R&D최종보고서
| 과제고유번호 | 202121CTAP-C151793-03 | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 연구사업명 | 국토교통기술촉진연구사업 | |||||
| 연구과제명 | 중앙아시아 지역의 화물차 차등 톨링 서비스를 위한 고성능 HS-WIM 시스템 개발 | |||||
| 총 연구기간 | 2019-04-05 ~ 2021-12-31 | |||||
| 연구책임자 | 김종우 | |||||
| 당해년도 참여 연구원수 |
4명 | 총 연구기간 참여 연구원수 |
12명 | |||
| 당해년도 연구비 |
정부 : 160,000,000 원 기업 : 54,000,000 원 계 : 214,000,000 원 |
총연구비 | 정부 : 550,000,000 원 기업 : 185,000,000 원 계 : 735,000,000 원 |
|||
| 연구기관명 | (주)유디엔에스 | |||||
| 등록 발간번호 | - | |||||
| ISBN | - | |||||
| 주요 내용 |
가. 중앙아시아 진출을 위한 고성능 고속 주행중 차량 중량 측정 시스템 개발 ■ 본 연구에서 제안하는 중앙아시아 화물차량 차등 톨링시스템의 진출을 위한 고성능 고속 주행 중 차량중량측정시스템(High Speed Weigh-in Motion, HS-WIM System)은, 기 개발된 HS-WIM 시스템을 중앙아시아 극한환경에 현지 최적화하고, 측정 정확도 향상 및 알고리즘 고도화한 시스템을 지칭 ■ 중앙아시아 시장: 중앙아시아의 가장 큰 국가 중 하나인 카자흐스탄은 2015-2020년 총 7조원을 투자하여 6,700km 도로건설 및 보수 작업 진행 예정, 자금조달을 위해 도로 유료화 추진 중이며, 중국의 신 실크로드 전략이라 불리는 일대일로 프로젝트와 연계 ■ 중앙아시아의 육상물류 시장은 매우 크고 향후 성장 잠재가능성이 매우 높은 분야로, 카자흐스탄을 포함한 중앙아시아는 육로로의 물류 운송에 있어 과적차량을 관리하고 적재량에 따른 차등 운송요금 부과를 위해 무정차로 화물차의 중량을 측정할 수 있는 HS-WIM 시스템의 확대 설치 및 운영은 반드시 수반되어야 하는 사업 중에 하나 ■ 이러한 HS-WIM 시스템의 기술은 중량 측정 센서 기술과 측정된 신호로부터 중량을 환산하는 알고리즘이 정확도를 결정짓는 가장 중요한 기술 ■ 국내에서는 대부분 외국산 센서를 사용하고 있으며, 중량을 계산하는 과정에서도 포장, 차량의 주행특성, 기후 등 다양한 변수들을 적절하게 고려하지 못하고 있을 뿐 아니라 법제화도 계류 중에 있어 HS-WIM 시스템의 시장 확대에 제한적으로 작용 ■ 국외의 경우 유럽, 일본, 캐나다, 미국 등에서 HS-WIM 시스템은 이미 주요 도로에 폭넓게 설치되어 그 목적에 맞게 활용, 특히 센서의 경우 스위스와 캐나다에서 선두적인 기술을 확보하여 전세계적으로 영업 중 ■ 본 연구진의 기술은 국내의 기술로서 개발된 센서와 다년간의 연구를 통해 포장, 기후 등의 외적요인에 대한 중량계산 오차를 최소화하는 기술을 고안 ■ 특히 다양한 주행조건을 모사한 장기간의 실험을 통해 획 득한 실험데이터를 이용하여 국제 정확도 기준인 COST-323의 A(5) 이상의 정확도를 확보할 수 있는 기술을 확보 ■ 이러한 기술력을 바탕으로 이미 카자흐스탄 정부로부터 제품의 성능을 검증받아 시범사업 추진을 제안받음 ■ 중앙아시아 시장으로의 진출을 위해서는 현지 기후 및 도로조건과 운영상황을 고려한 제품의 개선, 현지화 및 고도화 연구가 남아있는 상태 ■ 이러한 신시장 개척을 목적으로 수행되는 본 과제가 성공적으로 수행된다면 성공적으로 해당 지역의 시장에 확실한 진출이 가능하다고 판단됨 나. 무인 무정차 고속 주행중 차량 중량 측정 시스템 ■ 주행 중 차량 중량 측정시스템(Weigh-In-Motion, WIM)은 차량이 정차하지 않고 주행 중에 무게를 측정하는 시스템을 칭하며, 1970년대부터 개발되어 현재는 고속 주행 상태에서도 차량의 무게뿐만 아니라 속도, 차종, 축수 등이 종합적으로 측정 가능하여 과적단속 및 교통조사장비의 일환으로도 활용 ■ 본 연구에서 고도화하고자 하는 HS-WIM 시스템은 기존 플레이트의 변형률을 측정하는 방식의 센서 구조를 혁신적으로 개선하여 플레이트 자체의 변형을 측정하는 것이 아니라 강재로 제작된 플랫폼 내부에 설치된 로드셀을 이용하여 차륜의 반력을 측정하는 방식으로 강재 플랫폼 내부에 모든 장비가 내장되어 포장체의 영향을 최소화하고 정지상태 및 저속에서 고속까지 모든 주행속도에 대해 정밀하게 측정할 수 있는 새로운 개념의 WIM 시스템임 ■ HS-WIM 시스템은 아래 그림과 같이 양단 반력 측정방식의 축중센서, 정밀 중량환산 알고리즘과 이를 탑재한 전용 고정밀 제어기를 포함하며, 이 세가지 요소와 더불어 고품질로 센서를 도로에 설치하는 시공기술이 축중계측시스템의 높은 정확도를 확보하기 위한 필수적 기술이라 할 수 있음 [최종목표] ■ 최종목표는 “고성능 HS-WIM의 중앙아시아 시장 개척을 위한 기술 현지화/고도화 및 합작회사 기반 구축”이므로, 중앙아시아 현지조건은 국내 상황과 기후, 성능인증기준 및 통신 및 운영환경이 상이하기 때문에 현지 환경에서 정확성, 내구성을 확보할 수 있는 기술개발이 필수적임 ■ 본 연구진의 기술은 카자흐스탄 정부로부터 기술력을 인정받아 현지 적용의사를 확인하였으므로, 현지 환경 최적화 기술 개발 및 성능 공식인증을 통한 현지 상용화 및 시장진출 성공에 중점을 둠 [연구내용 및 범위] ■ WIM 기술 수준 및 시장 분석 ■ 유료도로 관리 제도 분석 ■ OIML R134-1 국제 기준 분석 ■ 현지 운행 차량 종류 및 운행 형태 분석- 현지 포장거동 특성 파악- 주요 운행 차량 및 과적 분포 분석 ■ 극저온용 특수 로드셀 개발- 광대역 온도 보상 기술 적용- 고내구성 스트레인게이지 및 부착몰딩 기술 적용 ■ 극저온 환경 능동형 온도 제어 기술 개발- 히팅케이블 내장형 피트프레임 설계 변경- 능동형 온도 제어 기술 적용 ■ 경량 고강성 복합수지 플레이트 개발- 엔지니어링 플라스틱 물성 조사 및 적용 ■ 광폭 덕트형 배수 시스템 설계 ■ 국내 극저온 환경 챔버 내 센서의 온도별 출력 선형성 시험- 국내 실내 환경 챔버의 센서의 무부하 출력 안정성 확인- 온도별 하중 재하 시험을 통한 센서의 출력 선형성 확인 ■ 노후차량의 고유진동 회피형 HS-WIM 시스템 정확도 향상 알고리즘 개발- 카자흐스탄 주행중 차량의 고유진동수에 따른 필터링 기법 적용- 측정 신호의 포장상태 영향 최소화 품질 개선 기법 개발- 노후포장, 연결차량을 고려한 변수가중 통계기법의 중량보정 알고리즘 구축 ■ 23개국 번호판 인식 엔진 및 전/후면 번호판 촬영 솔루션 연계- 전/후면 촬영 RS232 트리거 송신 모듈 개발- 고속축중계와 번호인식카메라가 연계된 테스트베드 구축- 다국적 차량 번호인식 인식율 및 딜레이 분석 ■ 13종 차종분류 알고리즘 구현- 카자흐스탄 차종 분류표 분석- 차종 분류 알고리즘 고안 및 구현 ■ 현지 인프라(위성통신 등) 연계 모듈 개발- 카자흐스탄 도로환경 및 통신인프라를 고려한 통신모듈 조사 및 연동 ■ 교통위원회 VPN 망 연계 및 xsd 타입 정부 프로토콜 연동- 현지 데이터 관리시스템 및 DB 분석- 정부 프로토콜 연동용 미들웨어 개발- 교통 위원회 VPN 망 연계를 위한 시스템 구성 변경 ■ 보조기층 치환 신규 공법 적용 평가- 시공장비, 시공재료, 현지 표준시설물 등 현지 조사- 경제성을 고려한 고품질 시공메뉴얼 작성 ■ 현지 맞춤형 사용자 웹 플랫폼 개발- 언어 변경 UI 디자인 및 웹 퍼블리싱- 원격지 통합 관리 웹 플랫폼 개발- 테스트베드 운영 실시 및 시행효과 분석 ■ 현지 합작 회사 설립- 카자흐스탄내 합작회사(Contractual Joint Venture) 규정에 의거한 소요자금과 세부 운영계획을 수립- 중장기 사업전략 수립 ■ 현지 테스트베드 구축 ■ 동결융해 손상에 대한 보수재 평가 ■ 원격접속 유지관리 솔루션 개발 ■ 모바일 알람 연계 솔루션 개발 ■ 현지 실외인증, GOST OIML R 76-1-2011 기준 성능평가 주행시험 ■ 카자흐스탄 정부 조달 제품 등록 ■ 정부 시범사업 수행 및 관련 시설물 설치운영 |
|||||
| 색인어 | 한글 | 고속차량중량측정시스템 | 온도안정성 | 중량보정알고리즘 | 성능인증 | 해외시장진출 |
| 영문 | High-speed WIM | Temperature stability | Weight-correction algorithm | Performance certification | Pioneering overseas market | |
| 최종보고서 | 최종보고서_중앙아시아 지역의 화물차 차등 톨링 서비스를 위한 고성능 HS-WIM 시스템 개발.pdf | |||||