웨어러블 디바이스의 생리 신호 기반 온열 쾌적감 예측모델 개발

Abstract

온열 쾌적은 적절하고 쾌적한 건물 내 환경을 유지하기 위해 필수적으로 고려되어야 하는 요소이다. 본 연구에서는 웨어러블 디바이스를 통해 측정한 생리 신호와 온열 쾌적 응답을 바탕으로 온열 쾌적 예측 모델을 개발하기 위한 시도를 하였다. 냉방기와 난방기에 걸친 현장 측정을 통하여 오피스 내 온열 응답을 수집하였으며, 웨어러블 디바이스의 착용을 통하여 피부온, 심박수, 피부전도도와 같은 재실자의 생리 신호를 측정하였다. 현장의 온열 쾌적 응답, 생리 신호, 온열 환경 데이터를 바탕으로 변인들간의 관계 분석 및 머신러닝을 바탕으로 온열 쾌적 예측을 진행하였다. 그 결과, 피부온과 피부전도도가 온열 상태와 유의미한 관계를 보이는 반면, 심박수는 쾌적한 상태에서 낮은 경향이 관찰되었다. 머신러닝 알고리즘을 사용하여 온열 쾌적 예측을 진행한 결과, 웨어러블 디바이스의 생리 신호 데이터만을 사용하여도 냉방기와 난방기에서 모두 80% 이상의 정확도를 보였다. 또한, 랜덤 포레스트 알고리즘을 통해 확인한 변수 중요도에서도 생리 신호가 재실자 온열 쾌즉 예측에 주요한 역할을 한다는 것을 확인할 수 있었다. 위의 결과를 통해 재실자의 온열 쾌적 상태 파악에서 웨어러블 디바이스 생리 신호의 활용 가능성을 확인하였으며, 본 연구의 예측 모델은 개개인의 온열 쾌적을 반영하는 공조 제어 시스템에 적용될 수 있을 것이다.