3.1 시스템 구조

역사에서의 다양한 교통약자들은 철도 역사 내에서 언제 어디서든 안전한 경로 정보 제공과 주변 편의시설 위치정보 등 다양하고 편리한 정보들을 받을 수 있는 시스템이 필요하다. 이러한 시스템은 앞 절에서 분석 결과와 같이 교통약자들이 역사 내에서 본인들이 가고자 하는 플랫폼, 환승 위치, 역사 내 화장실 등 편의시설들을 찾을 수 있게, 위치 기반 교통약자 그룹별 맞춤형의 최적화된 이동 경로 안내 서비스가 제공되어야 한다. 또한, 교통약자들의 주요한 요구 사항 중 하나인 철도 역사 내에서 응급상황 발생 시 자신의 위치를 알려주어서 비상시 구조대원의 도움을 받을 수 있거나 다른 기관으로부터 빠른 응급조치를 받을 수 있는 기능이 필요하다.

그림. 3은 철도 역사에서 교통약자들의 이용 만족도 향상을 위해 본 논문에서 제안한 교통약자 지원 시스템의 개요를 나타낸 것으로, 교통약자 맞춤형의 이동 편의 및 안전정보 제공은 기본적으로 모바일 앱을 기반으로 제공하고, 또한 비상대응 서비스를 위해 역 구내에서 교통약자의 위치 모니터링 기능을 필요로 한다.

또한, 이러한 서비스들은 기본적으로 역 구내에서 위치 측위가 가능하여야 하므로 POI 기반으로 위치 측위 시스템으로 구성되어 있다. 그림. 4는 제안한 시스템의 상세한 하부장치들의 구성과 본 제안 시스템을 위한 입력되는 데이터, 출력으로서 제공되는 서비스를 나타내고 있다. 즉, 먼저 교통약자들이 역사 내의 가고자 하는 목적지나 찾고자 하는 편의시설들의 위치를 안내해주고, 본인들이 위치에서 목적지까지의 이동 경로를 안내해주는 모바일 앱, 그리고 경로 안내를 위해서 기본적으로 역사 내의 맵이 필요하므로 이러한 실내 맵 편집 및 생성 도구, 그리고 서비스 요청자들의 실시간 위치기반 서비스 제공을 위한 위치 모니터링 및 관리 시스템 등으로 구성되어 있다.

교통약자가 모바일 앱을 통해 철도 역사 내의 경로 안내 등의 서비스를 요청하면 모니터링 및 제어시스템에서 이 요청에 따른 맞춤형 최적 경로를 생성해서 모바일 앱으로 피드백 해주고, 이 모바일을 통해 교통약자는 철도 역사 내 실시간 위치 기반으로 본인의 목적지로 안내를 받아가면서 찾아가게 된다. 이를 위해서는 기본적으로 철도 역사 내 실시간의 실내위치 측위 기술이 필요하며, 이 실내위치 측위를 위해서는 비콘 센서가 삽입된 지능형 점자블록의 절대 위치 정보와 모바일의 IMU(Inertial Measurement Unit, 관성측정장치) 센서를 통한 측위정보를 바탕으로 계산될 수 있도록 하였다. 또한, 교통약자 그룹별 맞춤형 최적 경로생성 등의 기능을 수행하기 위한 모니터링 및 제어시스템에서는 경로생성 및 안내에 필수적인 역사 내 맵 생성 및 편집 도구, 역사 내 지능형 점자블록 등의 센서 등록 및 관리를 위한 IoT(Internet od Things, 사물인터넷) 플랫폼, 철도 역사 내 교통약자들의 실시간 위치 모니터링 및 최적 경로 생성을 위한 운용 및 모니터링 장치로 구성된다.

또한 제안 시스템은 철도 역사의 교통약자들의 다양한 편의정보 서비스 제공을 위해 정적 데이터를 포함한 다양한 데이터들의 입력을 필요로 한다. 우선 철도 역사 내의 각종 편의시설을 포함한 다양한 시설물들의 위치정보나 플랫폼과 차량과의 간격 정보 등과 같은 정적 데이터를 필요로 한다. 이러한 정적데이터를 입력받아 철도 역사를 이용하는 교통약자들에게 역사 내에서의 경로 안내 및 다양한 편의정보를 제공하게 된다. 그리고 역사에서 다른 대중교통으로의 환승하는 경우를 위해 대중교통 데이터와의 인터페이스를 통한 철도역사 도착 게이트에서 다른 대중교통수단으로의 환승 정보도 제공할 수 있다. 이러한 인터모달 데이터와의 연동은 다른 시스템과의 인터페이스가 구축된 이후에 제공이 가능한 서비스로, 본 제안 시스템에서는 단계적으로 이들 시스템과 인터페이스 하여 통합적인 서비스 제공이 가능하도록 시스템의 구조설계하였다.

3.2 운용 시나리오의 설계

앞에서 제시한 제안 시스템은 역사 내에서 교통약자 이동 편의 서비스 및 비상상황 발생 시 알림 등의 안전서비스 제공을 통한 교통약자의 철도 역사 이용 만족도 향상을 목표로 한다. 본 절에서는 제안한 지원 시스템을 통한 이동 편의 및 안전서비스 제공을 위한 운용 시나리오 설계 내용을 설명한다.

그림. 5는 운영 시나리오 설계를 위한 제안 시스템의 구성요소별 인터페이스 항목들을 나타낸 그림으로 크게 교통약자가 휴대하고 있는 스마트폰의 앱, 모니터링 및 제어시스템 그리고 철도운영자로 구성된다. 스마트폰의 앱은 교통약자가 철도 역사 내의 편의 서비스 등을 신청하고 위치정보 및 경로 정보를 피드백 받게 된다. 모니터링 및 제어시스템은 신청된 서비스별로 최적 이동경로 계산 및 교통약자에게 전송, 실시간 위치 모니터링, 역사 맵 생성 등의 기능을 수행하게 된다. 최근에 건설된 역사들은 엘리베이터 등 교통약자 이동 편의설비들이 갖추어져 있지만, 층간 이동 수단이 계단만 있는 일부 역사들도 있다.

이러한 역사에서 지체장애인 등 교통약자의 층간 이동은 철도 역무원의 도움이 필요하므로 본 제안 시스템에서는 도움이 필요한 역사 내의 위치 및 도착 예정시간 등이 포함된 정보를 철도 역무원에게 제공하도록 하였다.

그림. 6은 철도 역사에서 교통약자의 서비스 흐름도를 개략적으로 나타낸 것으로, 그림 윗부분은 교통약자가 모바일 단말을 통해 교통약자가 서비스를 신청하기 위한 조건들의 입력 사항들로서 교통약자의 유형, 층간 이동 수단 선택, 서비스 유형 등을 선택할 수 있도록 설계하였다. 여기에서 교통약자의 유형이 입력되면 디폴트로 이에 따른 층간 이동 수단이 제시되도록 하였지만, 교통약자 개인별 선호하는 수단을 선택할 수 있도록 하였으며, 서비스 제공이 모바일 화면으로만 할지 음성을 같이 지원할지도 개인의 선호도가 반영될 수 있도록 하였다. 이처럼 서비스 신청 시 입력 조건을 바탕으로 역사 내의 대합실이나 승강장에서 교통약자 맞춤형 정보를 제공하도록 설계하였다.

그림. 7은 앞에서 설명한 교통약자, 모니터링 및 운영시스템, 역무원 상호 간의 인터페이스를 포함하여 설계된 운영 시나리오를 나타낸 것이다. 그림에서와 같이 교통약자가 철도 역사 내부 또는 역사 근처 어디서는 서비스를 신청하게 되면 운영 및 모니터링 시스템은 요청 서비스의 종류 및 목적지, 신청자의 교통약자 그룹 분류 등의 정보를 받아 서비스 준비를 하게 된다. 만약 신청자가 역사 외부에 있고 지체장애인 등 역사의 엘리베이터 이용이 필수적인 경우 해당 역사에 이용 가능 게이트 정보를 신청자에게 제공하여 해당 게이트로 역사에 접근하도록 유도한다. 그리고 신청한 교통약자가 역사에 도착하면 게이트 상단에 설치된 BLE 센서를 통해 감지되어 모니터링 및 제어시스템은 신청자가 역사 게이트에 도착했음을 자동으로 인식되도록 하였다. 이 기능은 그림. 1에서 분석한 철도 역사의 가장 큰 불만족 사유인 주변 도로와의 인터페이스 부분을 인프라 변경 없이 개선이 가능한 부분이다.

신청자의 역사 도착을 인지하면 신청자의 스마트폰으로 목적지까지의 최적 이동 경로, 목적지까지의 도착예정시간 및 잔여 예정 시간 등의 정보를 제공하게 되고, 신청자는 이 정보를 바탕으로 역사 내에서 위치 기반의 각종 서비스를 이용하게 된다. 물론 제안 시스템으로 신청자의 위치를 주기적으로 전송하여 신청자들이 역사 내에 어느 위치에 있는지는 실시간으로 모니터링 하게 된다.

만약 목적지로의 이동 경로 중 역무원의 도움이 필요한 부분이 있는 경우는 역무원에게 신청자의 도움이 필요한 위치에 도착예정시간 및 도움이 필요한 내용을 전송하게 되고, 역무원이 이 정보를 바탕으로 해당 위치에서 신청자의 도움을 위해 이동 및 대기하게 된다. 또한, 목적지로 이동 중 역사의 임의의 지점에 화재 등 비상상황 발생 시 모니터링 및 운영시스템은 이 지점을 우회할 수 있는 경로를 재계산해서 교통약자에게 제공되고, 동시에 비상발생 안내 정보를 전송하도록 하였다. 물론 교통약자가 최초로 목적하는 플랫폼 등으로 이동 중 화장실을 가고자 하는 등 목적지 변경의 경우도 경로를 재계산해서 안내할 수 있도록 하였다. 서비스의 종료 처리는 교통약자가 요청한 목적지에 도착하면 자동 종료될 수 있고, 또한 스마트폰에 의한 서비스 종료 입력으로 종료될 수도 있도록 하였다.

그림. 7은 교통약자의 이동 편의, 안전정보제공 및 비상 대응 서비스의 데이터 흐름을 대략적으로 표시한 것이며, 이중 시각장애인의 이동 편의 제공 서비스 운용 시나리오는 그림. 8과 같이 설계하였다. 앞에서 설명한 바와 같이 서비스를 신청한 시각장애인이 역사에 도착하면 BLE(Bluetooth Low Energy, 저전력 블루투스 기술) 센서를 통해 자동으로 역 도착 게이트를 인식하고, 이후 시각장애인이 역 구내로 진입에 따라 이동단말을 통해 목적지까지의 이동 경로 정보를 제공하게 된다. 시각장애인이므로 정보의 제공은 음성으로 상태정보를 전송할 수 있도록 하고 설계하였으며, 모바일 앱은 웹 접근성 표준을 따르도록 설계하였다.

그림. 9는 교통약자의 비상 알림 정보 제공 서비스의 흐름도를 나타낸 것으로 역사 내에서 화재 등 비상상황 발생 시 교통약자의 위치를 파악하고 역 운영자나 구급대원에게 현재의 위치를 알려주어 구조대원으로 하여금 신속한 구조가 가능하도록 하는 기능이다. 비상상황 발생 시 교통약자 유형에 따른 다양한 패턴으로 비상상황을 알려주게 되는데 시각장애인은 모바일 단말의 소리와 진동으로, 청각장애인은 진동과 화면으로 비상 알림을 제공하게 된다. 또한, 역사의 운용 및 모니터링 시스템은 서비스 이용 중인 교통약자의 위치를 모니터링 하고 있다가 이 위치정보를 역 운영자 및 구조대원에게 신속하게 알려줄 수 있도록 한다. 그리고 구조대원이 교통약자에게 접근하기 전까지 비상대피 정보 또는 안전한 지역으로 교통약자가 대피할 수 있도록 정보를 모바일 단말을 통해 안내하도록 설계하였다. 이 흐름도는 교통약자, 모바일 단말, 운용 및 제어시스템, 운영자를 기준으로 이동 편의 서비스의 흐름을 설계한다. 역사 내 비상상황 발생 시 통합관제 시스템에서 자동으로 비상 시스템을 가동하면 사용자 핸드폰은 비상모드 체계로 전환된다.

앞에서 제시한 철도 역사 교통약자의 이동 편의성 향상을 위한 지원 시스템의 구성 및 운용 시나리오 설계 내용을 바탕으로 본 연구에서는 이 시스템의 일부 모듈에 대한 UI/UX 설계를 진행하였다. 그림. 10은 서비스 대상 역사의 맵을 생성하고 운용 및 모니터링 시스템에 등록하기 위한 화면, 역의 특정 구역의 상세정보 확인 화면을 나타낸 것이다. 제안한 서비스를 위해서는 역사의 맵이 필요하며, 이를 위해 그림의 왼쪽과 같이 실도 도면을 여러 세부 구역으로 나누어 정보를 입력 및 편집을 통해 역사 맵을 생성하는 모듈이 본 논문을 통해 개발되었으며, 그림의 하단 우측은 역사 내 특정 구역에 교통약자가 위치하는 인원수, 해당 구역의 온도 등 환경정보, 실내 위치 측위를 위한 IoT 센서 정보, 엘리베이터 등의 환경정보들을 확인할 수 있도록 UI/UX를 설계하였다.

그림. 11은 역사 내에서 교통약자의 위치 모니터링을 위한 윈도우의 UI/UX 설계로서, 역사의 세부 구역별 위치하는 교통약자들의 인원수를 모니터링 화면에 표시함으로써 역무원의 안내 서비스 지원 또는 비상상황 발생 긴급 구조 활동 등에 활용될 수 있도록 하였다. 그림. 12는 지체장애인이 ①위치에서 환승을 통해 ⑨를 목적지로 해서 가고자 할 경우의 엘리베이터를 통한 층간 이동 경로를 붉은색으로 제시하는 화면으로, 그림과 같이 교통약자의 현재 위치에서 목적지까지 교통약자 특성에 따른 맞춤형 경로를 제시해주도록 설계하였다. 만약 신청자가 층간 이동을 계단을 이용하는 것으로 선택될 경우 그림과는 다른 경로를 제시해 줄 것이며, 또한 교통약자의 위치가 ①이 아닌 다른 위치라면 그 위치에서 최적의 경로를 제시해 주어 역사 내에서 이동 편의성 향상될 것이다.

현재는 제안 및 설계한 시스템을 바탕으로 실험실을 모의 역사로 구축하여 설계한 시스템 및 UI/UX의 적합성 시험을 수행하였다. 모의 역사에는 한 층의 역사로 간략하게 모델링 하였으며, 한 층에는 가상으로 게이트, 화장실, 고객지원실 등을 지정하여 경로를 안내 할 수 있도록 하였다. 그림. 13은 실험실 실험을 위해 프로토타입으로 제작한 모바일 앱 및 이를 활용한 흐름을 나타낸 것으로, 실험실을 모의 역사로 구축함에 따라 목적지는 4가지로만 구성되어 있다. 그림의 맨 왼쪽처럼 교통약자의 특성을 입력하면, 세 번째 그림과 같이 목적지를 선택하면 현재 위치에서 해당 목적지까지의 경로를 제시하고, 이 경로를 따라 이동하면서 실시간 위치 측위를 통해 경로 안내가 적절히 제시됨을 확인하였다. 그림. 14는 실험실에서 구축한 모의 역사 사진과 실제 교통약자가 실험실에서 본 논문을 통해 제작한 시작품을 통해 이동한 경로 결과를 표시한 것으로 본 논문을 통해 제안 및 설계한 시스템의 시작품 정상적으로 동작됨을 확인하였다. 프로토타입에서는 모의 역사를 대상으로 하였으나 실제 역사에서는 보다 많은 목적지가 존재하므로 맵을 통한 목적지 선택 등 UI/UX의 일부 변경이 필요할 것으로 예상된다.