[DSC 공유대학 우수성과] 지역혁신 한계성 극복할 창의적인 아이디어 '반짝'

'2024년 리빙랩·캡스톤디자인 경진대회' 6개부문 수상작 살펴보기
소부장 대상, 대전시장상 -ICT 대상, 도지사상 -리빙랩 대상, 세종시장상

2024년 DSC 공유대학 리빙랩·캡스톤디자인 우수성과 경진대회에 참여한 학생들이 기념촬영을 하고 있다.

충남대를 총괄대학으로 대전·세종·충남 24개 대학이 참여하는 DSC 공유대학이 '2024년 리빙랩·캡스톤디자인 우수성과 경진대회'를 열고 수강 학생들이 진행한 지역 현안 해결 프로젝트를 공유했다. 이번 경진대회를 통해 DSC 참여대학의 지역혁신 한계성을 극복하고 융·복합 전공 역량을 함께 나누며 미래 모빌리티 산업을 이끌어 나갈 인재 양성과 지속가능한 성과 창출의 기반을 다졌다. DSC 공유대학 자원을 활용한 지역 현안을 다루며 지산학연계 대표 교과목으로 자리매김한 'DSC 공유대학 리빙랩·캡스톤디자인' 수강 학생들의 창의적인 아이디어를 살펴본다. <편집자 주>

12월 23일 진행된 경진대회에서 '우리 캡스톤 혜윰'팀이 대전시장상을 수상했다.

▲캡스톤디자인 모빌리티 소부장 대전시장상=강명묵 학생 등 5명의 팀으로 구성된 '우리 캡스톤 혜윰'은 사시 치료와 재발 방지기를 주제로 과제를 수행해 캡스톤디자인 모빌리티 소부장 분야에서 대전시장상을 차지했다. 해당 팀이 제시한 아이디어는 시선 추적 기반 독서지원 시스템으로, 어린이가 동화책이나 글자 카드를 보며 자연스럽게 눈 근육을 강화할 수 있도록 설계했다. 이를 통해 어린이는 눈 근육을 지속적으로 사용하면서 사실 재발 방지와 눈 건강 회복에 도움을 받는다. 해당 기술을 적용한 데스크톱 애플리케이션을 제작해 사용자가 어려운 과정 없이 치료를 진행할 수 있도록 개발했다.

치료 방안으로는 낱말 카드와 동화책을 선택할 수 있다. 낱말카드는 사용자가 원하는 그림책을 선택한 후 그림책 이미지와 단어에 네모 박스가 생성된다. 해당 박스와 시선값이 일치하면 다음 문구로 넘어가는 방식이다. 동화책은 동물, 곤충 등 다양한 테마의 한글 카드를 선택한다는 점 외엔 낱말 카드와 동일한 방식으로 프로그램을 구성했다.

이들은 어린이들이 눈 근육 운동을 자연스럽게 수행하면서 사시 증상을 조기에 발견하고 재활 치료 효과를 극대화할 것이라 자평했다. 또 재발 방지효과와 비수술적 접근으로 부작용이나 회복 기간에 대한 우려도 줄어들 것으로 내다봤다. 해당 시스템은 독서 지원 기능을 게임처럼 설계해 어린이들의 몰입도를 끌어올려 지치지 않고 시각 훈련에 즐겁게 참여할 수 있도록 제작했다.

강명묵 학생은 "사시는 주로 어린이에게 발생하며, 9세 이전에 치료하지 않으면 약시와 시각 기능 손상으로 이어질 수 있다"며 "이를 방치하면 한쪽 눈의 시력이 저하되는 약시가 발생할 위험이 커지기 때문에 조기발견과 꾸준한 치료가 필수적이다"라고 말했다.

캡스톤디자인 모빌리티 소부장 분야의 발표를 진행하는 모습.

▲캡스톤디자인 모빌리티 소부장 대상=유성민·박성민 학생이 꾸린 '길동무'팀은 기존 고비용과 높은 전력 소비로 상용화에 난항을 겪고 있던 부분을 해소하고자 '물류와 공항 환경을 위한 사용자 중심 자율주행 로봇'이라는 주제를 수행하고 모빌리티 소부장 분야에서 대상을 수상했다. 해당팀은 기존 LiDAR 기반 자율주행 로봇의 비용과 전력 소비 문제를 해결하기 위해 카메라를 활용한 환경 인식·사람 추적 기술을 도입했다. 이들은 초기설계와 구현, 소형 프로토타입 개발, 대형화·시스템 검증, 성능개선·최적화 등의 4단계로 나눈 활동과정을 수행했다. 먼저 YOLO 모델을 사용해 사람 인식과 추적 알고리즘을 구현, ROS2 메시지 시스템을 기반으로 카메라 데이터를 처리하는 환경을 구축했다. 이후 실내에서 사람 추적 성능 테스트를 통해 정확도와 반응속도를 검증했다. 해당 과정을 바탕으로 대형화된 로봇 프레임 제작하며 실효성을 점검했고, 현재는 추가 학습과 센서 융합 기술을 통해 정확도·반응속도를 향상시키고 장애물 회피 알고리즘을 개발 중이다.

길동무팀은 지역 내 물류·공항 산업에서 작업효율성 향상과 인력 부담을 경감시키면서 산업 활성화를 꾀할 수 있다는 점과 비용 효율적 자율주행 기술을 지역 기업·스타트업에 전파해 기술 혁신 등의 기회를 창출할 수 있다는 점에서 향후 지역에 기여할 수 있다고 봤다. 또 에너지 효휼성을 극대화한 로봇 도입으로 전력 소비 감소와 탄소 배출 저감 등 환경적 이점을 가져올 수 있다고 강조했다.

유성민 학생은 "팀명인 '길동무'는 로봇이 사용자의 동반자로서 함께 이동하며 도움을 준다는 의미를 담고 있다"며 "물류와 공항 환경에서 활용 가능한 Human-Following 자율주행 로봇을 개발하는 것이 목표"라고 말했다.

DSC 공유대학 우수성과 경진대회에서 세종시장상을 수상한 '카라'팀.

▲리빙랩 모빌리티 ICT 세종시장상=한승연 학생 등 4명이 팀을 이룬 '카라'는 비포장 환경에서 보행약자의 휠체어 트레드 기반 이동성 개선 리빙랩을 주제로 선정해 리빙랩 모빌리티 ICT 분야에서 세종시장상을 거머쥐었다. 이들은 대전·세종·충남 지역의 고령인구가 점차 증가하면서 휠체어 사용량도 증가할 것으로 전망했고 이때 도심 외곽지역 비포장 지형에서 휠체어 사용자의 이동성 제한에 대한 문제점을 우려했다.

문제해결을 위한 아이디어와 활동 과정을 살펴보면, 먼저 전문가와 회의를 통해 아이디어를 고도화하고 3D모델링을 진행했다. 1차 프로토타입을 출력해 기본적인 이동성과 탈부착 기능을 검증하고 이후 사용자 테스트와 인터뷰를 통해 피드백을 수집했다. 이러한 내용을 반영해 내구성과 안전성을 강화한 2차 프로토타입을 설계·출력하고 대전 유성구청 노인복지기관, 요양시설 관계자들과의 협력을 통해 제품 설계를 보완했다.

카라팀이 기획한 휠체어 탈부착 트레드는 저렴한 가격으로 경제성 측면에서 용이하고 거동불편자들이 기존 수동 휠체어로 접근이 어려웠던 교외 비포장 도로에서 활용도가 높을 것으로 기대된다.

팀장 한승연 학생은 "상용화된 휠체어는 도로 상태가 열악한 환경에서 충분히 대응하지 못하는 설계적 한계를 가지고 있다"며 "누구나 쉽게 사용할 수 있는 탈부착형 휠체어 트레드를 개발해 이동성 문제와 비용 부담을 해소하고자 한다"며 추진배경을 설명했다.

리빙랩 모빌리티 ICT 분야에서 우수성과 제출팀의 발표가 이어지고 있다.

▲리빙랩 모빌리티 ICT 대상=이준희 학생 등 4명으로 구성된 '희열유얼'팀은 '지하철 승하차 안전 사고 해결을 위한 유도선 어포던스 디자인 개발'을 기획하면서 리빙랩 모빌리티 ICT 분야에서 대상을 차지했다.

이들은 과제 수행에 앞서 현장 관찰과 역무원과 승객들을 대상으로 한 인터뷰를 진행했다. 그 결과, 승객과 역무원 모두 기존 유도물이나 안내 방송의 효과가 크지 않고 승하차 질서가 잘 지켜지지 않는다는 의견을 전했다.

이를 바탕으로 희열유얼팀은 넛지 디자인을 활용해 거울을 통한 행동 유도를 진행하고자 직관성 있는 1차 프로토타입을 제작했다. 현장테스트 실시와 인사이트 분석을 통해 보완점을 찾아낸 후 시각적 부담감을 줄인 2차 프로토타입 제작에 나섰다. 이후 지속적인 보완과 수정을 거쳐 바닥라인을 점자블럭의 보색으로 변경해 시인성을 높이고 거울 크기를 키우는 등 최종 프로토타입을 완성했다.

이준희 학생은 "최종 프로토타입에 따라 승하차 시 승객 간 충돌을 줄여 사고 발생 가능성을 낮출 수 있다"며 "승객들이 자발적으로 질서를 지키는 문화를 형성하는 데 기여할 것으로 기대된다"고 말했다.

캡스톤디자인 모빌리티 ICT 분야 충남도지사상을 수상한 'SEAkers'팀.

▲캡스톤디자인 모빌리티 ICT 충남도지사상=YOLOv8 기반 해양 환경에서의 사람 객체 탐지 모델 성능 향성 연구를 주제로 SEAkers팀을 이룬 유은제, 임다희 학생은 캡스톤디자인 모빌리티 ICT 분야에서 충남도지사상을 탔다. 해당 팀은 최근 자연재해로 국내 해양사고가 증가하는 추세에 이를 해결하고자 실시간 인식에 특화된 알고리즘인 YOLO 객체 검출 기술을 프로젝트에 접목해 해양 인명 구조 작업 개선에 힘을 보탰다. 먼저 SeaDroneSee Detection v2 데이터와 Roboflow 이미지 데이터 등을 통해 해상에서 사람 이미지 데이터셋을 수집했다. 수집한 데이터에 Bbox 라벨링을 수행·검토해 Train·Validation·Test 셋으로 분할했다. YOLO v8.2 모델을 이용해 해상에서 사람 객체 탐지를 수행하는 Model A를 제작하고 해양 환경에서 사람 이외의 객체인 Boat와 Buoy를 추가한 Model B-v1, 여기에 Train 데이터셋에 증강기법을 적용한 Model B-v2를 만들었다.

해당 연구에서 활용된 기술을 기존 재난·재해 대응 시스템과 결합해 인명구조와 재난 복구 작업에서 더 신속하고 정확하게 수행할 수 있을 것으로 전망된다. 유은재 학생은 "연구에서 제안된 기술은 해양 환경에서의 사람 객체 탐지에 초점을 맞췄지만 내률 재난에도 효과적으로 적용 가능하다"며 "하천과 해안선이 혼재된 대전·충남 지역의 특성을 고려했을 때 집중호우로 범람한 하천 지역에서 실종자를 탐색하고 구조대에 위치 정보를 제공할 수 있다"고 말했다.

학생들이 캡스톤디자인 모빌리티 ICT 과제 수행 결과를 발표하는 모습.

▲캡스톤디자인 모빌리티 ICT 대상=김한탁 학생 등 3명이 팀을 꾸린 'Backmapper'는 보행자를 위한 HD맵 제작용 센서팩을 개발해 캡스톤디자인 모빌리티 ICT 분야에서 대상을 수상했다. 이들은 GPS 신호가 약하거나 차단되는 환경에서 정확한 위치추적과 지도 생성을 수행하는 것이 어렵다는 점을 해결하기 위해 경량화되고 휴대성이 높은 센서팩 개발을 구상했다.

먼저 HD맵 제작을 위한 소프트웨어 설계 후 외부 전원과 분리돼도 안정적인 작동을 보장하기 위한 자체 전원 공급 장치를 마련했다. 이후 휴대성을 갖추기 위해 가방 형태의 센서팩을 제작하고 GPS센서 등 데이터 기록 과정을 거쳤다.

이를 바탕으로 제작된 경량화된 센서팩을 활용해 산악지형, 좁은 골목 등 기존 장비가 측정하거나 측량할 수 없는 지역에 지도를 제작할 수 있다. 또 수집된 데이터는 타 HD맵 데이터와 통합해 자율주행 지도와 내비게이션 개발에도 활용할 수 있는 장점이 존재한다.

프로젝트에 참여한 김한탁 학생은 "저비용으로 제작된 휴대용 장비를 통해 SLAM 기술의 접근성을 높여 기술의 범용성 확대 새로운 응용 분야를 개척할 수 있다"며 "이는 자율주행 기술의 안정성과 효율성을 높이는 데 중요한 역할을 할 것"이라고 말했다.
오현민 기자