| 연구개발개요 |
제안기관(한국과학기술원(KAIST))은 국토교통부(국토교통과학기술진흥원)가 주관하는 국토교통기술촉진연구사업의 국토교통기술혁신연구과제를 통하여 재난·재해예방 등 안전기술 개발 분야 중 도로교통 이용자 보호시스템에서 미래기술을 활용한 실시간 선제적 사고예방 및 처리가 가능한 새로운 시스템에 대한 연구개발 기획을 제안함제안의 주된 목적은 도로교통 현장의 문제점을 미래기술을 활용하여 해결하고자 하는 것이지만, 크게 보면 급속하게 변화하는 미래환경에 빠르게 적응할 수 있는 교통안전 생태계 기반 구축과 정부의 거버넌스에 기여하고, 한국판 뉴딜에서 교통 분야에 대한 디지털 뉴딜, 그린 뉴딜 및 사회안전망 확산 및 4차 산업혁명에 발맞추어 가고자 함이번 연구개발 기획을 통해서 5G 등의 저지연·고신뢰 통신과 사물인터넷(IoT) 기술 발전에 따라 차세대 컴퓨팅 패러다임으로 자리매김하고 있는 엣지와 포그 컴퓨팅(Edge and Fog Computing) 기반의 디지털 운행기록계와 빅데이터, 컴퓨터 비전(Computer Vision), 인공지능(AI) 및 보안기술 등을 적용한 신뢰성 있는 교통안전 정보의 생성방법, 우리나라의 독보적인 첨단 5G 기술을 활용한 교통안전 정보의 실시간 정보전파 체계 및 다양한 사회안전망(교통안전)을 위한 선제적 사고예방 및 처리/활용 서비스체계 구축 방법, 유통되는 데이터의 신뢰성을 확보하기 위한 최신 보안기술의 적용을 통한 데이터 신뢰성 확보 방법을 정립하고 이들 성과에 대한 확대 방안 및 향후 적용을 위한 제도개선 방안을 모색하고자 함연구개발 방법은 기운용 중인 디지털 운행기록계(DTG: Digital Tacho Graph)에 대한 운영상의 문제점이나 제도 상의 한계 등을 조사 및 분석하며, 여기서 도출된 문제점에 대하여 제안기관이 확보한 미래 핵심기술 및 경험을 접목하여 도로교통정보 이용자(운전자, 보행자, 교통안전 관련 정부 및 공공기관, 지자체, 전국민 등)를 위한 새로운 개념의 디지털 운행기록계, 실시간 데이터수집/저장/분석이 가능한 시스템, 관련기관 및 전국민에게 실시간으로 다양한 서비스 제공이 가능한 미래 시스템 제안 및 아이디어를 검증함또한 도로교통 이용자를 위한 신 개념 시스템 및 서비스 도출은 제안기관이 사전 정립한 아이디어를 바탕으로 연구기간 내에 다양한 사용자 의견을 반영하여 관련 기능 및 서비스를 구체화하고, 개념 설계를 통해서 제시된 아이디어를 사전 검증한 뒤 도출된 성과에 대한 확대 방안 및 관련 제도의 개선방안을 제시함으로써 연구개발 기획의 목적을 달성하고자 함본 과제의 연구개발 기획 목적을 달성하고자 엣지 컴퓨팅 기반 빅데이터 활용 선제적 교통안전 인공지능(AI) 서비스 플랫폼 기술 연구를 목표로 세부 연구주제들을 다음과 같이 제시함: ○ 엣지-포그-클라우드 다체계 컴퓨팅을 통한 교통안전 빅데이터 고성능 수집 및 처리 AI 기술 연구 ○ 인공지능 및 컴퓨터 비전 기술을 활용한 초기 차량 위험 및 운행기록 위변조 감지 기술 연구 ○ 익명화 기술을 통한 차량 운행정보 프라이버시 보호 기술과 차세대 운행정보 기록 및 공유 시스템 보안기술의 필요성 분석 및 연구 ○ 미래기술을 적용한 디지털 운행기록계와 관련 시스템 및 서비스의 운용을 위한 제도개선 연구
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| 최종목표 |
○ 본 과제에서는 5G 등의 저지연·고신뢰 통신과 사물인터넷(IoT) 기술 발전에 따라 차세대 컴퓨팅 패러다임으로 자리매김하고 있는 엣지와 포그 컴퓨팅(Edge and Fog Computing) 기반의 디지털 운행기록계와 빅데이터, 컴퓨터 비전(Computer Vision), 인공지능(AI) 및 보안기술 등을 적용한 신뢰성 있는 교통안전 정보의 생성방법 및 선제적 사고예방 및 처리/활용 서비스를 제공할 수 있는 플랫폼 구축 기술에 대한 기획을 목표로 함 ○ 이를 통해 급속하게 변화하는 미래 환경에 빠르게 적응할 수 있는 교통안전 생태계 기반 구축과 정부의 거버넌스에 기여하고, 한국판 뉴딜에서 교통 분야에 대한 디지털/그린 뉴딜 및 사회안전망 확산, 4차 산업혁명에 발맞출 수 있도록 함
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| 연구내용 및 범위 |
○ [1세부] 엣지-포그-클라우드 다체계 컴퓨팅을 통한 교통안전 빅데이터 고성능 수집 및 처리 AI 기술 연구 - 교통 빅데이터 서비스 개발 및 연동을 위한 서비스 모델 연구가) 서비스 개발 지원을 위한 교통 빅데이터 서비스 모델 연구나) 서비스의 활용 범위 확대 및 체계적 검증을 위한 서비스 연동 및 환경 모델 연구 - 이상 상황 분석을 위한 AI용 데이터 레이블링 기술 연구가) 다중 관점 시계열 교통 빅데이터로부터 이상 상황 탐지하는 AI 딥러닝 기술 연구나) 고품질/대량 훈련 데이터(Training Data) 생성을 위한 교통 데이터 중 이상 상황에 대한 레이블링 기술 연구 - 엣지-포그-클라우드 다체계 컴퓨팅을 위한 교통안전 서비스 아키텍처 설계 기술 연구가) 교통안전 서비스 제공을 위한 서비스 아키텍처 설계나) 교통안전 AI 서비스 분산 레지스트리 설계 및 구축 기술 연구 - 엣지와 포그에서의 다중 관점 교통 빅데이터와 사고 및 위험 요소 예측 AI 기술 연구 가) 엣지에서 수집된 다차원 빅데이터를 바탕으로 개인화된 사고 위험성 예측 AI 기술 연구나) 다중 관점 교통 빅데이터 분석에 기반한 교통 위험 요소 예측 AI 기술 연구 ○ [2세부] 컴퓨터 비전 기술을 이용한 초기 차량 위험 및 운행기록 위변조 감지 기술 연구- 차량 블랙박스 영상으로부터 정상적이지 않은 이상(Anomaly) 운전상태 초기 감지 기술 연구가) 차량 블랙박스 등의 장치에서 생성된 비디오 시퀀스와 그와 동기화된 디지털 운행기록 데이터를 분석하여 자동으로 특정 사건/행위(Event/Activity) 감지 기술 연구- 운전 중 운전자의 졸음, 기절 등의 위험 상황 자동 인식 기술 연구가) 정상적이지 않은 이상(Anomaly) 운전 상태, 사고나 사고 위험, 혹은 운전자의 안면 인식을 통한 운전자 졸음, 운전자 기절(Pass out) 상황 등 감지 기술 연구- Visual Odometry(이미지 데이터를 분석하여 차량의 위치와 방향을 결정하는 기술) 기술을 활용한 운행기록 위변조 자동 감지 플랫폼 개발 방안) 신뢰성 있는 실시간 Visual Odometry 구현과 디지털 운행기록 데이터를 비교하여 이상(Anomaly) 상황 탐지 및 엣지 컴퓨팅에서 비전/인공지능(Vision/AI)를 위한 네크워크 압축(Network Compression)을 관련 분야 SOTA 성능을 내는 Deep Neural Network 기술로 구현- 비전 엣지 컴퓨팅을 위한 네트워크 압축(Network Compression) 기술 적용 방안가) Task에 따라 영상 크기가 크고 데이터 양이 많을 경우, 필요한 신경망(Neural Network) 크기가 커지게 되는데 이를 경량화하는 기술을 구현- 디지털 운행기록계와 동기화된 블랙박스 영상 데이터베이스 구축 방안 가) 추론(Inference) 성능은 동일하게 유지하되 실시간 속도를 높이고, 메모리 사용을 줄인 엣지 컴퓨팅 기술 구현 ○ [3세부] 익명화 기술을 통한 차량 운행정보 프라이버시 보호기술 및 보안기술 필요성 분석 및 조사- 익명화 기술적용으로 프라이버시가 보장된 운행정보와 사고 및 교통상황 정보공유 및 운전자의 프라이버시 보호 및 정보공유에 대한 거부감 완화가) 운행정보 공유 로그 포맷 및 운행정보 로그의 익명화 요구사항 도출나) 운행정보 공유 로그 포맷 설계 및 운행정보 로그의 익명화 프로토콜 설계- 운행기록의 위변조 방지를 통한 데이터 신뢰성 확보- 운행정보 기록기기 자체의 위변조 원천 차단가) 전체 시스템에서(포그, 클라우드 백엔드 서버): 차세대 차량 운행정보 공유 시스템의 보안 아키텍처 및 위변조 방지, 무결성 검증 프로토콜 요구사항 도출- 적용 가능한 데이터 무결성 검증 기술 필요성 도출- 적용 가능한 운행정보 공유의 보안성 향상 기술 필요성 도출 가) 엣지 단말에서: 차량 운행기록 및 안전 보호 시스템의 데이터, 기록기기 등의 위변조 방지 및 무결성 프로토콜 설계- 단말, 엣지 서버, 데이터 처리 서버, 백엔드 시스템에서 차량 운행 기록 보호 가) 전체 시스템에서 (포그, 클라우드 백엔드 서버): 차세대 차량 운행정보 공유 시스템의 보안 아키텍처 및 위변조 방지, 무결성 검증 프로토콜 설계 ○ [4세부] 미래기술을 적용한 디지털 운행기록계와 관련 시스템 및 서비스의 운용을 위한 제도개선 연구 - 기존의 디지털 운행기록계, 관련 시스템 및 서비스에 대한 관련 제도의 현황 조사 및 분석가) 기존의 디지털 운행기록계, 관련 시스템 및 서비스 등에 대한 관련 제도의 조사분석나) 기존의 디지털 운행기록계, 관련 시스템 및 서비스에 대한 제도의 문제점 및 개선방향 정립 - 미래기술을 적용한 새로운 디지털 운행기록계 및 관련 시스템/대국민 서비스의 적용을 위한 기존 제도와의 비교분석 및 개선방안 제시가) 분석된 디지털 운행기록계 관련 주요 현황에 대한 개선방향에 대한 방안 연구
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