BIM 기술은 현재 빠르게 건설 산업 전반에 적용 및 확산되고 있다. 그러나 고비용의 BIM 인프라, 법령의 부재, 운영 프로세스 등의 문제로 도입 초기의 기대와 달리 그 활용도면에서 만족할 만한 기대치를 채우지 못하고 있다. 설계 단계에서 수행되는 BIM 기술 기반의 협업 설계 인프라 구축은 성공적인 건설 프로젝트를 위한 필수 요소로 볼 수 있다. 현재 BIM은 클라우드 컴퓨팅기술과 결합하여 드로잉, 3D 모델링, 객체 데이터, 속성 정보 등을 생성할 수 있는 서비스 들이 파생되고 있으며 설계 인프라를 위한 핵심으로 떠오르고 있다. 본 논문은 VDI 시스템 환경 설정 및 구축을 통해 BIM 모델링, Viewing, 모델 체크, 마크업 등 BIM을 수행할 수 있는 서버 인프라 서비스 구축 방안을 제시한다. VDI 성능 시스템 테스트를 통하여 BIM 설계 환경에 필요한 가상 머신 리소스를 산정하고 배분하는 방식을 제안하여 클라우드 컴퓨팅 기반 BIM 설계 및 BIM 설계정보를 활용 프로젝트 운영 방향을 제시하고자 한다.
모바일 증강 현실 분야에서는 이동성이라는 특성으로 인해 발생하는 기술적인 난제들의 해결에 주로 많은 관심을 두어 왔다. 그러나 이러한 기술적인 난제들뿐만 아니라 유비쿼터스 컴퓨팅 환경에서 사용자의 상호작용을 위한 서비스 인터페이스 및 콘텐츠 제공에 관한 문제들도 동시에 고려되어야 한다. 본 논문에서는 유비쿼터스 컴퓨팅 환경에서의 모바일 증강 현실 기반환경 제어, 미디어 콘텐츠의 개인화, 선택적 공유 및 협업의 개념을 포함하는 맥락 인식 모바일 증강 현실 (Context-Aware Mobile AR) 시스템을 제안한다. 유비쿼터스 컴퓨팅 인프라의 발전으로 눈에 보이지 않는 컴퓨팅 리소스들로부터 획득되는 환경 및 개인의 맥락정보와 미디어 콘텐츠 활용의 용이성이 증가하고 있다. 하지만 사용자들이 눈에 보이지 않는 수많은 스마트오브젝트들을 인지하기가 어려우며, 인터페이스의 복잡성으로 인하여 스마트 오브젝트들을 제어하는 것 역시 쉽지 않다. 또한, 유비쿼터스 환경에 대한 고려 없이 사용자들에게 다양한 종류의 방대한 미디어 콘텐츠를 일방적이고 일괄적인 방식으로 제공하는 것은 사용자들에게 혼란만 가중시킬 것이다. 따라서, 제안된 시스템은 맥락 인지 기술과 모바일 증강 현실 기술을 접목하여 개인화된 스마트 오브젝트 컨트롤과 개인화된 미디어 콘텐츠의 증강 및 선택적인 공유를 가능하게 하고자 한다.
최근 클라우드 컴퓨팅은 인터넷 접속을 통해 언제어디서든 사용할 수 있는 높은 이용편리성과 동시에 스마트폰, 넷북, PDA 등과 같은 각종 정보통신 기기로 데이터를 손쉽게 공유할 수 있는 사용환경을 제공하기 때문에 산업적 파급효과가 커 디지털혁명을 주도할 서비스로 주목받고 있다. 이와 같은 클라우드 컴퓨팅 기반의 협업 시스템을 통해 비즈니스 실무부서 간의 업무 통합이 점차적으로 이루어지면, 관련 부서 간 공유하게 되는 데이터가 더욱 많아지기 때문에 실무자가 필요한 데이터를 보다 쉽게 찾아 사용할 수 있는 방법이 필요하다. 기존 연구에서는 군집화를 통해 탐색과정을 단순화했지만, 본 논문에서는 관련 부서 간에 자주 발생하는 데이터 중복을 제거하고 시스템 성능을 향상시키기 위해 해쉬함수를 사용하고, 변경된 데이터에 대한 정보가 동적으로 반영되어 실무자에게 적합한 데이터가 분류될 수 있도록 데이터 마이닝 기법 중 베이지안 네트워크를 사용한 시스템을 제안하였다. 본 시스템은 기존 방법과 비교하여 탐색기능이 향상된 결과를 나타내었을 뿐만 아니라, CPU, Network Bandwidth 사용량 등의 시스템 성능에도 효율적인 것을 확인하였다.
최근 공학 분야에서 실험시설에서 진행된 실험에 대한 실험 결과를, 지리적으로 떨어진 곳에 있는 연구자들이 직접 해닝 실험 시설을 방문하지 않고서도 효과적으로 공유할 필요가 늘어나고 있다. 특히 토목 공학의 경우, 연구자들이 원격지의 실험 시설에서 진행 되는 실험에 참여할 필요성이 점점 증가하고 있다. 게다가 구축 비용이 매우 높은 실험 시설의 경우 보다 많은 연구자들에 의해 원격으로 사용되는 것을 가능하게 함으로써 이용률을 높일 필요성이 제기되고 있다. 본 논문에서는 그리드 기술을 이용하여 분산된 주요 토목 공학 실험 시설들을 연결하여, 지리적으로 떨어져 있는 연구자들에게 원격 실험에 참여할 수 있게 하고, 실험 시설들에서 이루어진 실험들의 결과들이 자동적으로 원격지의 연구자들에게 공유될 수 있게 하는 KOCED(Korea Construction Engineering Development)라고 불리는 프로젝트에서 개발 중인, 토목 공학 분야의 원격 실험 환경을 제안하였다. 그리고, 이를 기반으로 하여, 지리적으로 떨어져 있는 2개의 물리적 실험 장비 사이트와 1개의 수치해석 시뮬레이션 사이트를 연동시키는 하이브리드 실험시설에 대한 설계를 하고 그 프로토타입의 구현 및 테스트를 통하여 그리드 기반의 토목 공학 실험의 가능성을 보여주었다
소프트웨어가 경쟁력의 핵심이 되는 소프트웨어 중심 사회로 이행되면서 프로그래밍 교육의 중요성이 새롭게 부각되고 있다. 세계적인 조기 코딩 교육 열풍도 이러한 추세를 반영하고 있으나 이를 지원하기 위한 교육 환경에서는 클라우드 컴퓨팅과 같은 새로운 컴퓨팅 환경을 효과적으로 활용함에 제약이 있는 것이 현실이다. 본 논문에서는 클라우드 환경에서 모바일 기기와 로봇을 이용하여 손쉽게 소프트웨어를 개발하고 프로그래밍 교육을 할 수 있는 클라우드 기반 지식 공유 및 제어 시스템인 클라우드보드(Cloudboard)를 제안한다. 특히 군집 로봇 시스템에서 개별 로봇의 센서 정보를 다수의 로봇이 공유하고 협업하여 공동 임무를 수행하도록 할 경우 클라우드보드 기능을 이용하여 손쉽게 프로그램을 개발하여 교육에 활용할 수 있음을 보인다. 클라우드보드의 기능은 기존의 대표적인 아키텍처 패턴을 비교 분석한 결과를 토대로 설계되었으며 실험적으로 효과와 성능을 검증한다.
최근 교육현장에서는 소프트웨어교육을 강조하는 세계적인 추세에 발맞추고, 기존의 문법 중심의 프로그래밍 학습에서 탈피하기 위하여, 다양한 피지컬 컴퓨팅 도구를 사용하고 있다. 본 연구를 위해 공업계 고등학생들을 대상으로 하여 라즈베리파이를 활용한 프로그래밍 수업을 진행하였다. 이 수업에서 학생들은 학습한 이론적인 지식을 바탕으로 하여 실제 결과물들을 제작하도록 지도되었다. 학생들이 결과물을 제작하는 것을 돕기 위해 프로젝트 기반의 수업이 진행되었으며, 이 수업을 통해 학생들은 팀별로 토의와 협업을 거치면서 과제를 수행하였다. 특히 학생들의 프로젝트기반의 수업이 효과적으로 이루어질 수 있도록 자기조절학습 전략을 마련하여 수업을 진행하였다. 수업을 마친 후 면담을 통하여 라즈베리파이를 활용한 프로젝트 기반의 프로그래밍 학습에 대한 학생들의 만족도를 조사하였다. 면담 결과에 의하면 학생들의 만족도가 높음을 확인할 수 있었고, 동료 교사들도 라즈베리파이를 활용한 프로그래밍 수업과 프로젝트기반의 학습에 대한 많은 가능성과 기대를 가질 수 있게 되었다.
제 4차 산업혁명 시대에 필요한 핵심 역량 중의 하나로 디지털 역량에 대한 관심과 그 중요성이 점점 커지고 있다. 디지털 역량은 디지털 사회에서 주어진 문제를 해결하기 위해 다른 사람과의 협업과 소통을 통해 디지털 기술을 활용하여 필요한 정보를 탐색하고 분석하여 결과물을 생산하는 능력을 의미한다. 디지털 역량은 기술의 발전으로 인해 새롭게 요구되는 지식과 능력들이 요구되는데 최근에는 컴퓨팅 사고력을 포함시키려는 시도들이 있다. 본 연구에서는 제 4차 산업혁명의 시대에 요구되는 디지털 역량으로 어떤 요소들이 포함되어야 하는지 고찰하고자 한다. 이를 위해 국내외 디지털 리터러시에 관한 관련연구 분석을 통해 중요하게 고려되고 있는 요소들을 체계적으로 분류하고 이를 기반으로 하여 국내 현실에 맞는 디지털 역량 모델을 제안한다. 디지털 역량 모델을 설계하기 위해 먼저, 디지털 역량의 조작적 정의와 함께 세부 요소들을 정의한 후, 전문가들의 의견을 통해 수정 보완하였다.
동적 시스템 환경에서 지능형 협업 자율 시스템을 위한 기계학습 기반의 다양한 방법들이 연구 및 개발되고 있다. 본 연구에서는 분산 노드 기반 컴퓨팅 방식의 자율형 다중 에이전트 경로 탐색 방법을 제안하고 있으며, 지능형 학습을 통한 시스템 최적화를 위해 강화학습 방법을 적용하여 다양한 실험을 진행하였다. 강화학습 기반의 다중 에이전트 시스템은 에이전트의 연속된 행동에 따른 누적 보상을 평가하고 이를 학습하여 정책을 개선하는 지능형 최적화 기계학습 방법이다. 본 연구에서 제안한 방법은 강화학습 기반 다중 에이전트 최적화 경로 탐색 성능을 높이기 위해 학습 초기 경로 탐색 방법을 개선한 최적화 방법을 제안하고 있다. 또한, 분산된 다중 목표를 구성하여 에이전트간 정보 공유를 이용한 학습 최적화를 시도하였으며, 비동기식 에이전트 경로 탐색 기능을 추가하여 실제 분산 환경 시스템에서 일어날 수 있는 다양한 문제점 및 한계점에 대한 솔루션을 제안하고자 한다.
컴퓨팅 기술을 활용하여 문제를 해결하는 능력, 의사소통하는 능력, 협업하는 능력 등이 미래사회에 필요한 핵심역량으로 자리잡고 있다. 이러한 역량을 향상시키기 위해 우리나라 정보 교과에서는 알고리즘과 프로그래밍 능력을 중요한 목표로 설정하고 있다. 알고리즘적 사고는 컴퓨팅 사고력의 핵심적인 요소로 알고리즘을 설계하거나 프로그래밍 하는데 매우 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있고, 정보 교과의 목표를 설정하거나 학생의 성취를 측정할 때 활용되고 있다. 따라서 본 연구에서는 초,중,고등학생의 알고리즘적 사고를 측정하는 문항을 개발하고 수준을 측정하였다. 측정 결과, 학교급이 높아질 수록 알고리즘적 사고를 향상되는 것으로 분석되었고, 성별간 차이는 없는 것으로 분석되었다. 본 연구를 통해 알고리즘적 사고의 수준을 위한 문항을 구성하거나 난이도를 설정하는데 가이드를 제공할 수 있을 것으로 사료된다.
본 연구는 현대사회에서 요구하고 있는 역량인 4C(창의성, 비판적 사고력, 의사소통 능력, 협업)와 CT(Computational Thinking)를 효과적으로 기를 수 있는 언플러그드 교육 프로그램을 개발하는 것을 목적으로 수행되었다. 본 연구는 우선 언플러그드 교육 프로그램에 적합한 주제로 '미세먼지 로봇'을 발굴하였다. 다음으로 발굴된 주제에 따라 4C와 CT를 기를 수 있는 언플러그드 교육 프로그램 4차시를 설계하였다. 본 연구가 개발한 교육 프로그램의 개요는 다음과 같다. 1차시는 주제를 인식하고 학습 동기를 유발하도록 하였으며, 2차시와 3차시는 언플러그드 놀이를 바탕으로 CT를 계발도록 하였다. 4차시는 언플러그드 놀이를 통해 만든 알고리즘을 자연어 명령어 카드를 통해 프로그래밍하며 산출물을 제작하도록 하였다. 그리고 설계한 언플러그드 교육 프로그램에서 활용할 수 있는 교육 자료를 개발하였다. 초등학생을 대상으로 교육 프로그램의 시범 적용을 실시하고, 컴퓨팅 사고력 사전·사후 검사를 일반학생과 영재학생을 대상으로 실시한, 결과 2집단 모두 효과성이 확인되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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