국민대학교(총장 정승렬) 테크노디자인전문대학원 공간·문화디자인학과 박사과정 정수연 학생(지도교수 김지은)이 교육부와 한국연구재단이 추진하는 2026년도 인문사회분야 박사과정생 연구장려금 지원사업에 최종 선정됐다. 선정 결과는 지난 6월 24일 발표됐다.

연구과제명은 “바이오필릭 경험 요소 기반 공립 초등학교 공간 AI 분석 모델 개발 - 디지털 트윈 기술 활용을 중심으로(Development of a Spatial AI Analysis Model for Public Elementary School Classrooms Based on Biophilic Experience Factors: Focusing on the Use of Digital Twin Technology)”이며, 2026년 9월 1일부터 2028년 8월 31일까지 2년간 수행된다.

박사과정생 연구장려금 지원사업은 교육부가 주관하고 한국연구재단이 운영하는 사업으로, 인문사회(예술·체육학 포함) 분야 박사과정생이 연구역량을 심화하고 미래 국가 연구를 이끌 핵심 연구인력으로 성장할 수 있도록 지원하는 대표적인 연구지원사업이다.

정수연 학생의 연구는 공립 초등학교 교실에서 자연채광, 조망, 식물 등 바이오필릭(자연) 요소가 아동의 공간 경험에 미치는 영향을 정량적으로 분석하고, 이를 바탕으로 자연 경험을 증진시키는 교실 공간 설계 조건을 도출하는 것을 목표로 한다. 이를 위해 공간 데이터 구축, 디지털 트윈 기반 정량 분석, AI 기반 예측 모델 개발을 단계적으로 수행하는 3개년 연구 방법론을 적용한다.

연구는 크게 네 단계로 진행된다. 먼저 국내 공립 초등학교 교실의 도면과 실내 이미지를 수집해 공간 데이터셋을 구축하고, AI 기반 이미지 분석으로 창호 면적, 가구 배치, 실내 식재 등 공간 구조 변수를 추출한다. 이어 교실을 디지털 트윈으로 구현해 아동의 시점 높이를 반영한 시야 분석을 수행, 자연 요소가 실제로 얼마나 인지되는지를 정량화한다. 다음으로 머신러닝 기반 예측 모델을 통해 창 위치, 가구 배치 등 공간 구조가 자연 경험 수준에 미치는 영향을 분석하며, 마지막으로 이 결과를 토대로 자연 경험을 높이는 교실 설계 가이드라인을 도출한다. 연구는 서울 소재 공립 초등학교 5개교, 약 15개 교실을 대상으로 진행된다.

이번 연구는 교실에서의 바이오필릭 경험을 정량적으로 분석할 수 있는 새로운 연구 방법을 제시하고, 공간 AI와 디지털 트윈 기술을 활용해 기존의 정성적 중심 교육공간 연구를 확장한다는 점에서 학술적 의의가 크다. 또한, 연구 결과는 향후 공립 초등학교 교실 설계와 리모델링, 교육시설 환경 개선 정책 수립에 활용 가능한 기초·응용 자료로 활용될 것으로 기대된다.

정수연 학생은 석·박사과정 동안 교육부와 과학기술정보통신부 등 정부 지원 연구과제 8건에 학생연구원으로 참여하며 연구 기획부터 데이터 분석, 결과 도출까지 전 과정을 수행해 왔다. 또한, SCIE 논문 3편, KCI 논문 10편, 국내외 학술발표 5건, 공모전 수상 9건, 특허 출원 1건 등의 연구 성과를 축적하며 데이터 기반 공간분석 역량을 인정받아 이번 사업에 선정됐다.

지도교수인 공간디자인학과 김지은 교수는 “이번 연구는 공간디자인과 AI, 디지털 트윈 기술을 융합해 교육공간에서의 자연 경험을 정량적으로 분석한다는 점에서 학문적 의의가 크다”며 “정수연 학생은 정부 연구과제 참여와 우수한 연구성과를 통해 데이터 기반 공간분석 역량을 꾸준히 쌓아온 연구자로, 이번 연구를 통해 교육공간 설계와 정책 수립에 새로운 방향을 제시할 것으로 기대한다”고 말했다.

정수연 학생은 “이번 연구를 통해 아동이 실제로 경험하는 자연 환경을 데이터 기반으로 객관적으로 분석하고, 건강한 성장과 학습을 지원하는 교실 공간 설계 모델을 제안하고자 한다”며 “앞으로도 공간 AI와 디지털 트윈 기술을 접목한 융합 연구를 지속해 교육환경 개선에 기여하겠다”고 소감을 밝혔다.