LLM 주도 보안 교육의 인지적 하역 효과 실증 : 바이브 코딩 기반 웹 구축 및 능동적 방어 훈련을 중심으로 한 연구
An Empirical Study on the Cognitive Offloading Effects of LLM-Driven Cybersecurity Education : Focusing on Vibe Coding-Based Web Construction and Active Defense Training
Traditional cybersecurity practicum education imposes excessive extraneous cognitive load on learners who must manually build target web systems. This study proposes a Red/Blue teaming instructional model integrating Agentic Engineering-based autonomous code generation (Vibe Coding) with a Human-on-the-Loop (HOTL) control model. Using a time-series quasi-experimental design, a 2026 experimental group (n=34) was compared with a nine-year traditional PBL control group (n=245) through multi-layered measurements (NASA-TLX, rubric evaluation, and CQI). The proposed model significantly reduced extraneous cognitive load and redirected the freed resources toward germane load activities such as vulnerability analysis and defense design. Academic achievement improved significantly (91.4 points, p < .001), and institutional CQI satisfaction reached 91.55 — the second-highest in the ten-year record. The findings indicate that LLM-based autonomous code generation can shift learners' roles from code implementation toward security review and analysis, contributing to the development of practical cybersecurity competencies.
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기존 사이버보안 실습 교육은 학습자가 타겟 웹 시스템을 직접 구축하는 과정에서 과도한 외재적 인지 부하를 유발하는 한계가 있었다. 이에 본 연구는 에이전틱 엔지니어링 기반 자율 코드 생성(바이브 코딩)과 Human-on-the-Loop(HOTL) 제어모델을 융합한 교차 공방(Red/Blue) 교수학습 모형을 제안하였다. 2026학년도 실험집단(n=34)과 과거 9년간 전통적 PBL 통제 집단(n=245)을 대상으로 시계열 준실험설계와 다층 측정(NASA-TLX, 루브릭, CQI)을 수행한 결과, 제안 모형은 외재적 인지부하를 유의미하게 경감시키고 확보된 자원을 취약점 분석·방어 설계와 같은 생성적 부하로 전이시켰다. 또한 학업 성취도가 유의미하게 향상되었으며(91.4점, p < .001), 기관 CQI 만족도는 10개년 중 두 번째로 높은 수준(91.55점)을 기록하였다. 본 연구는 LLM 기반 자율 코드 생성이 학습자의 역할을 코드 구현에서 보안 검토·분석 중심으로 이동시켜 실무형 보안 역량 배양에 기여할 수 있음을 확인하였다.
목차
요약 ABSTRACT 1. 서론 2. 이론적 배경 및 선행 연구 2.1 인지 부하 이론(CLT)과 실무 교육의 딜레마 2.2 에이전틱 엔지니어링과 HOTL 제어 모델 2.3 선행 연구 비교 분석 3. 바이브 코딩 기반 사이버보안 교수학습 모형 개발 및 적용 3.1 HOTL 기반 교차 공방(Red/Blue) 교수학습 설계 3.2 공방 실습 교육과정 및 산출물 평가 모델 4. 연구 방법 및 효과성 실증 4.1 연구 가설 4.2 연구 대상 및 준실험설계 4.3 다층 측정 도구 및 신뢰도 검증 4.4 실험 결과 및 효과성 분석 5. 결론 및 시사점 5.1 연구 결과 5.2 시사점 5.3 향후 과제 참고문헌