1분반-컴통수

프로젝트 개요

기술개발 과제

국문 : 커스텀 운동 기록 피트니스 어플리케이션

영문 : Custom exercise log fitness application

과제 팀명

컴통수

지도교수

최혁 교수님

개발기간

2024년 9월 ~ 2024년 12월 (총 4개월)

구성원 소개

서울시립대학교 수학과 2019540035 주현도(팀장)

서울시립대학교 컴퓨터과학부 2019540035 나인규

서울시립대학교 통계학과 2020580021 오제건

서론

개발 과제의 개요

개발 과제 요약

◇ 시중에는 다양한 피트니스 분야의 어플리케이션이 출시되어 있는데,그중에서 운동과 관련된 어플리케이션이 가장 사용자가 많음
◇ 운동 관련 어플리케이션 중에서도 운동 기록 기능을 가진 어플리케이션이가장 활발하게 이용되는 편인데, 그런 어플리케이션들은 사용하기에 너무 복잡하거나,기능이 제한적인 미흡한 부분이 존재함
◇ 따라서 우리는 이러한 문제를 해결할 수 있는 운동 기록 어플리케이션,더 나아가 운동을 추천까지 해줄 수 있는 어플리케이션을 개발하고자 함
◇ 이 어플리케이션을 통해 사용자들로 하여금 자신의 운동 결과를 손쉽게 기록하고,개인화된 운동 목표를 설정하며, 커뮤니티를 통해 동기부여를 받는 등종합적인 피트니스 플랫폼을 제공하는 것을 목표로 함

개발 과제의 배경

개발 과제의 배경은 다음과 같다.

◇ 쉽게 식지 않는 운동 열풍

- 코로나 펜데믹 이후로 사회적 거리두기 제도가 시행됨에 따라서 많은 사람들이실내에 있는 시간이 크게 증가하게 되면서 건강과 피트니스에 대한 관심도가 크게 증가
- 또한 건강에 대한 관심의 급증과 함께 자기 관리에도 관심도가 몰리면서,스스로 몸을 가꾸기 위해 헬스나 필라테스 등의 운동을 하는 사람들의 수가 꾸준히 증가
- 게다가 이런 자기 관리를 위한 운동 외에도, 젊은 층을 중심으로골프, 클라이밍, 테니스, 러닝 등 특정한 구분 없이 다양한 스포츠가 인기를 얻음


◇ 피트니스 어플리케이션 시장의 성장

- 운동 열풍이 지속됨에 따라 국내 피트니스 어플리케이션의 시장도 함께 성장했는데,코로나 이후로 피트니스 어플리케이션 다운로드 수 증가율이 거의 30%에 육박함
- 피트니스 어플리케이션에서도 금연, 음주, 운동, 식생활 등 다양한 분야가 존재하는데,이용자 수와 연도별 이용 경험자 증가 폭이 가장 큰 분야는 운동과 관련된 서비스임


◇ 운동 기록과 소셜라이징

- 운동하면서 과정이나 결과를 모바일 어플리케이션을 통해 기록하는 사람들의 비율이꽤나 높은 것으로 나타남
- 운동 기록을 통해 과정을 가시화하여, 계속해서 운동을 이어 나갈 수 있는 동기부여 요소를형성하고, SNS를 활용해 운동 기록이나 성과를 공유하며 서로 응원하거나경쟁 하는 모습을 쉽게 확인할 수 있음
- 그렇게 기록 공유를 통해 운동 자체를 소셜라이징의 수단으로 활용하여,이제는 운동 기록 및 공유 과정은 하나의 문화로 자리잡음


개발 과제의 효과는 다음과 같다.

◇ 자유로운 운동 기록
- 운동 횟수, 종목에 구애받지 않고 자유롭게 본인이 원하는 방식으로 운동 기록 가능
- 커스텀 가능한 UI를 통해 본인에게 적합하고 쉬운 방식으로 운동 기록 가능

◇ 운동 추천을 통해 쉬운 목표 설정
- 데이터에 근거한 합리적인 목표 설정으로 점진적인 신체적 성장 가능
- 경험하지 못한 운동 종목에 대해서도 목표를 설정하여 새로운 운동 도전 용이

◇ 무료 서비스
- 구독료가 없어도 운동 기록 및 공유할 수 있어 재정적 부담 감소

◇ 운동 공유 및 커뮤니티 형성
- 운동 정보나 방식에 대하여 쉽게 공유하고 정보를 습득
- 함께 운동하고 싶은 경우, 사람을 쉽게 모을 수 있어 운동 동기부여 제공

개발 과제의 목표 및 내용

◇ 커스텀 가능한 자유로운 형식의 운동 기록
- 운동 기록을 위한 커스텀 UI 구성을 목표로 함
- 자신에 취향에 맞게 UI 이동 및 형태 변화 가능
- 텍스트, 표, 그림 등 다양하게 조정 가능

◇ AI를 통한 운동 목표, 종목 추천
- 운동 추천 AI 구성 및 만족도 증대를 목표로 함
- 자신의 운동 목표에 맞는 운동 강도, 종목 추천
- 자신의 운동 현황에 따라 운동 강도, 종목 추천

◇ 운동 커뮤니티
- 운동 종목별 커뮤니티 개발을 목표로 함
- 카테고리 분류를 통해 운동 종목별 커뮤니티 게시
- 자유롭게 글을 쓰고 댓글을 달 수 있는 환경 조성

◇ 모임 구성 기능 제공
- 빠르고 간편한 모임 구성을 목표로 함
- 운동 종목, 구성 인원 수, 위치에 기반하여 운동 모임 구성

관련 기술의 현황

관련 기술의 현황 및 분석(State of art)

• 전 세계적인 기술현황

◇ 어플 요약
- 사용자에게 운동 기록을 입력받아, 그 기록과 체성분 정보를 활용하여 운동 루틴을 추천한다.
- 운동 루틴을 추천하는 방법론으로 Large Language Model(LLM)을 사용하고자 한다.
- 운동 기록 추천 과정에서 다양한 전문 지식을 참고할 수 있도록 한다.


◇ LLM 역사
LLM은 언어를 생성하거나 Natural Language Processing Task를 가능하도록 만든 딥러닝 모델이다.
LLM이 발전된 순서로 설명하고자 한다.

- Recurrent Neural Net(RNN)
순차적인 데이터를 처리하기 위해 설계된 신경망이다. 이전의 상태를 다음 상태에 전달하는 구조를 가지고 있기 때문에, 텍스트나 시계열, 음성 데이터 등에 주로 사용된다. 하지만, 기울기 소실 문제로 인해, 먼 과거의 정보를 효율적으로 기억하지 못하는 한계(장기 의존성 문제)가 존재한다.

- Long Short-Term Memory(LSTM)
RNN의 장기 의존성 문제를 해결하기 위해 고안된 모델이다. cell state와 3개의 게이트 구조(입 력·출력·망각 게이트)를 활용하여 이를 해결하였다. 따라서 더 긴 텍스트나 시계열, 음성 데이터에서 효과적인 성능을 보였다.

- Attention Mechanism
LSTM 및 RNN의 한계를 극복하기 위해 도입된 개념이다. 모델이 전체 시퀀스에서 특정 위치에 있는 요소를 집중해서 처리할 수 있도록 설계한 메커니즘 이며, 병렬처리가 가능하기 때문에 처리 속도 또한 향상되었다.

- Transformer
Attention Mechanism 중심으로 설계된 모델이다. Self-Attention Mechanism을 활용하여 시퀀스내 모든 요소들이 다른 모든 요소들과 얼마나 관련되어 있는지 계산한다. 이를 통해 전체적인 시퀀스 파악이 가능하며 장기 의존성 문제를 효과적으로 해결하였다. 또한, Encoder-Decoder 구조를 사용하여 시퀀스를 잘 추론(encoder)하고 생성(decoder)할 수 있다. Transformer가 발전하면서 BERT, GPT 같은 LLM 모델이 탄생했다.


◇ LLM 최근 동향
LLM 기반 모델이 최근에 어떤식으로 개발되는지 설명하고자 한다.

- Reinforcement Learning from Human Feedback(RLHF)
강화학습에 대하여 인간의 피드백을 적용해 학습하는 방법론이다. 인간의 피드백을 가지고 학습에 활용하기 때문에 더 좋은 성능을 기대할 수 있다. 이와 관련된 예시로는 GPT의 이지선다 질문과 Claude 모델이 있다.

- Direct Preference Optimization(DPO)
RLHF 방법론에서 특정 프로시저를 제거해서 Human Feedback을 사용해도 좋은 성능을 내는 모델이다. 이 방법론은 최근에 논문을 통해 알려졌으며, 이와 관련된 후속 연구가 진행될 것을 보인다.

- Multimodal
하나의 인공지능 모델이 텍스트와 이미지 데이터 등을 동시에 처리하고 이해할 수 있는 모델이다. 따라서 이미지를 가지고 텍스트로 설명하거나, 텍스트를 가지고 이미지를 만들어 낼 수도 있다. 이와 같은 모델의 예시로는 GPT-4와 DALL-E가 있다.

• 특허조사 및 특허 전략 분석

특허조사

◇ ‘운동 기록’ 관련 특허(출원번호: 10-2011-0086142)
운동 기구에 QR코드를 부착 후, 연동되는 앱을 통해 QR코드를 인식시킨 후 운동하면 그 정보가 알아서 저장되고 관리되는 특허이다.

◇ ‘기록 기반의 헬스 트레이닝 시스템 제어’ 관련 특허(출원번호: 10-2012-0052321)
사용자의 운동정보를 중앙서버로 보내고 트레이너는 그 정보를 한번에 체크해서 적절한 헬스 트레이닝 시스템을 제공한다.

특허전략

◇ 운동 기구가 없는 경우(QR코드를 부착하기 어려운 경우)에도 운동 기록을 저장할 수 있는 방향으로 개발하면 좋을 듯하다.

◇ 자동 운동기록 저장을 지원하는 기구에서만 사용할 수 있으므로, 여러 운동기구를 커버할 수 있는 우리 애플리케이션이 장점을 갖는다 생각한다. 추가적으로 사용자 편의성을 추구하는 기록방식을 사용하면 가능성이 있을 듯하다.

◇ 정보들이 서버에 저장되고 다른 사람이 이 정보를 본다는 것은 부담이 될 수 있다. 이러한 부분을 고려해서 개발을 하면 가능성이 있을 듯하다.

• 기술 로드맵
  

시장상황에 대한 분석

• 경쟁제품 조사 비교

◇ 비슷한 기능을 갖는 ‘플랜핏’, ‘번핏’, ‘인바디’, ‘플릭’, ‘바디캘린더’에 대하여 조사를 진행. 또한, 완성된 우리 제품과의 비교 진행.
◇ 경쟁제품 및 우리 제품과의 비교

• 마케팅 전략 제시

1. SWOT 분석

◇ 강점 (Strengths)
- 사용자 경험 수준에 따른 맞춤형 서비스 및 다양한 운동에 대한 편리한 기록 및 관리 지원
- 운동 기록, 목표 설정, 커뮤니티 기능 등 종합적인 피트니스 플랫폼 제공

◇ 약점 (Weaknesses)
- 시장에 후발 주자로 진입하여 기존 사용자 기반이 부족
- 초기 데이터 부족으로 인한 AI 추천 시스템의 정확도 한계
- 다양한 기능 개발 및 유지보수에 따른 높은 초기 개발 비용

◇ 기회 (Opportunities)
- 코로나 이후 증가한 개인 건강관리에 대한 관심
- 피트니스 어플리케이션 시장의 성장세 유지
- 젊은 세대 위주의 운동 열풍

◇ 위협 (Threats)
- 기존 유사 서비스와의 치열한 경쟁
- 대형 IT 기업들의 헬스케어 시장 진출

2. SWOT 분석 기반 마케팅 전략

◇ 강점-기회(SO) 전략
- 커뮤니티 강화를 통한 소셜 피트니스 트렌드 주도
- 개인화된 소셜 피트니스 플랫폼을 제공하여 사용자 기반 및 데이터 확보

◇ 강점-위협(ST) 전략
- 다양한 운동 종류에 대한 포괄적인 기록 및 관리를 통한 차별화
- 사용자 경험 최적화를 통한 경쟁력 유지

◇ 약점-기회(WO) 전략
- 젊은 세대의 운동 열풍을 겨냥한 마케팅을 통해 초기 사용자 기반을 빠르게 확보
- 코로나 이후 계속해서 변화하는 운동 트렌드에 맞게 단계적으로 개선하여 초기 개발 비용 관리 및 시장 진입 속도 향상

◇ 약점-위협(WT) 전략
- 아직 활성화된 서비스가 존재하지 않는 특정 운동 분야나 사용자 그룹을 발굴하고, 집중적으로 공략하여 차별화된 서비스 제공 및 고객 확보
- 초기 사용자 대상으로 데이터 입력을 유도하여 AI 추천 시스템의 정확도를 바르게 향상시키고, 사용자 기반을 확대

개발과제의 기대효과

기술적 기대효과

◇ 운동을 처음 시작하는 사용자에 대하여 쉽고 편리하게 운동 기록을 정리할 수 있고,추천을 받으면서 운동을 할 수 있으며, 커뮤니티에서 정보를 얻거나 단체 운동을 하며운동을 습관화 할 수 있음.
◇ 운동을 이미 하던 사용자에 대해 기록할 수 있는 운동의 제약 없이,모든 운동 기록을 하나의 애플리케이션에서 관리할 수 있고, 목표 달성을 위한 추천을 받을 수 있음.
◇ 커뮤니티에서 그 운동 분야 전문가와 서로 이야기를 나눌 수 있으며,운동 초심자와 함께 하면서 더 높은 성취감을 얻을 수 있음.

경제적, 사회적 기대 및 파급효과

◇ 기존 운동 기록 애플리케이션에서는 약 10,000원을 내야만 완전한 기능을 사용할 수 있었음.운동을 처음 시작하는 사람들에게는 이러한 유로 구독이 비싸게 느껴질 수 있고,이는 진입 장벽으로 여겨질 수 있다. 우리 애플리케이션에서는 기본적인 기능을 무료로 제공하여많은 사람이 부담이 사용할 수 있도록 함.
◇ 요즘에 들어 성인들이 본인의 운동 기록을 공유하고 여러 사람과 소통하는 것은 트렌드임.우리 애플리케이션은 이러한 트렌드를 따라가기에 적합하다. 운동 기록에 대하여 서로 응원받고,같이 운동할 기회를 제공하며 많은 사람이 사용할 수 있을 거라 생각함.
◇ WHO에서 분석한 데이터에 의하면, 전 세계 성인 가운데 31%인 18억 명 정도가신체 활동 권장량을 채우지 못한 것으로 파악한다 말함.우리 애플리케이션을 사용하면, 운동을 기록하고 공유하면서 사람들과 소통할 수 있으며,여러 사람과 같이 운동하는 기회를 제공하므로 중간에 포기하는 행위를 줄여결과적으로 운동을 꾸준히 할 수 있도록 도와줌.이러한 효과들은 신체 활동 권장량을 채울 수 있도록 도와주며,많은 사람이 건강하게 살 수 있도록 영향을 줌.

기술개발 일정 및 추진체계

개발 일정

구성원 및 추진체계

내용

설계

설계사양

제품의 요구사항

내용

설계 사양

내용

개념설계안

내용

이론적 계산 및 시뮬레이션

내용

상세설계 내용

내용

결과 및 평가

완료 작품의 소개

프로토타입 사진 혹은 작동 장면

내용

포스터

내용

관련사업비 내역서

내용

완료작품의 평가

내용

향후계획

내용

특허 출원 내용

내용