공유 대여 자전거 사업을 위한 보조장치 서비스 개발

Development of Auxiliary Device Services for Shared Bicycle Business

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J Appropr Technol. 2025;11(1):8-15

Publication date (electronic) : 2025 April 30

doi : https://doi.org/10.37675/jat.2025.00619

Jeong-Joon Kim ^,

Dept. of Software, Anyang University, 22, Samdeok-ro 37beon-gil, Manan-gu, Anyang-si, Gyeonggi-do 14028, Korea

김정준^,

안양대학교 소프트웨어학과, 경기도 안양시 만안구 삼덕로 37, 14028, 대한민국

^†To whom correspondence should be addressed. E-mail: jjkim@anyang.ac.kr

Received 2025 March 27; Revised 2025 April 23; Accepted 2025 April 23.

Abstract

최근 공유 대여 기반의 비즈니스 모델이 급속히 확산되면서, 다양한 관련 서비스들이 시장에 활발히 진출하고 있다. 특히 공유 자전거의 경우, ‘따릉이’, ‘카카오T바이크’와 같은 플랫폼을 중심으로 지역별 최소 2~3개의 서비스가 운영될 정도로 보편화되었다. 공유경제의 핵심은 소유가 아닌 대여를 통한 자원의 효율적 활용이며, 이는 협력적 소비 문화를 기반으로 지속 가능한 경제 구조를 지향하는 장점을 지닌다. 그러나 시장의 과열 경쟁과 이윤 창출의 한계로 인해, 공유 경제 모델은 수익성과 지속가능성 측면에서 본질적인 문제에 직면하고 있다. 이에 본 연구에서는 BLE(Bluetooth Low Energy) 통신 기반의 보조 장치를 활용하여 대여 서비스에 부가적인 기능을 제공하고, 사용자 맞춤형 서비스로의 확장을 통해 소비자 만족도를 높이며 수익성을 개선할 수 있는 방안을 제안한다. 본 서비스는 단순한 대여를 넘어 사용자 경험을 심화시키는 방향으로 개발되었으며, 사용자 안전성과 편의성을 동시에 고려함으로써 공유경제 모델의 구조적 한계를 보완하고 지속 가능한 비즈니스 방향성을 제시하고자 한다.

Trans Abstract

In recent years, the rapid rise of the sharing economy has led to a proliferation of rental-based services in various industries. A notable example is the widespread adoption of shared bicycles, with services like ‘Ddareungi’ and ‘Kakao T Bike’ now commonly available in most localities, often with at least two to three options per region. The key advantage of the sharing economy lies in its shift from ownership to access, promoting the efficient utilization of resources and fostering a collaborative consumption model aimed at sustainability. However, this sector now faces intense market competition and persistent challenges related to profitability and differentiation. To address these issues, this study proposes a service enhancement model that integrates a Bluetooth Low Energy (BLE)-based auxiliary device as an optional feature for shared rental items. By offering value-added services that incur additional charges, the proposed system seeks to improve profitability while simultaneously enhancing user satisfaction and safety. This approach aims to transcend traditional rental models by offering enriched user experiences, thereby contributing to the structural advancement and sustainability of the sharing economy.

Keywords: BLE; Shared rental business; Assistant devices; Profitability; Satisfaction

서론

최근 들어 ‘소유’보다는 ‘공유’를 중시하는 소비 패턴이 확산되며, 공유경제(Sharing Economy) 기반의 다양한 서비스들이 빠르게 시장에 안착하고 있다. 특히 협력 소비(Cooperative Consumption)를 지향하는 이러한 모델은 자원의 효율적 사용을 가능케 하며, 지속 가능한 경제 활동의 대안으로 주목받고 있다. 대표적인 사례로, 서울특별시에서 운영 중인 공공자전거 서비스 ‘따릉이’는 공유경제 모델이 도시 인프라에 성공적으로 정착한 사례로 평가받고 있다.

‘따릉이’ 서비스는 모바일 애플리케이션을 통해 실시간 결제 및 대여 기능을 제공하며, 접근성과 편의성 측면에서 이용자들로부터 긍정적인 반응을 이끌어내고 있다. 실제로 2016년 이후 공공자전거의 규모는 약 4배가량 확대되었고, 이용자 수와 자전거 거치대 설치 지역도 급격히 증가하는 추세를 보이고 있다(Shaheen, Guzman, & Zhang, 2010; Ricci, 2015). 이는 특히 교통약자를 포함한 시민들이 교통수단에 보다 쉽게 접근할 수 있도록 돕는다는 점에서, 적정기술(Appropriate Technology)의 가치와도 맞닿아 있다. 공유자전거 서비스를 고도화함으로써 공공 교통수단의 접근성과 사용성을 높이는 본 기술은, 적정기술의 방향성과 맞물리는 사회적 가치 실현을 목표로 한다.

Figure 1.

Seoul’s public bicycle penetration rate

그러나 외견상의 성공과는 달리, 공유경제 서비스는 본질적인 수익성 문제로 인해 운영의 지속 가능성에 도전을 받고 있다. ‘따릉이’ 또한 높은 인지도와 이용률에도 불구하고 지속적인 적자 구조를 벗어나지 못하고 있으며(Fishman, 2016), 이와 유사한 공유 서비스들 역시 수익성 부족으로 인해 중단되거나 사업 모델을 수정하고 있는 실정이다. 공유 경제의 본질적인 한계를 극복하기 위해서는 단순한 물리적 자원의 공유를 넘어서, 소비자 만족도를 기반으로 한 관계 품질 향상이 필수적이다. 서비스의 차별성과 고객 중심의 전략이 사용자 요구와 기대를 충족시킬 수 있을 때, 수익성 향상으로 이어질 수 있다(DeMaio, 2009; Zhang et al., 2017).

이에 본 연구는 공유경제 서비스의 본질적인 문제인 수익성 저하를 해결하고자, 사용자의 요구와 만족을 반영한 새로운 형태의 응용 서비스 개발을 목표로 한다. 이를 위하여 본 연구진은 사전 설문조사 및 인터뷰를 통해 사용자들이 기존 공유자전거 서비스에서 불편함을 느끼는 요소들을 분석하였으며, 이를 토대로 하드웨어와 소프트웨어를 연계한 보조 장치 기반의 확장 기능을 설계하였다. 본 논문은 다음과 같은 구성으로 이루어져 있다. 제2장에서는 선행 연구 및 관련 기술을 고찰하고, 제3장에서는 제안하는 서비스의 설계 및 구현에 대하여 기술한다. 마지막으로 제4장에서는 본 연구의 결론과 기대 효과를 정리한다.

시스템 설계 및 구현

1. 시스템 구성

Figure 2에서와 같이 시스템 설계에서 아두이노를 활용한 하드웨어와 스마트폰을 BLE통신으로 연결한다.

Figure 2.

System Design & System Diagram

스마트폰 내장 센서를 이용한 기능 구현과 애플리케이션 그리고 로컬 네트워크를 사용하여 데이터베이스와의 연결을 수행하여 보조장치 서비스를 개발하였다.

안드로이드 기기와 블루투스 모듈을 장착한 아두이노 보드를 통해 양방향 BLE 통신을 진행하고, 아두이노 보드를 통해서는, 초음파 센서 값을 수신받고, 그 외의 명령어들을 ASCII 형식으로 송신하여 아두이노 장비를 제어한다. 스마트폰의 내장 센서로는 GPS, 가속도 센서, 자이로 센서 등을 이용하며, 자전거의 보조장치들을 STT형식이나 터치방식으로 제어할 수 있다.

스마트폰의 인터넷 연결을 통해 로컬 네트워크에 접속하여, 회원의 데이터베이스에 접근하기도 하고, Web SMS 문자메세지 전송 API를 활용하거나, 카카오맵 API연동을 통해 자전거 길찾기 기능을 활용하기도 한다. 그리고 유저가 추 가한 자전거 루트를 데이터베이스에서 불러와 지도에 마킹(marking)하기도 한다.

2. 아두이노를 활용한 하드웨어 구성

본 연구에서 설계한 자전거 보조장치 서비스는 Figure 3과 같이 구성되어 있다. 전/후방 31/24 Pin Neo pixel, 초음파 센서, 블루투스 모듈, 서버 모터 등을 연결하여 스마트폰과의 BLE통신을 통해 제어할 수 있다.

Figure 3.

Hardware diagram and Arduino parts list

물리적으로는, 자전거 주행 시에도 하드웨어 부품이 충격에 의한 손상을 막기 위하여 안장 하단과 각 결합 부위를 고정하여 장착하였다.

전/후방 라이트의 경우, 일반적인 LED와는 다르게 밝기와 색상을 변경할 수 있는 Neo pixel을 사용하여, 강력한 밝기를 출력할 수 있으며, 사용자 설정 모드 기능을 통해, 밝기를 조절하거나, 색상을 변경할 수도 있으며, 점멸기능도 제어할 수 있다.

Figure 4.

Front lights, custom modes and flashing LED codes

Figure 5.

Rear lights, custom mode and turn LED codes

Figure 6.

Rear sensor, rotation speed changes according to distance

후방 감지기의 경우, 초음파 센서를 사용하였다. 후방에서 다가오는 물체의 거리에 따라 회전속도가 변화하며 총 3가지 형태로 작동한다. [평소/주의/경고]

APP에서 후방 감지기의 상태가 ON일 경우, 초음파 센서가 감지하는 값을 기반으로 후방에 장착된 Neopixel이 작동하게 되는데, Aduino코드 상에 있는 실시간 루프에 설정해 둔 wait값을 현재 거리값에 맞추어 변화되도록 개발하였다. 여기서 wait값을 매개변수로 받은 BackLight 함수에서 wait 값에 맞게끔 회전 속도가 제어되어서 뒤쪽에서 다가오는 사람이 더 가까워지면 빠르게 회전하여 경각심을 느낄 수 있도록 구현하였다.

본 시스템을 구현하기 위해 Aduino IDE를 활용했다.

(Aduino IDE 1.8.16버전)

본 연구의 회로 구성도는 Fig. 7과 같다.

Figure 7.

Arduino circuit diagram

총 14개의 디지털 I/O 핀들과 6개의 아날로그 핀으로 이루어져 있으며, 3.3V, 5V전압을 공급할 수 있다.

자전거 보조장치의 쓰임새에 맞게 외부 전원공급을 이동식으로 가능하도록, 1.5V 건전지를 직렬로 8개를 연결하였다. Neopixel(네오픽셀) 또한 5V의 3.3A전류가 필요하여, 리듐이온배터리(3.6V 3.5A)를 직렬 연결하였고, 컨버터를 통해 5v강압을 통해 전압을 공급하였다.

3. 안드로이드 어플리케이션 구성

Figure 8과 같이 보조장치 서비스는 크게 ‘로그인’, ‘기기 연결’, ‘보조장치 서비스’이렇게 3가지로 구성된다.

Figure 8.

Android application (app) configuration diagram + detailed configuration diagram

1) 로그인

Figure 9와 같이 로그인을 진행한다.

Figure 9.

관리자 아이디, 회원용 아이디로 나누어지며, 그림에 있는 Login Activity에서는 회원가입, 제작자 정보, 관리자 로그인, 회원 로그인 등 4가지 Activity로 이동하여 새로운 회원 정보를 만들거나, 관리자 모드를 통해 데이터베이스를 조금 더 직관적이고 편리하게 관리할 수 있다.

회원가입 시에는, 메일인증과 주소록 API를 가져와 주소 검색이 가능하도록 구현하였다.

Figure 10은 로컬로 구성한 데이터베이스로, 서버가 운영 시에 사용이 가능하며, 회원가입 시 새로운 사용자의 정보가 데이터베이스에 저장되게 된다. id는 userID를 외래키로가지며, la과 lo는 해당 고객의 위도, 경도를 저장하여 유저가 추천하는 자전거 루트를 확인 하는 목적으로 데이터테이블을 작성하였다.

Figure 10.

Membership DB table.

Pop Activity는 앱 제작자의 정보를 열람할 수 있으며, 일반 회원의 경우 서비스를 이용할 수 있는 Main Activity로 이동한다.

2) 기기 연결

Figure 11과 같이 스마트폰 기기의 블루투스 검색 기능을 통해, 연결할 블루투스 모듈을 찾고, 페어링을 시도한다. 페어링이 정상적으로 진행되면, ‘보조장치 서비스’로 이동한다.

Figure 11.

Bluetooth connection & Pairing, features introduction

3) 보조장치 서비스

Figure 12와 같이, 8개의 버튼과 6개의 서비스를 이용할 수 있으며, 오른쪽 아래의 음성인식 버튼을 터치하여 STT(Speech to Text) 기능을 사용할 수 있다.

Figure 12.

Auxiliary device service UI & function introduction

① 자전거 속도계(속도계)

Figure 13과 같이, 현재 위치를 스마트폰의 GPS를 통해 현재 위도와 경도를 불러와 지도에서 표현해주며, GPS값을 이용하여, 시간 대비 위치변화를 통해 현재 속도를 측정한다.

Figure 13.

Bicycle Speedometer UI

Figure 14와 같이 사용자가 추천하는 경로를 저장하고 있는 데이터베이스에서 소개해 주거나, 길 찾기 버튼을 통해 검색한 경로를 카카오 Map API를 이용한 자전거 길 찾기로 연결된다.

Figure 14.

user’s recommended route.

② LED(조명)

③ 후방 감지기(후방 감지기)

④ 잠금 장치(잠금 장치)

어플리케이션(앱)을 통해 클릭하여 사용하거나, STT기능으로 서비스를 사용할 수 있다.

버튼 클릭이나 STT사용 시, BLE통신을 통해 전송하는 데이터 코드는 다음과 같다.

Adapter와 Socket을 만들어 BLE통신기능을 수행하는 기능을 구현하였다.

connectedThread를 통해서 “1”이라는 신호를 보내고 아두이노에서 ASCII코드로 변환하여 값을 수신한다. 이러한 방식으로, 터치나 STT 사용 시 발생하는 신호 값을 통해 BLE 통신을 진행하게 된다.

Figure 15.

Process of processing data in DB in JSON format.

Figure 16.

Front Lights & Rear Sensors & Locks

Figure 17.

BLE communication codes

Figure 18.

Example of BLE communication.

⑤ 충격 알림(충격 알림)

Figure 19와 같이, 스마트폰 내부 데이터베이스에 저장된 연락처가 있어서 바로 실행하거나, 새로운 비상 연락망을 등록하여 충격 시, 알림 메시지를 전송할 수 있다.

Figure 19.

Crush notification service UI

또한, 충격 시 오작동 방지를 위해서, 사용자의 피드백을 10초간 받고, 반응(터치)이 없을 시에 정상적으로 문자 메시지가 전송되어 사고지점의 GPS를 통한 위도, 경도를 보내준다.

⑥ 설정(설정)

Figure 20와 같이, 사용자 설정이 가능한 항목은 ‘전방 라이트’와 ‘후방 감지기’로 ‘전방 라이트’의 경우 밝기나 사용 방식을 변경할 수 있다. ‘후방 감지기’의 경우에도 밝기를 조절할 수 있다. 그리고 색상을 변경할 수 있으며, [RED/BLUE/GREEN] 색상을 구현한다.

Figure 20.

Custom mode

4. 웹&서버의 구성

Figure 21과 같이, 안드로이드의 보안상의 이유로 데이터 베이스에 직접 접근이 불가능하기 때문에 아파치 서버를 경유하여 접근해야 한다.

Figure 21.

Android & DB interworking structure.

서버는 남은 여분의 컴퓨터를 이용하여 구성하였으며, 가정용 공유기의 DDNS 기능과 포트포워딩을 사용하여 외부에서 접속할 수 있도록 구축하였다.

Figure 22.

Code to access DB through Apache server.

결론

본 논문에서는 최근 공유경제 산업에서 빈번하게 대두되는 수익성 부족의 문제점을 인식하고, 이를 해결하기 위한 방안으로서 소비자의 이용 만족도를 극대화할 수 있는 서비스를 제안하였다. 기존의 공유경제 플랫폼이 단순히 물리적인 자산을 공유하는 방식에 머물렀다면, 본 연구에서는 그 이상의 가치를 제공하기 위해 소프트웨어 기반의 맞춤형 기능과 이용자 편의성 향상에 초점을 둔 서비스를 어플리케이션으로 구현하였다. 특히 본 서비스는 단순한 기술 제공을 넘어, 공공 교통수단의 접근성을 높이는 적정기술로서의 역할을 수행함으로써, 교통약자와 정보소외계층의 이동 편의성을 증진시키는 사회적 가치도 함께 실현하고자 하였다.

이러한 서비스는 단순 대여 서비스의 한계를 넘어서, 사용자 경험을 개선하고 자산 활용도를 높일 수 있는 다양한 부가 기능을 포함한다. 예를 들어, 사용자 간의 실시간 피드백, 인공지능 기반 추천 기능, 사용 이력 기반 관리 기능 등을 통합함으로써 사용자의 만족도를 높이고 반복 이용률을 증가시키는 효과를 기대할 수 있다. 이는 플랫폼의 장기적 수익 창출 구조를 구축하는 데 매우 긍정적인 영향을 줄 수 있다.

또한 본 연구는 공유경제 플랫폼이 단순 자산 중심의 비즈니스 모델을 넘어, 서비스 중심의 융합 모델로 진화할 수 있는 가능성을 시사한다. 실제로 사용자의 요구와 경험을 중심으로 서비스를 설계함으로써, 사용자는 보다 능동적으로 플랫폼을 활용하게 되고, 이는 곧 높은 고객 충성도로 이어질 수 있다. 이러한 측면은 특히 경쟁이 치열한 공유경제 시장에서 타 플랫폼과의 차별성을 확보하는 데 중요한 전략 요소가 된다.

한편, 본 연구는 현재 하드웨어 및 소프트웨어 연동을 위한 시제품(prototype) 개발을 완료한 상태이며, 제한된 사용자 집단을 대상으로 실증 실험을 진행 중이다. 향후에는 대규모 사용자 기반에서의 정량적 분석을 통해 실제 효과성을 검증하고, 추가적인 기능 개선을 통해 상용화를 위한 연구 개발을 이어갈 예정이다.

결론적으로 본 논문에서 제안한 어플리케이션은 단지 수익성 문제를 해결하는 도구에 그치지 않고, 공유경제 전반의 패러다임 전환을 이끌 수 있는 가능성을 가진 서비스로 볼 수 있다. 이를 통해 사용자 중심의 지속 가능한 공유경제 플랫폼 구축이 가능하며, 장기적으로는 사회 전반의 자원 효율성 및 경제적 가치를 증대시키는 데 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

References

Fishman E.. 2016;Bikeshare: A Review of Recent Literature, Transport Reviews. 36(1):92–113. (tandfonline.com).

Shaheen S. A., Guzman S., Zhang H.. 2010;Bikesharing in Europe, the Americas, and Asia: Past, Present, and Future. Transportation Research Record 2143(1):159–167. (journals.sagepub.com).

DeMaio P.. 2009;Bike-sharing: History, Impacts, Models of Provision, and Future. Journal of Public Transportation 12(4):41–56.

Ricci M.. 2015;Bike Sharing: A Review of Evidence on Impacts and Processes of Implementation and Operation. Research in Transportation Business & Management 15:28–38.

Zhang Y., Thomas T., Brussel M., van Maarseveen M.. 2017. Expanding Bicycle-Sharing Systems: Lessons Learnt from an Analysis of Usage. PLoS ONE 12(10)e0185296.

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