행위자기반모형을적용한공간구조분석기초연구 A Basic Study on the Spatial Analysis using Agent-based Model In the modern society, the social structure is getting more complex due to the development of science and the increase of information, and the relation between user and space is also being expressed more diversely. This characteristic of space as a complex system came to require the methodology to review the functional efficiency from the stage of planning with the objective and quantitative method. The vision-based analysis method has a limit in analyzing the characteristics of complex system rather than the physical analysis of space. This study proposes a method to analyze the space structure by using the interaction between space and agent based on the agent-based modeling theory that reflects the characteristics of complex system. The study was carried out in the following way. First, through the experiment of proposed model, the vision analysis theory and the agent-based analysis theory were compared to evaluate the validity and effectiveness of agent-based analysis model. And then, it proposed the possibility of new analysis method by measuring the space sharing rate according to the adjustment of time and space control variables. The results of this study are: 1) Even in the same space structure, the space occupying time of agent has influence on the relativity change of space structure; 2) In the spaces with the same topological route, the size change of space also has great influence on the relation of space structure. With this, we can expect the fairly practical effect of the agent-based analysis model when it is applied to the preliminary simulation for the space traffic analysis and the set-up of effective route, as a tool to analyze the emergence phenomena occurred by the interaction between agent and space as the complex system characteristic of space. 공간디자인과정에서기능적, 조형적요소들을배치하고조합해나가는작업은일견예술적인측면을지니고있다고할수있다. 그러나이러한작업은주로공간설계자들의직관에의하여결정되고진행되어지기때문에객관적으로검증되지않은경험과상황에대한선입관으로인하여공간이완공되어진후여러가지문제를발생시킬수있는위험성을가지고있다. 그러므로공간을설계하는과정에서공간의기능적효율성을사전에객관적으로검토하는작업은매우중요하다고볼수있다. 이에공간설계자들은클라이언트및프로젝트와관련된 사람들에게투시도나모형과같은매체를활용하여공간간의관계를체계적으로관리하거나, 공간에서발생되어질수있는여러문제들을공유하고자하였다. 이러한매체들은시각적으로사전에발생할문제들을확인하고해결하기위한검증도구로사용되어왔다. 그러나이러한방법론들은어느정도시각적인효과를기대할수있지만객관적이면서도관련자들의합의를이끌어낼수있는구체적인데이터를제시해주기에는한계가있다. 현대사회는과학의발달과정보량의급속한증가로인하여사회구조가복잡해지면서객관적이고정량적인공간구조분석의필요성이대두되게되었다. 1) 1980년대후반부터본격화된그래프분석이론은컴퓨터를이용한고속의연산과그래픽재현기능에힘입어많은발 * 경남정보대학교인테리어디자인과조교수 ** 인제대학교디자인학부교수, 공학박사 ( 교신저자, E-mail : demolish@inje.ac.kr) *** 이논문은 2012 년정부 ( 교육과학기술부 ) 의재원으로한국연구재단의지원을받아수행된연구임 (2012R11A1A2005147) 1) 공간구조를분석방법은정성적방법과정량적방법으로분류할수있다. 정성적방법은개인의경험, 지식또는시대적통념을배경으로형이상학적이며철학적인관점에서비수량적으로결정되며정량적방법은수치적으로계량된자료나사회학적조사에의한통계자료에바탕으로제시된다.
전을이루게되었다. 이러한정량적인공간구조분석에는시각적속성에대한의존이매우컸었던것이사실이다. 하지만실제공간은시각이외에행위자의여러요인과인자들이복잡하게관계하므로공간의물리적구조분석만으로공간을예측하기에는한계가있다. 다시말해공간은사용자와다양한상호작용을통해예상하지못했던창발현상이일어나는복잡계적특성을가지고있기때문에기존의분석방법은이러한부분에서취약점을가지고있는것이다. 본연구는공간의복잡계적특성을반영한행위자기반모형이론을바탕으로공간과행위자간의상호작용관계를이용하는공간구조분석시뮬레이션방법론을제시하고있다. 또한사용자가경로를이동하면서발생하는공간구조와의관계성과효율성을정량적으로측정할수있는행위자기반분석방법을모색하고자하였다. 공간구조분석이론을파악하기위하여, 공간구조의특성을정량적으로분석한사례들과공간의복잡계적특성과행위자기반모형의이론적개념을고찰하였다. 이를토대로공간구문론분석을통한공간의연계성분석, 가시성그래프이론분석과행위자기반분석모형을이용한공간점유율에따른공간구조분석을진행하였다. 공간구문론과가시성그래프이론은정량적이며, 가치중립적이론으로평가되고있으며, 공간의깊이라는동일한개념을기지고있으므로, 행위자기반분석모형의유효성과타당성을검증하는데있어다른이론에비하여유용한분석도구로서본연구에서의비교분석방법론으로선택하였다. 3장에서는예시모형을설계하고, 이를공간구문론, 가시성그래프분석, 행위자기반분석실험을각각수행하여각이론간비교를통하여본연구에서제시한행위자기반분석모형의타당성과유효성을평가하였다. 4장에서는행위자와공간의상호작용에의한공간의관계성변화를분석하기위하여예시모형에각각시간제어변수와공간제어변수를적용한실험으로공간의점유율을정량적으로도출하였고, 이과정에서나타나는그래프이론의차이점과행위자기반분석모형이공간구조에미치는영향을파악하도록하였다. 공간은인간의행태와사회적활동의관계를통하여생성되고성장하게된다. 이러한공간과사용자사이에서발생하는복잡한공간구조를도출하고공간에서의인지나동선의연결성을파악하는것이공간구조분석시작이되는것이다. 이전의공간구조분석평가는주로정성적측면에서고려되 어져왔으나공간이대규모화되고복잡해지면서기존의분 석방법으로평가하기에는적지않은어려움을겪게되었다. 공간이가지는복잡성은공간의구조적관계들이서로복 잡하게얽혀있기때문에관계를해석할수있는수리적모 델을완성하더라도이를실제로계산해내기위해서는대규 모의연산작업이필요해졌다. 이러한상황에서 1980 년대부 터발생한컴퓨터의발전과인터넷그리고컴퓨터그래픽스 의발달은연산및표현능력을혁신적으로발전시키고다양 한학술분야에있어서수리모델및전산이론의발전을촉진 시켰으며많은이론모델들을계량적으로해석할수있도록 하였다. 이는연역논리의기초를두는분석연구에과학적요 건을갖출수있도록하는데크기기여하였다. (1) 공간구문론 (Space Syntax) 공간구문론은공간구조를단위공간의연결관계를통하여 공간의구조를분석하는방법으로서공간구조에내재되어 있는사회적특성을객관적이고정량적으로보여주는방법 론이다 2). 공간구문론의가장큰특징은시각적단위를사용하여단 위공간을노드로정의한다는점과공간의깊이를계산하여 공간의위계와통합관계를파악한다는점이다. 그리고공간 의연결관계를나타내는위상도 (justified graph) 를재현하는 과정에서분석을위한공간단위를노드로정의하는데있어 단위공간내의어느점에서도단위공간전체가시각적으로 파악이가능한볼록공간 (convex space) 으로분절시키는방법 과시각적으로한눈에들어오는일종의루트를하나의선분 으로하여단위공간을표현하는축선도 (axial map) 방식두 가지가있고, 이모두시각적단위를사용하고있다. 3) 이러한공간적연결성을이용하여연결도 (connectivity), 통 제도 (control value), 전체통합도 (global integration), 국부통합 도 (local integration), 공간명료도 (intelligibility) 등의척도를얻 어낼수있다. (2) 가시성그래프이론 (Visual Graph Analysis; VGA) 가시성그래프이론은공간구문론을제안한영국바틀렛 건축학교의터너 (Turner) 와펜 (Penn) 에의해좀더구체적인 가시영역의개념으로공간구문론을보완하기위해제안되었 다. 공간구문론의분석에서노드의설정이 2 차원벡터나볼 록한폐곡선이었다면이방법은 2 차원매트릭스에배열된 정점을이용한다. 공간을일정한정밀도이상의격자로분할 2) 김민석, 공간의가시성에기반한 ERAM 모델, 서울대학교대학원건축학과석사학위논문, 2006.2, p8 3) 김석태, 다시점가시영역분석도구설정에관한기초연구, 한국실내디자인학회논문집제 16 권 5 호, 2007
하고각점을노드로설정하여이노드가이웃한노드와시각적연결이이루어져있으면빈도수를증가시키는방법을사용한다. 사용자에의해지정되는격자의간격은분석의정밀도를조절할수있으며격자의간격이좁아질수록정밀한데이터를수렴할수있으나, 분석에필요한연산시간이길어지는단점이있다. 또한가시성그래프 (VGA) 이론은가시성그래프로부터공간구문론의핵심개념인깊이 (depth) 를정량화한다. 그러므로이분석방법은물리적거리가아닌시각적연결관계가더욱중요하다. 가시성과깊이라는속성을가지고있기때문에그래프생성방법은가시장이론 (isovist) 과유사하고구조분석방법은공간구문론과유사하여두이론의특징을모두포함하는이론이라할수있다. 시각을대상으로한기존연구에서는많은경우, 본다는행위자체의범위를한정함으로서보는대상과의관계에대한고려가부족하였다. 그래프분석이론들은단위공간의가치에대한고려가되어있지않으며분석대상내로출입되는인자의초기화도무시되는폐쇄적공간에대한분석이므로현실적상황과일치하는규범적시뮬레이션이될수없다. 그래프분석이론은단위공간을다루는방법에있어불필요한인자를모두배제한가치중립적인입장을취하기때문에해석이매우거시적이며광역적이다. 또한개체적행태를배제한공간의객관적분석이가능하며, 단순한비교분석이불가능한매우복잡한공간도계량적접근방법에의하여공간구조에대한명확한정의를가능하게하였다. 이러한가능성에도불구하고가치중립적이론인그래프이론은정적이며사용자측면의분석이라는측면에서한계를갖는다. 실제공간은사용자들과공간이지니고있는여러인자들 ( 점유시간, 크기, 형태등 ) 에의해많은변화의잠재성을내재하고있으며, 이인자들에의해항상변화한다는복잡계적특성을담고있다는것을알수있다. 이러한공간의복잡계적특성을반영한공간구조분석방안에대한학문적모색은지속적으로논의되어왔고, 현재에는행위자기반분석모형이이러한문제를해결할수있는새로운가능성을제시하는방법론의대안이될수있을것으로생각되어졌다. (1) 복잡계와공간의복잡계적특성복잡계 (complex system) 란 수많은구성요소들이비선형상호작용을통해얽혀있어거시적으로보았을때창발현상이나타나는계 (system) 를의미한다. 복잡계는뉴튼이후환 원적이고분석적인방법론으로접근할수없었던새로운질 서의출현인창발 (emergence) 및이로인해나타나는현상인 창발현상 (emergent behaviour) 을이해하고구현하였다. 4) 복잡계는현실세계와매우유사한특징을가지는데, 우 리주위에있는예로서는인간의뇌와같은인체와면역체 계, 생태계, 기상현상, 교통망, 인터넷, 주식시세그리고자기 조절능력이있는조직인기업, 도시, 국가등이있다. 이러 한복잡계메커니즘을반영하는방법론들은미시적, 거시적 시각에서분류될수있다. 여기에는그림 1 에서보듯이최근 도시및건축연구분야에서관심이점점증가하고있는행 위자기반모형 ( 미시적접근 ) 과시스템다이나믹스 ( 거시적접 근 ) 등이있다. 이들은 18 세기이후입지론, 중심지이론, 공 간상호작용, 시스템다이나믹스, 행위자기반모형으로이어 지는도시및건축분야연구흐름의연장선상에있었다. (2) 행위자기반모형 (Agent based model) 물리학, 생물학, 경제학및사회학등과같은복잡계에관 한특정연구에서대상을분석하고시뮬레이션하는방법들 중최근들어빈번하게사용하는방법이행위자기반모형 (agent-based model) 이다. 행위자들은건물의단위공간이나, 컴포넌트등의인자들을표현한단위개체로서, 설계자가입 력한정보들을지각및인지하고, 이를처리하는규칙을가 지고있으며, 이를바탕으로서로반응하기도한다. 이때개 별행위자들은두가지외부인자에대하여반응하는데, 우 선개별행위자들이놓인환경에대한반응이있고, 다른행 위자들과의상호작용을통한반응이있다. 이것이모형의가 장기본적원리에해당된다. 이러한원리를기초로한행위 자기반모형의특징은상향식의생성개념과방법론을통해서 설명될수있다. 행위자기반모형은주로컴퓨터시뮬레이션을통하여인공 사회, 집단, 조직분석에사용되는데, 행위자들간의상호연 결방식을연결망으로설계할수있다. 5) 4) 윤영수, 채승병, 복잡계개론, 삼성경제연구소, 2005, p.164 5) 민병원, 나정민, 창발성의철학적개념과사회과학방법론, 제 1 회복잡계컨퍼런스 : 복잡계이론과현실, 생산적적용의모색, 2006
행위자기반모형의구현방법은먼저대상시스템에서구성요소들의주요한속성과상호작용규칙을관찰한후다수의간략화된주체인행위자 (agent) 를설정한다. 그리고시뮬레이션를이용하여환경과공간에서시간이지남에따라행위자들의상호작용에의해나타나는현상을관찰한다. 마지막으로반복적인시뮬레이션으로나타난현상이실제현상과부합할때까지반복하여최종적으로유효한모형을얻게된다. 본연구에서도공간과행위자의관계를분석하는데적합한복잡계분석방법론인행위자기반모형을적용하여공간의관계성을분석하였다. 비교실험을위해준비된모형은그림 2와같이기본적위상관계를보여주는 T자형태의가로, 세로 16m 16m 크기의단위공간 4개로구성하였다. 공간구문론이나 VGA이론에서는단위공간의크기보다는각공간간의위상적인관계가중요하므로크기에대한고려는의미가없으나, 행위자기반분석모형에서는행위자수, 보행속도, 공간점유시간등의변수가공간과의관계성에영향을줄수있기때문에실제크기를고려한단위공간을설계하고실험을진행하였다. 표 1 의각셀은다른단위공간으로이동할때경유해야 하는단위공간의수를나타낸것이다. 따라서최우측열은각 단위공간이모든단위공간으로이동할때경유하는수를모 두합한값이되며, 광역적지표를산출하기위한가장기초 적인데이터를제공하게된다. 이러한특정단위공간에서나머지단위공간까지의깊이의 총합이총깊이 (total depth: TD) 하며, 단위공간의수가다른 대안간의비교를위해총깊이를전체단위공간수에서자 신을뺀수로나눈값을평균깊이 (mean depth: MD) 로정의 한다. 6) X - 1 2 3 3 9 A 1-1 2 2 6 B 2 1-1 1 5 C 3 2 1-2 8 D 3 2 1 2-8 TD 9 6 5 8 8 - 표 2 는각단위공간간을최단거리로이동할때중간에 경유해야하는모든단위공간을나타낸것이다. 여기에서나 타난중간경유노드는단위공간의깊이보다하나적은수로 나타나고있음을알수있으며, 이중간경유지점이방향전 환점들이다. X - A AB AB A - AB AB B A - AB C AB AB - B D AB AB B - 그림 3은공간구문론분석에앞서공간의연결구조의이해를돕기위한예시공간을공간위상도 (J-graph) 로표현한것이다. 각단위노드별로경유되는횟수를파악해보면노드 A, B는 11회, 노드 C, D는 0회를경유하게된다. 표 1에서나타난공간의깊이와비교해보면반비례관계임을파악할수있으므로총깊이 (TD) 와공간의경유확률은역수관계임을알수있었다. 이렇듯단위공간은깊이가깊어질수록공간의중심에서멀어지게되며, 반대로깊이가얕은실은전체공간의위계상중심에위치하게된다. A 6 2 1 0.333 0.5 0.5 B 5 1.667 3 3.000 1.0 1.0 C 8 2.667 1 0.333 0.5 0.5 D 8 2.667 1 0.333 0.5 0.5 6) 개수만큼의공간집합에있는 부터 번째까지의총깊이 (TD) 를수학 적으로정의하면 이며, 평균깊이 (MD) 는 로산출된다.
이렇듯공간구문론분석에서전체통합도및통제도의관점에서본다면노드 B가제일높고, 그다음으로는노드 A, C, D가같은수치를보인다는것을표 3으로알수있다. 그림 4는 Depth map을이용한가시성그래프분석 (VGA) 결과이다. 공간구문론분석의결과와동일하게노드 B부분의 Visual Integration R3의밀도가가장높은것을알수있다. 뮬레이션기능을지원하고있다. 그러나 AnyLogic 은처음부터공간분석도구로개발된도구가아니므로행위자기반의공간분석실험에적용하기위해서는일부객체의 Java코딩을통하여응용및수정과정이필요하다. 표 4 는 VGA 분석결과이다. 지표로는공간통합도, 연결도, 평균깊이, 엔트로피등이있다. 광역지표인통합도, 연결도 에서는 B-A-C-D 순으로나타났고, 역함수관계인엔트로피 에서는 D-C-A-B 순으로분석되었다. 노드 B 가가장중심이 되는공간임을알수있다. Connectivity 5,507.15 6,581.74 4,872.56 3631.17 Visual Entropy R3 1.01914 0.914826 1.0709 1.16476 Visual Integration[HH] 24.3115 33.6012 21.0961 15.6344 Visual Integration[P] 2.25972 3.12865 1.96085 1.45324 Visual Integration[Tek] 1.01127 1.04909 0.994092 0.963477 Visual Mean Depth R3 1.47657 1.36436 1.55531 1.69829 Visual Relativised Entropy 2.03255 2.01127 2.06029 2.11184 분석결과를종합해보면, 공간구문론및 VGA 분석결과에 서노드 B 가가장통합도가높은공간임을공통적으로보여 주고있다. (1) 행위자기반분석모형도구 분석실험에이용할 AnyLogic 은 1990 년대부터개발되어진 시뮬레이션도구로병렬프로세스의수학적접근방식을기반 으로하고있다. 객체지향형방식의프로그램구조에개발환경 은 Java 이고모델링은 UML 7) 표준요소를사용하고있다. AnyLogic 은물류, 의료기관, 미케팅, 공정, 비즈니스모델, 공항, 철도, 주식시장, 군사, 방역체계등의분야에폭넓게 적용되고있는시뮬레이션도구로시스템다이내믹스, 프로 세스중심모델링및행위자기반모델링등다양한방법의시 7) UML(Unified Modeling Language) : 프로그램모델링언어로서정해진기호로프로그램구조를설명할수있도록하는언어 (2) 공간분석실험 ( 실험 -A) 공간구조는 3.1 의그림 2 와동일한모형으로노드간연 결관계및단위공간의크기는위실험과동일한조건으로 실험하였다. Comfortable Speed, uniform (0.5, 1) Initial speed, uniform (0.3, 0.7) Diameter, m uniform (0.4, 0.5) Initial number of Agents 10 person Simulation Time 8 hours 실험의범위가행위자변수에의한공간의관계성변화이 므로행위자속성은성인의평균보행속도, 평균크기를기준 으로표 5 와같이설계하였고, 이동규칙은최단거리이동이 다. 공간에유입되는초기인원은 10 명, 시뮬레이션시간은 8 시간으로하였으며, 각노드별행위자점유시간은 1 분으로 설정하였다. 측정단위는 15 분단위로측정하여데이터를추 출하였다. ( 단, 논문지면제한으로 1 시간단위로입력함 ) 시간변화에따른노드 () 별누적점유자수는 8) 로정의하였다. 실험 -A 의결과는표 6 에서보이는것처럼, 공간을점유하는사용자 ( 행위자 ) 가많다는것은그만큼다른 공간으로의접근이용이하거나가능성이높다는것을의미 하고이는공간구문론이나 VGA 이론의통합도와유사한개 념의분석지표라할수있다. 01:00 38 89 17 11 02:00 96 212 33 30 03:00 157 333 47 49 04:00 242 496 55 72 05:00 294 704 58 43 06:00 349 922 56 48 07:00 421 1,157 52 37 08:00 500 1,427 39 8 0.253 0.723 0.020 0.004 8) 공간점유율지표로공간에유입되는행위자의누적값을의미한다. total sum of agents :
보여주는것이다. 공간별누적행위자수 ( ) 에대한각노드 () 별비율 ( ) 9) 를살펴보면, 0.253 : 0.723 : 0.020 : 0.004로나타났다. 이것은그림 6에서와같이공간구문론의통합도의관점으로분석하면노드 B-A-C-D 의순으로다른공간으로의접근가능성이높음을알수있다. 가시성그래프분석 (VGA) 은행위자를배제한가치중립적인입장을지닌거시적인분석인반면에, 행위자기반분석은여러환경적인인자들을적용한시뮬레이션을통하여행위자와공간과의상호작용을반영한일종의생성론적분석방법론이라고규정할수있다. 행위자기반분석모형은기존의공간구조분석을대체, 발전시킬수있는새로운방법론으로서매우가치가있을것으로판단된다. 의시간별추이를살펴보면, 노드 B 는지속적으로 상승하고있었고, 노드 A, C, D 경우에는일정한값으로수 렴하고있음을그림 7 을통하여알수있다. 이는시뮬레이 션을통하여시간당미시적분석결과를추출해낸결과로 파악할수있다. 그림 8 은실험 A 와 Visual Integration(VGA) 과의비교분석 결과이다. 시뮬레이션결과각노드간비율을살펴보면, 공간 통합도의위계는동일하게나타났다. 각노드의편차를보면 노드 A 는거의나타나지않고, 노드 B 의경우초기 값은 0.723 : 0.57 로실험 -A 가 1.25 배에서최종 값은 0.723 : 0.355 로약 2 배의차이를보이고있었다. 노드 C, D 의경우, VGA 실험이실험 -A 보다높은수치를보이고있었다. 이는시 간이지남에따라공간에서행위자에의한공간의관계성이지 속적으로변화하고있음을정량적인수치로파악할수있음을 9) (ratio of agents) : 누적행위자수총합에대한각노드의 의비율 본장에서의실험은행위자기반분석모형이공간에서나타나는행위자와공간의상호작용에의한공간의관계성에따른공간구조변화를예측하기위한방법론으로서의가능성을타진하기위해실시하였다. 이번실험의분석대상은 3장에서분석한예시모형과동일한공간을대상으로하였고, 기본행위자속성 ( 초기속도, 평균속도, 유입량, 시뮬레이션시간등 ) 역시동일하게설계하였다. 실험-VDT 에서는노드에체류시간 ( ) 에변수를두고, 실험 -VNL에서는공간크기 ( ) 에변수를두어따른공간의위상적관계변화를시뮬레이션을통해측정하였다. 실험-VDT 10) 는행위자의공간점유시간 (delay time) 의변화에따른특정노드 () 의공간점유율 ( ) 의변화를알아보기위하여, 실험-A 에서공간점유율이가장낮았던노드 D의체류시간 ( ) 을증가시켜가며시뮬레이션분석을실시한것이다. 시뮬레이션조건은표 7과같이공간체류시간 ( ) 을 5분씩증가시켜가면서총 6회실시하면서, 점유율 ( ) 을측정하였다. 실험 VDT에서의공간체류시간 ( ) 의변화에따른노드-D 의점유율 ( ) 변화는다음의표 8과같다. 10) VDT : Variation of Delay Time
체류시간 1min 5min 10min 15min 20min 25min 01:00 0.071 0.227 0.252 0.370 0.349 0.385 02:00 0.081 0.220 0.262 0.348 0.341 0.370 03:00 0.084 0.209 0.257 0.336 0.325 0.358 04:00 0.083 0.211 0.255 0.326 0.317 0.352 05:00 0.039 0.213 0.242 0.321 0.309 0.348 06:00 0.035 0.211 0.236 0.318 0.306 0.345 07:00 0.022 0.207 0.224 0.318 0.300 0.344 08:00 0.004 0.203 0.215 0.313 0.297 0.356 위의분석결과를보면, 체류시간의증가에따라공간점유 비율인 가증가한다는것을알수있다. 이것은그림 9 에서보듯이사용자의공간점유시간이증가할수록공간의 통합도가높아진다는것을의미하는것이다. 지않았으나, 노드 A 와노드 C 의그래프에서보이는감소및 증가추세로미루어보면, 시간이더지나면노드 A 와노드 C 간의위상변화가일어날것임을예상할수있다. 1차 0.253 0.723 0.020 0.004 2 차 0.176 0.421 0.200 0.203 3 차 0.168 0.506 0.111 0.215 4 차 0.139 0.437 0.111 0.313 5 차 0.137 0.498 0.069 0.297 6 차 0.062 0.523 0.059 0.356 공간의관계성은행위자와의상호작용에의해공간의위 계적관계성이변화한다는것을위실험결과인표 9 를통하 여알수있다. 공간점유율이제일낮았던노드 D 의경우, 값이증가함에따라상대적위계가 2 번째로높은공간 으로변화하였으며, 노드 D 의점유율변화가노드 A 와노드 C 의공간점유율에영향을미치는것으로나타났다. 이는공간의관계성은공간이행위자의속성에반응하는 정도에따라변화한다는것을의미하며, 행위자기반분석모 형이공간의복잡계적특성을반영한분석도구임을의미한 다고볼수있다. 다음그림 10은공간의관계성변화를알아보기위하여각노드의공간점유율 ( ) 의변화를나타낸그래프이다. 위의그래프를살펴보면, 2차실험 ( min) 에서공간점유율순서가 B-D-C-A 로바뀌며, 공간의관계성에변화가생겼음을알수있으며, 3차실험 ( min) 에서 B-D-A-C 로다시변화가발생하였다. 이후의실험에서관계성의변화는일어나 실험 -VNL 11) 은노드의크기변화에따른행위자의공간점 유율 ( ) 의변화를알아보기위하여, 실험 -A 에서공간점 유율이가장높은노드 B 의공간크기변수 ( ) 를증가시켜가 며시뮬레이션실험을수행하였다. 표 10 과같이공간체류변 수와동일하게노드 B 의공간크기를폭방향으로 4m(25%) 씩증가시켜 6 회의시뮬레이션을실시하였다. 12) 실험 -VNL 에서의공간크기변수 ( ) 의변화에따른 B 노드의 변화는다음의표 11 과같다. 공간길이 ( ) 16m 32m 48m 64m 80m 96m 01:00 0.574 0.573 0.732 0.571 0.565 0.547 02:00 0.571 0.625 0.773 0.569 0.547 0.575 03:00 0.568 0.655 0.777 0.593 0.538 0.585 04:00 0.573 0.696 0.765 0.626 0.544 0.605 05:00 0.641 0.720 0.770 0.635 0.554 0.564 06:00 0.671 0.757 0.763 0.657 0.572 0.503 07:00 0.694 0.786 0.769 0.656 0.574 0.431 08:00 0.723 0.809 0.778 0.657 0.577 0.360 실험결과공간크기 가증가함에따라공간점유비율 11) VNL : Variation of Node Length 12) 공간 ( 노드 ) 의가로길이만조절하였다.
가 까지증가했다가이후일정하게감소하고있는것을파악할수있다. 또한 의경우에는 이후에는증가하고있음을그림 11과 12를통하여알수있다. 다음은각노드의공간점유율 ( ) 의변화추이그래프를통하여공간의관계성변화를분석하였다. 나는것을알수있다. 이는공간은단순히고정되어있는것이아니라, 행위자와의상호작용을통하여항상새롭게생성되고변화되어지는창발현상이일어나는복잡계적특성을가지고있음을시사하고있다. 그리고행위자기반분석모형이기존의시지각기반분석방법의정적이며고정적인개념을보완할수있는더욱개선된공간분석방법론의대안으로활용될수있음을의미한다. 실험결과, 기존의시지각분석에대한행위자기반분석모형의유효성검증과시간및공간제어변수에따른공간점유율을변화로공간관계성에대한분석을할수있는방법론으로의가능성을제시하였다. 다만실험-VDT 와실험-VNL 에서보이는공간의위상학적위계의변화에행위자와공간간의상호작용이어떠한영향을미치는가에대한구체적인내용은좀더다양한예시를활용한추가적인연구가필요할것으로보인다. 위그림 12 의그래프를살펴보면, 2 회차실험 ( ) 에서 공간점유율순서가 B-A-D-C 로바뀌며, 공간의관계성에변 화가생겼다. 3 차실험 ( ) 에서는다시 B-D-A-C 로변화 가발생하였고, 4 차실험 ( ) 이후에는 B-A-C-D 로바뀌어 관계성의변화는일어나지않았으나, 그래프의추세로미루 어볼때, 시간이지나면노드 A 와노드 B 의위상변화가일 어날것임을예상할수있었다. 노드별공간점유율 () 의 변화는다음표 12 와같다. 1차 0.260 0.627 0.061 0.052 2차 0.219 0.703 0.015 0.063 3차 0.079 0.766 0.045 0.109 4차 0.225 0.620 0.080 0.075 5차 0.267 0.559 0.105 0.069 6차 0.455 0.521 0.095-0.071 행위자기반분석모형인실험 -A, 실험 -VDT, 실험 -VNL 의 실험결과를종합하여보면, 행위자의변화에따라각단위공 간의점유율 ( ) 의순서, 즉공간관계성의변화가일어 공간의인지는시지각을통해대부분의정보를취득하는만큼공간의시각적구조에대한분석방법론은매우중요하다. 그러나최근까지진행된많은시지각기반의구조분석과관련한연구들은평면적이며정적인수준에머무르고있는상황이며, 실제공간을사용하는행위자 (agent) 에대한고려를반영한분석에있어서는한계를보이고있었다. 이러한측면에서볼때, 행위자기반분석모형은공간과사용자간의상호작용을반영할수있고, 이에따른공간간의관계성변화에대하여어떠한특성을나타내는가를파악할수있는의미있는방법론이라할수있다. 본연구에서는이러한행위자의속성변화가공간구조의관계성에어떠한영향을미치는가를파악하여보았다. 그결과다음과같은두가지결론을지을수있다. 첫번째는동일한공간구조에서도행위자의공간점유시간에따라공간구조의관계성변화에영향을미친다는점이며, 두번째는동일한위상학적경로를지닌공간에서공간의크기변화역시공간구조의관계성에큰영향을미친다는점이다. 따라서공간의복잡계적특성인, 행위자및공간과의상호작용에의해발생하는창발현상을분석하는도구로서행위자기반분석모형의가능성을발견할수있었다. 본연구의결과는프로토타입공간을활용한초기단계의연구이지만, 행위자기반분석모형이공간과사용자간의상호작용을반영할수있는공간구조분석방법론으로서가치가있다고볼수있다. 또한공간내의효과적인동선의설정, 행위자의점유시간의변화나공간의변화에따른공간통행량및동선설정등의사전시뮬레이션에적용되었을때상당히실용적인효과를기대할수있다고판단된다.
그리고연구과정에서행위자와공간간의상호작용에의하여발생되는공간과 공간과의관계성변화에는어떤요소들이작용하는지에대한분석, 공간구조의특성을파악할수있는분석지표의개발및행위자속성에대한알고리즘의개선등에대한추가연구의필요성이대두되었으며, 이러한주제로보완연구가계속진행될계획이다. 1. 윤영수, 채승병, 복잡계개론, 삼성경제연구소, 2005 2. 김대종, 구형수, 시공간패턴분석을통한토지이용변화예측및활용방안연구, 국토연구원, 2011 3. 김민석, 공간의가시성에기반한 ERAM모델, 서울대학교대학원건축학과석사학위논문, 2006 4. 김석태, 다시점가시영역분석도구설정에관한기초연구, 한국실내디자인학회논문집, 제16권 5호, 2007 5. 김석태, 건축공간구조의다차원적분석모델에관한연구, 한양대박사논문, 2008 6. 김석태, 공간탐색경로에따른 3차원시각구조도출과정량적개방도측정에관한연구, 실내디자인학회논문집 19권, 2010 7. 김영준, 공간시각구조의정량적분석도구설정에관한연구, 중앙대학교대학원석사학위논문, 2000 8. 김주영, 백화점매장의공간구조와 VMD에따른고객동선에관한연구, 세종대학교대학원석사학위논문, 2005 9. 이승재, 행위자기반동적시각분석모델구축에관한연구, 대한건축학회학술발표대회논문집계획계제29권제1호, 2009 10. 정낙현, 건축공간에서위치적관계정보의디지털화방안연구, 단국대학교대학원박사학위논문, 2003 11. 민병원, 나정민, 창발성의철학적개념과사회과학방법론, 제1회복잡계컨퍼런스 : 복잡계이론과현실, 생산적적용의모색, 2006 12. 채승병, 행위자기반모형 (ABM) 특강 :Part 1. 기본이해와응용, 삼성경제연구소복잡계센터, 2010 13. http://www.anylogic.com ( 투고 :2014.09.01., 심사 :2014.09.15., 게재 ( 확정 ):2014.10.07.)