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과제기본정보

건설현장 근로자 안전을 위한 IoT기반 웨어러블 OSV 시스템 구축2년차

사업개요
사업개요에 대한 사업명, 분류코드(기술분류), 과제명, 주관연구기관, 총괄연구 책임자(성명, 소속, 전화번호), 총 연구기간, 당해연도 연구기간 정보제공
사업명 국토교통기술촉진연구사업 과제번호 22CTAP-C163904-02
국가과학표준분류 1순위 원자력 | 핵자료 기술 | None 적용분야 건설업
2순위 농림·수산 | 작물 생리·생태 | None 실용화대상여부 실용화
3순위 None | None | None 과제유형 기초
과제명 건설현장 근로자 안전을 위한 IoT기반 웨어러블 OSV 시스템 구축
주관연구기관 (주)다음기술단
총괄연구 책임자 성명 최상식
소속 (주)다음기술단 직위 사장
전화번호 031-698-2288 FAX 031-698-2290
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 5,400,000 48,600,000 54,000,000 264,000,000
과제기본정보의 연구개발개요, 최종목표, 연구내용 및 범위 정보제공
연구개발개요 - 4차 산업혁명 기술인 IoT를 활용하여 “건설현장 근로자 안전을 위한 IoT기반 웨어러블 OSV 시스템 구축”을 통해 실시간 계측 데이터로부터 위험상황(이상징후) 발생 시 즉각적 상황전파 환경을 구현함
- 건설현장 안전 가시화 기술(On Site Visualization)을 통해 안전 상태를 공유하여 위험상황 전파를 극대화하는 안전관리 시스템 구현
- 본 기술은 첨단IT와 新개념 안전관리기법을 건설현장에 적용함으로써 건설 현장 근로자 및 인근주민에게 새로운 수준의 안전을 제공하며, 국민의 생명과 재산을 보호할 수 있을 것으로 기대
최종목표 본 연구의 최종목표는 『건설현장 근로자 안전을 위한 IoT기반 웨어러블 OSV 시스템 구축』임. 세부적으로는 IoT기반 웨어러블 OSV 모듈을 개발하여 실시간 계측 데이터로부터 이상징후 발생 시 즉각적으로 상황을 전파하고, 유사시 발생할 수 있는 인명사고에 대비하여 안전정보 확인이 가능한 웨어러블 디바이스를 개발하는 것임. 또한, 객관적인 매뉴얼 제작을 통하여 효율적인 건설현장 상시 안전관리시스템 구축을 목표로 함.
연구내용 및 범위 - 주관연구개발기관(㈜다음기술단) :
■ 센서 노드 및 IoT 센싱 모듈 설계
(1) 사례조사 및 Needs 분석
? 건설 현장 내 기존 계측센서 현황 분석
? 센서의 Spec, 특징, 목적, Output 등 내용분석 및 적용가능 센서 도출
? IoT 센싱 모듈 및 네트워크 설계
- Zigbee(2.4 GHz 대역), RF, BLE, WiFi 등 최적의 근거리 무선 통신 방식 선정
- 현장계측 정보 센싱 모듈 및 노드 설계
- 양방향 노드 동작형 센서 프로토콜 통합 Gateway H/W 및 Firmware 설계
- 서버 통신 연동 및 IoT 연계 플랫폼 설계
- ㈜다음기술단은 RF통신 대역 센서, IoT계측 등의 기술과 경험을 보유함
■ 건설 근로자 가시화 정보 전달 OSV 모듈 설계
(1) 안전가시화 OSV 모듈 설계
? 현장형 IoT 센서 모듈 개발 → 현장형 OSV 대상
? 계측 데이터 변화 및 관리기준치 고려한 임계치 설정
? 계측데이터 분석결과를 고려한 의사결정 지원시스템 개발(현장형)

- 공동연구개발기관(한국해양대학교 산학협력단) :
■ 건설 현장 전파 특성 분석 및 BLE 노드 배치 설계
(1) 위치기반 웨어러블 송수신 장치 설계
? 건설현장 구조물에서의 전파 특성 분석 및 문제점 파악
- BLE에 의한 전파 방사 패턴 분석 및 커버리지 설정
- BLE의 설치 높이에 따른 통신 환경 최적화를 위한 3차원 방사 패턴 분석 실시
- 기초 실험을 바탕으로 3차원 신호 커버리지 예측 및 시뮬레이션을 통한 가시설 반사 특성 분석
? 방사 패턴에 근거한 건설현장의 BLE 노드 배치 간격 설정 및 분포 설정
- 가시설 반사 특성 시뮬레이션과 실험을 통한 실데이터를 바탕으로 가시설 도면 기반 최적의 노드 배치 및 분포도 결과 도출
- 음영구역 최소화를 통한 근로자 알림 미수신 지역 제거 및 작업 구조물에 따른 노드 배치 최적화 연구
? BLE 기반 통합 위치인식용 수신기 하드웨어 기초 개발
- 설치된 비콘으로부터 수신되는 RSSI와 발사각을 이용한 위치인식을 위해 Bluetooth 5.1 기반 수신용 웨어러블 디바이스 개발
- 디바이스에서 측정되는 위치 데이터를 서버로 전송하기 위해 통신 모듈(GPS, TCP/IP 등)을 추가하여 Gateway로 송출
? BLE 망을 이용한 거리 측정 방식 및 위치인식 알고리즘 설계
- BLE를 이용한 거리에 따른 수집된 RSSI를 통한 흙막이 공사현장 환경에 최적화된 전파모델 개발
건설기술연구개발사업 주요내용
건설기술연구개발사업 주요내용의 구분, 연구개발목표, 연구개발 내용 및 방법 정보제공
구분 연구개발목표 연구개발 내용 및 방법
2차년도 ■ 현장맞춤형 센서 네트워크 및 이기종 IoT 센싱 시스템 설계
■ 건설 근로자 및 인근주민 가시화 정보 전달 OSV 시스템 설계
■ 건설 근로자 안전 확보를 위한 위치기반 웨어러블 디바이스 설계
? 사례조사 및 Needs 분석
? 이기종 IoT 센서 모듈 및 통신 네트워크 설계
? 안전가시화 OSV 모듈 설계
? 위치기반 웨어러블 송수신 장치 설계
연구성과 기술적 기대성과 ○ 기술적 측면
- 건설 현장 안전에 대한 국가적 관심이 증대되고 있는 상황에서 경제적?사회적 비용을 최소화하고 향후 현장에서 안전관리와 붕괴 감지 및 위험상황 전파를 위한 통합 솔루션 개발이 요구되는 상황에 놓여있음. 건설현장 안전사고 예방을 위한 기술력 확보 및 안전성 향상이 필수적으로 해결해야할 과제임
- 첨단 IT기술을 활용하여 건설현장에서의 사고 위험 요인을 사전에 예측하고 분석하여 적시 대응하여 선제적으로 건설안전사고를 해결 가능할 것으로 기대함
- 기존 정보기술이나 시스템을 안전 취약현장의 요구사항에 맞도록 효과적으로 활용함으로써 안전관리 서비스 지원과 효율성을 제고시키고 소요비용을 절감 가능함

○ 경제적ㆍ산업적 측면
- 전 세계적으로 건설 안전시장 확산에 따른 핵심 기술 연계 산업이 성장하고 있음, IT기술을 활용하여 안전사고 발생 횟수를 줄이고 사회적 손실비용을 절감 가능함
- 국내뿐만 아니라 SOC 투자가 활발한 중국, 동남아시아, 남미 등에 Agent를 통한 수출시장을 개척하여 해외시장 선점할 것으로 기대함

○ 사회적 측면
- 위험정보를 실시간으로 파악함으로써 재난의 발생 빈도를 크게 저감하여 재난규모의 축소와 함께 국민의 생명과 재산의 보호가 가능하고 실시간 위험 감지 시스템을 구축하여 공사장 및 다중이용시설의 안전관리 향상 및 과학적 재난대응 및 피해 저감이 가능함.
- 안전관리 분야에 IT 기술을 접목하여 효율적인 대처가 가능하도록 하는 솔루션 도출하여 해당 솔루션에 대하여 다양한 안전관리 분야에 확대 적용 가능성을 검토 후 사업화를 도모할 수 있음.
- 실시간으로 현장의 안전도를 분석하고 전파하는 기술이므로 열악한 환경에서 작업하는 건설 근로자들의 안전을 확보할 것으로 기대
- 본 과제의 강점을 살려 안전사고 예방ㆍ대응을 위한 적용 모델을 개발한다면 글로벌시장 선점 및 사회문제 해결에 기여할 것으로 판단됨.
사회 경제적 파급효과 ○ 기술적 측면
- 건설 현장 안전에 대한 국가적 관심이 증대되고 있는 상황에서 경제적?사회적 비용을 최소화하고 향후 현장에서 안전관리와 붕괴 감지 및 위험상황 전파를 위한 통합 솔루션 개발이 요구되는 상황에 놓여있음. 건설현장 안전사고 예방을 위한 기술력 확보 및 안전성 향상이 필수적으로 해결해야할 과제임
- 첨단 IT기술을 활용하여 건설현장에서의 사고 위험 요인을 사전에 예측하고 분석하여 적시 대응하여 선제적으로 건설안전사고를 해결 가능할 것으로 기대함
- 기존 정보기술이나 시스템을 안전 취약현장의 요구사항에 맞도록 효과적으로 활용함으로써 안전관리 서비스 지원과 효율성을 제고시키고 소요비용을 절감 가능함

○ 경제적ㆍ산업적 측면
- 전 세계적으로 건설 안전시장 확산에 따른 핵심 기술 연계 산업이 성장하고 있음, IT기술을 활용하여 안전사고 발생 횟수를 줄이고 사회적 손실비용을 절감 가능함
- 국내뿐만 아니라 SOC 투자가 활발한 중국, 동남아시아, 남미 등에 Agent를 통한 수출시장을 개척하여 해외시장 선점할 것으로 기대함

○ 사회적 측면
- 위험정보를 실시간으로 파악함으로써 재난의 발생 빈도를 크게 저감하여 재난규모의 축소와 함께 국민의 생명과 재산의 보호가 가능하고 실시간 위험 감지 시스템을 구축하여 공사장 및 다중이용시설의 안전관리 향상 및 과학적 재난대응 및 피해 저감이 가능함.
- 안전관리 분야에 IT 기술을 접목하여 효율적인 대처가 가능하도록 하는 솔루션 도출하여 해당 솔루션에 대하여 다양한 안전관리 분야에 확대 적용 가능성을 검토 후 사업화를 도모할 수 있음.
- 실시간으로 현장의 안전도를 분석하고 전파하는 기술이므로 열악한 환경에서 작업하는 건설 근로자들의 안전을 확보할 것으로 기대
- 본 과제의 강점을 살려 안전사고 예방ㆍ대응을 위한 적용 모델을 개발한다면 글로벌시장 선점 및 사회문제 해결에 기여할 것으로 판단됨.
활용방안 ○ 민간기업?학계 및 관련기관
- 테스트베드에서의 실증화를 통한 성능검증 및 현장에서의 적용성 확보
- 의사결정 알고리즘 펌웨어 개발을 통해 건설현장의 안전시공 및 토공사 전문업체로의 기술 이전
- 해외 테스트 베드 기관과의 테스트 추진을 통한 IoT 기반 안전가시화 OSV 시스템 홍보 및 해외 프로젝트 입찰 경쟁력 강화를 통한 시장 확대

○ 정부?지자체
- 비파괴검사를 통하여 적절한 유지보수 시기 선정을 통한 건물 기대수명 증진
- IoT 기반 건설현장뿐만 아니라 주변시설물 계측 기술관련 인프라 활용 확대
- 계측 및 안전관리 기술의 성능, 안전, 품질에 대한 정량적인 평가에 활용

○ 발주처 및 시공사(건설업체) 실무자, 건축주
- 보급형 모니터링 안전성 평가 시스템의 보급을 통한 센싱데이터 기반 자동 건전성 평가 지원을 통한 구조물의 안전 확보
- 기술지도 및 기술이전을 통해 개발기술을 기존 건설현장 계측관리 시스템과 연계하여 구조 안전성 평가 및 관리에 활용
- 창업지원기관과의 연계협력으로 시너지 효과 창출
- 전문 교육과정 개발을 통한 ICT 기반 건설현장 계측 전문인력의 배출
핵심어
핵심어의 구분, 핵심어, 핵심어1~핵심어5 정보제공
핵심어 핵심어1 핵심어2 핵심어3 핵심어4 핵심어5
국문 건설현장 이기종 IoT 센서 모듈 안전관리 시스템 안전 가시화 기술 웨어러블 디바이스
영문 Construction site Heterogeneous IoT Sensor Module Safety Management System On Site Visualization Wearable Device
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