[논문]공용 공간의 접근성을 고려한 대학 기숙사 공실 배정에 관한 연구: A대학교를 중심으로

김나영; 이진호

doi:10.5762/kais.2020.21.1.148

초록
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본 논문에서는 대학 기숙사에서 이용 빈도가 높은 특정 공용 공간의 접근성을 높이기 위한 공실 배정에 대해 고려한다. 접근성 향상을 위하여, 학년에 따른 이용 빈도의 차이를 반영하여 학생들의 개인 공실에서 특정 공용 공간까지의 총 이동거리를 최소화하는 정수계획법 모델을 제시한다. 또한 각 공실의 최대 허용 인원을 제한하고 하나의 공실에는 같은 학년으로만 배정되도록 제약하였으며, 제시된 모델은 공급사슬관리에서 다루는 입지 선정 문제와 유사함을 보여준다. 사례 연구를 위하여 제시된 정수계획법 모델을 A대학교 기숙사에 적용하여, 소규모 그룹에 대한 공실 배정 결과를 도출하였으며, 특정 공용 격실을 이용하는 횟수가 많은 저학년 학생일수록 접근성을 고려하여 가까운 곳에 배정되었음을 확인하였다. 추가적으로 고학년부터 공실 배정에 대한 우선순위를 부여할 경우, 저학년이 우선적으로 배정될 때 벌과비용을 목적함수에 추가함으로써 이를 방지하도록 하는 모델을 제시하였다. 이러한 결과를 바탕으로 여러 공용 공간에 대한 학생들의 복합적인 요구들에 부합하도록 공실을 배정하는 방안을 제시할 수 있다.

Abstract ▼ AI-Helper

This study examines room assignments to improve accessibility in a university dormitory depending on the student grade, taking into account frequency of using a certain common space. An integer programming model is presented to minimize the total moving distance from the common space to the students...

This study examines room assignments to improve accessibility in a university dormitory depending on the student grade, taking into account frequency of using a certain common space. An integer programming model is presented to minimize the total moving distance from the common space to the students' rooms for accessibility. The model also constrains the maximum capacity of a room, and disallows different grade students to be assigned to the same room. This model is similar to a facility location problem used widely in the supply chain management field. Applying our optimization model to a small group at the dormitory of Unversity A as the case study, our results indicate that lower grade students are assigned rooms closer to the common space due to their higher frequency of using that space to guarantee high accessibility. Moreover, if higher grade students are prioritized to select their rooms, we suggest an objective function that imposes a penalty in cases when lower grade students select rooms with priority. Based on the results obtained, we propose assigning rooms to students in a dormitory by considering their complex requirements and convenience to use the common space.

주제어

표/그림 (6)

그림 Fig. 1. An example layout for a small group of University A's dormitory
그림 Fig. 2. Grades and the number of students assigned to each room by applying objective (8)
표 Table 1. The input variables for c_j
표 Table 2. Optimal results of room assignment for students
표 Table 3. Grades assigned to each room
표 Table 4. Revised grades assigned to each room

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구는 A대학교의 특성을 고려하여, 학생들의 학업 성취도를 보장하고 거주에 대한 만족도를 높이기 위해 특정 공용 공간과의 거리를 최소화하도록 기숙사의 방을 배정하는 최적화 모델을 제안한다.
본 연구에서는 대학기숙사에서 이용 빈도가 높은 특정 공용 공간을 고려하여 접근성을 높이기 위한 공실 배정 에 대하여 고려하였다. 접근성 향상을 수치화할 수 있도록 학생들의 개인 공실에서 특정 공용 공간까지의 총 이동거리를 최소화하는 목적함수를 채택하는 정수계획법 모델을 제시하였다.

제안 방법

그러나 기숙사 주거 환경 개선 문제를 공학적으로 접근한 연구는 제한적이었다. 이런 관점에서 본 연구에서는 기숙사 생활의 효율을 높이기 위해 공용 공간으로부터 개인의 공실을 배정하는 문제를 공학적으로 접근하며, 수리적 최적화 모델을 통해 문제해결을 시도한다는 측면에서 기존 연구와의 차별성을 갖는다.
본 연구에서는 대학기숙사에서 이용 빈도가 높은 특정 공용 공간을 고려하여 접근성을 높이기 위한 공실 배정 에 대하여 고려하였다. 접근성 향상을 수치화할 수 있도록 학생들의 개인 공실에서 특정 공용 공간까지의 총 이동거리를 최소화하는 목적함수를 채택하는 정수계획법 모델을 제시하였다. 또한 최적화 모델에서 학년에 따른 이용 빈도의 차이를 반영하였으며, 공실의 최대허용 인원 제한 및 하나의 공실에는 같은 학년으로만 배정되도록 제약하였다.

대상 데이터

다음으로 A대학교 기숙사는 지상 6층 건물로서 전 학생이 이용하는 식당, 목욕탕, 이발소, 체력단련실 등의 복지시설이 위치한 2개의 층을 제외한 나머지 공간이 실질 적인 기숙사 공실로 구성되어 있다. 또한 총 8개 단위 소규모 그룹으로 학생들이 구분되며, 각 단위그룹에 주어지는 공실로써, 2인실 21개, 4인실 10개가 있고 소규모 그룹의 공용 공간으로 이용되는 휴게실, 세미나실, 창고(분리수거장), 세탁/건조실이 구비되어 있다.
주요 입력변수로 고려되는 학생 수, 공실 수 및 학년은 각각 69명, 27개, 4개 학년으로 구성되어 있는 것으로 가정한다. 공용 공간으로 가장 활용도가 높은 작업공간은 Fig.

데이터처리

3.2절의 입력변수 및 데이터를 바탕으로 모델 (1)~(7) 의 이진 정수계획법의 최적해를 GAMS 소프트웨어 프로그램[13]을 이용하여 도출하였으며, Table 2와 같다.

성능/효과

A대학교 사례연구 결과, 공용 공실(Work room)로부터 가까운 공실일수록 저학년, 먼 공실일수록 고학년이 배정되었음을 알 수 있다. 다만 1학년이 19명이므로 1학년 1명은 룸메이트 없이 대로 \(R_{24} \)에 배정되었으며, \(R_{23} \)에 할당된 2학년 2명보다 공용 공실로부터 먼 곳에 배정되었다.
또한 최적화 모델에서 학년에 따른 이용 빈도의 차이를 반영하였으며, 공실의 최대허용 인원 제한 및 하나의 공실에는 같은 학년으로만 배정되도록 제약하였다. 사례연구를 위하여 제시된 정수계획법 모델을 A대학교에 적용하여 소규모 그룹에 대한 공실 배정 결과를 도출하였으며, 특정 공용격실을 이용하는 횟수가 많은 저학년 학생일수록 가까운 곳에 배정됨을 확인하였다.

후속연구

또한 A대학교 사례는 소규모의 공실과 학생수를 적용하여 직관적으로도 공용 공실로부터 가까운 곳에 저학년이 배치되도록 배정할 것을 사전에 예측할 수 있는 문제로 보여질 수 있으며, 최적화 모델의 필요성이 퇴색될 수 있다. 그러나 학생수와 공실수가 매우 많은 경우에 배정 문제를 수작업으로 진행하는 것은 매우 비효율적이며 불필요한 노력을 소모할 수 있으며, 이러한 경우에 대해서는 본 연구에서 제시한 최적화 모델의 효용성이 더욱 증대될 수 있을 것으로 기대된다. 또한 본 모델을 일부 변형하거나 각 학교 또는 기관에서 요구되는 제약사항이나 고려사항들을 추가적으로 반영하는데 있어 기초적인 틀을 제공할 수 있을 것이다.
본 연구에서 제시한 A대학교 사례에서는 각 공실과 창고와의 거리, 학년별 이용 빈도수 등을 임의로 생성하여 진행하였지만, 이러한 결과를 바탕으로 여러 공용 공간에 대한 학생들의 복합적인 요구들에 부합하도록 공실을 배정하는 방안을 제시할 수 있을 것이다. 또한 A대학교 사례는 소규모의 공실과 학생수를 적용하여 직관적으로도 공용 공실로부터 가까운 곳에 저학년이 배치되도록 배정할 것을 사전에 예측할 수 있는 문제로 보여질 수 있으며, 최적화 모델의 필요성이 퇴색될 수 있다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	대학기숙사에서 대학생들 개개인이 만족하는 공용 공간의 위치와 개인의 거주형태가 학업성취도와 밀접한 관계를 갖는 이유는 무엇인가?	공용 공간 이라 하면 학생들이 공동으로 사용하는 공간으로 휴게실, 매점, 식당, 자습실, 세미나실, 창고, 체력단련실, 컴퓨터실 등을 말한다. 대학생들의 성별 및 전공에 따라 그들이 선호하는 공용 공간과 그 횟수가 다르며, 공용 공간의 위치가 이용정도에 영향을 주기도 한다[1]. 또한, 교육 측면에서 대학 기숙사의 전반적인 시설수준이 양호할수록 학업성취도가 높은 것으로 나타났으며[2], 대학생의 거주형태는 대학교육에서 의미 있는 교육환경 변인이다[3]. 따라서 대학기숙사에서 대학생들 개개인이 만족하는 공용 공간의 위치와 개인의 거주형태가 결국 학업성취도와 밀접한 관계를 갖는다.
	대학 기숙사란 무엇인가?	대학 기숙사란 대학에서 공부하는 학생들을 위해 숙식을 제공하는 공동주거체계를 말하며, 학생 개개인이 거주 하는 사적인 공간 이외에도 공용 공간이 있다. 공용 공간 이라 하면 학생들이 공동으로 사용하는 공간으로 휴게실, 매점, 식당, 자습실, 세미나실, 창고, 체력단련실, 컴퓨터실 등을 말한다.
	대학 기숙사에서 공용 공간으로는 무엇이 있는가?	대학 기숙사란 대학에서 공부하는 학생들을 위해 숙식을 제공하는 공동주거체계를 말하며, 학생 개개인이 거주 하는 사적인 공간 이외에도 공용 공간이 있다. 공용 공간 이라 하면 학생들이 공동으로 사용하는 공간으로 휴게실, 매점, 식당, 자습실, 세미나실, 창고, 체력단련실, 컴퓨터실 등을 말한다. 대학생들의 성별 및 전공에 따라 그들이 선호하는 공용 공간과 그 횟수가 다르며, 공용 공간의 위치가 이용정도에 영향을 주기도 한다[1].

참고문헌 (13)

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H. Jeon, “The impact of on-campus residence on early institutional commitment among college freshmen: a focus on faculty and peer interactions,” Korean Education Inquiry, Vol. 35, No. 4, pp. 37-63, 2017. DOI: https://dx.doi.org/10.22327/kei.2017.35.4.037

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O.-S. Lee, M.-J. Hong, H.-J. Gu, “The correlation between school-life stress, depression and college adjustment residing in the dormitory,” Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, Vol. 17, No. 9, pp. 483-492, 2016. DOI: https://dx.doi.org/10.5762/KAIS.2016.17.9.483
G. Moon, H. Jung, "Minimization of rack and board moving distance of PCB assembler using neighborhood positioned identical components", IE Interfaces, Vol.18, No.3, pp.297-307, 2005.
J. Lee, H. Im, S. Sohn, S. Ko, K. Hong, S. Choi, S. Seo, C. Lee, “Airport security process improving for advanced operation and smart airport framework design,” Journal of the Korean Institute of Industrial Engineers, Vol. 39, No. 2, pp. 129-134, 2013. DOI: https://dx.doi.org/10.7232/JKIIE.2013.39.2.129

원문보기 상세보기
S. Chopra, P. Meindl, "Supply Chain Management: Strategy, Planning and Operation," pp. 140, Pearson, 2013.
GAMS Development Corporation, The general algebraic modeling system (GAMS), Available From: http://www.gams.com (accessed Aug. 18, 2019)

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