한밭대학교 소프트웨어융합대학 캡스톤디자인

리딩브릿지 - AI 기반 난독증 아동 맞춤형 학습 교재 자동 변환 플랫폼 개발

Reading Bridge - AI-based Automatic Conversion Platform for Personalized Learning Materials for Children with Dyslexia

팀 구성

학번	이름	역할
20197123	최은기	팀장, AI 서비스 개발
20227128	김지훈	백엔드 개발
20227131	서동현	프론트엔드 개발

Team Project Background

필요성

• 난독증 아동은 일반 교육 자료로 학습 시 읽기 어려움을 겪어 학습 격차가 발생
• 교사와 학부모가 맞춤형 교재 제작에 평균 7일의 시간과 수십만 원의 비용 소요
• 전문 치료 기관은 수도권에 집중되어 지역적 교육 불균형 심화

기존 해결책의 문제점

• 높은 비용: 맞춤형 교재 제작을 위한 외주 비용 부담
• 시간 소요: 전문가에 의한 수작업 교재 변환으로 인한 긴 제작 기간
• 접근성 부족: 지역 및 소득에 따른 교육 기회 불평등
• 제한된 확장성: 개별 맞춤 제작으로 대규모 적용 어려움

System Design

System Architecture

┌─────────────────┐    ┌──────────────────┐    ┌─────────────────┐
│   Frontend (App)   │    │   Backend (API)   │    │    AI Service     │
│   React + Vite     │    │  Spring Boot      │    │     FastAPI       │
│   TanStack Router  │◄──►│   + PostgreSQL    │◄──►│  + Claude API     │
│   + Zustand        │    │   + JPA           │    │   + LangChain     │
└─────────────────┘    └──────────────────┘    └─────────────────┘

System Requirements

• 기능 요구사항: PDF 자동 변환, 맞춤형 교재 생성, 접근성 설정, 학습 진행 추적
• 성능 요구사항: 5분 내 교재 변환, 100명 동시 접속 지원, 99.9% 가용성
• 품질 요구사항: 웹 접근성 WCAG 2.1 준수, 데이터 보안, 실시간 동기화

프로젝트 구조

003 Code/
├── dyslexia-app/          # React 프론트엔드 애플리케이션
│   ├── src/
│   │   ├── features/      # 기능별 모듈 (auth, viewer, layouts)
│   │   ├── shared/        # 공통 리소스
│   │   ├── routes/        # 라우팅 설정
│   │   └── components/    # UI 컴포넌트
│   ├── package.json
│   ├── vite.config.ts
│   └── Dockerfile
├── dyslexia-api/          # Spring Boot 백엔드 API
│   ├── src/main/java/
│   │   └── com/dyslexia/
│   │       ├── entity/     # JPA 엔티티
│   │       ├── service/    # 비즈니스 로직
│   │       ├── controller/ # REST 컨트롤러
│   │       └── repository/ # 데이터 접근
│   ├── build.gradle
│   ├── Dockerfile
│   └── Makefile
├── dyslexia-ai/           # FastAPI AI 서비스
│   ├── src/
│   │   ├── api/           # API 라우터
│   │   ├── prompts/       # AI 프롬프트
│   │   ├── services/      # 비즈니스 로직
│   │   └── utils/         # 유틸리티
│   ├── main.py
│   ├── requirements.txt
│   ├── Dockerfile
│   └── run.sh
└── README.md

Case Study

Description

본 프로젝트는 AI 기술을 활용하여 난독증 아동을 위한 맞춤형 교재 자동 변환 플랫폼을 개발하였습니다. 기존의 수작업 교재 제작 방식의 한계를 극복하고, AI를 통한 자동화된 변환 프로세스로 시간과 비용을 획기적으로 단축했습니다.

기술적 특징

1. 2-Tier 아키텍처: Spring Boot와 FastAPI 서버 분리로 역할 명확화
2. LangChain 체이닝: 복합 AI 기능의 유연한 파이프라인 구성
3. JWT 인증: 안전한 사용자 인증 시스템 구축
4. Redis 캐싱: 실시간 응답 속도 향상
5. Docker 컨테이너화: 일관된 개발 및 배포 환경 제공

교안 생성 프로세스

1. PDF 파일에서 텍스트와 메타데이터 추출
2. 텍스트 정규화 및 구조화된 JSON 데이터 변환
3. AI 기반 시각적 삽화 생성
4. 어휘 분석 및 쉬운 설명 추가
5. 최종 디지털 교안 데이터셋 완성

데이터베이스 설계

• 보호자-학생 1:N 관계
• 교재-페이지 계층적 구조
• 학생-교재 다대다 관계
• 개인화된 접근성 설정 지원

Conclusion

기대효과

• 사회적 파급효과: 난독증 아동의 교육 기회 확대 및 심리적 장벽 해소
• 기술적 파급효과: 생성형 AI 기술의 교육 접근성 분야 선도적 적용
• 경제적 파급효과: 연 28억 원 규모의 난독증 교육 시장 선점 기회

활용방안

• 가정 및 학교 현장: 맞춤형 교재 신속 제작으로 학습 효율 증대
• 교육 복지: 지역 및 소득에 관계없는 동등한 교육 기회 제공
• 플랫폼 확장: 교안 스토어, 영어 교재 등 추가 기능 개발 가능

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🛠️ 실행 방법

1. AI 서비스 (FastAPI)

cd dyslexia-ai
./run.sh
# 또는 수동 실행
source .venv/bin/activate
uvicorn main:app --reload --host 0.0.0.0 --port 10300

2. 백엔드 API (Spring Boot)

cd dyslexia-api
make build
make up
# 또는
./gradlew bootRun

3. 프론트엔드 (React)

cd dyslexia-app
npm install
npm run dev

Docker 기반 실행 (권장)

# 각 프로젝트 디렉터리에서
docker compose up --build -d

📊 기술 스택

Frontend

• React 19 + TypeScript
• Vite (빌드 도구)
• TanStack Router (라우팅)
• Zustand (상태 관리)
• Tailwind CSS (스타일링)

Backend

• Java 17 + Spring Boot 3.x
• PostgreSQL (데이터베이스)
• JPA (ORM)
• JWT (인증)
• Redis (캐싱)

AI Service

• Python 3.12+ + FastAPI
• Claude API (텍스트 생성)
• LangChain (프롬프트 관리)
• KoNLPy (한국어 분석)

📄 라이선스

본 프로젝트는 교육 목적으로 사용되며, 관련 법률을 준수합니다.

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주의사항

• 다른 Open Source SW를 사용하는 경우 저작권을 명시해야 함
• 산학연계 캡스톤의 경우 기업의 기밀이 담긴 데이터는 제외할 것
• 기업 기밀 데이터가 Github에 공개되었을 시의 책임은 공개한 학생에게 있음

마지막 업데이트: 2025년 11월 9일