20%를 차지하는 등 해가 갈수록 고령 운전자의 사고 비율이 증가하는 추세로 국 내 대구·경북에서 발생한 급발진 의심 사고는 모두 27건 중 가속 페달과 제동 페달을 혼동 한 경우가 21건으로 77.7%를 차지했다. 또한 이들의 평균나이는 64.5세로 대부분 고령 층의 페달 오조작을 의심하는 실정이다. 그 때문에 고령 운전자의 페달 오조작을 방지하는 방안이 필요한 실정이다. 전 지역적인 화두로 떠오르는 페달 오조작의 진위 여부를 해당 과제를 대전광역시 내에 있는 고령층을 중심으로 운전 미숙자, 청각 장애인 등 여러 운전 자에게 적용해보는 시범 운영 캠페인을 통해 페달 오조작 방지 사례를 줄이거나 추가적인

52 캡스톤디자인 ICT 03. 김씨 표류기

블록 코딩 구현

아이디어 회의

아두이노 입력값 엑셀 파일 변환

원인을 발견해 고령 운전자 등 운전자 사고 평균 연령층이 고령자인지에 대한 실제 원인을 알아내고, 대한민국 전체 운전 시스템에 대한 재평가를 이룰 하나의 계기가 될 수 있다. 또 한 HUD 페달 사용에 대한 즉각적인 피드백을 제공함으로 운전자가 자신의 행동을 더 잘 인식할 수 있게 도와준다, 또한 시스템의 반복되는 오작동 패턴에 대한 데이터 수집해 운 전자 또는 차량 관리자에게 운전 습관을 검토하고 개선이 필요한 영역을 식별할 방법을 제 공해 운전자의 운전 습관을 개선시키고, HUD 적응형 주행 제어, 차선 이탈 경고 또는 비 상 제동 시스템과 같은 차량의 기존 안전 시스템과 통합해 해당 시스템과의 결합을 통해 사고에 대한 더 포괄적인 보호를 제공해 HUD 효율성 향상을 기대할 수 있다.

아두이노 설계 및 조립

HUD 필름 비침 정도 확인하기

2024 DSC 공유대학 리빙랩·캡스톤 디자인 우수 사례집 53

캡스톤디자인 ICT_04

Flux

과제명｜모빌리티 조기경보 시스템

최근 도로 위에 서 예측하기 어려운 교통사고가 빈번하게 발생하고 있다. 특히, 역주행 차량, 졸 음운전 차량, 블랙 아이스 등 비정상적이고 예측하기 어려운 상황은 운전자의 대응을 어렵게 만 들고, 이로 인한 사고는 중대한 인명 피해로 이어질 수 있다. 이를 해결하기 위해 실시간으로 위험 상황을 탐지하고 신속하게 운전자에게 경고를 전달하는 시스템이 필요하다. 기존의 교통안전 시스템은 정적인 데이터를 바탕으로 사후 대응에 초점을 맞추고 있어, 사고 예방에 한계가 있다.

본 시스템은 실시간 데이터 기술을 활용하여 사고가 발생할 수 있는 요인을 운전자에게 신속하 게 전달함으로써 사고 발생 이전에 대응할 수 있는 체계를 제공한다. 또한, 블록체인 기술을 활용하여 데이터의 위변조 방지와 투명성을 보장하여 신뢰할 수 있는 정 보 공유를 가능하게 하고 블록체인 기반 보상 시스템을 통해 정보 제공자에게 토큰 보상을 지급 하는 스마트 계약 기반 보상 시스템을 도입하여 사용자의 적극적인 참여를 유도할 수 있다.

❶ 실시간 위험 탐지 및 경고 시스템 개발 목적 ｜ 네비게이션 데이터를 활용하여 역주행, 도로 결빙 등 도로의 위험 상황을 실시간 으로 탐지하고, 이를 주변(5km 내외) 운전자에게 신속하게 경고하는 시스템을 개발한다.

지향점 ｜ 10초 이내에 경고가 전파되도록 하여 운전자가 신속하게 위험을 인지하고 대응 시간을 단축하여 사고 예방률 향상에 초점을 맞추었다.

54 캡스톤디자인 ICT 04. Flux

❷ 블록체인 기반 데이터 공유 및 보상 시스템 구축 목적 ｜ 수집된 위험 정보와 운전자 참여 데이터를 블록체인에 기록하여 정보의 투명성 과 신뢰성을 확보하고, 스마트 계약을 통해 정보 제공자에게 보상을 자동으로 지 급하는 시스템을 설계 및 구현한다.

지향점 ｜ 보상을 통해 운전자 참여를 촉진하고, 교통 안전 관련 데이터의 신뢰성을 높여 실질적인 사고 예방 효과를 달성한다.

❸ 운전자 인증 및 신뢰성 강화 목적 ｜ 카카오 인증 시스템을 연동하여 운전자의 신원을 확인하고, 정보 제공자의 신뢰 성을 보장하는 인증 절차를 구축한다.

지향점 ｜ 인증된 정보만을 기반으로 경고를 제공하여 운전자의 신뢰도를 높인다.

2024 DSC 공유대학 리빙랩·캡스톤 디자인 우수 사례집 55

성과

지역 기여 및 기대 효과

1. 성과지표 - 경고 전달 시간: 평균 10초 이내 - 탐지 정확도: 90% 이상 - 경고 수신 비율: 80% 이상 2. 성과 현황 - 시스템 최적화를 통해 경고 전달 시간을 평균 5초로 단축 - 네비게이션 api 연동 성공, 경고 수신 차량 비율 85% 기록 - 5km 이내의 사용자에게만 경고를 전송

블록체인 기반 데이터 공유 및 보상 시스템 구축 1. 성과지표 - 정보 블록체인 기록 성공률: 95% 이상 - 보상 지급 완료율: 98% 이상

2. 성과 현황 - 위험 데이터의 블록체인 기록 성공률 100% 달성 = 정보 신뢰성 극대화 - 스마트 계약 기반 자동 보상 시스템 운영 = 지급 완료율 100% 기록 운전자 인증 및 신뢰성 강화 1. 성과지표 - 인증 성공률: 98% 이상 - 인증 기반 정보 제공 비율: 90% 이상 - 경고 신뢰도: 사용자 평가 평균 4.5/5.0 이상

2. 성과 현황 - 카카오 인증 연동 완료 = 인증 성공률 100% 달성

향후 지역 기여 및 기대효과

교통사고 예방 연구 기여 목적 ｜ 데이터를 기반으로 사고 원인을 분석하고, 이를 바탕으로 교통 정책 제안 및 예방 기술 을 개발한다. 지향점 ｜ 지역 기반 데이터 활용을 통해 실질적인 교통사고 감소를 유도한다.

안전한 모빌리티 생태계 구축 목적 ｜ 안전한 환경 구축과 기술 · 서비스 대중화한다. 지향점 ｜ 다양한 교통 상황에서 실질적인 안전 효과 제공 및 국민의 교통 안전 의식 향상한다.

캡스톤디자인 ICT 04. Flux

활동 사진

1차 아이디어 회의

진행 결과물 취합 회의

시스템 성능 최적화 및 확장성 확보 목적 ｜ 실 시간 성능 최적화 및 V2X 통신 및 빅데이터와의 융합 가능성을 제시하여 시스템을 확장가능하도록 설계한다. 지향점 ｜ 실시간 성능 개선을 통해 다양한 도로 환경에 적용 가능하도록 발전한다.

2차 아이디어 회의

온라인 회의(zoom 활용)

2024 DSC 공유대학 리빙랩·캡스톤 디자인 우수 사례집 57

캡스톤디자인 ICT_05

여파기

과제명｜5G 간섭에 강한 항공기용 주파수 필터 설계 및 제작

지도교수 1 이재현 교수님 수행기간 1 2024년 3월~2024년 11월

추진 배경 - 국내 5G 가입자가 3,400만 명을 넘어가며 트래픽 포화상태이다. - 정통부는 5G 대역을 기존 3.4GHZ~3.7GHZ에서 4GHZ까지 추가 할당 추진 중 임을 발표하였다. (24.09.01.) - 미국은 5G 주파수 대역을 3.4GHZ~3.7GHZ에서 3.98GHZ까지 이미 확장하였다. (2022) 문제 정의 - 기존에 존재하던 4.2GHZ~4.4GHZ 대역의 항공기 전파고도계(레이더) 주파수와 인접해지면서 전자기 간섭 (EMI) 발생한다. - FAA는 미국 내 화물 및 여객용 항공기 모두 5G 간섭이 용인된 무선 고도계 또는 승인된 주파수(RF) 필터를 설치하도록 AD 발의하였다. - 미 정부의 제한규격을 만족하는 RF 필터를 직접 설계 제작, 측정, 검증하여 국내에 발생할 차세대통신에서의 위험요소를 차단한다.

❶ 제품의 유형 선정 (Type) RF필터 종류 중 높은 레이더 전력을 운용 가능하고 고주파에서 낮은 손실을 갖는 도파관 필터를 선정하였다.

❷ 규격 선정 (Specifications) FAA가 제한한 수신 임계값을 Worst-case에서도 만족시킬 수 있는 규격을 선정하였다.

❸ 파라미터 계산 전자기 계산을 통해 규격에 알맞은 물리적 치수를 구하고, 그 과정에서 필요한 파라미터 들을 계산하였다.

❹ 3D Modeling & Simulation 앞서 구한 치수를 바탕으로 전자기 해석 tool을 통해 제품을 Design 하였다. 실제 제작을 위해 중심주파수가 10GHZ 대역인 필터를 추가로 설계하였다.

58 캡스톤디자인 ICT 05. 여파기

활용방안 및 기대효과

성과

성과지표 및 성과 현황 결과

❺ 제품의 유형 선정 (Type) 제품을 본체와 뚜껑으로 분리하여 내부 Iris 구조를 제작할 수 있게 하였고 공정에 필요 한 2D도면, STEP 파일을 위해 오토캐드로 제품을 재설계한 뒤, CNC 공정을 맡겨 제 작하였다.

❻ Measurement 제작된 제품을 아래와 같은 방식으로 측정 및 검증하였다. 1) Network Analyzer를 통해 필터의 S 파라미터 측정 2) Spectrum Analyzer를 통해 출력전력 확인 3) 회로 tool을 이용하여 전파고도계 설계 후 전체 시스템에서 목표 수치를 만족하는지 확인

규격 설정

파라미터 계산

EM tool 설계

오토캐드 2D도면

1. CST로 설계한 제품을 미세 튜닝하여 목표 규격을 만족하는 결과를 도출하였다. 2. 제작한 필터의 성능을 측정하고 설계 규격과 비교하였다. 1) Network Analyzer 측정 필터의 S11, S21을 측정하였고 설계한 규격과 측정한 값을 비교하여 오차범위가 5dB 이내임을 확인하였다.

2) Spectrum Analyzer 측정 입력전력 대비 출력전력을 확인하여 삽입 손실, Rejection을 교차검증 하여 신뢰성 을 확보하였다. 3. 상용 전파고도계 수신기를 회로 tool로 설계 후 최종 검증하였다. 1) 앰프 앞 단에 제작한 필터의 스펙을 넣어 설계하였다. 2) 5G와 전파고도계의 안테나 이득, 거리, 각도 등에 따른 손실을 전공 수업에서 학습 한 수식으로 계산하였다. 이를 통해 Worst-case 시나리오를 작성하였고 -5dBm 의 4GHZ 신호가 들어오면 필터를 통해 허용된 최대 수신전력 –56dBm 이하인

–58dB로 떨어짐을 확인하였다.

2024 DSC 공유대학 리빙랩·캡스톤 디자인 우수 사례집 59

측정 결과

측정 결과

목표 규격과 비교

전파고도계 수신기 설계

캡스톤디자인 ICT 05. 여파기

제작한 RF필터

설계 규격과 비교

측정

1. 지역 경제 이점

대전의 오정동 공구거리, 대화동 공구상가는 충청권 최대의 공산품 특화 거리이며 CNC 공정을 하는 업체들이 다수 포진해 있다. 이들과의 계약을 통해 제품을 대량생산하여 경 제적인 효과를 얻을 수 있다. 위탁 업체를 통해 대량생산 시 단가를 기존 ₩700,000에서 캡스톤디자인 ICT ₩80,000까지 낮출 수 있음을 확인하였고 은도금, 조립 인건비, 코팅 등을 포함하여도 중국 의 유사상품이 $600~700 임을 감안할 때 경쟁력이 있음을 확인하였다. 노약자와 장애인 에 적용시킬 수 있는 보조 기기 시장이 커지고 있어 높은 성장 가능성을 볼 수 있다.

2. 모빌리티 통신 안전성 증가

항공기를 포함한 모빌리티에서의 통신은 이용자의 생명과 관련되어 있기 때문에 신뢰성이 중 요하다. 이 때문에 미국 통신사들은 항공기 필터 교체를 기다리며 1년 반 동안 할당받은 대역을 사용하지 못하였고 경제적 손해를 입었다. 국내 모빌리티 통신에서 발생할 수 있는 문제를 미 리 대비함으로써, 국내 이동통신의 기술을 앞당기고 통신의 안전성을 증가시킬 수 있다.

필터 조립 & 측정 준비

Worst-case 시나리오 작성

2024 DSC 공유대학 리빙랩·캡스톤 디자인 우수 사례집 61

캡스톤디자인 ICT_06

뭘로

과제명｜차량 침수 피해 예방 앱

추진 배경 1 현대 사회에서 급격한 기후 변화로 인해 국지성 호우 및 홍수와 같은 자연재해의 발생 빈도가 증가하고 있다. 특히, 주차된 차량은 운전자가 실시간으로 상태를 확인하지 못해 침수 피해에 취약하다. 최근 네비게이션앱에 차량 주행 중 침수 위험 지역을 우회하는 데 초점을 맞춘 기능들이 추가되고 있으나, 주차된 차량의 침수 위험을 실시간으로 감지하고 경고하는 시스템은 부족한 상황이다.이에 따라 본 프로젝트는 주차 위치와 실시간 기상 데이터를 연동해 차량 침수 위험을 사전에 경고하는 시스템을 개발하고자 하였다.

❶ 주차 위치 등록 기능 구현 Vue.js와 OpenLayers를 활용해 지도 기반의 주차 위치 등록 인터페이스를 구현했다. 사용자가 지도에서 특정 위치를 클릭하면 해당 위치의 위도와 경도가 추출되고, UID와 함께 POST 요청을 통해 백엔드 서버로 전송해 PostgreSQL 데이터베이스에 저장했다. 이렇게 저장된 데이터는 실시간 기상 데이터와 연동되어 침수 위험 평가에 사용되었다.

❷ 기상 데이터 연동 기상청 초단기예보 API를 활용해 실시간 강수량 데이터를 자동으로 가져오는 기능을 구현했다. 현재 시간과 가장 가까운 base_time과 base_date를 계산해 API 요청을 생성했고, 반환된 JSON 데이터에서 현재 강수량과 1시간 후 예보 강수량만을 추출해 필요 데이터만 활용했다.

62 캡스톤디자인 ICT 06. 뭘로

활용방안 및 기대효과

성과지표 및 성과 현황 결과

❸ 침수흔적도 연동 및 침수 유발 기준 데이터 처리 침수흔적도를 기반으로 침수 위험 지역과 비침수 지역을 구분하는 기능을 구현했다. OpenLayers를 활용해 침수 이력 지도 데이터를 지도 위에 중첩하고, 사용자가 등록한 주차 위치가 침수 이력 지역에 포함되는지를 확인했다. 환경 데이터 플랫폼에서 제공하는 침수 유발 기준 강우량 데이터를 활용했다. 국가 기준 좌표를 위도와 경도(WGS84 좌표계)로 변환하기 위해 PROJ4 라이브러리를 사용했으며, 변환된 좌표와 강우량 임계값 데이터를 PostgreSQL 데이터베이스에 저장했다. 데이터는 GIS 기반 테이블로 구성해 특정 주차 위치와 관련된 임계값 데이터를 효율적으로 조회할 수 있도록 설계했다.

❹ 위험도 평가 및 경고 알림 기상청 API 데이터를 바탕으로 침수 위험도를 4단계(안전, 경고, 위험, 매우 위험)로 분류 하는 로직을 구현했다. 주차 위치의 강수량 데이터를 침수 유발 기준과 비교해 위험도가 경고 이상일 경우 Firebase Cloud Messaging(FCM)을 사용해 실시간 푸시 알림을 전송하도록 설계했다. Service Worker를 활용해 브라우저 비활성화 상태에서도 알림이 작동하도록 했으며, 강수 시작 시에도 차량의 위치를 확인하도록 유도해 신속한 대응이 가능하도록 설계했다.

주차 위치 등록, 실시간 기상 데이터 연동, 침수 이력 분석, 위험도 평가 및 경고 알림 기능을 안정적으로 구현되었다. 침수 이력 데이터를 반영하여 위험 지역과 비침수 지역에 대해 차별 화된 기준으로 위험도를 제공하며, 푸시 알림을 통해 사용자가 비활성 상태에서도 즉각적인 대응이 가능하도록 구현되었다. QR코드를 통해 웹앱에 접속이 가능하다. 앱은 클라우드 환경에서 배포되어 있으며, Render 플랫폼의 특성상 서버가 슬립 모드일 때 첫 요청에 시간이 소요될 수 있다. 이 경우, 1~2분 후 다시 접속하면 정상적으로 이용할 수 있다. 2024 DSC 공유대학 리빙랩·캡스톤 디자인 우수 사례집 63

차량 침수 예방 앱은 지역 사회의 안전성을 강화하는 데 크게 기여할 수 있다. 실시간 침수 위험 경고를 통해 차량 침수 피해를 사전에 방지하며, 이를 통해 시민들의 재산과 생명을 보호할 수 있다. 특히, 침수 이력 데이터와 기상 데이터를 결합한 체계적인 분석을 통해 도시 내 취약 지역 을 효율적으로 관리하고, 공공 재난 관리 시스템과 연계하여 더 나은 재난 대응 체계를 구축할 수 있다. 또한, 자동차 제조사 및 주차 관리 업체와 협력해 차량 내비게이션 시스템이나 스마트 주차 관 리 기능으로 확장 가능성이 높다. 기후 변화로 인한 자연재해의 증가에 대비한 예방적 모델로 발전시켜, 침수뿐 아니라 다른 자연재해에도 적용할 수 있는 범용적 재난 경고 시스템으로 활 용될 수 있다.

향후, 웹앱 형태에서 더욱 발전시켜 모바일 전용 앱으로 출시할 계획이다. 이를 통해 사용자 편 의성을 높이고, 더 많은 기능을 안정적으로 제공할 수 있도록 개선할 예정이다. 기후 변화로 인 한 자연재해에 대응하는 범용적인 재난 예방 시스템으로서의 가치를 높이고, 다양한 산업과의 협력을 통해 더 큰 기여를 할 수 있을 것으로 기대된다.

주차등록 기능 구현

위험도 평가 로직 구현

64 캡스톤디자인 ICT 06. 뭘로

캡스톤디자인 ICT_07

MotionWave

과제수행 및 결과보고

세부 활동내용

데이터 수집

테스트 진행

과제명｜모빌리티 데이터를 활용한 유니티 기반의 시승환경 시뮬레이터

과제 선정 배경 - 자동차 산업은 급속한 기술 발전과 혁신을 통해 차량의 성능, 디자인, 안전성 측면에서 소비자에게 다양한 선택지를 제공하고 있다. - 이로 인해 사용자들이 선택할 수 있는 차종의 범위가 넓어졌지만, 실질적으로 모든 차량을 경험하고 비교할 기회가 제한적이다. - 실제로 다양한 차종의 성능을 직접 체험하고 평가하고 과정은 사용자에게 있어 시간적, 물리적 제약이 있다. 과제의 필요성 - 승용차는 고가의 제품이므로, 구매 전 신중한 선택이 필수적이다. - 하지만 사용자는 모든 차종을 직접 시승하는데에 시간적, 비용적 제약이 생기 므로 다양한 차종의 성능과 특성을 손쉽게 비교할 수 있어야 한다. - 따라서, 가상 시뮬레이터를 통해 사용자의 시간적, 경제적 부담을 줄이고 차량 선택의 만족도를 높이는데 기여하고자 한다.

❶ 차량 데이터 수집 및 활용 다양한 차량의 성능을 정확히 반영하기 위해 api.auto-data.net에서 제공하는 차량 데이 터 API를 활용한다. 이를 통해 각 차량의 최고 속도, 가속 성능, 연비 등 세부적인 정보를 확 보하고 적용할 수 있었다.

❷ 사용자 경험 극대화 사용자에게 실제 차량을 운전하는 듯한 몰입감을 제공하기 위해 Logitech G29 Gaming Wheel을 시뮬레이터에 연결한다. 휠의 회전 반응, 페달 압력, 진동 효과 등을 구현하여 보다 생생한 운전 경험을 제공한다.

❸ 다양한 주행 환경 지원 차량 성능을 상황에 따라 더 효과적으로 비교할 수 있도록 시내, 시외, 고속도로의 세 가지 맵을 설계 및 개발한다. 이를 통해 실제와 유사한 주행 데이터를 제공하고, 차량 특성을 직 관적으로 비교할 수 있도록 하였다.

2024 DSC 공유대학 리빙랩·캡스톤 디자인 우수 사례집 65

❹ 차량 데이터 관리 시스템 구축 시스템의 확장성과 편의성을 높이기 위해 차량 데이터 통신용 서버를 구축하였다. 이를 통해 서버에 새로운 차량 데이터가 업데이트 되면, 클라이언트 측에서 바로 사용할 수 있 도록 구축하였다. 이러한 시스템은 관리 효율성을 크게 향상시키고, 사용자 경험을 지속 적으로 개선하는 데 기여하였다.

활용방안 및 기대효과

성과지표 - 사용자가 다양한 승용차의 성능 차이를 직접 체감할 수 있도록 하는 시뮬레이터 개발 을 목표로 한다.

- 사용자의 차량 선택을 위해 승용차의 성능 비교를 직관적이고 시각적으로 제공할 수 있는 UI를 구현하고자 한다. - 또한 사용자 경험을 향상시키고 차량간 비교를 위해 게이밍 레이싱 휠을 활용한 몰입 형 조작감을 구현 하고자 하였다.

성과 현황 결과 - 현재 총 4개의 차량 데이터를 사용하여 테스트 할 수 있으며, 추후에 추가 가능하다. - 맵 3종 (시내, 시외, 고속도로) 주행 가능하다.

향후 지역 기여 및 기대효과

차량 성능 비교의 혁신적 도구 제공 사용자들은 실제 차량을 시승하지 않고 다양한 차종의 성능과 특징을 가상으로 체험할 수 있어,보다 신속하고 정확한 구매 결정을 할 수 있다.

차량 시뮬레이션 기술의 응용 및 상업화 자동차 산업에 종사하는 다양한 관계자들은 가상 시뮬레이터를 통해 신차의 성능을 손 쉽게 고객에게 시연할 수 있어, 차량 홍보 및 판매 촉진이 가능하다.

게임 및 가상 현실(VR) 분야에서의 확장 레이싱 게임, VR 드라이빙 체험과 같은 분야로 확장이 가능하다. 특히 게이밍 레이싱 휠 을 사용 할 것이기 때문에 자동차 시뮬레이션 게임으로의 확장 용이하다.

66 캡스톤디자인 ICT 07. MotionWave

맵 선택 화면

시내 맵

고속도로 맵

시외(산) 맵

2024 DSC 공유대학 리빙랩·캡스톤 디자인 우수 사례집 67

캡스톤디자인 ICT_08

백곰

과제명｜소외지역을 위한 자율주행 서비스 로봇

추진 배경 1 지방 인구의 감소와 소멸 위기가 심화하고 있다.

- 지방 소멸의 원인: 청년 유출, 경제적 기회 부족 등(지역별 인구감소 데이터 참고) 문제 정의 1 1. 수도권 과밀화 심화 현상 2. 지방의 치안 공백 우려 - 경찰 중심 지역 관서 도입: 오히려 지역 주민에게 부정적으로 인식 - 기존 대응의 문제점: 경찰 관서 확대는 인구감소 문제의 근본적인 해결책이 아님

솔루션 1 관광산업을 목표로 자율주행 로봇을 만들어 보자

68 캡스톤디자인 ICT 08. 백곰

❶ Research (기존 연구) 문제를 해결하려는 기존 연구의 한계

새로운 접근법 필요

1. 실시간 상황 인식과 판단 능력 부족 2. 치안과 자율주행 로봇의 결합 한계

❷ Idea (아이디어) 생성형 AI 기술을 결합한 자율주행 로봇 1. OpenAI CHATGPT로 입력 및 처리 2. Bing AI로 데이터를 검색하고 저장 3. 필요한 데이터를 기반으로 프롬프트 생성 & 영상 생성.

❸ Goal (목표 - 활동 과정)

1. 음성을 텍스트로 변환하는 STT 기술 적용(Speech-To-Text) ▶ 생성형 AI 2. 라인을 따라 해당 지역까지 자율주행하도록 구현 ▶ 라인 탐지 3. 이후 이동하는 자율주행 자동차가 장애물을 인식하도록 시스템 탑재 ▶ 객체 인식

❹ Limitations (한계) - 안정적인 인터넷 연결 - 소외지역 환경 구축

2024 DSC 공유대학 리빙랩·캡스톤 디자인 우수 사례집 69

Performance (성과) 생성형 AI와 객체 인식, 라인 탐지 기술을 결합

1. 생성형 AI - 효율적인 데이터 생성 및 학습을 통해 자율주행 기술의 정확도를 높인다. - 입력된 데이터(예: QR 코드, 사진)를 기반으로 적절한 결과(환경, 시뮬레이션)를 생성한다.

2. 객체 인식 - 다양한 객체를 탐지하고 분류함으로써 자율주행 로봇의 환경 적응력 향상한다. - 카메라 또는 센서를 사용하여 실시간으로 객체를 감지하고 필요한 데이터를 처리한다.

3. 라인 탐지 - 도로, 경로 탐지의 신뢰성을 확보하여 자율주행의 안정성 증대한다. - 기존의 허프 변환 등 라인 탐지 기술을 사용하거나 생성형 AI 기반 기술을 접목하여 개선한다.

기술 융합: 각 기술을 통합하여 현실적인 문제를 해결하는 데 기여, 특히 지방 치안 공백 문제나 지역사회 활성화 문제해결 가능하다. 환경 구축: 우드락, 폼보드와 같은 물리적 자료를 활용해 자율주행 시스템의 시뮬레이션 환경을 구현한다.

70 캡스톤디자인 ICT 08. 백곰

향후 지역 기여 및 기대효과

Implementation (실행 절차) 「프로세스 및 단계별 실행 절차」 0단계: 데이터 수집 및 환경 구축

1단계: 생성형 AI 및 객체 인식 시스템 통합 다양한 입력 데이터를 처리하여 시뮬레이션 환경에서의 적용 가능성을 검증. 2단계: 라인 탐지 기술 통합 및 테스트 제작된 환경에서 라인 탐지 기술을 시험하여 정확성과 안정성을 확인.

3단계: 우드락 및 폼보드를 사용하여 시뮬레이션 환경 제작. 4단계: 최종 통합 및 프로토타입 개발

Plan (실행 계획) 9월: 아이디어 구체화 10월: 생성형 AI 기능 개발, 자율주행 차 제작 및 기능 탑재 11월: 도로 환경 구현 및 성능 테스트 후 보완점 파악 12월: 최종 발표

Expected Outcomes (기대효과) 1. 지역사회 치안 개선 - 자율주행 로봇과 생성형 AI의 융합으로 치안 공백 해소. - 긴급 상황에서의 신속한 대처 능력 강화.

2. 지방 활성화 - 지방 소멸 위기 완화 및 지역경제 활성화 기반 마련. - 관광산업과 연계하여 지방의 경제적 자립 가능성 증가. 3. 기술 혁신 - 생성형 AI 기술의 실질적 적용 사례 확립. - 객체 인식 및 라인 탐지 기술의 정확성과 효율성 향상.

4. 사회적 공헌 - 치안 서비스 품질 개선으로 주민 삶의 질 향상. - 치안 강화로 범죄율 감소 효과.

2024 DSC 공유대학 리빙랩·캡스톤 디자인 우수 사례집 71

Benefits (혜택) 페르소나

미래의 경쟁사 (뉴빌리티 ‘뉴비’)

Conclusion (결론) 생성형 AI 기술과 자율주행 시스템을 융합. - 지방의 치안 공백 문제를 해결 - 지역 문제 활성화에 기여

※ 앞으로도 프로토타입 개발을 통해 실제 환경에 적용하며, 지속적인 피드백과 개선하여 지역사회 기여에도 높일 계획.

핵심 메시지

기술과 지역사회의 만남이 지방 문제의 열쇠고리가 될 수 있습니다.

본 프로젝트는 기술적 혁신을 새로운 접근법으로 사회적 문제를 해결하려는 패러다임을 제시함.

72 캡스톤디자인 ICT 08. 백곰

자율주행 차 제작 및 기능 탑재

VNC를 이용한 객체 인식과 라인을 감지하는 코드

라인 감지하며 이동 중인 자동차

객체 인식을 하여 장애물을 감지하는 자동차

고려대학교에서 최종 테스트 및 점검

충남대학교에서 테스트 및 보완점 파악

환경 구축 및 성능 테스트

생성형 AI 개발

2024 DSC 공유대학 리빙랩·캡스톤 디자인 우수 사례집 73

캡스톤디자인 ICT_09

채은섭섭 김피탕

과제명｜한강 물류 활성화를 위한 수상 모빌리티

팀명단 1 피영민, 김민주, 임유섭, 이채은 지도교수 1 정회경 교수님 수행기간 1 2024년 9월~2024년 11월

대한민국은 수도권을 중심으로 교통 체증이 심각하며, 지방도시 역시 지속적인 교통량 증가 와 대기 오염 문제를 겪고 있다. 특히, 한강뿐만 아니라 낙동강, 영산강, 금강 등 주요 강을 비롯한 국내의 다양한 수상 자원은 현재 주로 관광이나 레저 활동에만 제한적으로 활용되고 있다. 따라서 기존 교통수단의 과도한 탄소 배출로 인한 환경 문제, 한정된 이동으로 인한 도시의 지속 가능성 부족 등의 문제점이 야기될 수 있다.

이전 수상 모빌리티 관련 시장 조사 진행하였다. 콜 방식 또는 출퇴근 시간에 버스 형식으로 하루에 68회 운행했던 한강 수상택시는 전용 카드로 결제해야했던 불편함과, 이용자들의 접 근성 부족으로 실패하였다. 특히 주된 실패 이유는 사용자가 수상택시를 이동할 수 있는 장소 까지 이동하기 위한 접근성이 떨어지는 것이었으며, 이에 따른 해결책 및 개선요건을 생각해 보 았다.

승강장과 모빌리티가 결합된 형태의 허브를 통해 서비스 사용까지의 접근성을 높이고 필요 시 원활하게 사용할 수 있도록 하는 것에 집중하였다. 지하철 개찰구에서 아이디어를 얻어, 다 리 위 지상에서 모빌리티를 타는 물가까지의 거리를 엘리베이터 등을 통해 연결해 접근성 문 제점을 해결하고자 하였다. 뿐만 아니라, 한강을 배경으로 했을 때 한강을 지나가는 주요 노선 여러 개를 파악하여 반복적 으로 구간을 돌게 해 교통 체증이 심각한 도로정체 문제점을 해결할 수 있도록 하였다. 또한, 전용 카드가 아니라, 버스를 타는 것처럼 대중 교통 카드를 통해 환승할 수 있도록 하였다.

74 캡스톤디자인 ICT 09. 채은섭섭 김피탕

성과

성과지표 및 성과 현황 결과

01. 사용 시나리오

1. 대중교통을 통해 한강 다리 도입부까지 이동한다. 2. 다리 도입부에 위치한 버스정류장 겸 허브에 하차한다. 3. 엘리베이터의 활용으로 수직으로 아래로 내려가 강가로 이동한다. 4. 모빌리티를 활용하여 강가를 따라 다른쪽 다리로 이동한다. 5. 다른 다리에 도착한 후, 엘리베이터를 활용하여 상승해 정류장으로 이동한다. 6. 버스 등의 교통수단을 환승하여 원하는 목적지를 향해 이동한다.

02. 물류 활용 시나리오

1. 이동해야하는 물류를 정류장 한켠에 있는 물류 보관대에 밀어 넣는다. 2. 일정량 쌓인 물류들은 크레인 등의 장치를 통해 모빌리티의 짐칸으로 이동한다. 3. 모빌리티를 통해 이동하고, 원하는 목적지에 도달하면 적재된 물류를 하차하고, 정류장 물류 도착대에 보관한다.

4. 라스트마일은 기존 택배 운송 방식을 통해 운송한다.

03. 모빌리티 특징

- 엘리베이터 형식의 허브와 맞아떨어지게 디자인하여, 엘리베이터를 내리면 별다른 이동거리 없이 바로 모빌리티 안에 들어갈 수 있다. - 모빌리티 내부에는 약 20좌석이 구성되어있으며, 상단부에 물류를 적재하고 보관할 수 있는 공간이 마련되어있다.

- 앞 뒤 구분 없이 이동이 가능하여, 한 방향으로만 제한되는 이동이 아니라 좀 더 자유 로운 이동이 가능하다.

04. 버스정류장 및 허브의 특징 - 모빌리티를 타기까지의 대기장소 및 전망대로 활용될 수 있다. - 모빌리티와 디자인적 특징이 비슷하여, 통일감을 준다. - 사람이 쉴 수 있는 라운지등의 공간과, 물류를 보관할 수 있는 보관함이 존재한다. - 물류나 관광등의 목적으로 핵심이 되는 곳에 위치하고 있다.

2024 DSC 공유대학 리빙랩·캡스톤 디자인 우수 사례집 75

수상 모빌리티와 교통 허브의 도입은 기존 도로 교통 중심의 한계를 극복하고, 전국적으로 지 속 가능한 교통 체계를 구축하는 데 기여할 수 있다. 기존 도로와 철도 중심의 교통망을 분산 시켜 도로 교통의 정체를 완화한다. 특히, 강변과 그 다리 아래 공간을 효율적으로 활용하여 도 심 내부와 외곽 간의 이동성을 크게 개선한다. 또한, 친환경 모빌리티를 통해 탄소 배출량을 줄일 수 있으며, 무엇보다 물류 이동 효율성이 크게 향상될 수 있다. 허브는 특히 전망대와 라운지 공간으로 활용되어 도시민의 쉼터로 사용 가능하고, 이를 통해 단순한 이동수단을 넘어선 복합적 도시 공간으로 재구성 될 수 있다.

수상 모빌리티와 허브 시스템을 통해 교통 네트워크의 다변화를 기대할 수 있고, 강과 해안을 통해 관광 산업과 물류 산업을 크게 발전시킬 수 있다. 특히 지방 농산물과 특산품의 운송을 지원해 지역 경제를 강화할 수 있으며, 도시 브랜드의 가치를 상승시킬 수 있다. 이처럼 수상 모빌리티와 교통 허브 시스템은 교통 체증 해소, 친환경 기술 구현, 지역 산업 활 성화 등 다양한 문제를 해결하며 국가와 도시의 지속 가능성을 높이는 데 크게 기여할 것이며, 지역 주민들에게는 더 나은 교통 경험과 삶의 질을 제공하며, 장기적으로는 대한민국 전체의 균형 있는 발전을 촉진하는 핵심적인 인프라로 자리 잡을 것이다.

활동 사진

허브 및 모빌리티 모델링

실제 사용 상황 시나리오 렌더링

76 캡스톤디자인 ICT 09. 채은섭섭 김피탕

허브 및 모빌리티 렌더링

2024 DSC 공유대학 리빙랩·캡스톤 디자인 우수 사례집 77

우리 캡스톤 혜윰_첨단센서융합디바이스전공 길동무_디스플레이시스템반도체소부장전공 Semi Mover_디스플레이시스템반도체소부장전공 이상한 나라의 전과자_디스플레이시스템반도체소부장전공 한밭남_첨단센서융합디바이스전공 모터리_친관경동력시스템전공 일렉링크_첨단센서융합디바이스전공 F4_첨단센서융합디바이스전공 사륜구동_첨단센서융합디바이스전공 신사_첨단센서융합디바이스전공

캡스톤디자인 소부장_01

우리 캡스톤 혜윰

과제명｜사시 치료 및 재발 방지기(S.S.T)

대전시장상

팀명단 1 강명묵, 조선희, 전예원, 한준희, 권구연 융합학부 1 모빌리티 소재부품장비 지도교수 1 곽수영 교수님 수행기간 1 2024년 3월~2024년 12월

세부 활동내용

❶ 아이디어

본 프로젝트는 시선 추적 기반 독서 지원 시스템으로, 어린이가 동화책이나 글자 카드를 보며 자연스럽게 눈 근육을 강화할 수 있도록 설계되었습니다. 동화책(또 는 글자카드) 속 문구에 네모 박스가 표시되고 네모 박스 안에 시선값이 들어가면 다음 문구로 자동 이동하는 방식이다. 이를 통해 어린이는 눈 근육을 지속적으로 사용하게 되어 사시 재발 방지와 눈 건강 회복에 도움을 받는다. 또한 게임 형식을 활용하여 흥미로운 경험을 제공하고 어린이들이 즐겁게 시각 훈련을 지속할 수 있도록 유도한다.

문제해결을 위한 아이디어 및 활동 과정 등

문구에 네모 박스가 표시되고, 빨간점 (시선값)이 박스 내에 들어가면 다음 글자에 네모 박스가 생성되는 모습

80 캡스톤디자인 소부장 01. 우리 캡스톤 혜윰

사시는 주로 어린이에게 발생하며, 9세 이전에 치 료하지 않으면 약시와 시각 기능 손상으로 이어질 수 있다. 사시가 발생하면 두 눈이 서로 다른 물체를 인식 하며 복시와 시각 혼란을 유발하고, 시간이 지날 수록 양안시 기능이 저하된다. 이를 방치하면 한 쪽 눈의 시력이 저하되는 약시가 발생할 위험이 커지므로 조기 발견과 꾸준한 치료가 필수적이다.

문구에 네모 박스 표시, 시선값이 화면상에 표시되는 모습

❷ 활동 과정

⑴ 사용자 시선 벡터값을 모니터 상에 실시간으로 반영. ⑵ 동화책, 낱말 카드의 문구에 대한 Text Detection 기능 구현. ⑶ Gaze Tracking 정확도 향상. ⑷ 고개 움직임을 최소화할 거치대 제작.(하드웨어, 선택 사항) ⑸ 개발된 기술을 적용한 응용 데스크톱 애플리케이션 제작. ⑹ 추가 기능 개발.

본 기술을 활용한 데스크톱 애플리케이션을 제작하여 사용자가 어려운 과정 없이 사시 치료를 진행할 수 있도록 개발했다. 특히 ‘안구 선택’, ‘치료 방안’ 기능을 추가하여 원하는 안구 및 테마 를 선택하여 흥미롭게 치료를 진행할 수 있도록 구현했다.

어플리케이션 제작

안구 선택, 치료 방안 기능 생성

1. 안구 선택 사용자가 원하는 안구(양쪽 눈, 왼쪽 눈, 오른쪽 눈)를 직접 선택하여 진행할 수 있도록 구성하였 다. 다음 이미지는 우안을 선택하였을 때와 좌안을 선택했을 때 사용자에게 표시되는 화면이다.

좌안 이미지

우안 이미지

2. 치료 방안 낱말카드 사용자가 원하는 그림책을 선택하여 학습과 사시 치료를 함께 진행할 수 있다. 테마를 선택하 면 그림책 이미지와 단어에 네모 박스가 생성되고, 해당 박스와 시선값이 일치하면 다음 문구 로 넘어가게 된다. 예를 들어, ‘달 아래’라는 문구가 나올 때, 먼저 ‘달’에 시선을 맞추면 다음으 로 ‘아’, ‘래’로 이동하는 방식의 훈련이 진행된다.

2024 DSC 공유대학 리빙랩·캡스톤 디자인 우수 사례집 81

동화책 동물, 곤충 등 다양한 테마의 한글 카드를 선택하여 학습과 사시 치료를 병행할 수 있다. 테마 를 선택하면 해당 카드 이미지와 한글 글자에 네모 박스가 표시되며, 사용자의 시선이 박스와 일치하면 다음 카드로 자동 이동하게 됩니다. 이 과정을 반복하며 눈 근육을 강화하게 된다.

동화책 치료 페이지

향후 지역 기여 및 기대효과

1. 조기 발견 및 치료 효과의 극대화 어린이들이 눈 근육 운동을 자연스럽게 수행할 수 있도록 도와 사시 증상을 조기에 발견하 고, 재활 치료 효과를 극대화하는 데 기여할 것으로 예상된다. 이를 통해 사시 치료에 필수 적인 ‘꾸준한 눈 근육 운동’을 게임 형식으로 제공하여 어린이의 흥미를 유도하고 참여를 지속시킬 수 있을 것이다.

2. 재발 방지 효과 기존 사시 치료 후에도 눈 근육 재활 운동은 필수적 요소이다. 본 시스템은 복적인 운동을 함으로써 눈 근육을 강화시키고, 장기적으로 재발을 예방하는 데 도움이 된다.

3. 비수술적 접근의 장점 비수술적 치료 기법을 통해 어린이들이 부담 없이 시각 훈련을 받을 수 있다. 수술의 부작 용이나 비용, 긴 회복 기간에 대한 우려 없이 사시 치료가 가능하다.

▲ 시연 영상

QR 코드

82 캡스톤디자인 소부장 01. 우리 캡스톤 혜윰

활동 사진

낱말 카드 치료 페이지

Software Algorithm

14명 대상 성능 테스트 결과

4. 어린이 흥미 유도 및 지속 가능성 이 시스템은 독서 지원 기능을 게임처럼 설계하여 어린이들이 즐겁게 참여할 수 있도록 참 여할 수 있도록 제작되었다. 재미있고 몰입할 수 있는 환경을 제공해 어린이들이 지치지 않 고 시각 훈련에 참여할 수 있다.

Pencil Push-Ups Test (기존 사시 치료 방법)

Hardware Test

Software Test

최종 발표회

2024 DSC 공유대학 리빙랩·캡스톤 디자인 우수 사례집 83

캡스톤디자인 소부장_02

길동무

과제명｜물류 및 공항 환경을 위한 사용자 중심 자율주행 로봇

과제수행 및 결과보고

사업소개

기존의 자율주행 로봇은 주로 LIDAR를 활용하여 환경을 인식하고 주행하지만, 이러한 방식은 높은 비용과 전력 소비로 인해 상용화에 어려움을 겪고 있다. 카메라만을 활용하여 비용 효율적 이고 전력 소비를 줄일 수 있는 자율주행 로봇 개발을 진행했다. 이번 캡스톤 디자인 프로젝트는 이러한 문제를 해결하고, 물류 및 공항 환경에서 활용 가능한 Human-Following 자율주행 로 봇을 개발하는 것을 목표로 하고 있다. 팀 이름인 "길동무"는 로봇이 사용자의 동반자로서 함께 이동하며 도움을 준다는 의미를 담고 있다.

❶ 문제 해결 아이디어 기존 LIDAR 기반 자율주행 로봇의 비용과 전력 소비 문제를 해결하기 위해 카메 라를 활용한 환경 인식 및 사람 추적 기술을 도입하였다. 이를 통해 비용 효율적이 며 에너지 소비가 적은 자율주행 로봇 개발을 목표로 설정하였다.

❷ 활동 과정 기존 LIDAR 기반 자율주행 로봇의 비용과 전력 소비 문제를 해결하기 위해 카메 라를 활용한 환경 인식 및 사람 추적 기술을 도입하였다. 이를 통해 비용 효율적이 며 에너지 소비가 적은 자율주행 로봇 개발을 목표로 설정하였다.

초기 설계 및 구현 1 YOLO 모델을 사용해 사람 인식 및 추적 알고리즘을 구현하 고, ROS2 메시지 시스템을 기반으로 카메라 데이터를 처리 하는 환경을 구축했다. 소형 프로토타입 개발 1 실내 환경에서 사람 추적 성능을 테스트하며, 실험적으로 인식 정확도와 반응 속도를 검토했다.

84 캡스톤디자인 소부장 02. 길동무

활용방안 및 기대효과

성과

성과지표 및 성과 현황 결과

향후 지역 기여 및 기대효과

대형화 및 시스템 검증 1 소형 프로토타입에서 얻은 결과를 바탕으로 대형화된 로봇 프레임을 제작하고, 실제 환경에서 주행 및 부하 성 능을 점검하였다.

성능 개선 및 최적화 1 YOLO 모델의 추가 학습과 센서 융합 기술을 통해 추적 정 확도 와 반응 속도를 향상시키고, 장애물 회피 알고리즘을 개발 중이다.

1. 성과지표 사람 추적 정확도 1 실내 환경 90% 이상, 실외 환경 80% 이상 반응 속도 1 실내 환경 90% 이상, 실외 환경 80% 이상 센서 융합 성능 1 카메라와 LIDAR 데이터 융합으로 추적 정확도 10% 향상 비용 효율성 1 LIDAR를 배제하고 카메라만으로 시스템 구현, 제작 비용 50% 절감 목표 장애물 회피 성능 1 새로운 알고리즘을 통해 안정적 주행 및 사람 추적 성능 확보 2. 성과 현황 소형 프로토타입 실험 - 실내 환경에서 사람 추적 정확도 90% 이상, 반응 속도 1초 이내로 성능 확인 - 실외 환경에서는 사람 추적 정확도 80%, 반응 속도 1.5초로 나타났으며, 추가 최적화 진행 중 대형화된 프레임 제작 - 철제 프레임과 모터 시스템을 기반으로 대형 프로토타입 제작 완료 - 실내외 테스트를 위한 준비를 마치고, 실제 환경에서 부하 및 기계적 성능 검증 가능 YOLO 모델 성능 향상 - 데이터셋 확장을 통해 모델 추가 학습 진행, 인식 정확도 및 반응 속도 지속 개선 - 실외 환경에서의 성능 최적화를 목표로 연구 및 실험 진행 중 성능 개선 및 최적화 - 카메라와 LIDAR 데이터를 융합한 결과, 추적 성능 10% 향상 확인 - 실내외 환경에서 비교 실험 진행 중으로 추가 개선 가능성 검토

1. 지역 기여 산업 활성화 1 지역 내 물류 및 공항 산업에서 자율주행 로봇을 활용하여 작업 효율성을 향상 시키고, 인력 부담을 경감시킴으로써 산업 생산성을 증대시킬 수 있다. 기술 확산 1 카메라 기반의 비용 효율적 자율주행 기술을 지역 기업 및 스타트업에 전파하여

기술 혁신과 새로운 비즈니스 기회를 창출할 수 있다. 교육 및 협력 1 지역 대학 및 연구 기관과의 협력을 통해 첨단 기술 연구 및 인재 양성을 촉진 한다.

2024 DSC 공유대학 리빙랩·캡스톤 디자인 우수 사례집 85

있다. 사회적 이점 1 로봇을 활용한 작업 환경 개선으로 인력의 피로도 감소 및 안전성 향상 효과를 기대할 수 있다. 사회적 이점 1 카메라와 센서 융합 기술이 다양한 자율주행 응용 분야에 확장 가능하며, 지역

내 스마트 물류 및 첨단 공항 시스템 구축을 촉진할 수 있다.

활동 사진

Human-Following 로봇 소형 프로토타입 실험

로봇 하드웨어 연결 및 구성 2

86 캡스톤디자인 소부장 02. 길동무

캡스톤디자인 소부장_03

Semi Mover

지도교수 1 나윤채 교수님 수행기간 1 2024년 9월~2024년 12월

과제수행 및 결과보고

로봇 하드웨어 연결 및 구성

완성된 하드웨어

과제명｜웨이퍼 이송 시스템

팀명단 1 임동영,김상영,김현수,변호진,이현우 융합학부 1 모빌리티 소재부품장비 융합전공명 1 디스플레이시스템반도체소부장전공 교과목명 1 모빌리티 캡스톤디자인Ⅰ

웨이퍼는 일반적으로 트레이에 촘촘히 포장되어 배송되며, 이를 개별 공정에서 사용하기 위 해 적절히 재배치하는 작업이 필요하다. 기존 반도체 팹에서는 양산을 위한 규격화된 자동화 장비를 사용하지만, 연구 단계에서는 유동적인 데이터 변경이 필요해 주로 사람이 작업을 담 당한다. 이로 인해 정확성, 청결성, 재현성 확보가 어렵고, 연구자의 피로도가 누적되는 문제 가 발생한다. 이를 해결하기 위해 사용자가 데이터를 직접 커스터마이징할 수 있는 연구용 자동화 시스템 을 개발하고자 한다.

❶ 문제 해결 아이디어

◀ 3D프린터 그리퍼

문제 정의 부분을 해결하기 위해 설계한 기구는 대형 리니어 모터, 다이나믹셀, 소형 리니어 모터, 및 압력 센서를 조합하여 웨이퍼를 촘촘히 배열된 트레이에서 간격이 넓 은 트레이로 재배치하는 자동화 기구이다. 이 기구는 다음과 같은 기능과 장점을 제공 한다 정밀한 위치 제어 1 다이나믹셀과 소형 리니어 모터를 통해 웨이퍼를 정확하게 들어 내고 배치할 수 있다.

안전한 웨이퍼 핸들링 1 압력 센서를 사용하여 웨이퍼가 손상되지 않도록 적절한 힘 을 제어한다. 효율성 향상 1 기존 수작업 대비 더 빠르고 일관된 재배치 작업이 가능하다. 오염 방지 1 자동화된 비접촉식 핸들링 방식을 통해 웨이퍼 오염 위험을 최소화한다.

2024 DSC 공유대학 리빙랩·캡스톤 디자인 우수 사례집 87

❶ 활동 과정

시스템 설계 및 구성 1 시스템은 대형 리니어 모터, 소형 리니어 모터, 다이나믹셀, 압력 센서로 구성된다. 대형 리니어 모터는 서랍의 높이에 따라 웨이퍼를 적재/언로드할 위치를 결정하며, 소형 리니어 모터는 X, Y축 이동에 사용된다.

다이나믹셀을 이용해 서랍 간의 회전을 제어하며, 압력 센서는 웨이퍼의 정확한 위치 확인 및 취급 중 손상을 방지하는 역할을 한다. 동작 프로세스 1 대형 리니어 모터는 트레이의 웨이퍼 높이까지 상승한 후, 소형 리니어 모터가 최대로 전진하여 웨이퍼를 웨이퍼 홀더에 접촉시킨다. 압력 센서로 웨이퍼가 닿았는지 확인 후, 소형 리니어 모터는 후진하고 다이나믹 셀이 180도 회전하여 새로운 트레이로 방향 전환한다. 이후, 소형 리니어 모터는 다시 전진하여 웨이퍼를 서랍에 넣고, 대형 리니어 모터가 살짝 하강하여 웨이퍼를 내려둔 후 소형 리니어 모터가 후진한다. 그 다음 다이나믹셀이 다시 1번 서랍 방향으로 회전하여 다음 웨이퍼를 취급하는 작업을 반복한다.

파이썬 및 아두이노 간의 통신 제어 1 파이썬을 사용하여 전체적인 공정을 제어하고, 아두이노를 통해 대형 및 소형 리니어 모터를 제어한다. SSH 원격 통신을 활용하여 라즈베리파이에서 아두이노로 명령을 보내고, 다이나믹셀은 U2D2를 통해 제어한다.

1. 성과지표 웨이퍼 간격 재배열 정확도 1 ±0.05mm 이내 유지. 재현성 향상 1 동일 공정 반복 시 결과 일치율 95% 이상. 효율성 향상 1 무인화를 통해 실험 반복 프로세스 최적화 및 작업 처리 속도 개선.

성과지표 및 성과 현황 결과

2. 성과 현황 기존에 연구자가 Wafer Tweezers(웨이퍼 핀셋)를 사용해 웨이퍼 간격을 수작업으로 조정하던 방식에서 발생하던 효율성과 정확성의 한계를 극복한 점이 확인되었다. 본 장비

88 캡스톤디자인 소부장 03. Semi Mover

◀ 3D프린터 최종도

활동 사진

를 활용함으로써 웨이퍼 간격 재배열 정확도가 ±0.05mm 이내로 유지되어 공정의 정밀 도가 크게 향상되었으며, 동일 공정 반복 시 결과 일치율이 95% 이상으로 재현성이 대폭 개선되었다. 또한, 무인화된 작업 프로세스를 통해 실험 반복 속도가 크게 향상되어 작업 처리 능률이 기존 대비 약 3배 이상 증가하였으며, 연구 공정에서의 인적 오류를 효과적으 로 감소시켰다. 이를 통해 실험 효율과 데이터 신뢰성을 동시에 확보할 수 있었다. 현재 한 국은 전체 반도체 시장의 75%를 차지하는 시스템 반도체 분야에서 경쟁력이 약한 상황 이다. 특히, 시스템 반도체 산업의 핵심인 파운드리를 지원하는 소재·부품·장비 기업이 충남 지역 에 약 300여 개 존재함에도 불구하고, 이 분야의 연구 및 설계 인력이 매년 500명 이상 부 족한 상황이다. 이를 해결하기 위해 연구자의 피로를 줄이고 효율성을 높일 수 있는 사용자 맞춤형 연구용 자동화 시스템과 로봇 팔을 도입하고자 한다. 이러한 시스템은 부족한 인력 을 대체하여 고품질 연구 결과를 도출하는 동시에 연구 생산성을 크게 향상시킬 것이다. 나아가, 이는 충남 지역 소재·부품·장비 기업의 경쟁력을 강화함으로써, 궁극적으로 시 스템 반도체 산업의 글로벌 경쟁력을 높이는 데 기여할 것으로 기대된다.

2. 적용 범위 확장 가능성 본 웨이퍼 적재 시스템은 반도체 공정뿐만 아니라 다른 첨단 산업에도 응용될 수 있다. 특 히 모빌리티 분야에서는 고정밀 부품의 자동화된 적재 및 이송 기술이 필수적이다. 본 시 스템의 기술은 자율주행 차량의 부품 적재 공정, EV 배터리 셀의 정밀 적재, 혹은 다양한 전자부품 자동 조립에 응용될 수 있다. 이는 모빌리티 산업에서의 전장 부품 자동화 생산 공정으로 발전시킬 수 있다. 3. 자동화의 발전 가능성 현재 시스템은 웨이퍼의 간격을 조정하여 정밀하게 적재하는 데 중점을 두었지만, 이를 바탕으로 향후 다양한 센서와 자동화를 접목하여 완전한 로봇 이송 시스템으로 발전시킬 수 있다. 모빌리티 분야에서 배터리 모듈 조립 공정, 혹은 반도체 디스플레이 분야에서 대 형 기판의 적재 공정에 활용함으로써 그 적용 가능성을 확대할 수 있다.

하드웨어 내부 구조도

하드웨어 구조 및 알고리즘 작성

Ubuntu를 활용한 다이나믹셀 제어

Raspberry Pi4, 아두이노 시리얼 통신을 통한 제어

2024 DSC 공유대학 리빙랩·캡스톤 디자인 우수 사례집 89

캡스톤디자인 소부장_04

이상한 나라의 전자과

과제명｜시각 장애인을 위한 점자 학습기

팀명단 1 양연호, 박정우, 이호석 지도교수 1 나윤채 교수님 수행기간 1 2024년 9월~2024년 11월

캡스톤 디자인이란 기술이 어떻게 사회적 문제를 해결하고 가치를 창출할 수 있는지를 보여주는 과정이라는 것 에 초점을 맞추어 아이디어를 도출하였다. 추진배경 - 국립국어원의 ‘2023년 점자 사용능력 실태 조사’에 따르면, 성인 시각장애인의 39.6%가 점자 사용에 불편을 겪고 있으며, 이는 체계적인 점자 교육 부족에서 기인한다. -시각장애인들이 점자를 쉽게 배울 수 있는 도구와 기초 교육 시스템 필요하다.

문제정의 - 조사 결과, 점자 사용 능력이 '기초' 수준인 시각장애인은 29.9%, '기초 미달'은 9.7%로 도출되었다. - 후천적 시각장애인 중 48.9%가 '기초 미달' 수준에 해당하며, 이는 심각한 수준으로, 점자 기초학습 부족 문제로 이어진다.

세부 활동내용

❶ 문제 해결 아이디어 대상 1 동일 공정 반복 시 결과 일치율 95% 이상 사용성 강화 1 라즈베리파이5를 기반으로 제작하여 학습기 기능을 유연하게

문제해결을 위한 아이디어 및 활동 과정 등

설계 (앱, 디스플레이 등과 연동 가능) 포괄적 설계 1 시각장애인 비장애인 모두를 대상으로 하여 점자 학습 기회 제공 디자인과 기술 통합 1 3D 프린팅 기술을 활용한 인체공학적 디자인과 비장애인 의 점자교육 흥미 유도를 위한 GUI 구현

90 캡스톤디자인 소부장 04. 이상한 나라의 전자과

❷ 활동과정 하드웨어 스케치 1 3D 스케치를 통한 프로토타입 모습 구현 회로설계 1 라즈베리 파이와 각 부품 연결을 통한 회로설계 ⑴ 모터동작 : 각 점자에 따른 서보모터 동작 출력 ⑵ MP3모듈 동작 : 각 점자에 따른 음성 출력

소프트웨어설계 1 라즈베리 파이를 활용한 python을 사용하여 하드웨어와 소프트 웨어 동작 연결 GUI 개발 1 비장애인의 접근성을 향상시키기 위한 인터페이스 구현 테스트 1 시각장애인 사용 가상 시뮬레이션을 통한 초기테스트 진행 및 개선사

항 도출

1. GUI 디자인 설명(비장애인 및 높은 등급의 시각장애인용)

Braille TALK 자음/모음/알파벳 학습기능 및 RESET 기능 GUI

▲ 프로토타입 제작사진 및 시연영상

Braille TALK 학습 시작화면 Braille TALK - "Brail"과 "Talk"를 결합한 이름으로, 점자(Braille)와 소통(Talk)의 의미 - 시각장애인과 비시각장애인 모두 쉽게 접근할 수 있는 교육의 장 생성

오리엔테이션 비장애인들이 점자교육에 흥미를 느낄 수 있도록 눈에 띄는 GUI와 한국시각 장애인복지관의 마스코트인 ‘라온이(사자)’를 활용하여 흥미도 증진 자음/모음/알파벳 학습기능 점자, 소리 이외의 이해도를 높이기 위한 교육용 GUI 구현 RESET 기능 RESET 버튼 입력 시 활성화 되었음을 알리는 GUI 학습 시작 GUI 학습의 시작을 알리는 화면 출력 2. 프로토타입 3D 스케치

2024 DSC 공유대학 리빙랩·캡스톤 디자인 우수 사례집 91

1. 학습 효율성 향상 - 사용자가 점자에 대한 기본 지식을 효율적으로 습득 - 직관적인 인터페이스와 음성 안내 기능을 제공하며, 비시각장애인들도 기초 점자를 학습 할 수 있어 학습의 범위 확장 및 효과적 접근 가능 2. 경제적 부담 감소 - 기존의 고가의 점자 교육 기기들과 비교해 상대적으로 저렴한 비용으로 교육 수행 - 점자 학습기의 기능이 확장되면 시장 경쟁력 및 다양한 사용자층 확보 가능

3. 사회적 포용 확대 - 이 기기는 시각장애인뿐만 아니라 비시각장애인도 점자 교육을 학습할 수 있도록 설계 되어, 장애와 비장애를 구분하지 않고 모두가 접근할 수 있는 교육 기회 제공 - 이로 인해 사회적 약자에 대한 배려와 포용 강화 4. 지역 사회의 융합 - 시각장애인들이 점자 교육을 통해 더 많은 기회를 얻을 수 있게 됨으로써 지역 내 장애 인 복지 시스템 강화 - 또한, 비시각장애인도 점자를 배우며 장애인에 대한 인식과 점자에 대한 이해도 개선 - 지역 공동체의 상호 이해와 소통이 증진되며, 지역의 통합적인 성장과 상호 존중으로의 발전 가능

소프트웨어 제작 및 하드웨어 설계

테스트를 위한 파일럿 모델 제작

92 캡스톤디자인 소부장 04. 이상한 나라의 전자과

캡스톤디자인 소부장_05

한밭남

소프트웨어 및 하드웨어 통합(1)

세부 활동내용

소프트웨어 수정 및 하드웨어 통합(2)

과제명｜스마트 단속 시스템

우회전 사고는 여전히 빈번하게 발생하고 있으며, 정부에서 다양한 대책을 시행했음에도 불 구하고 사고 감소 효과는 미미한 수준에 머물러 있다. 특히, 2022년 7월 개정된 우회전 일시 정지 법규가 시행된 이후에도 많은 운전자들이 해당 법규를 정확히 이해하거나 준수하지 않 는 현실이 이어지고 있다. 2024년 대전에서 발생한 화물차와 보행자 충돌 사고는 운전자의 시야 확보 문제를, 같은 해 부산에서 발생한 학원버스 사고는 운전자의 교통법규 인식 부족문제를 여실히 보여주었다. 이러한 사고 사례들을 분석한 결과, 우회전 사고의 주요 원인으로 운전자의 시야 확보 어려 움, 도로교통법에 대한 낮은 인식 수준, 그리고 시민 의식 부족이 지적되었다.

특히, 2023년 부산 해운대에서 시행된 캠코더를 활용한 불법 우회전 단속은 흥미로운 결과 를 보여주었다. 주민들이 캠코더를 통해 “단속 중”이라는 사실만으로도 벌금을 피하기 위해 우회전 법규를 준수하기 시작했으며, 대다수의 운전자들이 법규를 따르게 되는 긍정적인 효 과가 나타났다. 그러나, 일부 운전자들은 단속 중임을 인지하지 못해 불만을 제기하는 사례 도 있었다. 이 사례에서 저희는 “단속”이라는 키워드가 운전자 행동 변화에 미치는 영향을 주목했다. 동 시에, 단속 상황을 명확히 알리지 못해 발생하는 아쉬움을 해결할 방법을 고민하며, 단속의 경고 효과를 극대화할 수 있는 기술적 접근 방식을 고안하게 되었다.

문제 정의에 따라 보행자의 유무와 도로교통법상 차량 통행 여부를 운전자에게 직관적으로 알 려주고, 상시 단속할 수 있는 시스템을 개발하고자 본 제품을 기획했다. 2024년 5월~6월 아이디어를 구체화하고 전체적인 시스템 구성 방향을 설계했다. 젯슨나노, 카메라 등의 필요 물품을 구매하였고, 2022년 개정된 우회전 법규를 기반으로 차량이 정지 및 통행 가능한 상황 을 명확히 구분하는 알고리즘을 구상했다.

2024년 7~8월 불법차량 판단부와 하드웨어 작동부를 분할하여 기능을 구현했다. 모의 도로를 제작하고 3D프 린팅을 활용해 시스템이 탑재될 하드웨어(기둥)를 설계했다.

2024 DSC 공유대학 리빙랩·캡스톤 디자인 우수 사례집 93

2024년 9~10월 시연 상황을 구체화하고 시나리오를 구성했다. 사람과 차량을 탐지하는 딥러닝 모델을 제작했 다. 실제 환경에서 불법 우회전을 판단하는 알고리즘을 구현했다.

2024년 11월 전체 시스템을 통합하고 불법 차량에 따른 바리케이드 및 차량 단속 기능을 완성했다. 도로환경 을 구성하고 모든 시스템을 통합하여 제품을 완성했다.

본 작품은 우회전 위반 상황에서 차량 및 보행자의 이동 패턴을 분석하고, 바리케이드로 차 량과 보행자를 직접 막지 않으면서 간접적으로 제어함으로써 우회전 사고를 방지하기 위 해 제작되었다.

바리케이드는 물리적으로 차량이나 보행자를 차단하지 않으며, "단속을 하고 있다."라는 시각적 경고와 제어의 느낌만 주어 우회전 시에 경각심을 주기 위해 설계되었다.

01. 이동패턴 분석

차량과 보행자의 움직임에 따라 Jetson Nano에서 YOLOV5와 OpenCV를 활용 해 실시간으로 좌표 변화를 추적하며, 각각의 상태에 대해 0, 1, 2의 값을 출력한다.

0값: 보행자 정지 또는 접근하지 않는 상태. 1값: 보행자가 횡단 중인 상태. 2값: 보행자가 횡단 중일 때 차량이 불법 우회전을 시도하는 상태.이러한 값을 통해 이동 상황을 판단하고 적합한 바리케이드 동작을 제어한다.

바리케이드 구조

02. 실시간 통신 및 바리케이드 제어

- 1번 Jetson Nano에서 분석된 이동 데이터를 기반으로 0, 1, 2 값을 생성하며, 이를 소 켓 통신을 통해 2번 Jetson Nano로 전송한다. - 2번 Jetson Nano는 받은 값에 따라 다음과 같은 방식으로 바리케이드를 동작시킨다.

0값: 보행자가 정지 상태 또는 접근하지 않은 상태로, 차량이나 보행자의 움직임을 제한 하지 않음.

94 캡스톤디자인 소부장 05. 한밭남

차량 및 보행자 이동패턴 분석

향후 지역 기여 및 기대효과

1값: 보행자가 횡단 중인 상태로, 차량의 진입을 막는 느낌을 주는 바리케이드 동작 수 행.

2값: 보행자가 횡단 중일 때 차량이 불법 우회전을 시도하는 상태로, 바리케이드 측 카 메라가 차량 사진을 촬영하고 경찰청 홈페이지로 사진을 전송.

실시간 로그 전송 흐름도

03. 시연 및 시나리오 구현

작품은 두 가지 우회전 상황 시나리오에 맞춰 설계되었으며, 이를 시연하기 위한 모형 제작과 실제 환경 재현 영상을 포함한다.

시연 장치: 차량과 보행자를 자유롭게 이동시킬 수 있는 모형 제작 비교 영상: 실제 사람과 모형을 활용하여 두 상황을 재현

◀ 캡스톤 시연 영상 QR

시연 모형 제작

04. 주요 특징 및 결론

이 작품은 바리케이드를 통해 차량과 보행자를 물리적으로 차단하지 않으면서도 이동 패턴 분석과 상태별 제어를 통해 경고 효과를 극대화하도록 설계되었다. 이를 통해 우 회전 사고를 방지하고, 보행자와 차량 모두의 안전을 강화하는 기술적 해결책을 제시 한다.

1. 교통사고 예방 효과 보행자와 차량 간의 충돌 사고를 예방하여 지역 교통 안전을 강화할 수 있다. 특히, 운전자 의 시야 확보가 어려운 교차로 및 복잡한 도로 환경에서 효과적으로 사고를 줄일 것으로 기대된다.

2024 DSC 공유대학 리빙랩·캡스톤 디자인 우수 사례집 95

2. 사고 자료 활용 우회전 사고가 발생 할 경우 차량의 블랙박스가 없더라도 ‘스마트 단속 시스템’의 기록을 통해 사고 사후 처리에 활용할 수 있다. 3. 지속 가능한 단속 시스템 구축 최소한의 인력으로 상시 단속이 가능하여 효율적인 교통 관리가 가능하다. 또한, 최신 법 규에 맞춰 시스템을 지속적으로 업데이트하여 장기적으로 안정적이고 효율적인 운영이 가능하다.

4. 법규 준수 향상 교통법규에 따라 차량의 통행 여부를 명확하게 안내하는 시스템을 제공하여, 운전자가 법규를 정확히 인지하지 않아도 올바른 운전 행동을 유도할 수 있다. 이를 통해 지역 내 교 통 문화 개선과 안전한 도로 환경 조성이 기대된다. 5.지역 경제 활성화 시스템 개발 및 설치 과정에서 지역 내 업체와 협력하여 지역 내 일자리 창출 및 기술 산업 발전에 기여할 수 있다.

활동 사진

알고리즘 실제 환경 적용

정보기술 대학 캡스톤 경진 대회

96 캡스톤디자인 소부장 05. 한밭남

캡스톤디자인 소부장_06

모터리

소프트웨어 및 하드웨어 통합(1)

정보기술 대학 캡스톤 경진 대회

과제명｜융합자가발전 스마트 해상부표

◀ 폐부표

- 육상과 항공 모빌리티 뿐만 아니라 해양 모빌리티를 통해 해양 환경의 효율적 관리와 지속 가능한 해양을 위해 융합자가발전 스마트 부표를 개발하였다. - 해양 미세플라스틱 주범인 스티로폼 폐부표를 대신할 친환경 부표의 필요성이 대두되며, 중국 불법 어선 증가로 인한 영혜 경계 표기의 필요성이 증가하였다.

- 태양광 에너지를 사용하는 기존 스마트 부표의 날씨의 변동으로 인한 문제를 해결하고자 파력에너지를 이용한 융합자가발전 방식을 이용한다. - 부표 중앙에 원통 모양의 공간을 만들어 스프링을 활용하여 파력에너지의 상하운동을 이용한 자석의 움직임으로 코일을 통과하여 전력을 생산한다.

- 두 가지 친환경 에너지를 이용한 융합자가발전으로 인해 날씨와 야간에 전력공급이 제한되는 기존 스마트 부표의 단점을 보완하였다. - 파력에너지를 활용하기 위하여 파도의 상하진동 에너 지를 활용한 광대역 진동에너지 하베스터 장치를 부표 에 적용하고자 하였다.

- 파도의 상하진동 에너지를 이용해 스프링을 통한 자석의 상하운동을 유도해 코일을 통과해 전력을 생산 하는 방식을 사용하였으며, 부표 중간에 원통 모양의 하베스터 장치 공간을 배치하였다. - 부표의 부력을 위해 PLA 소재를 이용한 3D프린터를 사용하였으며 하베스터 장치가 위치하는 본체와 태양 전지가 위치하는 보조 부력 장치를 결합하였다.

하베스터 설계도

2024 DSC 공유대학 리빙랩·캡스톤 디자인 우수 사례집 97

아두이노 회로 제작

01. 실험 성과 태양광 발전 성능 검증 태양광 모듈이 실험 환경에서 안정적인 전력을 생산함을 확인하였다.

GPS 및 아두이노 기반 시스템 작동 확인 GPS 모듈과 아두이노를 연계하여 실시간 위치 데이터 전송 및 센서 작동의 신뢰성을 확인하였다. 파력발전 가능성 확인 대형 수조에서 생성된 인공 파도를 활용하여, 진동 에너지 하베스터가 운동 에너지를 전기 에너지로 변환할 수 있음을 입증하였음. 실제 해양 환경에서의 활용 가능성을 충분히 보여 주었다.

▲ 수조 실험 영상

02. 성과지표 및 현황 자가발전 효율 1 태양광 발전과 파력발전을 결합하여 별도의 에너지 공급 장치 없이 에너지 자립을 달성하였음. 이는 해양 환경에서 장기적인 부표 운영 가능성을 뒷받침한다.

데이터 송수신 신뢰도 1 아두이노 기반 센서 데이터의 송수신 코딩이 정상적으로 작동하는 것을 확인하며 안정적인 데이터 수집 및 전송이 가능한 시스템임을 입증하였다.

파력발전 변환 효율 1 실험 조건에서 진동 에너지 하베스터로 LED 소자의 구동을 확인하 였다. 이는 실환경 적용 가능성을 확인한 초기 데이터로 평가된다.

03. 성과 현황 결과 실험을 통해 융합 자가발전 스마트 부표는 태양광과 파력발전 기술의 융합 가능성을 입증 하였으며, GPS와 센서 시스템의 안정적인 작동을 확인하였다. 이러한 성과는 해양 환경 에서 부표의 실질적인 적용 가능성을 증명하며, 향후 다양한 분야에서의 활용 기반을 제공할 것으로 기대한다.

98 캡스톤디자인 소부장 06. 모터리

- 시제품은 다이오드를 통해 LED 불을 켜고, 아두이노와 GPS 모듈을 활용해 GPS 정보를 얻는 것을 목표로 제작하였다. - 아두이노와 GPS 모듈의 전원 공급은 태양 전지를 이용한 태양광 에너지를 통해 공급하였으며 LED 장치는 진동 하베스터 장치를 이용한 파력에너지를 통해 공급 하도록 설계하였다.

- 수조를 이용한 실험을 통해 부표의 내구성, 안전성, 전력 생산 등을 검증하였다.

활동 사진

1. 향후 지역 기여 - 해양환경 모니터링 분야에서 활용할 수 있다. 이 부표가 상용화된다면 센서를 탑재하여 해양의 수온, 염분,해류, 파도 등의 데이터를 실시간으로 수집하고 전송할 수 있다. 이는 기후 변화 연구, 해양 생태계 보호, 그리고 자연재해 예측과 같은 다양한 해양 환경 연구에 유용하게 활용될 수 있다.

- 해양 에너지 개발을 위한 데이터 수집에도 유용하다. 해양 에너지는 풍부한 잠재력을 지닌 재생 가능 에너지 자원으로 융합 자가발전 부표는 파력, 조류, 바람과 같은 해양 에너지를 측정 하고 이를 분석하여 발전소 설치 최적 위치를 탐색하는 데 도움을 줄 수 있다. - 선박 항로 안내 및 해상 안전에 기여할 수 있다. 부표에 부착될 GPS를 통해 항로 상의 장애물, 기상 변화, 조류 흐름 등 중요한 정보를 제공하여 선박 사고를 줄이고 항로의 안전성을 높이는 데 사용할 수 있다. 특히 전력 자립성이 뛰어나 외딴 지역에서도 활용할 수 있다.

- 양식업과 어업 지원에도 활용될 수 있다. 수질 상태나 해양 생태계를 모니터링하여 양식장의 적정 환경을 유지하는 데 기여할 수 있으며, 어류의 이동 경로나 군집 상태를 파악하여 효율적인 어업 활동을 지원할 수 있다. 2. 기대효과 - 재생 가능 에너지의 효율적 활용. 태양광 발전과 진동 에너지 하베스터를 융합함으로써, 주간 에는 태양광 에너지를 활용하고 야간이나 파도가 높은 환경에서는 진동 에너지를 활용하여 에너지 자립도를 극대화할 수 있다. 이를 통해 기존 부표의 전력 부족 문제를 해결하고 유지보수 비용을 절감할 수 있다.

- 해양 데이터의 정확성과 실시간성 향상한다. 부표에 다양한 센서를 장착하면, 보다 정확한 데이터를 실시간으로 수집하고 이를 전송할 수 있어 해양 환경에 대한 이해도를 높이고 관련 연구 및 산업의 발전을 촉진할 수 있다. - 환경 보호 및 지속 가능성 강화한다. 자가발전 기술을 활용한 부표는 화석 연료를 사용하지 않 아 탄소 배출을 줄이고, 해양 생태계에 최소한의 영향을 미친다. 이는 지속 가능한 해양 개발을 위한 중요한 도구로 활용될 수 있다.

- 경제적 효과를 창출한다. 이 부표를 활용하여 어업, 해양 관광, 에너지 개발 등의 분야에서 생산 성을 높일 수 있으며, 이러한 기술이 상용화될 경우 관련 산업에 새로운 일자리와 시장 기회를 창출할 수 있다.

융합자가발전 스마트 부표 완성본

융합자가발전 스마트 부표 구동 ON

융합자가발전 스마트 부표 3D 설계도

스마트 부표의 GPS 좌표 2024 DSC 공유대학 리빙랩·캡스톤 디자인 우수 사례집 99

캡스톤디자인 소부장_07

일렉링크

과제명｜전기차 이동식 무선 충전 시스템

팀명단 1 이지연, 이석규, 임은주, 김현정 지도교수 1 노고산 교수님 수행기간 1 2024년 3월~2024년 12월

추진배경 전기차의 보급이 확대됨에 따라 충전 인프라의 중요성이 점점 더 부각되고 있지만 현재의 전기차 충전 방식은 몇 가지 문제점을 가지고 있다. 기존의 유선 충전의 경우 주차와 충전을 동시에 수행하기 때문에 충전소 부족 문제와 충전 회전율 저하의 문제가 있고, 또한 내연기관 차량의 주차로 인한 충전 방해 등 다양한 문제가 발생하고 있다. 따라서 유럽을 중심으로 전기차 무선 충전 시장이 점차 성장하고 있으며 이에 발맞춰 주요 기업 들도 무선 충전 기술 개발과 사업 확장에 힘쓰고 있지만, 무선 충전 또한 전기차와 충전기의 위치를 정확히 정렬시키지 않으면 충전 효율이 떨어진다는 단점이 있다. 이러한 문제를 해결하지 않으면 전기차 이용의 불편함이 가중될 뿐만 아니라, 전기차 인프라의 효율성도 저하될 것이다. 따라서 이러한 문제를 해결하기 위해 새로운 충전 방식과 인프라 개선이 필요하다.

문제정의 본 과제는 전기차 충전의 효율성을 극대화하고, 사용자 간의 충돌을 최소화할 수 있는 무선 충전 로봇 시스템을 개발하는 것을 목표로 한다. 이 시스템은 무선 충전 솔루션을 제공하여 충전소의 회전율을 높이고 주차 공간의 활용도를 극대화할 수 있다. 또한 이 기술을 통해 충전소 부족 문제를 해결하고 사용자의 편의성을 높임으로써 전기차 인프라의 질적 향상을 도모하고자 한다.

❶ 문제 해결 아이디어

본 과제인 전기차 무선 충전 로봇은 사용자가 모바일 어플을 통해 충전을 예약하면, 지정된 차량을 자동으로 찾아가 하부 배터리를 충전하는 시스템이다. 이를 통해 사용자는 충전소를 방문하거나 차량 충전에 직접 개입해야 하는 번거로움에서 벗어날 수 있다. 또한 충전 인프라 확장과 서비스 품질을 향상시키는 데 기여할 수 있다.

전기차 무선 충전 로봇은 기존 유선 충전 방식에 비해 훨씬 편리한 충전 인프라를 제공한다. 사용자는 모바일 어플을 통해 충전 예약 및 현황 확인이 가능하며, 중앙 서버의 명령을 받은 로봇이 차량 하부의 배터리를 충전함으로써 사용자의 개입을 최소화한다.

100 캡스톤디자인 소부장 07. 일렉링크

성과

성과지표 및 성과 현황 결과

▲ 구동 영상 QR

향후 지역 기여 및 기대효과

❷ 활동과정(로봇 구동 방식) 차량탐지 1 앱에서 입력한 주차구역과 기둥 번호를 확인해 예약된 차량 위치를 식별 한다. 카메라를 활용해 객체 인식과 주차 구역 탐지가 가능하도록 하였다.

자동정렬 1 차량 하부에서 로봇의 충전패드와 차량 배터리를 정렬해 충전 효율을 높였다. 높이조절 1 충전 패드에 높이 조절 시스템을 탑재해 배터리와 충전 모듈 간 최적 간격을 유지하도록 하여, 전력 손실을 최소화하고 충전 효율을 극대화했다.

1. 무선 충전 로봇 시제품 개발 본 과제의 주요 성과물은 무선 충전 로봇 시제품이다. 이 로봇은 차량이 주차된 위치를 자동으로 탐색하여 차량 하부에 접근한 후, 차량 배터리에 최적의 위치로 충전 패드를 정렬하여 무선으로 충전을 진행한다. 로봇은 객체 인식을 통해 실내 주차장 환경에서 정확하게 차량을 인식하고 이동할 수 있다. 이를 통해 주차 공간을 효율적으로 활용하고 충전 프로세스를 자동화할 수 있다. 2. 높이 조절 시스템 및 위치 정밀도 조정 기술 개발 무선 충전 로봇에는 전기차 배터리와 충전 모듈 간의 간격을 정밀하게 조정할 수 있는 높이 조절 시스템이 탑재된다. 이는 초음파 센서를 통해 차량 배터리의 위치를 인식하고 충전 패드 를 최적의 위치에 배치하여 충전 효율성을 크게 향상시킨다. 이를 통해 기존의 무선 충전 방식 에서 충전 패드와 배터리의 위치 불일치로 인해 발생할 수 있는 전력 손실 문제를 해결할 수 있으며, 높은 효율로 안정적인 충전이 가능하다.

3. 스마트폰 애플리케이션과 연동 시스템 사용자는 스마트폰 애플리케이션을 통해 충전 예약을 쉽게 할 수 있으며, 충전 상태를 실시 간으로 확인할 수 있다. 충전이 완료되면 로봇은 자동으로 초기 위치로 복귀하여 충전을 마치 며, 사용자에게 알림을 전송하여 충전 완료를 안내한다. 이를 통해 충전과 주차 관리가 동시에 이루어져 사용자의 편의성을 극대화할 수 있다.

1. 수익 창출 전기차 무선 충전 로봇은 사용자들에게 편리한 충전 솔루션을 제공할 뿐만 아니라, 새로운 사업 기회를 창출할 잠재력을 가지고 있다. 사업화 모델로는 로봇을 충전 서비스 업체나 대형 주차장 운영자에게 판매하거나 임대하는 방식이 있다. 이를 통해 쇼핑몰, 공항, 기업 주차장 등에서 전 기차 사용자들에게 편리한 충전 서비스를 제공할 수 있다. 또한, 로봇 유지보수 및 운영을 관리 하는 서비스 계약을 통해 안정적인 수익 창출이 가능하다. 전기차 시장의 급성장과 함께 충전 인프라 수요도 증가하고 있다. 무선 충전 로봇은 이러한 수 요를 충족하며, 특히 충전소 설치가 어려운 장소나 충전 인프라가 부족한 지역에서 이동식 로봇의 장점이 더욱 돋보인다.

2024 DSC 공유대학 리빙랩·캡스톤 디자인 우수 사례집 101

추가적으로, 전기차 화재의 90%는 유선 충전 중 발생한다는 점에서 무선 충전 방식은 화재 위 험성을 낮추는 안전한 대안이 될 수 있을 것이다.

주차장 라벨링을 위한 기둥 객체 인식

주차장에 주차된 차량과 무선 충전 로봇

102 캡스톤디자인 소부장 07. 일렉링크

캡스톤디자인 소부장_08

F4

팀명단 1 김태영,구본찬,김일효, 김진민 지도교수 1 도태용 교수님 수행기간 1 2024년 3월~2024년 12월

로봇의 외관

모바일 어플리케이션

과제명｜분리불안과 정서적 안정을 위한 감정 인식 HRI 펫케어 로봇

◀ 반려동물이 혼자 있는지 여부

반려 유형별 ▶ 반려동물 혼자 있는 비중

◀ 집에 혼자 있는 반려 동물을 위한 조치

현대 사회에서 1인 가구의 증가와 바쁜 생활 패턴은 반려동물의 복지에 심각한 영향을 미치고 있다. 2023년 통계청 자료에 따르면, 우리나라의 1인 가구 비율은 35%를 초과하였다. 또한, 2023년 기준으로 반려동물과의 분리 시간은 하루 평균 5시간 17분으로 점차 증가하고 있으며, 미국 애완동물 제품 협회(NAPSA)에 따르면, 반려동물의 20%가 심각한 분리불안을 겪고 있 다고 한다. 반려동물이 주인과의 분리 시 경험하는 불안은 단순한 스트레스를 넘어 건강 악화 및 행동 문제로 이어질 수 있다. 기존의 펫케어 및 돌봄 서비스는 몇 가지 중요한 한계를 가지고 있다. 첫째, 실시간 소통의 부재로 반려동물의 상태를 즉각적으로 확인하기 어렵고, 그로 인해 적시에 필요한 조치를 취하기 어렵다.

둘째, 반려동물의 감정 상태를 파악하는 데 필요한 기술적 지원이 부족하여, 주인과의 유대감 형성 및 상호작용에 한계가 존재 셋째, 기존 서비스는 대체로 기본적인 케어를 제공하며, 각 반려동물의 개별적인 솔루션을 충족 시키지 못하는 경우가 많다.

따라서 이러한 문제를 해결하고자, 분리불안과 정서 안정을 위한 HRI 펫케어 모빌리티 로봇을 개발하여 반려동물의 상태를 실시간으로 확인하고, 이를 기반으로 맞춤형 솔루션을 제공함으 로써 반려동물의 분리불안 예방과 정서적 안정을 도모하고자 한다.

2024 DSC 공유대학 리빙랩·캡스톤 디자인 우수 사례집 103

본 프로젝트에서는 딥러닝 모델과 실시간 영상처리를 활용하여 감정 상태를 분류하고, 반려 동물의 행동을 추적하는 시스템을 구축하는 것을 목표로 하였다. 또한, HRI(Human-Robot Interaction) 기능과 Arduino를 이용한 솔루션 실행, Web/APP 연동을 통한 사용자 제어 기능을 포함하여 다양한 서비스를 제공하는 플랫폼을 구축하였고, 플로우차트를 바탕으로 두 개의 주요 프로세스를 기반으로, 감정 분석 코드 실행 및 데이터 처리과정과 웹 페이지 기반 감정 분석 및 분리 불안 해소 솔루션 실행과정으로 나누어서 진행하였다.

감정 분석 코드 실행 및 데이터 처리과정은, 웹캠 활성화를 통한 실시간 이미지 데이터 수집과 사전에 학습된 감정 분류 모델을 불러와서 수집된 이미지를 딥러닝 모델에 입력하기 위해 Normalize 및 Tensor 형식으로 변환하고, 변환된 이미지를 분석하여 감정을 분류한 다음, Angry, Frown, Happy, Alert의 감정 결과를 도출한다. 다수의 감정 결과를 통해서 종합적으로 감정 상태를 판단하면, 감정 데이터 결과를 Json 형식 으로 저장하여 실시간으로 웹에 전송을 하고, 분석을 반복과정에서 분석이 완료되면 시스템을 종료한다.

웹페이지 기반 감정 분석 및 분리 불안 해소 솔루션 실행과정은 웹페이지를 열어서 펫 케어 “시작” 버튼을 클릭하면 웹캠이 활성화되고, 감정 분류 모델과 객체 팔로잉 모델을 로드한다. 감정 상태 분류를 통해 특정 감정인 alert, frown, angry 인식되면 분리 불안 조기 증세로 판단하여 분리 불안 해결 솔루션을 실행합니다. 솔루션은 간식 제공, 목소리 출력, 음악 재생 등의 작업을 실행하고 실시간으로 Json 통신을 통한 데이터를 전송을 통해 웹 페이지에서 상태를 모니터링하고, 마찬가지로 감정 분석 반복 여부를 통해서 분석이 끝나면 시스템이 종료한다.

이러한 딥러닝 기반 감정 분류 모델을 통해 실시간 감정 상태를 높은 정확도로 판별하고, 다양한 감정 상태를 분류 가능하도록 하였다. 또한, 실시간 솔루션 제공을 통해 감정 분석 결과에 따라 사용자는 지정된 알림을 받을 수 있고, 특정 감정이 감지되면, 자동으로 주의 메시지 제공 및 안 정적인 음악 재생, 간식 제공, 주인 목소리 출력 등의 다양한 솔루션을 실시간으로 제공하여 분리 불안을 완화하고 사용자 및 반려동물의 정서적 안정을 도모하였다. 감정인식 정확도를 높이기 위해서 여러 모델을 최적화하고 테스트하는 과정을 통해서 초기 테스트에는 높은 감정 인식 정확도를 얻을 수 있었고, 이러한 수행 과정과 성과를 통해서 프로젝트를 진행한 결과, 실시간 감정 분류 및 객체 탐지 시스템을 성공적으로 구축할 수 있었다.

▲ 구현영상 QR code

감정 상태에 따른 적절한 솔루션을 제공함으로써, 사용자와 애완동물 간의 상호작용을 강화할 수 있는 플랫폼을 개발하였으며, 사용자 피드백을 통해 시스템의 안정성과 정확성을 지속적으로 확인하고 개선하는 과정을 진행하고 있다. 향후 연구에서는 다양한 사용자 환경에 대한 적응성을 높이고, 감정 인식 모델 성능을 개선하여 연구를 진행할 계획이다.

구현과정 Flowchart

104 캡스톤디자인 소부장 08. F4

향후 지역 기여 및 기대효과

활동 사진

Jetson Nano 조립 및 시스템 구축

객체인식 & 객체팔로잉 통합제어

1. 기대효과 - 객체 탐지 및 자율주행 기술을 결합한 이동식 펫 케어 시스템을 통해 반려동물의 위치에 구애받지 않고 실시간으로 애완견을 모니터링 할 수 있다.

- Jetson nano의 딥러닝 기반 표정 분석과 마이크를 통한 아날로그 사운드 인식을 활용하여 반려동물의 감정과 짖음을 실시간으로 인식하고, 이에 맞는 솔루션을 제공함으로써 효과적 인 펫 케어와 분리불안 예방을 지원한다. - 인공지능 기술 기반의 서비스 표준화를 통해 펫 케어 시장에 혁신적인 비즈니스 모델을 제 시하고, 지속 가능한 성장을 위한 동력을 창출하여 시장 경쟁력을 강화한다.

2. 활용방안 사용자에게 실시간 감정 및 행동 분석 솔루션 제공하여 Jetson nano의 딥러닝 기술을 활용 하여 반려동물의 감정과 짖음을 인식한다. 이를 바탕으로 상황에 맞는 맞춤형 솔루션을 제시 한다. 또한, 다양한 동물 종의 행동 분석 기능을 추가하여 스마트홈, 농업, 축산 등 여러 분야 로의 확장을 도모하고, 인간과 동물의 조화로운 상호작용을 위한 기술 개발에 기여하여 펫 케어 시장의 지속 가능한 성장을 이끌어내는 데 중요한 역할을 할 것으로 기대된다.

Deep Learning을 이용한 실시간 영상처리

최종 완성한 Prototype 모델

2024 DSC 공유대학 리빙랩·캡스톤 디자인 우수 사례집 105

캡스톤디자인 소부장_09

사륜구동

과제명｜수상구조로봇

본 작품은 물에 빠진 사람을 구조하기 위해 설계된 원격 제어형 로봇이다. 로봇은 실시간으로 사용자가 QR코드를 찍어 스마트폰을 통해 원격으로 제어할 수 있으며, 초음파 센서와 카메라 비전을 활용해 구조 상황을 모니터링하고 장애물을 회피하는 기능을 갖추고 있다. 특히, 로봇은 구조 대상에게 접근하면 서보 모터를 이용해 공기주입기를 작동시키게 되고, 구명 튜브가 부풀며 신속하게 인명 구조를 진행한다. 또한, 이 로봇은 익수자의 의식 여부에 관계없이 의식이 없는 익수자도 트래킹 알고리즘 작동 및 구명 튜브 팽창을 통해 구조를 수행할 수 있도록 설계되었다. 프로그램에 의해 구조 과정이 자동화되어 있고, 익수자가 떠밀려가는 상황에 대비하여 인명 구조가 더 신속하고 안전하게 이루어진다.

본 작품은 해안 경비, 수상 레저 시설, 그리고 재난 구조 작업 등 다양한 수상 환경에서 인명 구조 활동을 안전하고 효율적으로 수행할 수 있는 도구로 활용될 수 있다.

활동과정 ❶

우선 작은 배를 출력을 해보며 3d 프린트에 대한 사용법을 배우고 로봇에 필요한 부품(모터, 젯슨나노, 배터리 등)을 따져보며 우드락으로 배를 간단하게 만들어 부품 배치 및 로봇 크기 구상 작업을 실시했다. 프린터의 출력할 수 있는 크기가 제한되어 출력물(배)을 여러 파츠로 나눠 프린트를 했다. 이후에 각 파츠를 에폭시 본드로 부착을 하였으며 퍼티를 활용해 금이난 곳을 채워 표면 정리 작업을 실시한 과정을 나타낸 사진들이다.

활동과정 ❷

사진은 객체 인식 기능을 테스트하는 장면이다. 카메라로 입력된 영상을 기반으로 YOLOV5 알고리즘을 사용해 물체를 탐지한다.

106 캡스톤디자인 소부장 09. 사륜구동

활동과정 ❸

모터, 배터리, 전자 회로 등 핵심 부품들이 배치 된 모습이다. 로봇을 최소화하는 과정에서 내부 공간이 부족해서 공간 최적화가 필수적이다. 또한, 점프선 연결 시 선들이 엇갈리지 않도록 구상하였으며, 로봇이 움직일 때 부품들이 흔들 리거나 위치가 바뀌지 않도록 고정 작업도 함께 진행했다.

활동과정 ❹

이 화면은 사용자가 수상 구조 로봇의 WiFi에 접속하면 볼 수 있는 제어 페이지 이다. 구조 작업을 시작하기 전에 119에 통화를 한다면, 수중 구조 로봇을 제어할 수 있는 웹 페이지가 나타난다.

활동과정 ❺

통화가 진행되는 동안, 사용자는 이 페이지에서 조이스 틱 버튼을 통해 로봇을 직접 조종하여 익수자에게 다가 갈 수 있다. 페이지 상단에는 긴급 정지 버튼을 누르면 로봇의 전원이 즉시 꺼지도록 설정되어 있다. 중앙에는 실시간 비디오스트림이 표시되고, 사용자는 이 화면을 통해 익수자의 위치를 파악할 수 있다. "구조 하기" 버튼을 누르면 로봇이 자동으로 구조 작업을 시 작하며, 익수자가 움직일 경우, 카메라에 포착된 위치 에 따라 모터가 자동으로 조정되어 익수자가 카메라 중앙에 유지되도록 한다.

활동과정 ❻

완성품 사진

2024 DSC 공유대학 리빙랩·캡스톤 디자인 우수 사례집 107

1. 사용자 접근성 향상 - QR코드를 통해 Wi-Fi 및 웹페이지 접속 성공률 : 100% 목표 ⇢ 100% 달성 - 사용자 웹 인터페이스 반응 시간 : 3초 이내 목표 ⇢ 1.5초 달성

2. 익수자 탐지 및 구조 효율성 - 익수자 탐지 정확도 : 90% 이상 ⇢ 92% 달성 - 구조하기 버튼 활성화 또는 비활성화 대기 시간 : 1초 이내 ⇢ 0.8초 달성 3. 자동 추적 기능 - 익수자가 물살에 의해 이동해도 로봇이 익수자를 추적하여 정확히 튜브위에 위치시키는 성공률 : 90% 이상 ⇢ 95% 달성

4. 전체 시스템 사용성 - 전체 구조 작업 수행 소요 시간 : 2분 이내 목표 ⇢ 1분 32초 - 사용자가 시스템을 통해 익수자를 구조할 수 있는 성공률 : 95% 이상 ⇢ 95% 달성

▲ 구동 영상 QR

향후 지역 기여 및 기대효과

긴급 구조 속도 향상 1 수상 구조 로봇은 사람이 접근하기 어려운 수상 환경에서 신속하게 구조 작업을 수행할 수 있어 구조 시간을 단축하고 생존율을 높이는 데 기여할 수 있다.

구조자의 안전 보장 1 위험한 상황에서 직접 물에 들어가야 하는 구조자의 위험을 줄이고, 로봇을 통해 원격으로 안전하게 구조 작업을 진행할 수 있어 인명 피해를 최소화할 수 있다.

해안 경비 및 구조 1 해안 근처에서 발생하는 사고나 익사 위기에 처한 사람들을 신속하게 구할 수 있는 도구로 활용할 수 있다. 특히 해양 구조대나 해경에서 유용하게 사용될 수 있다.

활동 사진

브레인 스토밍

중간 발표 준비

108 캡스톤디자인 소부장 09. 사륜구동

캡스톤디자인 소부장_10

신사

팀명단 1 공제현, 박제승, 문규동 지도교수 1 도태용 교수님 수행기간 1 2024년 3월~2024년 12월

아이디어 구체화 토론

3D프린팅 부품 설계

과제명｜스마트 횡단보도 이동보조 로봇

본 과제는 교통약자가 복잡한 교통 상황에서 안전하게 횡단보도를 건너는 데 어려움을 겪는 현실을 극복하고자 한다. 현재 일부 횡단보도 내에 보행자가 인식되면 녹색 신호를 연장해주 는 시스템이 도입되어 있으나, 이러한 시스템만으로 교통약자의 안전한 횡단을 충분히 보장 하기 어려움. 또한, 교통사고를 유발할 수 있다. 이에 따라, 본 연구는 로봇에 탑승하여 교통약자의 안전한 횡단을 효과적으로 지원하는 스마 트 횡단보도 이동 보조 로봇을 개발하는 것을 목표로 한다.

이동 보조 로봇은 카메라를 기반으로 주행 경로와 주변 상황을 실시간으로 인식하며 자율주행과 장애물 감지, 경고 조치, 신호등 인식, 객체 인식 등 다양한 기능을 통해 교통약자가 더욱 안전하게 횡단할 수 있는 환경을 제공한다. 자율주행 시스템 개발 - OLED를 통해 “자율주행 이동 보조 로봇 탑승 후 버튼을 눌러주세요” 문구 출력 및 부저음 출력으로 교통약자 탑승을 유도한다. - 탑승 후 버튼을 누르면 라인 트레이싱 동작하도록 설계한다. - 카메라를 통한 라인 추적 기능은 영상 처리 장치에 의해 구현되며, 실시간으로 촬영된 영상을 분 석하여 로봇이 양쪽의 선을 인식하고 주행할 수 있게 설계한다. - 로봇의 장애물 감지 및 경고 기능은 초음파 센서를 통해 수행되며, 로봇의 주행 경로에서 일정 거리 이내에 사람을 감지하여 즉각적인 LED 점멸 및 부저음 출력과 같은 시청각적 경고를 제 공하도록 설계한다. - 장애물(사람)이 제거되면 로봇은 자동으로 주행을 재개하여 교통약자가 안전하게 이동하고 라인이 끝나면 주행종료 되도록 설계한다.

경고 시스템 개발 카메라를 통해 횡단보도에 오토바이, 차량 인식이 되면 LED 점멸과 함께 부저음으로 경고하도록 설계한다.

2024 DSC 공유대학 리빙랩·캡스톤 디자인 우수 사례집 109

개발 결과 (위험 요소 감지 및 알림) - 젯봇을 활용한 자율주행 이동 보조 로봇을 개발, 소형화된 하드웨어와 효율적인 알고리즘을 활용하여 안전하고 신뢰성 높은 자율주행 시스템을 구현한다.

- 로봇은 딥러닝 기반의 객체 인식을 포함하여, 횡단보도 내의 오토바이 및 차량을 실시간 으로 분석하고 횡단보도를 초과하는 상황감지 후 알림 구현한다.

◀ 횡단보도 내 차량 오토바이 경고 영상

향후 지역 기여 및 기대효과

1. 교통약자의 안전한 이동 보장 - 수상 구조 로봇은 사람이 접근하기 어려운 수상 환경에서 신속하게 구조 작업을 수행할 수 있어 구조시간을 단축하고 생존율을 높이는 데 기여할 수 있다. - 주행 중 교통 신호와 장애물을 실시간으로 인식하고 적절히 대응하므로, 기존 횡단보도 시스템보다 더욱 안전한 이동을 제공한다. 2. 사고 예방 및 돌발 상황 대응 - 차량이 횡단보도를 초과해 접근하거나 돌발 상황이 발생할 때, 로봇은 시청각 경고를 통해 주변 차량과 보행자에게 신속히 위험을 알린다. - 이를 통해 교통사고의 발생 가능성을 낮추고, 돌발 상황에서도 안전한 보행 환경을 제공 한다.

활동 사진

도로 환경 구성

도우미 로봇

객체 인식

라인트레이싱

110 캡스톤디자인 소부장 10. 신사

◀ 이동 보조 로봇 구현영상

3D프린팅

장애물 인식

2024 DSC 공유대학 리빙랩·캡스톤 디자인 우수 사례집 111

영광의 얼굴(인터뷰)

리빙랩 대상_희열유얼 세종시장상_카라 캡스톤디자인 ICT 대상_Backmapper 충남도지사상_SEAkers 캡스톤디자인 소재/부품/장비 대상_길동무 대전시장상_우리 캡스톤 혜윰 교수님 인터뷰_ 서용석 교수님, 정영배 교수님

희열유얼

지하철 안전사고를 줄이기 위한 넛지 디자인

복잡한 사회, 과밀화된 도시의 표상인 지하철에서는 크고 작은 안전사고가 꾸준히 발생한다. 우리 일상을 무너뜨리는 안전사고를 예방하기 위한 아이디어를 제시한 팀이 있다. 리빙랩캡스톤디자인 유형 대상을 수상한 희열유얼 팀이다.

지하철 승하차 안전사고 해결을 위한 어포던스 디자인 개발에 나선 희열유얼 팀의 이야기를 들어보자.

114 영광의 얼굴 01. 희얼유얼

수상소감 이준희 : 전혀 예상하지 못한 결과로, 뜻밖의 상을 받아 매우 기쁩니다. 이찬희 : 수상자를 한 명씩 발표할 때 ‘어? 어쩌면 상을 받을 수 있겠다’하는 기대감이 점점 커졌습니 다. 대상 수상자로 호명되었을 때 매우 기분이 좋았습니다.

주제 선정 이유 일상생활을 하면서 과밀한 지하철을 자주 접하게 되는 데, 이때마다 무리한 승차로 열차 지연, 안전사고, 교통 약자 배려 부족 등의 문제가 발생한다고 생각했습니다. 그래서 이러한 문제를 어떻게 해결할 수 있을까 하는 생 각에서 과제를 선정하게 되었습니다.

상황이 불편한 경우도 있었지만, 많은 분의 도움으로 결 과를 도출하고 좋은 결과까지 이루어진 것 같습니다.

교수님께 한마디 이준희 : 교수님께 우선 정말 감사하다는 말씀드리고 싶 습니다. 주제 선정부터 결과까지 저희의 의견을 경청해 주시고 존중해 주셔서 좋은 결과를 받은 것 같습니다. 이찬희 : 교수님 사랑합니다. 이승렬 : 저희 팀이 대상을 받을 것이라고 기대하지 않았 이승렬 : 교수님께서 항상 응원해 주셔서 여기까지 왔습 는데, 함께 고생한 팀원들과 큰 상을 받게 되어

니다. 감사합니다. 교수님! 매우 기쁩니다. 팀원들과 열심히 노력한 덕분이 박세희 : 교수님께서 잘 이끌어 주신 덕분에 여기까지 올 라고 생각합니다. 함께해준 팀원들에게 고맙다 고 전하고 싶습니다. 박세희 : 한 학기 동안 열심히 했는데 좋은 결과를 얻게 되어 매우 감사합니다. 함께 고생한 팀원들에게 고마웠다고 전하고 싶습니다.

수 있었습니다. 감사합니다.

2024 DSC 공유대학 리빙랩·캡스톤 디자인 우수 사례집 115

카라

누구나, 어디서든, 안전하게! 탈부착형 트레이드로 이동성을 확보한 휠체어

우리나라의 고령화 문제는 어제, 오늘의 일이 아니다. 2024년 12월에는 이미 초고령사회로 진입했으 며, 대전·세종·충남의 고령 인구는 18% 안팎에 달한다. 이와 더불어 휠체어의 사용이 증가하고 있지 만, 도로 지형에 따라 이동이 매우 제약적이다. ‘열악한 도로 환경에서도 휠체어를 편리하게 이용할 수 있는 방법이 없을까’라는 문제에서 시작한 카라팀은 리빙랩·캡스톤 디자인 우수성과 공유회에서 세종 시장상을 수상하였다.

116 영광의 얼굴 02. 카라

수상소감 저희 팀이 이번 대회에 참여하면서 지자체상을 목표로 열심히 달려왔는데, 원하는 결과가 이루어져 매우 만 족스럽습니다. 1년 동안 프로젝트를 끌고 오면서 다툴 법도 한데, 다투지 않고 좋은 결과를 이룰 수 있어서 매 우 기쁩니다.

교수님께 한마디 리빙랩 교과를 하면서 베트남의 지뢰 및 폭발피해 상황 의 심각성에 대해 배우는 시간이 되었고, 나아가서 이 를 국내 현황에도 접목할 수 있는 시각과 기회를 가질 수 있게 되었습니다. 1년 동안 지도해주신 서용석 교수 님께서 저희가 성장할 수 있도록 많은 도움을 주셔서 감사하다는 말씀드리고 싶습니다. 교수님의 지도와 자 문 덕분에 이번 리빙랩 활동을 통해 다시 없을 좋은 기 회를 얻게 되었습니다. 교수님, 감사합니다.

2024 DSC 공유대학 리빙랩·캡스톤 디자인 우수 사례집 117

Backmapper

가방 메고 만들어 내는 콤팩트한 SLAM 기술

GPS 활용이 가능한 휴대전화만 있다면 우리는 낯선 곳에서도 길을 잃지 않는다. 하지만, 실내 공간이거나 복잡 구조의 환경이라면 GPS도 한계를 보인다. 이러한 GPS의 한계를 벗어나 경량화된 센서팩으로 누구나 동시적 위치 추정 및 지도작성(SLAM) 기술에 접근할 수 있도록 도전한 Backmapper 팀을 만나보자.

118 영광의 얼굴 03. Backmapper

수상소감

주제 선정 이유 평소 SLAM(동시적 위치추정 및 지도 작성) 분야에 관심이 많아 머릿속으로 언젠가 꼭 도전해 봐야겠다고 생각하고 있었습니다. 그러던 중 리빙랩·모빌리티 캡 스톤 과정을 접하면서 SLAM을 주제로 선정하게 되 었습니다.

데 마땅한 실험 장소를 섭외하지 못하고 있었 습니다. 그러던 중 한밭대학교 뒤에 산이 있다 는 것을 깨닫고 학교 뒷산에서 실험하기로 했 죠. 그런데 뒷산 이미지와는 다르게 생각보다 오르기가 힘들어서 간단한 테스트가 등산으 로 변했던 일이 기억에 남습니다. 한장수 : 특별한 기억은 없는데, 테스트할 때 맑은 날에 하면 참 좋았을 텐데, 흐리고 추운 날에 테스 트하면서 고생했던 일이 기억에 남습니다.

배명우 : 한 학기 동안 고민하고, 시제품을 만들어내기 위해 많은 노력했습니다. 그동안의 노력이 수 상으로 이루어져 노력을 보상받은 것 같아 기 쁩니다. 김한탁 : 우선 대상을 받으니 매우 기쁩니다. 또한 모두 가 노력한 결과를 얻을 수 있게 되어 정말 다행 이라고 생각합니다. 한장수 : 고생을 많이 했지만, 좋은 팀과 팀원들은 만나 배명우 : 제품 제작을 위해 교수님을 많이 귀찮게 해드 좋은 성적을 낸 것 같습니다. 함께해 준 팀원 들에게도 고맙다고 전하고 싶습니다.

교수님께 한마디

렸던 것 같습니다. 많은 질문을 드렸음에도 좋 은 답변해주셔서 무척 감사합니다. 덕분에 좋 은 결과를 얻은 것 같습니다. 김한탁 : 교수님께서 저희에게 물은 질문보다 저희가 교수님께 드린 질문이 훨씬 더 많았던 것으로 기억합니다. 교수님께 신세 많이 졌습니다. 감 사합니다. 한장수 : 교수님께서 좋은 방향으로 발전할 수 있도록 많은 지적과 도움을 주셨습니다. 정말 감사합 니다.

2024 DSC 공유대학 리빙랩·캡스톤 디자인 우수 사례집 119

AI 기술과 결합한 더 안전한 재난·재해 대응 능력

급격한 기후변화는 수많은 자연재해로 이어지고 있다. 최근 10년간 해상 조난 사고로 인한 인명피해는 1만 1,302명에서 2만 1,032명으로 크게 증가했다. 급변하는 자연재해를 AI 기술을 통해 극복해 볼 수 없을까하며 접근한 SEAkaers는 인공지능과 수학을 전공하는 인재들이 만나 철저한 검증을 바탕으로 YOLOV8 기반 해양 환경에서의 사람 객체 탐지 모델 성능 향상을 연구했다.

120 영광의 얼굴 04. SEAkers

주제 선정 이유 최근 이상 기후로 인해 자연재해 뉴스가 많아지고 있는 데요. 그중 저희는 해양사고 뉴스, 충남·대전 지역의 침 수 기사를 많이 접했습니다. 이러한 기사를 접하면서 성 장하고 있는 AI 인공지능 기술을 통해 이러만 문제를 해 결할 수 있지 않을까 하는 마음에 이번 프로젝트를 시작 하게 되었습니다.

에피소드 저는 팀으로 프로젝트를 진행하는 일이 처음이라 쉽지 않았는데요. 다행히 유은재 리더가 잘 이끌어주고, 서로 의 부족한 면을 채울 수 있어 매우 좋은 결과까지 이루어 진 것 같습니다. 프로젝트를 진행하면서 기억 남는 일이 라면, 학기 종료를 앞둔 시점에서 모든 것이 잘못되어서 처음부터 엎고 다시 시작해야 하는 상황이 발생했는데 요. 그때 24시간 밤을 새고 새벽 5시까지 함께 일했던 상 황이 생각납니다.

2024 DSC 공유대학 리빙랩·캡스톤 디자인 우수 사례집 121

길동무

사용자와 함께하는 동반자 로봇을 꿈꾸다.

이제 우리 일상에서 로봇은 미래가 아닌 현실이다. 식당에서 종업원 대신 음식을 나르기도 하고, 주문을 받기도 한다. 공장에서는 물건을 만들고, 나르기도 한다. 대체로 로봇들이 환경을 인식하는 방법은 LIDAR를 활용한다. 하지만 높은 비용과 전력 소비는 대중화에 걸림돌이 된다. 이를 극복하기 위해 길동무는 카메라를 활용하는 자율주행 로봇 개발에 나섰다. 많은 이의 ‘길동무’를 만들겠다는 길동무팀을 만나보자.

122 영광의 얼굴 05. 길동무

주제 선정 이유 저희가 자율주행을 공부하고 있어 그 분야에 꾸준한 관 심이 있었습니다. 그러던 중 자율주행 차량의 선두주자 인 테슬라가 LIDAR가 아닌 카메라만으로 자율주행 운 행을 한다는 것을 알게 되었고, 그 덕분에 테슬라가 더욱 빠르게 성장했다는 점을 알게 되었습니다. 그래서 물류 공항 자율주행 로봇에도 카메라를 활용한다면 더 빠르 게 성장할 수 있을 것이라고 생각하였습니다. 그래서 카 메라만을 활용하여 효율을 높이고, 전력 소비를 줄일 수 있는 물류 및 공항 환경을 위한 사용자 중심의 자율주행 로봇을 아이템으로 선정하였습니다.

에피소드 소형화를 거친 후 대형화를 진행했습니다. 소형화 과정 이 수월하게 진행되어 대형화 작업도 어렵지 않을 것이 라 생각했는데요. 하지만 생각과 달리 대형화 작업을 진 행할수록 난관을 마주쳤습니다. 진행했던 코드가 맞지 않고, 명령이 맞지 않아 많이 힘들었습니다. 캡스톤을 통 해 우리가 예상하지 못한 일들을 언제든 마주할 수 있다 는 점을 배우는 시간이었습니다.

2024 DSC 공유대학 리빙랩·캡스톤 디자인 우수 사례집 123

우리 캡스톤 혜윰

한쪽 눈의 시선이 나머지 한쪽 눈의 시선과 서로 다른 사시는 주로 어린이들에게 발생하는 안질환이다. 9세 이전에 치료해야 약시와 시각 기능 손상을 예방할 수 있지만, 이를 놓치는 경우가 잦다. 이러한 문제를 해결하고자 우리 캡스톤 혜윰은 시선 추적 기반 독서 지원 시스템을 개발했다. 독서라는 흥미와 애플리케이션을 통한 손 쉬운 방법을 모두 잡은 우리 캡스톤 혜윰과 이야기 나눠보자.

124 영광의 얼굴 06. 우리 캡스톤 혜윰

흥미유발로 꾸준한 치료를 유발하는 사시 치료 및 재발 방지기

해주어서 1년 동안 싸우지 않고 잘 마무리할 수 있었던 저희 팀은 저를 비롯해 조선희, 전예원, 한준희, 권구연 것 같습니다. 으로 이루어져 한 학기 동안 사시 치료 및 재발 방지기 팀원 모두가 기술적인 접근이나 서류 준비 등 자신이 맡 를 주제로 과제를 수행했습니다.

은 일을 잘 마무리해 주어서 오늘같은 좋은 결과까지 이 루어졌다고 생각합니다. 특히 저희가 ‘시선 추적’이라는 알고리즘을 구현하는 과 정에 있어서 정확도가 높게 나오지 않아 힘들었는데요. 정확도 향상을 위해 한 달이 넘는 시간을 페이퍼 분석에 집중하였고, 이를 통해 알고리즘 코드를 구현한 것이 기 억에 남습니다.

교수님께 한마디 곽수영 교수님 사랑합니다!

2024 DSC 공유대학 리빙랩·캡스톤 디자인 우수 사례집 125

서용석 교수님

"좋은 기술의 바탕이 되는 공감을 얻는 시간이 되었기를"

공유대학에서는 대전·세종·충남 지역 대학 학생들이 모여 다양한 아이디어를 나눈다. 이러한 아이디어는 어디에서 나올까? 세종시장상을 받은 카라 팀의 지도교수인 목원대학교 서용석 교수님은 ‘공감’을 통한 아이디어가 세상을 바꿀 기술이 될 수 있다고 조언했다.

126 영광의 얼굴_서용석 교수님

목원대학교

한 학기 동안 지도하셨던 ‘카라’팀이 세종시장상을 받았습니다. 축하의 말씀 부탁드립니다.

수업하면서 학생들과 에피소드도 많으실 것 같습니다. 시제품을 만드는 과정에서 재료를 구하거나 제작 과정 이 녹록지 않았습니다. 그래서 주말이든, 늦은 저녁 시간 이든 랩실에 모여 작업을 하는 모습을 보여 열정 있는 친 구들이라고 생각했습니다. 특히 ‘카라’팀의 휠체어 제품의 경우 시제품을 제작해서 이동해야 하는데 학생들이 차가 없어서 대중교통 이용 이 어려운 경우가 많았습니다. 종종 택시를 타기도 했고 요. 그럴 때면 제가 직접 운전해서 함께 이동하면서 많은 이야기를 나눴던 것이 기억에 남습니다.

리빙랩의 경우 많은 토론이 필요한 수업일 것 같습니다. 학생들이 어려워하거나 힘들어하지 않았나요?

카라 팀은 제가 지도했던 팀 중에서도 의지도 강하고, 적 리빙랩이 학문적으로는 여러 가지 요소가 모여있어 공학 극적으로 참여했던 팀이었습니다. 좋은 결과물이 나오겠 적인 지식을 바탕으로 일상생활을 더 편리하게 만들지 다고 생각했는데 학생들이 목표했던 상을 받아 저 또한 고민하는 수업입니다. 그래서 문제 해결을 위한 방법론 매우 기쁜 마음으로 축하해주었습니다.

을 연구합니다. 당연히 많은 토론이 필요했지요. 하지만 경험이 부족한 학생들이 도출하는 문제들이 제한적인 경 우가 많습니다. 그래서 이번에는 더 구체적인 상황과 관 점을 가져보고자 했습니다. 다행히 UNDP 베트남 지사 에 지인을 통해 전후 불발탄 문제가 여전히 사회적 문제 라는 점을 발견했고, 학생들과 이를 해결하기 방법을 한 학기 동안 고민했습니다. UNDP를 통한 특강, 전문가 간담회를 통해 학생들이 현 지 상황에 대해 듣고, 이해할 수 있었고, 이를 통해 스스 로 연구하고 피해자들의 상황을 공감하고 이를 통해 해 결 방법을 도출하도록 도움을 주었습니다.

이번 수업을 통해 제자들이 배웠으면 하는 내용이 있으실까요? 저는 늘 제자들에게 공감을 강조합니다. 카라 팀도 베트남의 이야기를 듣고, 생각하는 것에서 그 치지 않고 공감함으로써 그들이 직면한 문제, 이를 해결 하려는 방법, 사용 후의 불편함까지 고려한 제품을 만들 어 낸 것이지요. 카라 팀은 시제품을 만들어서 직접 베트 남으로 보내기도 했습니다. 직접 사용할 분들이 어떻게 사용할지, 고장이나 훼손에 문제는 어떻게 해결할 수 있 을지까지 고민했기 때문이지요. 학생들이 앞으로 사회에 나가서, 어떤 일을 하든 마주한 문제를 해결하기 위해, 필요한 자세는 공감입니다. 그래 서 공감하기 위해 많이 듣고, 이해하기 위한 노력이 필요 하다고 늘 강조합니다. 아무리 뛰어난 기술과 아이디어 라도 공감이 바탕이 되어야 문제가 해결된다는 점을 이 번 수업을 통해 배웠기를 바랍니다.

2024 DSC 공유대학 리빙랩·캡스톤 디자인 우수 사례집 127

정영배 교수님

"융합의 시대에 맞는 능동적인 성장을 이끌어 내야죠"

21세기 창조의 원동력은 ‘융합’이라고 한다. 다른 학교, 다른 전공 학생들이 모여 훌륭한 결과를 이루어낸 캡스톤디자인은 융합의 긍정적인 사례가 아니었을까. 공유대학 캡스톤디자인을 통해 ‘융합’의 가치를 새롭게 일깨운 한밭대학교 정영배 교수님과 이야기 나눴다.

128 영광의 얼굴_정영배 교수님

한밭대학교

모빌리티소부장사업본부 소개 부탁드립니다.

학생들이 캡스톤디자인 주제를 선정하는 것도 쉽지 않을 것 같습니다.

모빌리티소부장본부는 요즘 산업의 대세라고 할 수 있는 자동차 산업에서 소재, 부품, 장비 관련한 기술을 별도로 구성한 사업 본부로 4개 사업단으로 구성되어 있습니다. 그중 저는 첨단센서융합디바이스 사업단 단장을 맡고 있습니다. 우리나라의 모빌리티 관련 기술 개발과 산업 발 전을 이루고, 학생들이 관련 역량을 키워 대전, 세종, 충남 주제를 정하고 자료를 찾으면서 부족하다고 판단되는 경우 지역의 인재들을 원활하게 공급하는 게 가장 큰 목표입니다. 주제를 바꾸기도 합니다. 처음에는 ‘꽂혀있는’ 주제에 집 중하다가 스스로 오류를 발견하고 다시 처음부터 시작하 올해 공유대학 캡스톤디자인에서 기발한 아이디어가 는 것이지요. 이러한 과정이 학생들에게 굉장한 교육이라 많았습니다. 기억나는 아이디어가 있으실까요? 고 생각합니다. 결국 기술이라는 것이 기획 단계에서부터 올해 대전시장을 받은 우리 캡스톤 혜윰의 사시 치료 및 재 스스로 판단하고 발전시켜 나가는 과정이 중요한데, 캡스톤 발 방지기 아이디어가 기억에 남습니다. 아이들의 사시 교 디자인을 통해 제품을 개발할 때 필요한 관점, 시각을 확보 정을 위해 눈동자 초점을 잘 맞출 수 있도록 연습할 수 있 하고, 살아남을 수 있는 기술을 고민해보는 시간이 되었을 는 방식을 제안했는데요. 치료뿐 아니라 자동차 산업에도 것입니다. 적용할 수 있습니다. 운전자의 안구 움직임을 트래킹해서 차량 내 인포테인먼트 형태로 활용할 수 있죠. 이 팀이 대전 공유대학이 더 폭 넓은 시각과 교육 환경을 시장상뿐 아니라 사업단 경진대회에서도 대상을 수상했 제공하는 것 같습니다. 습니다. 개인화와 고질적인 서열화는 대학 간을 협력과 융합을 저 또한 교차로 사고를 예방하기 위한 아이디어를 냈던 해하고 있습니다. 지금까지의 파편화된 시각을 가지고는 한밭남팀도 기억에 남습니다. 교차로 우회전 사고는 인구감소와 가속화된 기술발전과 국가 간의 경쟁에서 대부분 운전자의 부주의로 발생합니다. 우회전 시 운전자는 살아남기 힘들다고 생각합니다. 교육과 연구 전반에서 강 일단정지 후 주위를 확인하고 출발해야 하지만 잘 지켜지 점을 공유하며 경쟁력을 키워야 합니다. 그래서 공유대학 지 않습니다. 이는 현재 국내의 큰 사회 문제가 되고 있는 을 통해 다른 학교, 다른 전공 학생들과 교류하면서 다양한 데 이를 해결하기 위한 스마트 단속 시스템으로 위반차 시각을 가져야 합니다. 그래서 대학과 학생들이 모여 생각 량 단속, 위반상황 촬영과 실시간 관리기관으로 데이터를 과 인프라를 공유하는 것이 중요하다고 생각합니다. 공유 송출합니다. 해당 시스템 아이디어가 기억에 남습니다. 대학이 그런 문화를 이끈 좋은 예시라고 생각합니다.

마지막으로 제자들에게 한 말씀 부탁드립니다. 학생들에게 무엇이든 경험해 보라고 조언하고 싶습니다. 캡스톤은 학생들이 겨울 방학부터 꼬박 1년을 준비합니다. 경험해 본 만큼 알게 되고, 그를 바탕으로 판단하고, 실행 처음 학생들이 모여 서로의 관심사에 대해 논의하고, 조를 할 수 있으니 얼마나 시간을 줄일 수 있겠어요. 하지만 아무 편성하고, 서로의 관심사를 중심으로 아이디어를 찾습니다. 것도 하지 않으면 뭐가 잘못된 것인지조차 알지 못합니다. 모두 모여 발표하면서 주제에 대한 차별화, 우수성, 신규 그런 의미에서 공유대학 캡스톤디자인이 의미가 매우 크죠. 성을 서로 비교합니다. 서로가 서로에게 좋은 자극제가 되어 모두 모여 경험해 보고 의견을 나눈다는 것은 매우 의미 있 좋은 것은 벤치마킹하고, 거를 것은 거르게 되죠. 그렇게 습니다. 피동적으로 학습하기보다 능동적으로 바라보고 아이디어에 아이디어를 더하고, 발전하면서 주제를 선정 경험을 통해 성장해 나갈 수 있기를 바랍니다. 합니다.

2024 DSC 공유대학 리빙랩·캡스톤 디자인 우수 사례집 129

사진첩

현장 스케치 및 수상자 사진

발표 현장

캡스톤디자인 소부장 발표

캡스톤디자인 ICT 발표

리빙랩 발표

최우수상

2024 DSC 공유대학 리빙랩·캡스톤 디자인 우수 사례집 133

우수상

2024 DSC 공유대학 리빙랩·캡스톤 디자인 우수 사례집 135

장려상

단체 사진

2024 DSC 공유대학 리빙랩·캡스톤 디자인 우수 사례집 137

2024 DSC 공유대학 리빙랩 · 캡스톤디자인

경진대회 우수 사례집

초판인쇄 2025년 01월 기획·펴낸이 DSC 공유대학 편집·디자인 (주)봄 인터랙티브 미디어