통합 모델 시뮬레이션을 적용한 전시공간의 서비스와 자원배분의 기술적 방법 연구

김석태

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자료유형: 학술저널

저자정보: 김석태 (인제대학교)

저널정보: 한국공간디자인학회 한국공간디자인학회 논문집 한국공간디자인학회 논문집 제19권 제5호

발행연도: 2024.8

수록면: 65 - 76 (12page)

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(연구배경 및 목적) 인간이 사회활동을 영위하는 건축공간은 하나의 복잡계 시스템으로 간주할 수 있으며, 컴퓨팅 기술의 발달로 인해 시뮬레이션을 통한 사전 예측이 가능해졌다. 이에 따라 공간 디자인 분야에서도 시뮬레이션 분석의 활용도가 커지고 있다. DES는 프로세스를 중심으로 하는 산업적 분석 기술로, 이벤트 처리 기법에 의한 빠른 분석 속도와 직관성으로 인기가 많다. 그러나 기계적인 분석 메커니즘으로 인해 인간의 개별 행동이나 사회적 행태를 반영하지 못해 현실과 괴리된 결과가 출력되는 등 신뢰성 문제가 발생하고 있다. 이러한 한계를 극복하기 위해 본 연구에서는 ABM을 결합한 통합 모델을 제시하고자 한다. (연구방법) DES와 ABM의 특성을 결합하여 통합 모델을 제안하고, 이를 전시관을 예시 공간으로 적용하여 효용성을 평가하였다. 이 과정에서 전시 공간과 프로세스는 DES로 구축하고, 관람자와 전시 부스는 ABM을 이용하여 에이전트로 정의한 후, ABM 에이전트를 DES 공간에 배치하여 시뮬레이션 과정에서 데이터를 추출하였다. 관람자는 전시 부스를 경유하는 과정에서 발생하는 대기 시간을 고려하여, 허용값을 넘는 전시 부스를 패싱하는 방법으로 실제 상황에 근접한 시뮬레이션을 구축하였다. (결과) 먼저, 두 모델의 엔티티 존속 시간을 측정하여 타임 스텝의 동기화를 검증하였다. 기존의 DES 단독 시뮬레이션에서는 1시간 동안 입장한 100명에 대하여 18개의 단위전시 중 3개소에서 발생한 병목으로 인해 최대 9시간 5분 이상이 소요되는 비현실적 결과가 도출되었다. 반면, ABM+DES 시뮬레이션에서는 전체 평균 13.11%의 전시 부스를 패싱하였고, 최대 2시간 11분이 소요되었다. 또한, 기존 DES 단독 시뮬레이션에서는 전시 부스별 최대 대기자가 62명까지 폭증한 반면, ABM+DES 시뮬레이션에서는 허용대기자 수 이하로 통제되었다. 이를 토대로 전시 콘텐츠의 동시 관람(체험)자 수를 조정하여 개선 효과를 정량적으로 도출하였다. (결론) DES와 ABM이라는 서로 다른 접근법을 가진 모델을 결합하여 공간의 물리적 속성과 인간의 사회적 행동을 통합할 수 있었다. 기존의 시간 지연에만 의존하던 방식과 차별화하여 관람 체험의 완성도 기준으로 분석하는 방법을 제시하였다. 이러한 노력을 통해 전시물의 중요도와 관람자의 흥미 요인 등의 다양한 변수를 적용할 수 있는, 보다 현실적인 시뮬레이션 분석 방법론이 될 것으로 기대된다.

(Background and Purpose) The notion of architectural spaces as complex systems, in which humans engage in social activities, is a concept worthy of further investigation. The advancement of computing technology, it has rendered the possibility of preemptive predictions through simulations a tangible reality. Consequently, the utilisation of simulation analysis in the field of spatial design has been on the rise. Discrete Event Simulation (DES) is a popular technique for analysing industrial processes due to its rapid processing speed and intuitive event-processing capabilities. However, its mechanical analysis mechanism, limits its ability to reflect individual human behaviors and social dynamics, leading to results that are disconnected from reality, thus raising reliability issues. To overcome these inherent limitations of DES, this study proposes an integrated model combining DES with ABM (Agent-Based Modeling). (Method) The aim of this research is to propose an integrated model and apply it to an exhibition space to evaluate its utility. In this process, the exhibition space and processes were constructed using DES, while visitors and exhibition booths were defined as agents using ABM. Subsequently, the ABM agents were situated within the DES space to extract data throughout the simulation process. The visitors were modeled to skip exhibition booths exceeding allowable waiting times, thereby creating a simulation that closely mirrors real-world scenarios. (Results) First, the synchronization of time steps was verified by measuring the entity lifespan of both models. In the standalone DES simulation, unrealistic results were obtained where, for 100 entrants over 1 hour, bottlenecks at 3 out of 18 exhibition units led to an impractical maximum time of over 9 hours and 5 minutes. In contrast, the ABM+DES simulation passed an average of 13.11% of exhibition booths overall, with a maximum time of 2 hours and 11 minutes. Furthermore, while the standalone DES simulation observed a surge in maximum waitlists per exhibition booth, reaching up to 62 participants, the ABM+DES simulation effectively managed this below the permitted waiting capacity. In light of these findings, adjustments to the number of simultaneous viewers (participants) of the exhibition content were made to quantitatively derive improvement effects. (Conclusions) By combining the models of DES and ABM, which adopt different approaches, enabled the integration of the physical attributes of the space with the social behaviors of humans. This method diverges from previous approaches that relied solely on time delays, by introducing an analysis based on the completeness of the viewing experience. This endeavour is anticipated to yield a more realistic methodology for simulation analysis, capable of integrating diverse variables, such as the significance assigned to exhibits and visitor preferences.

#전시공간 #행위자 기반 모형 #이산사건 시뮬레이션 #동적시스템 #통합모델 #Exhibition Space #Agent-Based Model #Discrete Event Simulation #Dynamic System #Integrated Model

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