초록 ▼

□ 연구개요
건물 내 재실자의 온열쾌적감은 하루 동안 끊임없이 변화하는 모습을 보이며, 이에 따라 지적온도를 추구하는 공조 시스템에서 벗어난 개인 중심의 환경 제어의 중요성이 제기되고 있다. Personal comfort system은 웨어러블 디바이스과 머신러닝 알고리즘 등의 발달로 인하여 가능해졌으며, 개인의 생리적 정보의 실시간 측정과 피드백, 그리고 방대한 양의 생리 신호 데이터의 분석 및 예측을 가능하게 하였다. 이러한 배경에서 본 연구는 오피스 실험을 통해 물리적 온열 환경, 주관적 쾌적 응답, 그리고 재실자의 생리

□ 연구개요
건물 내 재실자의 온열쾌적감은 하루 동안 끊임없이 변화하는 모습을 보이며, 이에 따라 지적온도를 추구하는 공조 시스템에서 벗어난 개인 중심의 환경 제어의 중요성이 제기되고 있다. Personal comfort system은 웨어러블 디바이스과 머신러닝 알고리즘 등의 발달로 인하여 가능해졌으며, 개인의 생리적 정보의 실시간 측정과 피드백, 그리고 방대한 양의 생리 신호 데이터의 분석 및 예측을 가능하게 하였다. 이러한 배경에서 본 연구는 오피스 실험을 통해 물리적 온열 환경, 주관적 쾌적 응답, 그리고 재실자의 생리 신호를 웨어러블 디바이스를 이용해 측정하고자 한다. 이를 바탕으로 온열 쾌적 상태와 생리 신호 간의 관계를 파악하고, 웨어러블 디바이스에 기반한 개인공조시스템의 가능성을 타진해보고자 한다.

□ 연구 목표대비 연구결과
본 연구는 연구 목표였던 사무실 내 현장에서의 계절별 측정을 진행하고 측정한 데이터들 사이의 관계 분석 실시 및 온열쾌적감과 각성도 예측 모델을 형성하여 계획에 합당한 연구 결과 도출을 수행하였다. 계절별 진행된 실험을 통하여 온열 환경, 주관 응답, 생리 신호 등 연구 진행에 필요한 양질의 현장 데이터를 획득하였다. 그 결과, 사무실 환경이 물리적으로 쾌적한 기준에 속해있음에도 불구하고 재실자들이 불쾌함을 느끼는 상황이 발생하고 있는 것이 나타났으며, 이를 통해 기존의 ‘one-size-fits-all‘ 개념에서 벗어난 개인 중심의 쾌적 지원 방안이 필요하다는 것을 확인할 수 있었다. 계절별로 이루어진 웨어러블 디바이스의 생리 신호와 재실자의 주관응답 사이의 분석과 항목별 주요 요인 도출이 이루어졌으며, 웨어러블 디바이스를 통한 재실자 상태의 파악 및 개인공조 시스템의 가능성을 확인할 수 있는 결과를 얻었다. 재실자 상태를 대변할 수 있도록 도출된 생리 지표를 바탕으로 온열쾌적과 각성도 예측 모델 학습을 진행하였다. 예측 모델 결과, KNN, RF, GBM을 사용하였을 때 최대 86%이상의 정확도를 보이는 것을 확인하였다. 또한, 웨어러블 디바이스의 생리 신호 데이터의 활용 가능성을 확인하기 위하여, 다양한 feature set을 구성하여 모델 성능을 비교해본 결과, 웨어러블 디바이스의 생리 신호만으로도 정확도 80% 이상의 재실자 상태 예측이 가능하다는 결과를 얻었다.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
본 연구에서 형성된 모델들은 냉방기와 난방기로 나누어 구성되어 있어 공조 시스템 가동 방향에 따라 적용될 수 있다. 냉난방 시스템에서 예측 모델을 적용할 시, 충분한 재실자의 데이터가 모이기 전까지 초기 단계에서 본 연구의 모델을 베이스 모델로 활용할 수 있을 것이며 이후 지속적인 데이터 학습을 통하여 각 공간, 혹은 개인에 맞는 모델로의 발전이 이루어질 수 있다. 또한 학습된 모델을 바탕으로 PCS의 작동과 feedback 연계를 통하여 human-in-the-loop 시스템을 형성할 수 있을 것이다. PCS의 적용을 통해 기존 건물의 대공간 HVAC 시스템의 제어 보다 훨씬 유연하게 반응할 수 있고, 건물 에너지 절감 효과와 높아진 재실자 만족감과 업무효율을 기대할 수 있다. 또한 지원 기술들과 예측 모델을 바탕으로 본 연구의 대상인 오피스 뿐만 아니라 온열 취약 계층 등 다양한 대상의 온열 쾌적 지원에 효과적인 적용이 될 수 있을 것이다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• 1. 1차년도(2020) ... 5
• 2. 2차년도(2021) ... 8
• 3. 3차년도(2023) ... 11
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 14
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 14
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 14
• 3) 목표 달성 수준 ... 15
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 17
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 18
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 18
• 1) 개인공조시스템 개발 및 HVAC 제어 ... 18
• 2) 스마트 홈과 온열 취약 계층 지원 ... 18
• 6. 자체점검표 ... 19
• 7. 참고문헌 ... 20
• 붙임1. 세부 정량적 연구개발성과 ... 22
• 붙임2. 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 26
• 끝페이지 ... 41