1분반-DOS

프로젝트 개요

기술개발 과제

국문 : AI 기반 개인 맞춤형 등산로 추천 시스템

영문 : AI-based Personalized Hiking Trail Recommendation System

과제 팀명

DOS

지도교수

김성환 교수님

개발기간

2025년 3월 ~ 2025년 6월 (총 4개월)

구성원 소개

서울시립대학교 컴퓨터과학부 20209200** 이*영(팀장)

서울시립대학교 컴퓨터과학부 20209200** 문*서

서울시립대학교 컴퓨터과학부 20209200** 장*빈

서론

개발 과제의 개요

개발 과제 요약

본 과제는 산림청 및 국립공원관리공단이 제공하는 신뢰도 높은 탐방로 데이터를 기반으로, 인공지능 기술을 활용하여 개인의 체력, 취향, 등산 경험에 최적화된 등산 목적지 및 코스를 추천하고 안내하는 시스템을 개발하는 것을 목표로 한다.

초기 추천 시스템 구축을 위해 서울 지역 주요 산 4개소(북한산, 도봉산, 수락산, 관악산)를 대상으로, 설문조사를 통해 등산객 106명의 사용자 개개인의 신체 능력과 등산 경험 등을 포함한 설문조사를 실시했다. 설문조사를 통해 수집한 신체 능력 및 등산 경험에 기반하여 사용자의 적정 난이도를 계산하는 알고리즘을 회귀분석으로 구현하였으며, 비슷한 성향을 가진 사람들이 자주 방문한 목적지를 추천하는 알고리즘을 인공지능 분류 모델을 이용하여 구현했다.

또한, 사용자 맞춤형 등산로의 경우 경로 난이도를 우선으로 고려해 다익스트라 알고리즘으로 희망하는 등산로를 생성하는 기능을 구현했다. 등산로의 난이도는 등산로 정보(예: 등산로의 기울기)를 이용해 Tobler’s hiking function을 응용하여 계산하였다. 이를 바탕으로 사용자에게 적절한 난이도와 추천한 목적지, 사용자의 입산 위치와 퇴산 위치를 바탕으로 개인에 최적화된 등산로를 생성하고, 사용자의 위치에 기반하여 등산로를 안내하는 기능을 제공한다.

현재 개발 과제는 서울 지역 주요 산 4개소(북한산, 도봉산, 수락산, 관악산)에 대해서는 목적지 추천 기능까지 모두 제공하며, 대한민국의 주요 산 20여 개에 대해서는 등산로 추천 기능만 제공한다. 추후 각 산에 따른 사용자 데이터를 추가로 수집하여 범위를 확장할 계획이다.

개발 과제의 배경 및 효과

최근 산림청의 조사에 따르면, 대한민국 전체 성인 남녀 중 약 78%가 한 달에 한 번 이상 등산을 즐기고 있다. 이처럼 등산은 국민 여가 활동의 중요한 부분을 차지하고 있다. 그러나 기존 등산 정보 제공 서비스들은 탐방로 정보의 신뢰성, 가독성, 그리고 사용자 맞춤형 추천 기능 등에서 한계를 보인다. 특히, 산림청과 같은 공공기관의 공식 데이터를 활용한 고품질 정보는 부족한 상황이며, 개인의 체력이나 운동 부하를 고려한 추천 시스템이 부재하여 사용자는 자신에게 적합한 코스를 찾기 어려운 실정이다.

본 과제는 이러한 문제점을 해결하고자 산림청, 국립공원관리공단의 정밀한 탐방로 데이터를 기반으로 사용자가 손쉽게 접근할 수 있는 인터페이스를 제공하며, 인공지능 기술을 통해 개인 맞춤형 등산 코스를 추천하는 시스템을 개발하는 것이다. 이 시스템을 통해 등산객들은 보다 안전하고 효율적인 코스 선택이 가능해지며, 이로 인해 개인의 안전사고 예방 효과가 기대된다.

개발 과제의 목표 및 내용

정확하고 신뢰성 있는 탐방로 정보 제공

산림청과 국립공원관리공단이 제공하는 공식 탐방로 데이터를 바탕으로, 사용자에게 명확하고 신뢰성 높은 정보를 제공하고자 한다. 이를 위해 사용자 인터페이스와 정보 구조를 재정비하고, 효과적인 데이터 시각화 기법을 도입하여 정보 접근성을 향상할 계획이다.

개인 맞춤형 등산로 추천 시스템 구현

사용자의 기본 정보, 체력 상태, 운동 부하, 선호도 등 다양한 요소를 종합적으로 분석하여 개인에게 최적화된 등산 코스를 추천하는 AI 기반 알고리즘을 개발한다. 이를 위해 머신러닝 및 딥러닝 모델을 적용하고, 사용자의 피드백을 신속하게 반영할 수 있는 동적 학습 기능을 포함할 예정이다.

지속적 시스템 개선 및 사용자 만족도 증대

시스템 개발 완료 후에도 사용자 피드백과 평가를 지속적으로 수집·분석하여 정기적인 업데이트를 수행한다. 이를 통해 최신 정보와 최적의 추천 서비스를 제공하며, 사용자의 만족도를 지속적으로 향상하고자 한다.

구체적인 개발 단계는 우선 탐방로 데이터의 정제 및 가공을 통해 데이터베이스를 구축하는 것으로 시작된다. 이후 사용자 프로파일링과 데이터 분석을 기반으로, 등산로와 사용자의 특성을 매칭하는 AI 알고리즘을 개발하고, 이를 챗봇 및 웹 기반 서비스로 개발할 것이다. 최종적으로 사용자 테스트와 파일럿 운영을 거쳐 상용화에 필요한 기술적, 기능적 보완을 진행하여, 실제 등산객들이 안정적으로 사용할 수 있는 완성도 높은 시스템을 구현할 예정이다.

관련 기술의 현황

관련 기술의 현황 및 분석(State of art)

등산로의 난이도 측정 알고리즘

- 지형 데이터를 수치화하여 난이도를 정량적으로 산출하는 알고리즘이 활발히 연구되고 있음.

- Naismith의 법칙을 기반으로 하면 상승 고도와 수평 거리의 시간적 등가성을 계산할 수 있음[2].

- Tobler 함수는 경사에 따른 보행 속도를 지수 함수로 모델링해, 경로 탐색과 최적화에 활용됨[3].

추천 시스템

- 추천 시스템은 다양한 응용 서비스 분야에서 활발히 사용되고 있다.

- 최근 연구들은 콘텐츠 기반 필터링, 협업 필터링 등 다양한 추천 모델을 활용하고 있음 [4].

- 특히, 설문조사나 사용자 행동 데이터를 기반으로 한 개인화 추천 시스템이 각광받고 있음 [4].

사용자 위치 기반 경로 안내 기술

- GPS, 고도계 등의 복합 센서를 활용해 실시간 사용자 위치를 추적하는 기술이 개발됨.

- 그러나, 실제 등산로와 사용자 방향을 실시간으로 분석해 비교하는 기술은 아직 존재하지 않음.

등산로 데이터 가공 및 시각화 기술

- 산림청에서는 등산로 데이터를 개방데이터로 공개하고 있음

기술 로드맵

1단계: 데이터 수집 및 구조화

- 산림청 데이터를 정제하고, 필요 정보(경도, 위도, 경로 특성 등)를 추출하여 구조화된 DB 구축

- 사용자 정보를 수집하기 위한 설문 시스템 기획 및 구축

2단계: 기초 알고리즘 개발

- Naismith 및 Tobler과 같은 실제 등산로 기반 난이도 산정 알고리즘 구현

- 기본적인 목적지 및 경로 추천 알고리즘 프로토타입 개발

- geojson 기반 등산로 시각화 모듈 제작

3단계: 개인화 및 실시간 시스템 통합

- 사용자 운동 경험, 연령, 희망 난이도 등 특성 기반 추천 시스템 고도화 (머신러닝 적용)

- 난이도 예측 알고리즘과 사용자 선호도 매칭을 통한 개인 맞춤형 경로 추천 기능 구현

- 실시간 경로 안내 알고리즘 구현

특허 조사

등산 내비게이션 단말 시스템 및 이를 이용한 등산 코스 안내 운영 방법

- GPS 수신기와 산악 전자지도 DB를 내장한 휴대용 등산 내비게이션 단말기를 이용해 안내

◇ 산림 빅데이터 플랫폼에 기반하여 데이터 상품을 제공하는 장치 및 방법

- 트레킹부터 시작하여 산림 빅데이터를 사용할 때 시스템의 구성에 관한 특허

라. 특허전략

◇ 사용자 맞춤의 구체적인 방식에 대한 차별화 전략

- 기존 특허가 포괄적으로 ‘산림 빅데이터’와 ‘사용자 맞춤 서비스’까지 청구항으로 포함하고 있어, 동작 과정의 구체적인 방식에 주목해 차별화를 시도할 예정임

◇ 구체적인 청구 전략

- Naismith, Tobler 등 복수의 등산 시간/속도 모델을 활용해 등산로의 난이도를 산정할 수 있음 - 운동 경험, 연령, 성별, 선호 강도를 통해 사용자의 희망 난이도를 산정할 수 있음 - 등산로의 난이도와 사용자의 희망 난이도를 매칭하여 경로를 추천할 수 있음

관련 시장에 대한 분석

• 경쟁제품 조사 비교

내용

• 마케팅 전략 제시

내용

개발과제의 기대효과

기술적 기대효과

◇ 등산로 데이터 가공 및 구조화 기술 확보

산림청에서 제공하는 등산로 geojson 데이터를 기반으로, 향후 다양한 등산 관련 서비스의 기술적 기반을 마련할 수 있다.

◇ 등산 난이도 분석 알고리즘 개발

등산로의 길이, 고도차, 경사, 재질 등의 데이터를 종합하여 산행 난이도를 정량화하여, 사용자에게 맞춤형으로 제공할 수 있는 기술적 기반을 마련할 수 있다.

◇ 등산 경로 안내 기술 확보

가공한 등산로 데이터를 사용자에게 내비게이션과 유사한 방식으로 사용자에게 제공하여 등산로 정보를 가독성 있게 제공할 수 있다.

경제적, 사회적 기대 및 파급효과

내용

기술개발 일정 및 추진체계

개발 일정

내용

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

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관련사업비 내역서

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완료작품의 평가

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향후계획

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특허 출원 내용

내용