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과제기본정보

GPS 기반 지반침하 감시와 cm급 정밀위치 서비스를 위한 한국판 뉴딜 연계 스마트시티 플랫폼용 스마트 가로등 개발2년차

사업개요
사업개요에 대한 사업명, 분류코드(기술분류), 과제명, 주관연구기관, 총괄연구 책임자(성명, 소속, 전화번호), 총 연구기간, 당해연도 연구기간 정보제공
사업명 국토교통기술촉진연구사업 과제번호 22CTAP-C163836-02
국가과학표준분류 1순위 농림·수산 | None | None 적용분야 교통/정보통신/기타 기반시설
2순위 원자력 | None | None 실용화대상여부 실용화
3순위 원자력 | 핵자료 기술 | None 과제유형 개발
과제명 GPS 기반 지반침하 감시와 cm급 정밀위치 서비스를 위한 한국판 뉴딜 연계 스마트시티 플랫폼용 스마트 가로등 개발
주관연구기관 주식회사 피피솔
총괄연구 책임자 성명 김혜인
소속 주식회사 피피솔 직위 이사
기관 대표번호 0269251516 FAX 02-6455-4305
총 연구기간 2021-04-01 ~ 2022-12-31
당해연도 연구기간 2022-01-01 ~ 2022-12-31

(단위:원)

년도별 정부출연금, 기업부담금, 계 정보제공
년도 정부출연금 기업부담금
현금 현물 소계
2차년도 210,000,000 5,250,000 47,250,000 52,500,000 262,500,000
과제기본정보의 연구개발개요, 최종목표, 연구내용 및 범위 정보제공
연구개발개요 ○ 정보통신기술(ICT) 기반의 새로운 산업 시대인 4차 산업혁명 시대가 도래함에 따라 스마트시티로 변화하기 위한 기술 개발이 활발하게 이루어지고 있으며, 특히 통신 기술이 스마트 가로등에 적용되면서 가로등은 스마트시티의 핵심 인프라 역할을 하고 있음
○ 이처럼 최근 스마트시티 조성의 핵심 기반 기술로 활용이 확대되고 있는 스마트 가로등은 어두운 밤길을 밝게 해주던 종래의 가로등 역할을 넘어 주변의 밝기나 사물의 움직임을 감지해 자동으로 조도와 동작을 제어하는 것은 물론, 주변 정보를 공유하고 분석해주는 기능들을 더해 4차 산업혁명의 핵심 기술로 꼽히는 IoT, 빅데이터 기술 등도 반영되고 있음

○ GPS 기반의 지진 및 지반침하를 감시할 수 있는 솔루션을 탑재하여 재난재해 모니터링 및 방재를 위한 인프라로 활용 가능한 스마트 가로등을 개발하며, GPS 기반 정밀 위치서비스를 위한 기준국 기능을 탑재하여 다양한 분야에서 고정밀 위치정보를 활용할 수 있도록 함
○ 또한 태양광 에너지를 활용하는 태양광 LED 가로등 시스템으로 개발하며, GPS를 비롯한 CCTV, 조도 센서, 접근 센서, 소음 센서 등을 탑재하여 정밀 위치 서비스, 자동 조도 및 동작 제어, 사건사고 감지 기능 등의 스마트 기능이 가능하도록 함
최종목표 ○ 태양광 LED 스마트 가로등에 GPS 기술을 기반으로 지진 및 지반침하를 실시간으로 모니터링 할 수 있는 기능과 정밀 위치 서비스를 위한 보정신호 기준국 기능을 추가하여 스마트 가로등의 역할을 방재 인프라와 정밀위치 서비스 인프라로 확대함
- GPS 기반 지진 및 지반침하 모니터링 기술개발
- 정밀위치 서비스를 위한 보정신호 기준국 기능 구축
- 태양광 LED 스마트 가로등 시스템 개발

○ 본 사업을 통해 기존의 스마트 가로등과는 차별화된 한국판 뉴딜 스마트시티 플랫폼용 스마트 가로등을 개발하고 이를 스마트시티의 주춧돌로 활용 가능하도록 함

○ 연구기간을 1차년도 9개월과 2차년도 12개월로 구분하여 1차년도에는 지진 및 지반침하 모니터링 기술개발, 정밀위치 서비스 구축을 위한 준비, 그리고 스마트 가로등 시작품 제작을 진행하고, 2차년도에는 지진 및 지반침하 모니터링 기술 검증 및 정밀 위치 서비스 구축, 관리자 프로그램 개발 등을 통한 통합관제시스템 구축 등의 연구개발을 수행하며, 차년도별 연구개발 내용에 따라 연구개발비를 투입할 예정임
연구내용 및 범위 ○ 스마트시티 시장의 확산과 핵심 인프라인 스마트 가로등의 차별화 전략 필요

- 현재 전 세계 인구의 절반 이상이 도시에 살고 있고, 2050년에는 인구의 70%에 육박하는 60억 인구가 도시로 몰릴 것이라고 전망하고 있으며, 향후 지구 2%에 해당하는 면적에 70% 인구가 몰리면서 주어진 자원을 가장 효율적이고 스마트하게 활용할 수 있는 스마트시티가 주목을 받고 있음
- 글로벌 시장 조사 기관인 프로스트앤설리번은 2025년까지 스마트 시장 규모가 약 2,600조 원까지 성장할 것으로 전망하고 있으며 높은 시장성을 바탕으로 각국의 정부 및 관련 기업들이 스마트시티 시장에 뛰어들고 있는 상황임
- 빅데이터, 클라우드 기반 컴퓨팅, AI, 드론, IoT 등 4차 산업혁명의 핵심 기술이 집약되어 있는 스마트시티의 경제적 규모는 매우 크며 각국의 정부와 기업은 스마트시티 시장에 적극적으로 뛰어들고 있고, 실제로 중국은 500개, 인도는 100개, 미국 40개 등 각 국가도 스마트시티 시장 선점 경쟁에 뛰어들고 있음
- 스마트 가로등은 ICT 및 IoT, 영상인지, 센싱, 네트워크 등을 통한 다양한 정보 데이터를 기반으로 동적인 도로상황을 실시간으로 감지하여 자동 또는 원격으로 가로등의 밝기 및 동작이 제어하고, 빅데이터, AI, 스마트시티 등 4차 산업혁명 기술과 연계하여 교통 및 재난 안전과 온도, 미세먼지 등 생활 정보 제공, 전기차 충전 등 다양한 서비스를 창출하며, 스마트시티의 구현에 있어서 핵심적인 서비스 제공의 허브 역할을 수행함
- 국내에서도 정부차원에서 4차 산업혁명과 도시재생 뉴딜사업의 일환으로 스마트시티를 전략적으로 지원 및 확대시키고 있음. 스마트시티와 그 핵심 인프라인 스마트 가로등의 활용과 시장이 확대됨에 따라 현재까지의 스마트 가로등 기술과 차별화할 수 있는 기술개발이 필요하며, 본 사업에서는 GPS 기반의 지진 및 지반침하, 싱크홀 모니터링 기술과 정밀위치 서비스 기술을 개발하고자 함

○ 지진 및 지반침하, 싱크홀로 인한 피해 발생 증가

- 최근 국내에서는 지진으로 인한 피해 발생이 잦아 이에 대한 심각성이 점차 증가하고 있음
? 그동안 한반도는 큰 규모의 지진이 자주 발생하지 않아 지진 안전지대로 여겨져 왔지만 최근 경주, 포항 지진을 시작으로 우리나라도 더 이상 지진에 안전하지 않은 상황에 놓여있으며 이로 인한 국민생활의 불안감이 큰 상태임

- 또한 도심 내에서 싱크홀 발생 건과 이로 인한 피해가 증가하고 있어 심각한 문제로 인식되고 있음
? 특히 서울시에서 발생하는 싱크홀은 전체 싱크홀 발생 건 중에서 78% 비율을 차지하고 있음
? 싱크홀 발생의 경우 가로등, 가로수, 전신주가 기울어지는 현상이나 인근 도로에 균열이 생기거나 변형이 일어나는 등의 전조증상이 있기 때문에 이를 모니터링 할 수 있다면 싱크홀 발생을 감지하고 피해를 최소화 할 수 있음

○ 정밀 위치정보 수요의 폭발적 증가

- GPS 기반의 고정밀 측위 기술이 발전함에 따라 정밀 위치정보에 대한 수요가 최근 다양한 분야에서 급증하고 있는 추세임
- 4차 산업 시대의 대표기술로 언급되는 자율주행 자동차, 드론 등의 무인이동체 시장을 비롯하여 일반 사용자들을 대상으로 하는 위치기반서비스(Location Based Service)까지 다양한 분야에서 고정밀 위치정보의 수요가 급증하고 있음
- GPS 기반의 정밀위치 서비스를 위해서는 오차 보정을 위한 보정정보가 반드시 필요하며, 보정정보를 생성 및 제공하는 GPS 상시기준국이 필수적임
- 본 사업에서 제안하는 바와 같이 스마트 가로등이 GPS 상시기준국의 역할을 한다면 이를 활용한 다양한 비즈니스 모델이 만들어질 수 있으며, 다양한 분야에서 보다 많은 사람들이 정밀 위치정보를 활용할 수 있음
건설기술연구개발사업 주요내용
건설기술연구개발사업 주요내용의 구분, 연구개발목표, 연구개발 내용 및 방법 정보제공
구분 연구개발목표 연구개발 내용 및 방법
2차년도 ○ GPS 기반 지진 및 지반침하 모니터링 시스템 구축
○ 정밀 위치 서비스 제공 시스템 구축
○ 각 기능별 관리자 프로그램 개발 및 스마트 가로등 통합관제시스템 구축
○ 지진 및 지반침하 모니터링 자동화 시스템 및 관리 프로그램 개발
- 정밀자료처리 자동화 프로세스 구현
- 산출물 표출 및 DB화 시스템 구축
- 상시 모니터링 관리자 프로그램 개발

○ GPS 정밀측위 기술 기반 지진 및 지반침하 모니터링 기술 검증
- 지반침하 시뮬레이션 테스트 장비 활용
- 시뮬레이션 테스트 장비 기반의 개발 기술 검증

○ 정밀 위치 서비스를 위한 보정정보 생성 및 제공 기능 개발
- RTK 보정정보 생성 및 제공 시스템 구축

○ 정밀 위치 서비스를 위한 관리자용 프로그램 개발
- 기준국 동작 모니터링 프로그램 개발
- 데이터 입출력 및 접속자 수 모니터링 기능 구현

○ 스마트 가로등 통합관제시스템 구축
- 관제 기능을 위한 관리 서버 구축
- 가로등 상세 정보 모니터링 기능 구현
- CCTV 영상 모니터링 기능 구현
- 가로등 센서 데이터 분석, 저장, 처리 기능 구현
연구성과 기술적 기대성과 ○ 기술적 측면
- 스마트 가로등에 탑재된 GPS를 이용하여 지진 및 지반침하, 싱크홀 모니터링 기술은 국내에서 최초로 개발되는 기술로 GPS를 활용한 mm 수준의 초정밀 모니터링 원천 기술을 확보하고 관련기술을 선도할 수 있음
- 스마트 가로등 기반의 통합플랫폼에 GPS 데이터 및 솔루션을 탑재하고 활용하는 어플리케이션 기술까지 확보 가능함
- IoT의 활용성을 높이고 기술 시스템과의 통합을 위한 스마트 가로등에 적용되는 다양한 서비스 및 플랫폼 기술의 고도화 및 발전을 유도할 수 있음
사회 경제적 파급효과 ○ 경제적ㆍ산업적 측면
- IoT 및 네트워크 기술을 이용하여 상황에 따른 도시 자원 배치의 효율화 및 운영비용 절감, 에너지 소비를 절약할 수 있으며 센서 및 네트워크 기능의 활성화를 통한 실시간 감시를 통해 도시의 안전성 및 문제 해결 솔루션 확보로 사회간접 비용을 획기적으로 절감할 수 있음
- 기존 조명 산업 뿐만 아니라 센서, 통신 네트워크 부품의 후방사업이 발전할 수 있으며, 스마트 기기, IoT 기기 등 첨단 전방사업과의 연동을 통한 서플라이 체인이 더욱 긴밀해져 스마트 가로등에 적용되는 전후방 산업의 발전을 기대할 수 있음


○ 사회적 측면
- 최근 국민 생활의 안전을 위협하는 지진 및 지반침하, 싱크홀 등의 재난재해와 관련하여 단순히 CCTV 등을 통해 발생 상황을 파악할 수 있게 하는 종래의 기술과 는 달리 전조증상을 먼저 파악하여 재난재해를 예방하고 피해를 최소화할 수 있도록 하는 효과를 기대할 수 있음
- 공공 안전을 확보하는 효과가 있으며, 교통사고저감, 안전 및 보안, 주차, 환경정보, 테러경고, 범죄 예방 등 다양한 도시 및 사회 문제 해결에 중추적인 역할 수행이 가능함
활용방안 ○ 기존 스마트 가로등 기능의 고도화
- 한국판 뉴딜 정책의 일환으로 각 지자체로 확대되고 있는 스마트시티 조성 사업과 관련하여 핵심 인프라로 활용되는 스마트 가로등 고도화에 활용 가능함
- 지금까지의 스마트 가로등에는 GPS를 이용한 지진 및 지반침하 모니터링 기능, 정밀위치 서비스를 위한 기준국 기능이 탑재된 경우가 없기 때문에 연구개발성과를 기존 스마트 가로등에 적용하여 활용 가능함


○ GPS 기반 지진 및 지반침하 모니터링 기술 활용
- 본 연구개발을 통해 스마트 가로등에 탑재되는 GPS 기반 지진 및 지반침하 모니터링 기술은 스마트 가로등뿐만 아니라 단독으로도 변위 모니터링을 위한 목적으로 활용 가능하기 때문에 필요에 따라 스마트 가로등 외의 시설물과 융합하여 활용 가능함
- 예를 들어 산사태 위험지역에 대한 모니터링, 건물 및 시설물 변위 모니터링 등에 활용 가능함


○ 스마트 가로등 기반 정밀 위치 서비스의 활용
- 위치정보에 대한 수요가 폭발적으로 증가함에 따라 다양한 위치서비스 및 위치기반서비스에서 요구하는 정확도 수준 역시 높아지고 있으며, 본 연구개발성과를 통해 스마트 가로등을 통해 정밀 위치 서비스가 가능하게 된다면 누구나 쉽게 정밀 위치정보를 활용할 수 있게 되어 그 활용도가 매우 클 것으로 예상됨
- 스마트 가로등 기반의 정밀 위치 서비스를 활용할 수 있을 것으로 예상되는 사례들을 살펴보면 버스정보시스템, 특정 대상물에 대한 위치추적서비스 등을 비롯한 다양한 위치기반서비스가 있을 수 있음
핵심어
핵심어의 구분, 핵심어, 핵심어1~핵심어5 정보제공
핵심어 핵심어1 핵심어2 핵심어3 핵심어4 핵심어5
국문 위성항법시스템 스마트가로등 싱크홀 정밀위치결정 태양광
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