[논문]교통약자의 동선 안내 어플리케이션 알고리즘 개발

조수빈; 김기혁; 이동훈

doi:10.20931/jkics.2019.2.2.056

교통약자의 동선 안내 어플리케이션 알고리즘 개발
Development of Path Finding and Guiding Algorithm for Handicapped People 원문보기

한국건설안전학회 논문집 = Journal of the Korea Institute of Construction Safety, v.2 no.2, 2019년, pp.56 - 62

조수빈 (한밭대학교 건축공학과) , 김기혁 (한밭대학교 건축공학과) , 이동훈 (한밭대학교 건축공학과)

초록
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2015년 기준 우리나라 인구수에서 교통 약자는 전체 인구수의 26%를 차지하며 그 수는 매년 증가하고 있는 추세이다. 교통약자 중 특히 시각 장애인과 휠체어 이용자는 기존 건물에서 다른 건물로 이동하는데 많은 제약이 있다. 본 연구에서는 이에 주목하여 시각장애인과 휠체어 이용자의 동선 안내를 위한 어플리케이션을 제작하기 위한 알고리즘을 개발한다. 본 연구를 통해 개발된 알고리즘은 휠체어 이용자를 위해 계단, 문턱과 너비 등을 고려함과 동시에 엘리베이터와 경사로를 우선 안내하며 시각장애인을 위해서는 장애물을 포함한 모든 안내를 음성으로 지원한다. 본 연구는 향후 실제 교통약자를 위한 어플리케이션을 제작하는데 큰 기여를 할 것으로 판단된다.

Abstract ▼ AI-Helper

As of 2015, the number of handicapped people accounted for 26 percent of the total population and the number has been increasing every year. There are many restrictions on transportation, especially for visually impaired and wheelchair users, from existing buildings to other buildings. This study takes note of this and develops algorithms for producing applications for the direction of traffic for people who are blind and wheelchair users The algorithms developed through this study take into account stairs, thresholds and widths for wheelchair users, while guiding elevators and ramps first and supporting all guidance, including obstacles, by voice for the blind. This study is judged to contribute greatly to the development of applications for the actual traffic infirm in the future.

주제어

표/그림 (11)

그림 Fig. 1. Percentage of Classification of the Handicapped People in Korea
그림 Fig. 2. Changes in the Number of the Handicapped Persons in Korea
그림 Fig. 3. Changes in the Number of Wheelchair Users in Korea
표 Table 1. Classification of the Handicapped People
표 Table 2. Key role of terminal module
그림 Fig. 4. Specify a safe zone on campus
그림 Fig. 5. Examples of Safe Zone Utilization on Campus
그림 Fig. 6. Fundamental Algorithm for Applications
그림 Fig. 7. Pedestrian mode algorithm
그림 Fig. 8. Wheelchair User Mode Algorithm
그림 Fig. 9. Blind mode algorithm

AI 본문요약
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문제 정의

건물 도착에서 어플리케이션의 역할이 그치는 것이 아니라 건물을 사용하는 데 있어서 필요한 정보를 지도 내에 표시하였다. 건물 내부의 장애인 화장실을 비롯한 장애인 편의시설의 위치를 고지하여 사용자의 편의를 증진하였고 엘리베이터와 계단의 위치 표기로 사용자가 층을 오르내릴 때 도움이 되고자 했다. 또한 누구나 글을 작성할 수 있어 사실성이 결여되는 단점을 보안하여 건물 정보 확인 기능을 추가하였다.
더 나아가 보다 많은 교통약자 유형을 고려하기 위하여 휠체어 이용자모드와 시각장애인 모드를 혼합하여 실행할 수 있는 방안도 제안했다.
시각장애인의 경우 설치된 점자블록의 크기나 색깔, 돌출 점의 개수 등 규격에 맞지 않는 사례가 있으며 20년 전 설치던 점자블록의 파손이나 현재는 사용되지 않는 점자블록의 형태가 변경되지 않아 시각장애인에게 혼란을 주기도 한다. 따라서 실제 휠체어 이용자와 시각 장애인의 실정에 맞는 내비게이션 개발이 필요한 실정이며 본 연구에서는 기존의 문제점을 개선한 내비게이션 알고리즘을 도출하는 연구를 실시하고자 한다.
본 연구에서는 교통약자를 위한 어플리케이션을 제작하기 위한 알고리즘을 도출하는 연구를 실시한다. 알고리즘을 도출하기에 앞서 본 연구에서는 기존 교통약자를 위한 내비게이션 어플리케이션의 문제점을 도출했다.
장애인의 종류는 [Table 1]과 같이 분류할 수 있으며 크게 신체적 장애와 간질 장애, 정신적 장애로 분류된다. 본 연구에서는 대분류의 신체적 장애 중 건물과 건물 사이를 이동하는 데 제약이 있는 시각장애와 소분류의 지체장애 중 휠체어를 보조기구로 이용하는 휠체어이용자에 주목했다. 특히 본 연구에서의 휠체어 이용자는 다리 자체의 온전한 힘으로 보행을 할 수 없는 지체장애인은 물론이며 골절 등으로 인한 외상으로 잠시 동안 휠체어를 사용하는 사람을 포함한다.
본 연구에서는 앞서 분석한 결과를 참고하여 직접 방문하지 않아도 건물의 진입구 형태를 알 수 있는 휠맵(Wheelmap)의 장점, 휠체어 이용자와 시각장애인을 적극 고려한 인클루시브 내비(Inclucive Navi)의 장점과 가입 절차에서 사용자 타입을 나누어 어플리케이션 이용 시 기능의 다양성을 추가한 베프지도의 장점을 취합하고 각 어플리케이션의 단점은 보완하여 이를 참고하여 알고리즘을 개발하고자 한다.
휠체어 이용자는 도로 이용 시 도로의 포장 상태, 단차 경사 등에 영향을 받으며 건물 진입 시 경사로의 유무, 출입문의 종류와 너비, 문턱의 높이 등을 고려해야한다. 본 연구에서는 이를 바탕으로 휠체어 모드가 실행될 때 고려되어야 하는 장애물을 지정하였다. 또한 휠체어 이용자가 건물에 도착하여 건물 내부에 진입할 때 건물의 입구를 관찰하는 시간을 줄이기 위하여 직접 건물에 가보지 않아도 진입 가능 여부를 알 수 있도록 지도 상에 건물 진입 난이도를 표시했다.
교통약자 중 특히 시각장애인과 휠체어 이용자는 건물과 건물 사이를 이동하는 데 많은 제약이 있다. 본 연구에서는 이에 주목하여 시각장애인과 휠체어 이용자의 동선 안내를 위한 어플리케이션을 제작하기 위한 알고리즘을 개발했다. 휠체어 이용자를 위해 계단, 문턱과 너비 등을 고려함과 동시에 경사로와 엘리베이터와 가까운 진입구를 우선 안내하며 시각장애인을 위해서는 장애물을 포함한 모든 안내를 음성으로 지원한다.
본 연구에서는 휠체어 사용자 및 시각장애인을 포함한 교통약자가 건물과 건물 사이를 이동할 때 방해가 되는 요소들로 인하여 목적지에 찾아가는 시간을 낭비하지 않기 위하여 동선 분석 및 안내 어플리케이션 알고리즘을 개발하고자 한다.
본 연구에서는 교통약자를 위한 어플리케이션을 제작하기 위한 알고리즘을 도출하는 연구를 실시한다. 알고리즘을 도출하기에 앞서 본 연구에서는 기존 교통약자를 위한 내비게이션 어플리케이션의 문제점을 도출했다. 본 연구에서는 휠 맵(Wheelmap), 인클루시브 내비(Inclucive Navi), 베프지도와 같이 세 가지 종류의 어플리케이션을 분석했다.

제안 방법

건물 내부의 장애인 화장실을 비롯한 장애인 편의시설의 위치를 고지하여 사용자의 편의를 증진하였고 엘리베이터와 계단의 위치 표기로 사용자가 층을 오르내릴 때 도움이 되고자 했다. 또한 누구나 글을 작성할 수 있어 사실성이 결여되는 단점을 보안하여 건물 정보 확인 기능을 추가하였다. 건물의 사진과 정보가 일치하는지, 가장 최근의 자료인지, 수정된 사항은 없는지 등의 질문을 통해 여러 이용자에게 답변을 얻고 조사 결과를 바탕으로 신뢰도가 높은 참여자에게는 어플리케이션 내에서 보상을 주어 신뢰도 질문 참여율을 높이고 어플리케이션 내 건물 정보의 객관성 또한 높일 수 있을 것으로 판단된다.
본 연구에서는 이를 바탕으로 휠체어 모드가 실행될 때 고려되어야 하는 장애물을 지정하였다. 또한 휠체어 이용자가 건물에 도착하여 건물 내부에 진입할 때 건물의 입구를 관찰하는 시간을 줄이기 위하여 직접 건물에 가보지 않아도 진입 가능 여부를 알 수 있도록 지도 상에 건물 진입 난이도를 표시했다. 진입 여부를 명확히 알 수 있도록 경사로가 있거나 문턱이 없는 입구는 긍정적인 아이콘을 사용하고 계단을 이용해야하거나 문턱과 문의 너비로 인하여 휠체어가 진입 불가능한 경우 부정적인 아이콘을 사용했다.
2절에서 설명한 세이프존의 개념이 사용되며 안내 시 세이프존을 우선 안내한다. 목적지 안내 중 전방에 장애물이 있거나 비세이프존에서 음성 경고를 하는 등 다양한 음성 알림음을 이용하여 사용자에게 정확하고 자세한 도로 정보를 주고자했으며 사용자가 인지하면 오를 수 있는 계단과 문턱, 고정되어 있어 반드시 피해가야 하는 고정 시설물 크게 두 가지로 분류하여 위험 알림음을 달리 구분하여 설정하였다. 또한 장애물 알림과 동시에 새로운 방향을 안내하여 연속적 동선 안내를 가능하게 했다.
본 연구에서 개발하고자 하는 어플리케이션은 사용자 유형에 따라 각자 다르게 실행된다. 교통약자의 여러 유형 중 눈으로 정보를 얻기 힘든 시각장애인과 보조기구를 사용하여 장애물에 제약이 많은 휠체어이용자는 추가적으로 알고리즘을 개발하여 각 유형에서 고려해야할 장애물 요소를 정의했다.
본 연구에서 개발하는 어플리케이션은 내비게이션 기능과 함께 건물의 정보도 확인 가능하며 한국어 지원을 기본으로 한다. 건물 도착에서 어플리케이션의 역할이 그치는 것이 아니라 건물을 사용하는 데 있어서 필요한 정보를 지도 내에 표시하였다.
알고리즘을 도출하기에 앞서 본 연구에서는 기존 교통약자를 위한 내비게이션 어플리케이션의 문제점을 도출했다. 본 연구에서는 휠 맵(Wheelmap), 인클루시브 내비(Inclucive Navi), 베프지도와 같이 세 가지 종류의 어플리케이션을 분석했다.
사용자의 현 위치를 알아내기 위해서는 크게 GPS, 자이로 센서, BEACON을 사용한 세 가지 방법을 이용한다.
시각장애인에 해당될 경우 시각장애인모드로 설정되며 그 외 유형의 교통약자일 경우 보행하는 데 무리가 없다고 판단이 되어 기본 보행자모드가 실행된다. 이름을 입력할 때는 키보드를, 성별과 사용자 설정을 선택할 때는 체크박스를, 생년월일을 입력할 때는 슬라이드 방식을 사용하지만 시각장애인의 경우 시각장애인의 특성을 고려하여 음성인식 입력 방법을 선택했다. [Fig.

대상 데이터

보행자 모드는 비교통약자와 더불어 휠체어 이용자나 시각장애인에 해당되지 않는 범주의 교통약자를 대상으로 한다. 보편적인 내비게이션 보행 모드와 같은 기능을 하며 특별한 장애물을 고려하지 않는다.
본 연구에서는 대분류의 신체적 장애 중 건물과 건물 사이를 이동하는 데 제약이 있는 시각장애와 소분류의 지체장애 중 휠체어를 보조기구로 이용하는 휠체어이용자에 주목했다. 특히 본 연구에서의 휠체어 이용자는 다리 자체의 온전한 힘으로 보행을 할 수 없는 지체장애인은 물론이며 골절 등으로 인한 외상으로 잠시 동안 휠체어를 사용하는 사람을 포함한다.

성능/효과

본 연구에서 개발하는 교통약자를 위한 동선 안내 어플리케이션은 세이프존을 우선 안내하는 한편 비세이프존을 경로 선정에서 최하위권에 위치시켜 이용자가 비세이프존에 들어가는 것을 방지한다. 또한 어플리케이션 이용자의 안전을 위해 이용자가 준세이프존에 접근 시 주의를 주고 비세이프존에 접근 시에 접근 시 경로 이탈 경고를 하는 기능이 필요하다.

후속연구

또한 누구나 글을 작성할 수 있어 사실성이 결여되는 단점을 보안하여 건물 정보 확인 기능을 추가하였다. 건물의 사진과 정보가 일치하는지, 가장 최근의 자료인지, 수정된 사항은 없는지 등의 질문을 통해 여러 이용자에게 답변을 얻고 조사 결과를 바탕으로 신뢰도가 높은 참여자에게는 어플리케이션 내에서 보상을 주어 신뢰도 질문 참여율을 높이고 어플리케이션 내 건물 정보의 객관성 또한 높일 수 있을 것으로 판단된다.
Compass 센서는 나침반과 같은 역할을 하는 센서로 고훈은 이 두 가지 센서를 사용하여 복잡한 과정 없이 센서에 설정된 방향만으로 경로를 안내하는 기법을 제시했다. 고훈은 연구의 한계점으로 제품의 설치비용과 제품가격을 지적했으며 향후 시각장애인 내비게이션을 발명에 큰 기여를 할 것으로 예상했다. 반면 공장 자동화 시스템에서 사용되는 AGV와 같은 분야에 적용된다면 높은 성능을 낼 수 있을 것으로 기대했다.
첫 번째로 문의 턱과 너비, 경사로의 위치와 경사도 등의 주출입구의 정보와 포장 상태, 높이 차, 시각장애인 신호등, 점자블록 등의 도로 정보가 부족하다는 한계점이 있다. 두 번째로 본 연구에서 개발된 알고리즘을 바탕으로 실제 어플리케이션을 제작하지 못해 본 연구의 검증이 진행되지 않았다는 한계가 있다.
향후 후속 연구가 진행된다면 본 연구는 시각장애인과 휠체어 이용자 등 특정 교통약자를 위한 장애물을 고려하여 최단 거리를 안내하는 어플리케이션을 구현하는 데에 큰 기여를 할 것으로 기대된다. 또한 어플리케이션이 실용화 되면서 사용자의 유형에 따라 어플리케이션이 달리 구성되어야 한다는 인식을 심어주면서 어플리케이션 내에서 소외되었던 교통약자의 인식 개선이 있을 것이며 더불어 교통약자 시설의 추가 설치를 도모할 수 있을 것이다. 마지막으로 본 연구는 교통 약자의 복지 향상을 위한 사회적 발판이 될 것으로 기대된다.
또한 어플리케이션이 실용화 되면서 사용자의 유형에 따라 어플리케이션이 달리 구성되어야 한다는 인식을 심어주면서 어플리케이션 내에서 소외되었던 교통약자의 인식 개선이 있을 것이며 더불어 교통약자 시설의 추가 설치를 도모할 수 있을 것이다. 마지막으로 본 연구는 교통 약자의 복지 향상을 위한 사회적 발판이 될 것으로 기대된다.
고훈은 연구의 한계점으로 제품의 설치비용과 제품가격을 지적했으며 향후 시각장애인 내비게이션을 발명에 큰 기여를 할 것으로 예상했다. 반면 공장 자동화 시스템에서 사용되는 AGV와 같은 분야에 적용된다면 높은 성능을 낼 수 있을 것으로 기대했다.
향후 어플리케이션이 개발되면 실제 사용해봄으로써 실용성 테스트를 진행할 것이다. 어플리케이션 실행 시 발생되는 프로그램 상의 오류와 문제점을 발견하여 조치를 취할 것이며 추가적으로 어플리케이션 실행에 있어서 부족한 정보와 기능 검토를 개선할 것이다.
그러나 본 연구에는 다음과 같은 한계점이 있다. 첫 번째로 문의 턱과 너비, 경사로의 위치와 경사도 등의 주출입구의 정보와 포장 상태, 높이 차, 시각장애인 신호등, 점자블록 등의 도로 정보가 부족하다는 한계점이 있다. 두 번째로 본 연구에서 개발된 알고리즘을 바탕으로 실제 어플리케이션을 제작하지 못해 본 연구의 검증이 진행되지 않았다는 한계가 있다.
향후 어플리케이션이 개발되면 실제 사용해봄으로써 실용성 테스트를 진행할 것이다. 어플리케이션 실행 시 발생되는 프로그램 상의 오류와 문제점을 발견하여 조치를 취할 것이며 추가적으로 어플리케이션 실행에 있어서 부족한 정보와 기능 검토를 개선할 것이다.
향후 후속 연구가 진행된다면 본 연구는 시각장애인과 휠체어 이용자 등 특정 교통약자를 위한 장애물을 고려하여 최단 거리를 안내하는 어플리케이션을 구현하는 데에 큰 기여를 할 것으로 기대된다. 또한 어플리케이션이 실용화 되면서 사용자의 유형에 따라 어플리케이션이 달리 구성되어야 한다는 인식을 심어주면서 어플리케이션 내에서 소외되었던 교통약자의 인식 개선이 있을 것이며 더불어 교통약자 시설의 추가 설치를 도모할 수 있을 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	교통약자란 무엇인가?	교통약자란 장애인, 고령자, 임산부, 영유아를 동반한 사람, 어린이 등 일상생활에서 이동에 불편함을 느끼는 사람을 의미한다. [Fig.
	GPS를 사용한 위치 정보 전달의 단점은 무엇인가?	그러나 GPS를 사용한 위치 정보 전달은 위성을 통하여 송․ 수신하기에 터널이나 지하의 경우 수신이 불가능하다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 자이로 센서를 사용한다.
	BEACON 센서가 가지는 한계점은 무엇인가?	또한 도로상에는 특정 지점 위치 확인을 위해 BEACON 센서를 사용한다. 이 센서는 도로 위 차량의 존재를 인식하며 특정 차량이 지나가는 시간 차이를 알아낼 수 있으므로 해당 구간의 속도 판별이 가능하나 측정하고자 하는 도로에 BEACON이 필수로 설치되어야한다는 한계점이 있다.

참고문헌 (3)

Park, Il Kwun (2010). "Research on analysis of user interface design of navigation system for automobile," Visual communication design Sungkyunkwan Univesity.
Hoon Ko (2008). "RFID based Indoor Navigation Algorithm for the Visually Impaired Person," Kanwon Institute of Telecommunications and Information Kangwon National University, pp. 131-136(6).
Hyeonjae Kang (2016). "Guide Drone : Design Implementation of Drone System for blind person with Obstacle Notification using Drone and Ultrasonic sensor," Korea Information Science Society, pp. 1851-1853(3).

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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