산업공학과 권상진 교수팀, 대학생 프로젝트 경진대회 수상

산업공학과 권상진 교수팀 학생들이 ‘제21회 대학생 프로젝트 경진대회’에서 최우수상을 수상했다. 구호물자를 사회 저소득 취약계층에게 빠르면서도 공정하게 전달하는 해법을 제시한 프로젝트 연구 성과를 인정받은 것이다.

이번 프로젝트에는 산업공학과 엄희성, 이나영, 조유빈, 정예성 학생이 참여했으며, 권상진 교수와 연구조교인 윤석호 대학원생이 이들을 지도했다.

프로젝트에서 학생들은 수학적 최적화 모델을 이용해 구호물자를 빠르면서도 공정하게 배분할 수 있는 해결책을 제시했다. 배송비용과 구호물자 재고량간의 균형을 고려한 최적화 솔루션을 도출해냄으로써 경로 결정권자에게 다양한 목적에 부합하는 복수의 경로를 제안한 것이 특징이다. 이전 연구와는 달리 다중목적 최적화 문제를 푸는 ‘NSGA-Ⅱ’(Non-dominated Sorting Genetic Algorithm-Ⅱ)을 사용한 덕분이라는 설명이다.

참여 학생들은 “지진이나 기후변화 같은 자연재해 피해를 최소화하기 위한 해법을 입지선정 및 경로 최적화 문제(Location Routing Problem) 관점으로 접근해 제시한 연구”라며 “더 나아가 도심 지역을 위한 과학적 재난관리 연구의 기초가 될 수 있을 것”이라고 말했다.

학생들은 이어 “각종 자연재해 피해가 취약계층에 집중되는 것에 문제 인식을 가지고 연구를 시작했다”며 “연구에서 습득한 지식을 사회 문제를 해결하는 데 적용해보기 위해서 지원했는데 좋을 결과를 얻어서 기쁘다고” 말했다.

윤석호 조교는 “이번 경진대회는 지도 교수님의 큰 지원과 학생들의 적극적인 참여 덕분에 저 역시도 연구조교로서 열과 성을 다해 프로젝트를 지도할 수 있어서 보람을 느낀다”고 전했다.

이번 연구는 ‘울산산학융합지구 산학융합촉진지원사업’의 지원을 받아 이뤄졌다.

권상진 교수는 “이번 경진대회에서의 최우수상 수상은 산학연계교육을 바탕으로 실전 문제를 해결하는 우리 UNIST 학생들의 우수한 연구역량을 보여준 사례”라고 수상 소감을 말했다.

‘한국산업경영시스템학회’가 주최하는 이번 경진대회는 대학 학부생들을 대상으로 한다. 산업공학 전 분야, 경영학 및 관련 융합 분야에 걸친 모든 전공지식 관련 프로젝트 및 연구과제물을 서류평가와 과제발표 방식으로 겨루는 대회다. 과제발표는 지난 5월 13일 한양대 서울 캠퍼스에서 열렸다. (끝)

정보바이오융합대학 산업공학과 최적화연구실(지도교수 권상진)학생들이 ‘한국산업경영시스템학회 2022춘계학술대회’에서 우수상과 우수연구상을 받았다. 이 학술대회는 지난 6월 23일부터 25일까지 제주도에서 열렸으며, 시상식도 함께 이뤄졌다.

#1 윤석호 대학원생, 강태엽·권다교·송유진 학부생, ‘제20회 대학생 프로젝트 경진대회’ 우수상

2022년도 UNIST BTS실전문제연구팀으로 구성된 산업공학과 강태엽 학생과 경영과학부의 권다교, 송유진 학생은 ‘폭염 상황에서 울산지역 폭염 취약계층에게 구호 물자 전달’이라는 주제로 이 대회에 참여해 ‘우수상’을 수상했다. 이 팀은 권상진 산업공학과 교수가 지도했으며, 윤석호 대학원생이 연구조교를 맡았다.

학생들은 지구온난화, 고령화 등 여러 사회문제로 더 커지는 폭염 위험에 취약한 사람들에게 어떻게 하면 가장 ‘빠르면서도 공정하게(fast & fair distribution)’ 구호물자를 전달하면 좋을지에 대한 수학적 최적화 기반 해결책을 제시했다. 특히, 고전적인 선형계획법(Linear Programming Modeling)에서 해당 문제를 더욱 확장해 시뮬레이티드 어닐링 기법(Simulated Annealing Heuristic, 확률적 알고리즘)으로 문제를 효율적으로 풀어내 과제를 수행했다.

학생들은 경진대회 참여동기에 대해서 “BTS 실전문제연구팀으로 연구를 수행하면서 그동안 연구실에서 습득해왔던 지식들을 실제 사회문제에 적용해보고 싶은 마음이 가장 컸고, 이 중에서 최근에 트렌드인 차량 경로 최적화 문제(Vehicle Routing Problem)를 우리의 문제에 사용해 볼 수 있을 거라 생각해 경진대회에 지원하게 됐다”라고 전했다.

또한 “기존의 차량 경로 최적화 문제에 슬랙(slack)이라는 개념을 도입해서 ‘효율적이지만 공정하게’ 문제를 풀어낸 것이 문제해결 비법”이라고 수상 소감을 전했다.

#2 조수경 대학원생, 논문 발표 부문 ‘우수연구상’ 수상

조수경 산업공학과 대학원생은 한국산업경영시스템학회가 주최한 ‘2022 춘계학술대회’ 논문 발표 부문에서 우수연구상을 수상했다.

조수경 학생은 UNIST 2022 AICP 연구조교로서 AICP 지도교수인 권상진 교수와 “인공지능 기법을 활용한 전기차 충전소 입지 선정 최적화” 연구를 수행해 왔다. 2022 춘계학술대회에서는 AICP 연구를 바탕으로 서울시 공공데이터를 활용해 전기차 충전소 수요를 추정, 추가 전기차 충전소 설치 위치와 시기를 제안하는 연구를 제안했다.

조수경 학생은“기존 전기차 충전소 추가 설치에 관련된 연구는 충전소의 위치만 제안했지만 현실에서는 설치 위치뿐 아니라 설치시기도 중요한 문제라 생각했다”며 “이를 위해 생존분석(survival analysis)에 주로 사용되는 콕스비례위험모형(Cox Proportional-Hazard Model)을 응용하여 다기간에 걸친 충전수요를 예측했고, 기간마다 충전소 최적위치를 제안했다”고 설명했다.

#3 이나경・복영규 대학원생, 포스터 발표부문 ‘우수연구상’ 수상

산업공학과의 이나경, 복영규 대학원생은 2022년 한국산업경영시스템학회 포스터 발표 부문에서 우수연구상을 수상했다.

두 학생은 권상진 교수의 지도하에 “울산산학융합지구 산학융합촉진지원사업”과제에 참여해 주문생산형 중심의 소규모 제조업체가 납품에 문제 없도록 생산일정 계획을 수립하는 연구를 진행했다.

이번 포스터 발표를 통해 제조공정의 특성, 제약조건, 그리고 작업의 우선순위를 파악해 사전에 약속된 납기일을 준수할 수 있는 생산계획 최적화 모델링을 제안했다. 또 과거부터 꾸준히 직면해 온 제조업의 탄소배출 문제에 따라 탄소배출량을 줄이기 위한 효율적인 생산 스케줄링 아이디어를 함께 제안했다.

이나경 대학원생은“제조업 현장의 어려움을 해결해 효율적인 생산 및 운영을 할 수 있는 최적의 솔루션을 제공하고 싶다”라고 연구진행 과정에서 느꼈던 점과 함께 수상소감을 전했다.

권상진 교수는 “학생들은 전공공부를 통해 기초를 쌓으며, 동시에 다양한 프로젝트 활동을 수행해 문제해결을 위한 실전형 교육을 받고 있다”고 강조하며 “이번 수상들은 자기주도적 학습을 지원하고, 문제해결을 유도하는 산학연계교육의 우수성을 입증한 사례”라고말했다.

출처: https://news.unist.ac.kr/kor/20220708-2/

무더위쉼터는 주로 경로당, 마을회관, 주민센터 등 냉방비, 운영비가 지원되는 시설로, 노인과 어린이 등 취약계층이 여름을 시원하게 날 수 있도록 돕는다. 연일 폭염이 지속되는 가운데, 무더위쉼터의 중요성은 점차 커지고 있다.

권상진 교수팀은 한정된 예산으로 최대한의 효과를 끌어낼 수 있도록 하는 입지 최적화 연구를 주로 진행해왔는데, 이번에는 울산 남구의 무더위쉼터 입지 연구를 수행했다.

연구팀은 입지 선정을 위해 다양한 데이터를 활용했다. 폭염취약계층 인구데이터, 최대 이동가능 거리, 불쾌지수 등 기상정보와 지역 내 기저질환자 정보 등을 종합적으로 검토한 것이다.

특히 연구팀은 기존 최적화 연구에 활용되고 있는 프로그램 툴이 아닌, 정교한 수학모델을 직접 디자인해 연구를 수행했다. 이 모델은 폭염취약계층이 이동할 수 있는 합리적 거리가 반영됐고, 단계별 폭염 정도에 따라 변화하는 불쾌지수도 적용해 무더위쉼터의 위치를 선정할 수 있다.

권상진 교수는 “직접 도출해낸 수식을 활용한 결과 좀 더 정교한 위치 선정 결과를 얻어낼 수 있었다”며 “더욱 쾌적한 무더위쉼터 이용 방안을 마련하는데 도움을 줄 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.

연구진은 지역 내 인구의 나이와 기저질환 정보 등을 활용해 폭염취약계수를 만들고, 이에 따라 예산상황에 맞는 무더위쉼터 배치 방안을 제안하기도 했다. 4단계로 취약계층을 구분하고, 우선순위를 부여해 각 상황에 맞는 무더위쉼터 입지 선정방안이 필요하다고 강조한 것이다.

권상진 교수는 “자연재해로 분류되는 폭염에 적극적인 정책적 대응이 필요한 상황에서 본 연구는 현실적인 제약을 반영한 실질적 대안을 제시하고자 했다”며 “폭염에 대한 대응에 세계적인 관심이 고조되는 가운데, 울산 남구에서 시작되는 과학적인 폭염 대응 모델이 선도적인 역할을 해나가길 바란다”고 전했다.

한편 이번 연구는 한국연구재단의 지원을 받아 이뤄졌으며, 국제학술지 ‘도시 기후(Urban Climate)’에 소개됐다.

– 관련 보도 자료

수상의 주인공은 김재성, 윤석호, 윤유선 학생으로, 이들은 ‘전기차 충전소 운영 데이터와 MCDM(Multi-Criteria Decision Analysis) 모델을 활용한 입지선정에 관한 연구’를 통해 우수한 성적을 거뒀다.

학생들은 환경부, 통계청, 국토교통부에서 제공되는 공공데이터를 활용해 충전소의 입지를 찾아내는 연구를 진행했다. 현행 충전소의 위치, 충전량, 충전시간, 행정구역별 인구밀도 및 산업체 위치 등 다양한 범위의 데이터를 확보했고, 이를 기반으로 결정 규칙을 만들어 입지선정을 위한 모델을 구성했다.

산업공학과 수리과학을 전공한 학생들로 구성된 이 팀은 자신들의 전공지식을 활용해 도시의 주요 기능을 개선하고, 스마트시티와 관련된 새로운 비즈니스 모델을 발굴하는 성과를 이뤄냈다. 학생들은 이번 대회를 시작으로 모델 개선을 위한 추가적인 연구도 진행할 예정이다.

윤석호 학생은 “이번 대회는 실제 국내 공공데이터 분석을 통해 운용과학(Opreations Research)의 한 분야인 MCDM을 활용한 위치 선정 모델 구축까지 경험해볼 수 있는 소중한 기회였다”며 “연구실의 형, 누나들과 함께 보고서를 만들고 아이디어를 정리했던 노력이 수상까지 이어지게 돼 정말 기쁘고, 모두에게 고맙다”고 소감을 전했다.

그는 이어 “권상진 교수님과 홍익대학교 황성욱 교수님께서 이번 대회 준비에 많은 도움을 주셔서 매우 감사하다”고 덧붙였다.

‘제2회 대학생 스마트시티 아이디어 경진대회’는 한국토지주택공사와 대한산업공학회가 공동 주최한 대회다. 이 대회는 정보통신기술(ICT)과 공공데이터를 활용한 창의적 아이디어를 발굴해 주요 도시의 공공기능을 개선하고, 스마트시티 관련 새로운 비즈니스 모델을 개발해 국가 성장 동력을 확보하기 위한 목적으로 개최됐다. 올해 대회에서는 전국 대학교에서 50개의 팀이 참여했으며, 이중 예선을 통해 선발된 7개의 팀이 본선을 거쳐 최종 수상자를 선발했다.

한편 UNIST 학생들의 연구는 홍익대학교 황성욱 교수의 ‘기계학습 기반 대중교통의 친환경차 인프라 구축 및 운영관리에 관한 연구([한국연구재단/생애첫연구] No. 2019R1G1A1004377)’ 지원으로 이뤄졌다.

 
2020.11.19김 석민대외협력팀