1. 수행배경

• 본 프로젝트는 학습 환경 개선을 통한 인하대학교 학생들의 학습 능력 향상에 도움을 주고자 한다. 현재 인하대학교 내에는 학생 수에 비해 열람실의 개수가 부족하고 열람실의 사석화가 되어있어 공부를 하는 데 어려움을 겪고 있다. 학생들은 빈 강의실을 가게 되고 학교 특성상 정해진 강의실을 사용해야 하므로 시험 기간에 허용된 강의실이 어딘지 몰라서 찾지 못하거나 잘 알려진 강의실만 가게 된다. 학교 자유게시판과 인하대학교 에브리타임을 활용하여 152명의 학생에게 설문조사를 시행한 결과 강의실을 이용하면서 빈 강의실 조회에 어려움을 겪고 있고, 학습공간으로 활용되는 강의실의 인원을 확인할 수 없어 불편을 겪고 있다는 응답이 다수였다.

  자습실 환경의 큰 문제점은 다음 4가지가 있다.

  ①탁한 공기(CO2의 포화) ②소음 문제 ③온도 문제 ④자습실 조회의 어려움

  ① 자습실 및 열람실 내 인원수/면적의 비율이 증가하면 이산화탄소 농도가 높아진다. 이러한 경우 집중력이 떨어지게 되어 학습능력이 저하된다. 이 문제를 해결하기 위해 분석한 CO2 데이터를 실시간 어플로 제공하여 인원을 분산시킨다.

  ② 학생마다 학습환경에 있어서 소음의 선호도가 다르다. 실시간 소음 정보를 제공하여 인하 스터디는 개인의 공부법에 맞는 소음의 자습실을 제공한다.

  ③ 환경적 요인으로는 온도문제가 있습니다. 열람실마다 온도가 다르며 빈 강의실 및 라운지마다 온도가 다릅니다. 학생들은 더위를 많이 타게 되면 온도가 낮은 강의실을 선호하고 추위를 많이 타게 되면 온도가 높은 강의실을 선호합니다. 실시간 온도 정보를 제공하여 인하 스터디는 학생 개개인에 맞는 온도를 가진 자습실을 제공한다.

  ④ 정석도서관의 열람실 같은 경우 키오스크 및 애플리케이션으로 자리를 발급받는 시스템이며 ‘시설예약’ 애플리케이션으로 열람실의 자리를 알 수 있다. 하지만 시험 기간에 24시간 개방하는 빈 강의실에 대한 공지사항을 찾기가 힘들고 빈 강의실에 학생들이 공부하는 현황을 파악하기가 힘들다. 인하 스터디는 빈 강의실 및 스터디 룸을 확인할 수 있고 자습실에 대한 환경적인 정보 등을 제공하여 이러한 불편함을 해소하고 학생들의 편리를 도모하고자 한다.

2. 수행기간

• 2018.06~

3. 개발작품 설명

• 위 4가지 문제를 해결하기 위해서 학습 공간 내에 설치하여 환경요소 상태를 파악하기 쉽게 하는 애플리케이션을 구축할 예정이다. 기기의 경우, 배치될 장소는 시험 기간 개방되는 강의실과 공용 도서관이다. 정보를 파악할 수 있는 센서를 사용하기 위해 아두이노를 이용한다. 센서가 부착된 아두이노는 아두이노 블뤁스 모듈을 이용하여 애플리케이션에 정보를 전달한다. 또한, 내장된 애플리케이션으 로 시리얼 모니터 출력정보를 확인할 수 있다.

  센서를 통해 알아낸 시설 내 온도 데이터는 바로 애플리케이션으로 전달되어 학생들이 온도를 직접 제어하거나 자신에게 맞는 학습공간을 찾아갈 수 있도록 해결한다.

  공간 확보문제의 경우 시설을 추가적으로 늘릴 수 없기 때문에 쓰고 있지 않은 공간을 찾아내어 학생들에게 알려주고자 한다.

  소음 문제는 데시벨 측정 센서를 이용하여 정보를 얻는다. 학습공간마다 소음 정도를 측정하여 정보를 전달하면 일정 수준의 소음이 있는 곳에서 집중이 잘 되는 학생들의 경우 자신이 원하는 데시벨 수준의 공간을 직접 찾아갈 수 있어 학생 개개인들이 학습공간을 선택 할 수 있는 기회를 제공한다.

  1.인하 스터디 센서 기기 제작

   

   학습공간에 부착될 센서 기기는 아두이노로 제작되었다. 아두이노 센서로 얻어지는 학습 공간의 온도, 습도, 조도, 이산화탄소, 소음 정보를 매초마다 블루투스 통신으로 휴대폰에 전달한다. 아두리노 코딩의 경우, 온도 측정은 보다 정밀하고 민감한 DHT 22 센서를 사용하기 하여 온∙습도 센서 라이브러리 참고를 위한 헤더파일과 시리얼 통신을 위한 헤더 선언을 하였다. Liquidcrystal Library는 CO2센서를 위한 헤더로 Liquidcrystal displays (LCDs)를 아두이노가 조절 가능하게 하므로 이 헤더 또한 선언한다. 온∙습도, CO2, 조도, 소음센서의 측정값을 저장하기 위해 출력 핀 번호를 변수에 저장하고, 시리얼 모니터에 출력을 위한 보어 레이트를 9600으로 지정한다. 블루투스 모듈로 측정값들을 한 번에 전송하기 위해서 같은 보어 레이트 값을 이용해야 하고, 강의실의 학습 환경을 판단할 센서들에 알맞은 변수를 선언한다. 그 변수에 저장된 값들을 시리얼 모니터로 출력해 확인하고 블루투스로 어플리케이션에 전송될 수 있도록 입력한다. 마지막으로 delay(함수를 이용하여 센서 작동을 반복할 시간을 사용자가 지정하면 수시로 센서 값을 입력 받는다.

   

  2, 인하 스터디 앱 제작

   

   앱 제작을 위해 ‘앱인벤터2’을 이용하였고 앱인벤터의 경우 웹사이트를 통한 블록 코딩으로 제어, 논리, 수학, 변수, 함수와 같은 다양한 블록을 결합하여 어플리케이션이 작동할 수 있도록 한다. 우리의 ‘인하스터디’ 앱은 아두이노 장치 내에 작동하는  블루투스 모듈(HC-06)을 통해 센서 값을 얻는다. 블루투스 연결은 지정 레이블을 선택하여 이루어지고 연결된 후에는 이를 알릴 수 있도록 IF문을 사용하여 텍스트 문구를 변화시킨다. 변화되는 센서 값은 1초마다 블루투스에 저장되고 전송된다. 앱 내에 시계 컴포넌트를 결합시키고 레이블의 텍스트 값이 전송되는 센서 값에 따라 변화하도록 블록 코딩을 완성시킨다. 전송되는 정보의 길이와 순서에 따라 센서 값을 나누게 되면 한 번에 여러 가지 종류의 센서 값을 동시에 받아 입력 시킬 수 있다. 이를 어플리케이션 디자인에 맞게 대입시키면 어플리케이션이 완성되고, QR코드를 이용하여 다운로드 받아 개인이 사용하는 휴대폰에서 확인 가능하다.

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4. 활용방안

• 학생들은 각 기능에 맞는 센서를 이용하여 얻은 온도 측정, 불이 켜져 있는지 확인, CO₂ 측정, 소음측정 총 네 가지의 데이터를 애플리케이션으로 한 번에 확인 가능하며 자신이 원하는 학습 환경을 골라 쉽게 찾아 갈 수 있다.​
•  스터디룸 메뉴는 자신이 가고 싶은 스터디 룸을 선택함으로써 예약 현황을 실시간으로 볼 수 있도록 하는 것이다. 많은 학생이 포털 사이트에서 스터디 룸을 예약할 때 예약현황이 복잡하게 나오기 때문에 어려움을 겪는 데 이를 해결할 수 있는 방안이 될 것이다.
   공용 도서관 메뉴는 자신이 가고 싶은 도서관을 클릭하고 자신이 공부할 구역을 선택하면 그 구역의 온도, 불이 켜져 있는지 유무, CO₂ 농도, 소음 크기를 알 수 있도록 구현할 것이다.