KIEAE Journal

빅 데이터(Big Data), ICT(Information & Communication Technology), IoT(Internet of Things), AI(Artificial Intelligent)와 같은 첨단 정보통신 기술과 인공지능기술들이 빠르게 발전되고 주거환경에 접목되면서 스마트 홈과 같은 형태의 진화된 주거서비스에 대한 관심이 높아지고 있다. 스마트 홈은 사용자에게 맞춤형 서비스를 제공하는 스마트기술을 탑재한 주거공간으로 정의되며, 모니터링, 제어 및 지원기능 등을 통해 거주자의 삶의 질을 높이고 독립적인 생활을 촉진할 수 있다[1]. 스마트하우징은 스마트 홈의 기본 개념을 뛰어넘어서, IoT 플랫폼 아키텍처, 인공지능(AI), 클라우드 등의 스마트 정보통신 기술을 활용하여 얻은 데이터를 기반으로 재실자의 안전, 쾌적함, 편의성, 보안 및 유지관리 등 다양한 주거서비스를 제공할 수 있는 주거환경 공간이다[2]. 단순한 주거공간에의 적용 개념에서 네트워크의 강점과 플랫폼을 통해 동 또는 단지 단위의 공동세대 범위까지도 아우른다고 볼 수 있다. 주거서비스의 품질 확보와 관련 산업의 기본 요구 성능 가이드라인 제시와 함께 활성화를 위해서 종합적이고 체계적인 스마트하우징 주거서비스 평가 모델이 필요할 것이다. 따라서 본 연구는 객관적 스마트하우징 주거서비스 평가지표개발을 위한 선제적 평가개발 모델 연구의 일환이다. 기존에 이루어진 주거서비스 활성화에 대한 연구를 살펴보면, 수요자 만족도를 중심으로 한 설문조사를 실시한 연구는 비교적 적은 수의 관련 논문이 있다[3]. 본 연구의 목적은 미래 스마트하우징 주거서비스의 종합적이며 객관적인 평가지표 개발과 방향성 제시에 있다. 이에 따라, 선행연구를 참고 및 보완하여 개발된 스마트하우징 주거서비스 평가 모델을 AHP기법을 동반한 전문가 설문조사를 통하여 평가 모델 구성요소들의 중요도 및 우선순위를 분석하였다.

본 연구는 스마트하우징 주거서비스의 평가지표 개발에 관한 것으로 연구 방법은 다음과 같다. 첫째, 평가지표 개발에 필요한 요소기술 선별과 동시에 선행되었던 두 개의 스마트하우징 평가 관련연구인 “전문가 설문조사를 통한 스마트하우징 주거서비스의 평가방법 방향성 설정에 관한 연구[2]”와 “스마트하우징 주거서비스 평가방법 개발방향[4]”에서 실행 한 관련 문헌조사와 기존 인증평가 기준 분석을 통해 도출된 스마트 건축물 평가분야 항목들(전략, 플랫폼, 안전, 편의, 건강, 에너지, 공동체, 유지관리)을 본 연구의 평가 개념 설정에 참고하였다. 둘째, 이를 바탕으로, 개념모델을 구성하고 있는 대분류와 하위 항목(중분류)들로 세분화하였으며, 도출된 평가 지표 요소들의 중복성 검토 및 수정, 보완이 이루어졌다. 셋째, 각 평가 항목에 관련된 전문가 분야 및 그룹의 대상을 선정하였으며, 그 이후 해당 전문가에 설문 조사 의뢰와 실행, 분석 그리고 마지막으로 평가지표 구성 요소들의 중요도와 우선순위를 도출하였다.

본 연구에 바탕이 된 기존 스마트하우징 주거서비스 평가방법 연구[2, 4] 는 기본적인 평가체계의 방향성 설정에만 중점을 두었다. 이를 위해 전문가를 대상으로 리커트 5점 척도(Likert Scale) 방식을 사용하여 평가의 구성 체계(평가 절차, 방법, 분야, 요구사항 등)에 대한 중요성 설문조사를 실시했다. 해당 기존 연구 결과는 다음과 같이 요약된다.

• - 평가분야: 안전서비스에 대한 중요도가 가장 높음
• - 평가방법: 스마트 하우징 주거서비스 물리적 구성요소의 적용여부를 평가하는 ‘기술적 평가’의 중요도가 가장 높음
• - 평가절차: 계획/설계평가 –> 시공/준공평가 –> 운영단계평가 의 절차에 대한 호응이 가장 높음
• - 평가기준에 필요한 요구사항: 인터페이스와 데이터에 대한 중요도가 제일 높음
• - 연구제언으로 평가 분야(대분야)에 종속되는 세부기술에 대한 연구 필요성과 평가 기준, 절차의 정립 필요성을 언급

반면에, 본 연구에서는 의사결정과정에 광범위하게 활용되고 더 직관적인 방식인 AHP¹⁾(Analytic Hierarchy Process)기법을 적용하였으며, 설문 답변들의 일관성 검증을 통하여 분석결과의 신뢰도를 높였다. 또한, 기존 연구와는 다르게 설문조사 항목을 평가분야와 그 하위 세부항목까지도 확대하여 그에 따른 분석 가중치 결과 값을 바탕으로 평가지표 구성 요소들의 중요도를 평가 하였다. 또한, 유지‧ 관리 분야의 전문가 그룹까지 전문가 조사 대상범위를 넓혔다. 본 연구의 흐름도는 Fig. 1.과 같다.

Fig. 1. 
Flow chart of research

본 연구의 범위는 객관적, 종합적이고 체계적인 평가지표 개발을 위한 상위단계인 평가분야와 그에 따른 하위 평가항목들의 중요도와 우선순위를 파악하는 것에 한정하였다.

스마트하우징 주거서비스 평가지표의 방향과 관련 된 선행 연구[2]에서 이루어진 스마트하우징과 주거서비스에 대한 문헌 조사(Table 1.)와 실행중인 관련인증기준 분석²⁾(Table 2.)을 통해 도출된 평가분야 빈도 분석 결과가 본 연구의 요소기술 개발에 참고 되었으며 8개의 항목으로 좁혀졌다. 이는 스마트하우징 주거서비스 제공과 실효성 있는 POE(Post Occupancy Evaluation)를 위한 전략, 스마트 하우징관련 필요기술, 필요기술 적용을 위한 플랫폼, 공공생활서비스, 유지 및 관리 분야 등을 포함하고 있다. 이에 따라 본 연구의 평가지표 개념모델의 구성요소들은 다음의 8가지 대분류를 가진다: ‘Strategy: 주거서비스 전략 및 운영계획’, ‘Platform: 스마트하우징 플랫폼’, ‘Security: 주거안전서비스’, ‘Convenience: 주거편의서비스’, ‘Wellness: 주거건강(건강과 편안함)’, ‘Energy: 에너지 서비스’, ‘Community: 공동체’, ‘O&M: 운영 및 유지관리(공용시설, 공간)’ 이다.

8개의 평가분야는 기존 두 개의 스마트하우징 주거서비스 평가 관련연구[2, 4]에서 언급된 서비스예시들을 참고하여 내부 검토와 중복성검토를 거친 뒤 하위 평가항목들로 세분화 되었다. 그 결과 스마트하우징 주거서비스의 평가지표의 구성은 ‘Strategy:주거서비스 전략 및 운영계획’은 4개의 하위 평가항목(주거서비스 특화전략 수요조사, 운영전략수립, 주거서비스계획 및 만족도향상, 친환경건축물달성계획), 'Platform: 스마트하우징 플랫폼'은 3개(모바일, 홈네트워크, 통합 스마트하우징 플랫폼), ‘Security: 주거안전서비스’는 4개(스마트화재안전, 스마트방범안전, 자연재해대비 및 감지, 응급상황대비 및 감지), ‘Convenience: 주거편의서비스’는 3개(스마트 인필, 스마트윈도우, IoT 월 패드), ‘ Wellness: 주거건강’은 4개(토탈 쾌적솔루션, 스마트 소음감지, 스마트청소 및 위생, 건강모니터링 및 질병예방), ‘Energy: 에너지 서비스’는 3개(AI이용한 BEMS 및 HVAC제어서비스, 스마트외피, 신재생 에너지 최적제어관리), ‘Community: 공동체’는 2개(스마트생활케어, 스마트커뮤니티) 그리고 'O&M 운영, 유지관리'는 4개(공용시설의 스마트안전관리, 스마트 생활편의지원, 공용시설 스마트청소와 위생 및 질병관리, 건물 스마트유지관리)로 구성되어있다. 각 평가분야와 항목 그리고 각각의 평가목적은 Table 3.에 나타나 있다.

평가지표의 척도는 평가항목별과 구체화된 하위평가항목들에 대한 전문가의 중요도 의견을 쌍대비교(Pair-wise comparison)를 통해 2023년 8월 1일부터 9월 4일까지 설문조사를 실시했다. 각 설문지는 모바일메신저 또는 전자 우편을 이용하여 온라인상으로 실행되었으며, 쌍대비교설문 방식에 관한 설명 자료, 평가분야와 항목에 대한 설명도 설문지에 포함하여 전송되었다. 평가항목별로 AHP기법을 개발한 Satty(1977)[5]가 제안한 9점 척도를 사용하였다. 각 단계에 2배에서 5배의 중요도 차이를 부여하였고, 1은 두 비교항목들이 “동등하게 중요하다”, 그 외는 “각 숫자의 배수만큼 중요하다”의 수준으로 제시하였다(Table 4.).

조사결과에서 중복, 누락 및 일관성 비율이 0.2 이상인 데이터를 제외한 총 95명의 유효 설문데이터 중 50명의 설문 결과를 최종 가중치 분석에 사용하였다. 설계, 시공, 유지‧관리, 건축물 인증/평가 분야 등 다양한 분야의 전문가들을 대상으로 설문이 실시되었으며, 22.11%의 연구 분야 전문가들의 참여가 가장 높았다, 5년 미만과, 10년 미만의 경력을 가진 전문가가 동일하게 각각 29.47%를 차지하여 제일 높은 참여율을 보였다. 그 외 응답자들의 특성의 상세한 내용은 Table 5.와 같다.

설문 응답자들이 작성한 9점 척도를 바탕으로한 선호도 평가값을 기하 평균하여 통합하고, 이를 원소로 사용하는 하나의 개별 비교행렬을 구성하는 방식인 기하평균법[6]이 사용되었다. 이는 항목별 단일 비교 가능한 기준행렬 값으로 산정되었으며, 다음과 같다. Table 6.은 대분류 분야의 기하평균된 개별 비교 행렬의 값을 나타내었으며, Table 7.부터 Table 14.까지는 중분류 항목의 개별 비교 행렬의 값을 보여 주고 있다.

위의 대분류와 중분류의 산정된 가중치 값들을 일관성 검증 분석이 Table 15.와 같이 진행하였다. AHP기법에서 비교대상이 3개 이상일 경우 설문조사의 논리적 일관성을 검증을 위해 일관성 지수(Consistency Index; CI)를 임의지수(Random Index; RI)로 나누어서 일관성 비율(Consistency Ratio; CR)을 구할 수 있으며[7], 일관성 비율은 Saaty가 제안한 합리적인(Reasonable) 평가에 해당되는 CR값은 0.1 이하로 보고 있다[8]. 하지만, AHP기법을 적용한 선행연구들을 보면 한계 범위 값 (CR< 0.1)으로 하였을 때 유효 응답률이 지나치게 저조하며, 재평가 실시에도 현실적으로 무리가 있으므로[9], 본 연구에서는 인간의 판단이 항상 일관적인 것이 아니라는 전제하에 일정 수준의 비일관성 (CR< 0.2)의 기준을 허용 하여 용납 가능한 범위(Tolerable)인 0.2 미만의 값을 만족하면 설문의 신뢰가 있다고 판단하였다. 설문평가자가 작성한 자료들은 아래의 수식을 사용하여 일관성 값을 구하였다. 유효응답 범위 값을 기록한 50명 설문지의 항목별 일관성 지수 내용은 Table 15.와 같다.

앞서 보았듯이, AHP기법은 다른요소를 고려하지 않고 두 개의 요소만 쌍대 비교하므로 의사 결정자의 요소별 성질에 대한 판단력과 정보처리력을 증가를 기대 할 수 있고, 의사 결정과정의 신뢰도가 높다. 선호 결과 값은 상대적 중요도 값으로 부여되며, 설문결과 분석의 절차는 다음과 같이 두 가지 단계로 실행되었다.

• (a) 평점(Scoring): 앞에서 만든 비교행렬을 기하평균 하여 항목/요소별 상대적 가중치를 구하였으며, 그 값을 상대도수의 값으로 0이상 1이하의 수로 나타내었다. 이는 전체 항목의 중요도 합계를 1을 100%로 보고 중요도(Importance) 로 변환한 것이다(Table 16.).
• (b) 종합점수 산정(Synthesizing): 대분류와 중분류의 가중치를 각각 곱하여 나온 통합 가중치를 산출 하여 가장 높은 종합평점의 대안을 중요도가 가장 높은 항목으로 판정하였다.

Elements of Comparison		A			B
A		1			0.33
B		0.20			1
Elements of Comparison	A		B	Geometric Mean		Importance
A	0.20*1.004			0.67		0.47
B	1.00*0.334			0.76		0.53
Total				1.43		1.00

3) 종합점수: 종합중요도 및 전체 항목별 우선순위

평가지표 요소별 중요도 수치 결과를 하나로 통합한 종합가중치와 종합 중요도를 알아보기 위하여, 대분류와 중분류의 중요도 값을 곱하여 그 값을 Fig. 3.과 같이 산출하였다. 총 27가지 평가항목 (Assessment Items) 요소들 중 토탈 쾌적 솔루션(AI-Controlled Air Comfort Solution)이 5.28%, 스마트 화재안전(Smart Fire Safety)이 5.10%, 스마트윈도우가 4.90%로 우선순위 상위3요소를 차지했으며, 이는 전체 항목 중 전체 15.28%를 차지했다. 반면에 홈 네트워크 플랫폼이 2.56%, 친환경건축물 성능 달성계획(Eco-Friendly Building Performance Achievement Plan)이 2.57%, 운영전략수립(Operational Strategy)이 2.59%로 하위 3요소를 차지하였으며, 이 항목들은 설문대상자들에게 다른 구성요소 항목들 보다 전문가들의 입장에서 상대적으로 덜 중요하다는 인식을 가지고 있는 것으로 판단된다.

Fig. 3. 
Comparison of composite importance, mean composite importance and ranking

더 나아가, 각 요소들의 종합가중치 값을 대분류 단위인 평가분야(Assesment Category)로 묶어 종합중요도의 평균값을 비교하여 순위를 도출 하였다. 그 결과는 ‘Convenience:주거편의서비스’가 4.573%, ‘Community: 공동체’가 4.570%, ‘Energy:에너지서비스’가 4.199%, ‘Security:주거안전서비스’가 4.158%, ‘Wellness:주거건강서비스’가 3.731%, ‘Platform: 스마트하우징플랫폼’이 3.242%, ‘O&M:공용시설 운영&유지관리’가 2.921%, ‘Strategy: 주거서비스 전략 및 운영계획’이 2.891%의 순으로 나타났다. 이는 스마트하우징 주거서비스 평가분야 항목들을 종합적으로 고려했을 때, ‘주거편의서비스’와 ‘공동체 서비스’의 요소기술들에 전문가들은 중요성에 인식을 두고 있는 것으로 볼 수 있다. 이는 앞서 도출 된 상대적 중요도 결과와 다소 차이가 있는 결과이다.