표제지
목차
요약 4
Ⅰ. 서론 12
1. 연구의 필요성 및 목적 12
2. 연구의 내용 16
3. 연구의 방법 17
Ⅱ. 이론적 배경 20
1. 학교안전사고 데이터 수집 분석 체제 20
2. 교육정보통계시스템(EduData System: EDS) 21
3. 학교안전사고 선행연구 분석 23
4. 머신러닝 주요 알고리즘 및 최적화 방법 24
5. 설명가능한 인공지능(XAI) 개념 및 적용 방법 27
Ⅲ. 머신러닝을 활용한 학교안전사고 예측모형 개발 29
1. 개요(예측모형 개발 방법 및 절차) 29
2. 분석 대상 데이터 수집 31
3. 데이터 마이닝 40
4. 연구모형 설계 64
5. 데이터 전처리 70
6. 기술통계 분석 71
7. 예측모형 개발 85
8. 예측모형 성능평가 87
9. 예측모형 분석 102
10. 예측모형 예측 112
Ⅳ. 학교안전사고 예측모형 시각화 프로토타입 개발 114
1. 프로토타입 개발 배경 114
2. 대시보드 프로토타입 개요 115
3. 예측모형 활용성 118
Ⅴ. 요약 및 결론 119
1. 주요 결과 요약 119
2. 결론 및 논의 121
참고문헌 125
판권기 127
〈표 Ⅰ-1〉 학교안전사고 통계(2011년도~2019년도) 13
〈표 Ⅰ-2〉 연구 절차 및 방법(요약) 18
〈표 Ⅱ-1〉 교육정보통계시스템 데이터 적재 현황(일부 예시) 21
〈표 Ⅲ-1〉 예측모형 개발 방법 및 절차 30
〈표 Ⅲ-2〉 학교안전사고 기초 자료 수집 결과 33
〈표 Ⅲ-3〉 초 중등학교 정보공시 자료 수집 규모 35
〈표 Ⅲ-4〉 유치원 정보공시 자료 수집 규모 37
〈표 Ⅲ-5〉 수집 데이터 규모 총괄표 39
〈표 Ⅲ-6〉 연도별, 월별 사고 빈도수 분석 42
〈표 Ⅲ-7〉 2015년도 주요 기간 사고 내용 텍스트 마이닝 분석 결과 45
〈표 Ⅲ-8〉 2016년도 주요 기간 사고 내용 텍스트 마이닝 분석 결과 47
〈표 Ⅲ-9〉 2017년도 주요 기간 사고 내용 텍스트 마이닝 분석 결과 48
〈표 Ⅲ-10〉 2018년도 주요 기간 사고 내용 텍스트 마이닝 분석 결과 50
〈표 Ⅲ-11〉 2019년도 주요 기간 사고 내용 텍스트 마이닝 분석 결과 51
〈표 Ⅲ-12〉 2020년도 주요 기간 사고 내용 텍스트 마이닝 분석 결과 53
〈표 Ⅲ-13〉 2020년도 사고 내용 텍스트 마이닝 주요 분석 결과 57
〈표 Ⅲ-14〉 2020년도 학교안전사고 군집별 사고 건수 정리 59
〈표 Ⅲ-15〉 2020년도 사고 내용 군집분석 결과 61
〈표 Ⅲ-16〉 9개 군집분석 결과를 활동 시간(행)과 활동 유형(열)으로 재구성 64
〈표 Ⅲ-17〉 초 중등학교 연구모형 설계 65
〈표 Ⅲ-18〉 유치원 연구모형 설계 67
〈표 Ⅲ-19〉 초중등학교 데이터 기술통계 분석 결과 72
〈표 Ⅲ-20〉 유치원 데이터 기술통계 분석 결과 78
〈표 Ⅲ-21〉 초중등학교 학교안전사고 예측모형 성능평가 결과 88
〈표 Ⅲ-22〉 개선된 초중등학교 학교안전사고 예측모형 성능평가 결과 92
〈표 Ⅲ-23〉 임계치 설정 변화에 따른 LGBM_model+의 예측성능 변화 93
〈표 Ⅲ-24〉 유치원 학교안전사고 예측모형 성능평가 결과 96
〈표 Ⅲ-25〉 개선된 유치원 학교안전사고 예측모형 성능평가 결과 99
〈표 Ⅲ-26〉 임계치 설정 변화에 따른 LGBM_model+의 예측성능 변화 100
〈표 Ⅲ-27〉 학교안전사고 예측모형의 성능평가 결과 종합표 102
〈표 Ⅲ-28〉 shap 라이브러리를 활용한 학교안전사고 다발학교 정/부 요인 105
〈표 Ⅲ-29〉 t검정을 통한 학교안전사고 다발학교와 그렇지 않은 학교 간 차이 분석 105
〈표 Ⅲ-30〉 shap 라이브러리를 활용한 학교안전사고 다발유치원 정/부 요인 110
〈표 Ⅲ-31〉 t검정을 통한 학교안전사고 다발유치원과 그렇지 않은 유치원 간 차이 분석 110
〈표 Ⅲ-32〉 예측모형을 활용한 학교안전사고 다발학교 및 다발유치원 예측결과 112
[그림 Ⅲ-1] 연도별 학교안전사고 기초 자료 수집 결과 32
[그림 Ⅲ-2] 정보공시 자료 수집 결과 34
[그림 Ⅲ-3] 수집 데이터 규모 총괄 38
[그림 Ⅲ-4] 군집 개수별 perplexity 점수 58
[그림 Ⅲ-5] 군집결과 시각화 59
[그림 Ⅲ-6] 2020년도 학교안전사고 군집별 사고 건수 시각화 60
[그림 Ⅲ-7] 예측모형 개발 과정 85
[그림 Ⅲ-8] 초중등용 분석데이터의 학습데이터와 시험데이터 추출 및 구성 86
[그림 Ⅲ-9] 유치원용 분석데이터의 학습데이터와 시험데이터 추출 및 구성 87
[그림 Ⅲ-10] 초중등학교 shap 라이브러리 feature importance 상위 20개 103
[그림 Ⅲ-11] 초중등학교 shap 라이브러리 feature importance 값 상위 20개의 정/부 효과 104
[그림 Ⅲ-12] 유치원 shap 라이브러리 feature importance 상위 20개 108
[그림 Ⅲ-13] 유치원 shap 라이브러리 feature importance 값 상위 20개의 정/부 효과 109
[그림 Ⅲ-14] 학교안전사고 다발학교 예측결과에 대한 근거 분석 113
[그림 Ⅲ-15] 학교안전사고 다발유치원 예측결과에 대한 근거 분석 113
[그림 Ⅳ-1] 전국 단위 학교안전사고현황 대시보드 115
[그림 Ⅳ-2] 교육청 단위 학교안전사고현황 대시보드 116
[그림 Ⅳ-3] 교육지원청 단위 학교안전사고현황 대시보드 117
[그림 Ⅳ-4] 기상 상관관계 대시보드 117
[그림 Ⅳ-5] 학교안전사고 다발학교 예측 결과 118