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과제현황 목록

과제기본정보

음향신호 처리 기반의 터널 교통사고 자동검지시스템 개발4년차

사업개요
사업개요에 대한 사업명, 분류코드(기술분류), 과제명, 주관연구기관, 총괄연구 책임자(성명, 소속, 전화번호), 총 연구기간, 당해연도 연구기간 정보제공
사업명 국토교통기술사업화지원 과제번호 19TBIP-C111209-04
국가과학표준분류 1순위 정보 통신 | ITS 텔레매틱스 | ITS 응용서비스 적용분야 교통/정보통신/기타 기반시설
2순위 건설 교통 | 도로교통기술 | 교통안전기술 실용화대상여부 실용화
3순위 정보 통신 | ITS 텔레매틱스 | ITS 단말 기기 과제유형 개발
과제명 음향신호 처리 기반의 터널 교통사고 자동검지시스템 개발
주관연구기관 (주)에이엔제이솔루션
총괄연구 책임자 성명 신영달
소속 (주)에이엔제이솔루션 직위 박사
전화번호 02-430-3905 FAX 024303938
총 연구기간 2016-04-27 ~ 2019-06-30
당해연도 연구기간 2019-01-02 ~ 2019-06-30

(단위:원)

년도별 정부출연금, 기업부담금, 계 정보제공
년도 정부출연금 기업부담금 계
현금 현물 소계
4차년도 138,000,000 9,300,000 83,000,000 92,300,000 230,300,000
과제기본정보의 연구개발개요, 최종목표, 연구내용 및 범위 정보제공
연구개발개요 매년 터널에서 발생하는 600여 건의 교통사고 자동검지를 통한 2차사고 예방을 위해 터널 내 음향데이터(차량 운행음, 경적, 스키드, 충돌 등)를 자동으로 분석하여 터널 내 .교통사고를 즉시 검지할 수 있는 시스템 개발

1. 터널 교통사고 관련 사회적 이슈
- 2001년 스페인 몽블랑 터널에서 트럭 전복에 따른 화재사고로 인한 30여 명 사망사고 이후, 전 세계적으로 터널 교통사고의 자동검지 기술 개발을 적극적으로 추진하였고, 국내에도 “도로터널 방재시설 설치 및 관리지침(국토교통부, 2009)”에 의거하여 고속도로 장대터널(1,000m 이상)을 중심으로 터널 교통사고 자동검지시스템 적극적 도입 추진으로 현 연구개발인 음향신호 기반의 터널교통사고 자동검지시스템 개발을 추진하기 위함입니다
최종목표 실 도로환경에서 목표성능(검지율 90%, 오검지율 10%, 검지시간 5초) 달성이 가능한 터널 음향 데이터 분석 기반의 교통사고 자동검지시스템 개발
최종목표의 설정근거 및 평가방법
1. 연구내용
(1)에이엔제이솔루션(주관)
-음향신호 수집 현장장비 개발 및 테스트를 통한 제품 검증
-터널음향데이터 수집 DB 구축
(2)한국건설연구원(공동)
-개발시스템 성능평가
-경제성 분석을 통한 효과 분석
(3)광주과학기술원
-음향신호분석기반터널 교통사고 검지 알고리즘 개발

2.사회적니즈: 터널교통사고 조기검지를 통한 2차 사고 예방
-다중 추돌사고 방지 및 인명피해 최소화 방안 수립 안전장치 필요

3. 항목
-검지율(Detection Rate) : 90%이상의 성능 목표(세계 최고 수준의 보유국-미국 85%)
a.평가방법 : 돌발상황(사고, 급정거 등) 유형별 검지정확도 평가
-오검지율(False-Alarm Rate) :
a.평가방법 : 돌발상황 미발생시 검지기 돌발 알람 케이스 분석
-검지시간(Detection Time)
a.돌발상황 발생시간과 검지기 돌발 알람 표시시간 차이 분석

4.에이엔제이솔루션과 공동연구기관의 전문 분야 협력으로 개발한 음향신호 처리 기반의 터널 교통사고 자동검지시스템을 국토교통부 산하기관인 한국도로공사, 건설기술연구원, 일반 지자체, 민간 고속도로의 판매 설치 적용을 하기 위한 제품 제작
연구내용 및 범위 1.터널 음향신호 처리 알고리즘 개발
-터널 음향신호 변환, 필터링 등 전처리 알고리즘 개발
-전처리 음향신호의 패턴 분석을 통한 교통사고음 분류 알고리즘 개발
2.터널 음향신호 수집장치 개발
-터널 내 음향 데이터 수집을 위한 특수 마이크로폰 개발
-음향신호 디지털라이징, 압축, 전송을 위한 제어부 개발
3.터널 음향 데이터 DB 구축
-터널 음향 데이터 수집을 위한 음향신호 수집장치 현장 설치·운영
-터널 음향 데이터 분석을 위한 최적 DB 설계 및 구축
4.개발시스템 성능평가 및 효과분석
-개발시스템 성능평가 방법론 정립 및 실도로 수집 데이터 기반 평가
-개발시스템 경제성 분석을 통한 효과분석
5.현재까지 확보된 기술개발 현황
(1)개발동기
-고속도로 터널 교통관리 중요성 인식
a.터널 교통사고 시 즉시 검지를 통한 2차사고 예방 교통관리전략 필요
기 운영 중인 터널 유고감지설비 활용성 저하
b.주관기관이 운영관리 중인 고속도로 터널 유고감지설비 운영상 문제점 발생(잦은 오검지로 인해 활용성 저하)
c.주관기관은 다년간 고속도로 터널 교통관리시스템 유지관리사업 수행
(2)시장조사
-터널 교통사고 자동검지 솔루션 국내외 현황조사
a.대부분 영상 검지 방식으로 운영되고 있어, 터널 내 자동차 매연, 입·출구 섬광 등으로 활용성 저하 현상 발생
터널 음향 특성 분석을 통한 교통사고 검지 가능성 인식
b. 터널에서는 음향의 산란현상이 최소화됨에 따라 음향신호 분석을 통한 교통사고 검지기술 개발 유리(오스트리아에서 유사제품 개발 성공 및 사업화 추진현황 시장조사 수행)
(3)특허등록
-음향신호 분석을 통한 터널 교통사고 검지기술 특허 출원 및 등록 완료
a. 터널 내에 일정 간격으로 설치된 음향 센서를 통해 입력된 사고 시점에 발생한 돌발적 음향을 감지하여 사고 위치와 그 유형을 판단하여 터널 내 사고 상황에 신속 대응 기술
(4)파일럿 제품 설계/제작
-주관기관 보유 특허기술 시제품 설계 및 제작
a.주관기관은 보유 특허기술의 구현을 위해 상용 마이크를 이용하여 터널 음향신호를 수집하는 장비를 시험 제작함
b.음향신호 처리에 일반적으로 널리 활용되는 고속 퓨리에 변환 알고리즘 및 하이패스 필터를 적용하여 시험적으로 구현함
(5)파일럿 제품 평가
-주관기관 개발 시제품 현장 운용성 성능검증
a. 마이크로폰 검지영역 확대 필요
b. 음향 Masking 현상 발생시 검지성능 향상 필요
(6)추가 기술개발 항목 설정
-검지영역을 기존 10m→100m 확대를 위한 특수 마이크로폰 및 제어기 개발
a. 음향 Masking 현상 발생시 검지성능 향상을 위한 알고리즘 및 구현 S/W 개발
b. 개발 알고리즘 검증 및 파라미터 설정을 위한 터널 음향 DB 설계 및 구축
건설기술연구개발사업 주요내용
건설기술연구개발사업 주요내용의 구분, 연구개발목표, 연구개발 내용 및 방법 정보제공
구분 연구개발목표 연구개발 내용 및 방법
4차년도 시작품 제작 및 현장 설치·운영
데이터 DB 설계 및 구축
시작품 성능평가

* 최종성과목표

1.터널 음향분석 알고리즘
(1)터널 음향신호 처리 알고리즘 개발
- 터널 음향신호 전처리 알고리즘 개발
- 교통사고음 분류 알고리즘 개발

(2)터널 음향신호 처리 알고리즘 실시간 구현
- 시제품 적용을 위한 터널 음향신호 전처리 알고리즘 실시간 동작 구현
- 시제품 적용을 위한 교통사고음 분류 알고리즘 실시간 동작 구현

(3)터널 음향신호 처리 알고리즘 개선
- 터널 교통사고음 DB 분석 기반 터널 음향 신호 전처리 알고리즘 개선
- 터널 교통사고음 DB 분기반 교통사고음 분류 알고리즘 개선

2. 터널 음향신호 수집장치
(1)캐비넷 장치(음향장치 외부)
- 열악한 터널 현장에서 환경을 극복할 수 있는 방진, 방습이 되는 장치

(2)캐비넷 내부 장치(음향장치 내부)
- 전원스위치, 전원부, 음향 제어부 (컨트롤러), 전송부 부착하여 장비 구성

(3)마이크로폰
- 외부 홀을 통해 음향 수집부인 마이크로 폰을 연결할 수 있도록 구성(수집 범위는 10M에서 100M 이상의 수집영역)

3.터널 음향신호 분석 DB
(1)DB 알고리즘 분석서
- 교통사고, 스키드, 타이어 펑크 등 검지 신뢰도를 향상시키는 DB 알고리즘 분석
- 터널 환경에 적합한 디지털 음향 신호의 전처리(필터링, 평활화 등) 및 음향 데이터 분석 기반 돌발상황 판별이 가능한 알고리즘 개발

4.성능평가 및 효과분석
(1)성능평가 계획서
- 터널 교통사고 및 개발시스템 특성 분석을 통한 성능평가 방법론 정립
(2)성능평가 분석서
- 터널 교통사고음 DB를 활용하여 개발 시스템에 대한 세부 성능평가 분석
- 실용화 제품 성능평가 및 국내외 기 운영 장비와 성능 비교·분석
(3)경제성 분석서
- 기존 장비 대비 개발시스템의 비용-편익 등 경제성 분석
- 기 운영 장비 대비 개발시스템 성능향상에 대한 사회적 편익 산출 		음향신호 수집장치 시작품 제작 및 설치·운영
현장설치 시제품을 통해 수집된 음향 데이터 저장·분석을 위한 사고음 DB 설계 및 구축
실도로 환경 수집 데이터를 이용한 시작품 성능평가 및 개선방안 도출

1.2차년도(‘17.05∼‘18.04)
(1)시작품 제작 및 현장 설치·운영
- 터널 음향신호 수집장치 시작품 제작 및 현장 설치·운영
· 주관기관에서 운영 중인 고속도로 터널(영동고속도로 마성터널 등)을 테스트 베드로 설정하여 개발 시작품 현장 설치 및 터널 음향 데이터 수집
· 유무선 통신방식 검토를 통한 현장 장치 데이터의 효율적 수집방안 정립
(2)사고음 DB 설계 및 구축
- 현장설치 시작품을 통해 수집된 음향 데이터 저장·분석을 위한 터널 사고음 DB 설계 및 구축
· 개발 시작품 현장평가를 위한 실도로 터널 음향 데이터 수집 DB 설계 및 구축
(3)시작품 성능평가 및 개선방안 도출
- 실도로 환경 수집 데이터를 이용한 시작품 성능평가 및 개선방안 도출
연구성과 기술적 기대성과 -기대성과
(1)과학기술적 측면
- 음향의 산란현상이 최소화 되는 터널의 특성을 고려한 기술개발로 개발제품 성능 극대화 구현 용이
※ 기존 영상 기반의 장비의 경우, 터널 내의 매연, 먼지, 입·출구 섬광 등으로 성능저하 현상 발생
- 국내 최초(세계 2번째) 음향분석 기반 터널 교통사고 검지기술 개발
(2)정책적 측면
- 기 구축·운영 중인 유고감지설비 성능저하(오검지 과다)에 따라 대체 기술 도입을 고려하고 있는 국토교통부 “도로터널 방재시설 설치 및 관리지침” 개정방향 부합
사회 경제적 파급효과 (2)사회,경제적 측면
- 음향신호 기반임에 따라 교통사고 발생 시 즉각적인 검지가 가능하여 2차사고 예방에 효과적임 ⇒ 검지시간 단축에 따라 사망률 27% 절감 가능(미국 교통부 효과분석 방법론 적용)
- 기존 영상 기반 장비에 비해 저가의 음향센서를 활용함에 따라 효율적 터널안전 인프라 구축 가능 ⇒ 영상센서 대비 60% 비용절감이 가능
활용방안 국토교통부 “도로터널 방재시설 설치 및 관리지침”에 의거하여 의무설치 규정된 1km 이상의 장대터널(시장규모 약 346억원)에 적용
2015년 착공한 서부간선도로, 계획 중인 경부고속도로 서울구간 지하화 사업 등 도시부 지하도로에 적용
핵심어
핵심어의 구분, 핵심어, 핵심어1~핵심어5 정보제공
핵심어 핵심어1 핵심어2 핵심어3 핵심어4 핵심어5
국문 터널 교통사고 음향신호 자동검지 2차사고
영문 Tunnel Traffic Accident Acoustic Signal Automatic Detection Secondary Accident
최종보고서
최종보고서 파일 다운로드 제공
최종보고서 02.음향신호_최종보고서.pdf   다운로드

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