| 연구개발개요 |
본 과제는 IoT, 드론, 인공지능, 디지털트윈 기술을 융합하여 노후 시설물 진단과 건설현장 안전관리용으로 이용할 수 있는 고도화된 시스템을 제공하는데 그 목표를 두고 있음. IoT 장비, 디지털 트윈 개발은 ㈜유인프라웨이가 축적한 기술이 활용되고, 드론 제작 및 테스트는 ㈜한국건설방재연구원의 노하우와 경험이 적용됨. 인공지능 관련 기술은 ㈜유인프라웨이가 한국과학기술원(KAIST)로부터 기술이전 받은 특허“데이터 예측 정확도 기반 IoT 단말의 데이터 전송 주기 제어를 위한 IoT 게이트웨이 및 그의 동작 방법(등록번호: 10-2153829)”와 ㈜한국건설방재연구원이 세종대학교 산학협력단으로부터 기술이전 받은 특허“초고해상도 디지털 이미지 생성을 통한 자동화 구조물 손상 검출 시스템 및 그 방법(등록번호: 10-2157610)” 이 적용됨. KAIST 이전기술은 LSTM 신경망을 이용한 IoT 장치의 데이터 전송 주기 제어 기술로 IoT 드론 데이터 수집 모듈 개발에 활용됨. 세종대학교 이전기술은 손상 검출 신경망(SrcNet)을 이용한 균열 이미지 탐색 기술로 디지털 트윈의 시설물 손상 검출 기능 개발에 이용됨. 노드/게이트웨이 기능을 겸용할 수 있는 IoT 장비는 드론에 탑재되어 지상에 설치된 IoT 장비와 무선 네트워크 망을 형성하게 됨. 지상과 공중에 설치된 무선 네트워크 망을 통해 보다 넓은 면적과 다양한 위치에서 데이터 수집이 가능해지고, 데이터 수집이 어려운 음영지역의 최소화라는 효과를 얻을 수 있게 됨. 그리고, IoT 장비에 적용되는 LSTM 신경망은 무선 데이터 전송주기를 지능적으로 제어하여 반복적이고 불필요한 데이터 수집을 최소화할 수 있다는 특징을 가짐. 참고로, 기존 IoT 장비의 경우 단순반복적인 형태로 무선 데이터를 전송하기 때문에 전송 과정에서 데이터가 중복되거나 불필요한 정보를 들어가는 현상이 상당수 발생하고 있는 것이 현실임. 본 과제에서 개발되는 IoT 드론은 영상촬영 작업에 사용되는 기존 드론과 달리 디지털 트윈과 연동이 가능하다는 또 다른 특징을 보유함. 신개발 디지털 트윈은 대용량 데이터를 신속하게 웹 스트리밍(Web Streaming)하는 기술이 이용하여 개발됨. 디지털 트윈에 노후 시설물 또는 건설현장의 3D BIM 모델 파일, 사진측량 3D 현실모델 파일이 업로드된 상태에서 지상 IoT 장비와 IoT 드론이 전송하는 데이터를 신속하게 확인할 수 있는 기능이 제공되고, IoT 드론의 위치와 이동경로를 실시간으로 파악할 수 있는 기능도 사용자에게 제공됨. 또한, 사용자는 지상 IoT 장비와 IoT 드론의 작동을 디지털 트윈 안에서 제어할 수도 있고, 자동알람과 이슈체크 등의 협업기능도 제공됨. 손상 검출 신경망(SrcNet)을 이용한 시설물 손상 검출 기능을 통해 손상 검출 부위 자동마킹, 검색, 변화추적 등의 기능이 제공됨. 개발기술의 신뢰성 확보와 사업화를 위해 IoT 드론의 국립전파연구원 적합성평가 인증(KC 인증)과 디지털 트윈의 TTA 한국정보통신기술협회 Good Software 1등급 인증(GS 인증)을 취득할 예정임. 이와 함께 공공기관 테스트베드에서 공인시험기관 확인 및 검증시험을 통해 객관적인 성능검증 작업을 진행할 계획임.
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| 연구내용 및 범위 |
* 1단계○ 주관연구기관(유인프라웨이)1. 인공지능 기능을 이용한 신뢰성 향상 및 데이터 예측LSTM 신경망 모듈 제작 및 IoT 프로세서의 데이터 송수신LSTM 신경망을 이용한 IoT 센서 수집 데이터 전송주기 조절환경조건이 제어된 조건에서 반복실험2. IoT 드론 운용 기능 향상드론 탑재용 IoT 무선 통신 모듈 제작 및 센서 모듈 제작 : RGB 카메라, IR 카메라, 온도, 습도, 일산화탄소, 이산화탄소, 미세먼지 센서드론 탑재, 디지털 트윈 연동용 IoT 게이트웨이 모듈(센서링 노드, 중계기 겸용)통합 운용 테스트용 지상 IoT 장비 100대, 드론 탑재 IoT 5대3. 디지털 트윈과 IoT 드론 융합 기능IoT 드론 등록, 관리, 이동 경로 추적디지털 트윈에서 멀티 IoT 드론 확인, 데이터 송수신 및 드론 탑재 IoT 게이트웨이의 제어4. 시설물 진단, 현장 안전관리용 디지털 트윈 서비스 기능 구현IoT 장비 수집 데이터 변화에 따른 디지털트윈 모델 업데이팅3D BIM 데이터, 대용량 3D 현실모델의 웹스트리밍WebMap/BIM 데이터/현실모델/IoT 드론 데이터 융합 디지털 컨텍스트주요 이슈 등록/갱신, 사용자 알람 등의 협업기능공동기관 개발 시설물 손상 검출 신경망 모듈과 디지털 트윈 연동미세먼지, 폭염, 화재 등 이상징후 자동 알람, SNS 연계5. 공신력 확보IoT 드론 관련 모듈 적합성평가 인증IoT 드론, 디지털 트윈 운용 관련 KOLAS V&V 시험 및 성적서○ 공동연구기관(한국건설방재연구원)1.인공지능 기능을 이용한 손상 검출 정확성 향상디지털 트윈 연동을 위한 균열 검출용 SrcNet 신경망 모듈반복적인 현장 테스트 및 학습용 시뮬레이션 데이터를 이용한 검출 정확도2. IoT 드론 운용 기능 테스트IoT 장비 탑재를 위한 관련 드론 부품 제작, 드론 본체 5대 제작IoT 드론 운용 테스트, 환경 센서값 수집 테스트, 균열 촬영IoT 드론과 지상 IoT 장비 통합 운용3. 디지털 트윈과 IoT 드론의 융합 기능 테스트 및 피드백디지털 트윈에서 멀티 IoT 드론 이동경로 확인, 데이터 송수신, 제어디지털 트윈에서 드론 탑재 IoT 게이트웨이의 제어 반응속도4. 시설물 진단, 현장 안전관리용 디지털 트윈 서비스드론 근접 촬영을 통한 사진측량용 고해상도 이미지 확보사진측량기법을 이용한 디지털 트윈용 고해상도 3D 현실모델디지털 트윈 웹 스트리밍을 위한 3D 현실모델 보완* 2단계○ 주관연구기관(유인프라웨이)1. IoT 드론 운용 기능 개선드론 탑재용 IoT 무선 통신 모듈, 센서 모듈드론 탑재, 디지털 트윈 연동용 IoT 게이트웨이 모듈(센서링 노드, 중계기 기능 강화)테스트 베드를 위해 기존 통합 운용 시험용 IoT 장비 업그레이드2.디지털 트윈과 IoT 드론 융합 기능 개선IoT 드론 등록, 관리, 이동 경로 실시간 추적, 조회디지털 트윈에서 멀티 IoT 드론 확인, 데이터 송수신, 제어디지털 트윈에서 드론 탑재 IoT 게이트웨이의 제어3. 시설물 진단, 현장 안전관리용 디지털 트윈 서비스 개선IoT 장비 수집 데이터 변화에 따른 디지털트윈 모델 업데이팅3D BIM 데이터, 대용량 3D 현실모델의 웹스트리밍WebMap/BIM 데이터/현실모델/IoT 드론 데이터 융합 디지털 컨텍스트주요 이슈 등록/갱신, 사용자 알람 등의 협업기능 개선공동기관 개발 시설물 손상 검출 신경망 모듈과 디지털 트윈 연동미세먼지, 폭염, 화재 등 이상징후 자동 알람, SNS 연계5. 공신력 확보디지털 트윈 운용 KOLAS V&V 시험 진행 및 성적서 취득디지털 트윈 서비스 TTA GS(Good Software) 시험 및 1등급 인증6. 공공기관 테스트베드 시험(주관-공동 공동)현장 구축(지상 IoT 장비 설치, 3D 현실모델 제작, IoT 드론 운용) 및 예비 테스트KOLAS V&V 시험 진행 및 성적서○ 공동연구기관(한국건설방재연구원)1. 인공지능 기능을 이용한 손상 검출 정확성 향상디지털 트윈 연동을 위한 균열 검출용 SrcNet 신경망 모듈반복적인 현장 테스트 및 학습용 시뮬레이션 데이터를 이용한 검출 정확도2. IoT 드론 운용 기능 개선 테스트IoT 장비 탑재를 위한 관련 드론 부품 추가 제작, 기존 제작된 드론 본체 성능 개선IoT 드론 운용 테스트, 환경 센서값 수집 테스트, 균열 촬영 테스트 데이터3. 디지털 트윈과 IoT 드론의 융합 기능 현장 테스트디지털 트윈에서 멀티 IoT 드론 이동경로 확인, 데이터 송수신, 제어디지털 트윈에서 드론 탑재 IoT 게이트웨이의 제어 반응속도4. 시설물 진단, 현장 안전관리용 디지털 트윈 서비스 기능 개선드론 근접 촬영을 통한 사진측량용 고해상도 이미지사진측량기법을 이용한 디지털 트윈용 고해상도 3D 현실모델 제작 디지털 트윈 웹 스트리밍을 위한 3D 현실모델 보완5. 공공기관 테스트베드 시험(주관연구기관 공동연구기관 공동)
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