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과제현황 목록

과제기본정보

IoT 저전력 통신기반 디바이스를 통한 시설물 데이터 수집ㆍ분석 및 모니터링 기술3년차

사업개요
사업개요에 대한 사업명, 분류코드(기술분류), 과제명, 주관연구기관, 총괄연구 책임자(성명, 소속, 전화번호), 총 연구기간, 당해연도 연구기간 정보제공
사업명 국토교통기술사업화지원 과제번호 22TBIP-C158963-03
국가과학표준분류 1순위 농림·수산 | 작물 유전·육종 기술 | None 적용분야 교통/정보통신/기타 기반시설
2순위 원자력 | 핵자료 기술 | None 실용화대상여부 실용화
3순위 농림·수산 | None | None 과제유형 개발
과제명 IoT 저전력 통신기반 디바이스를 통한 시설물 데이터 수집ㆍ분석 및 모니터링 기술
주관연구기관 (주)큐센텍
총괄연구 책임자 성명 한만교
소속 (주)큐센텍 직위 연구소장
전화번호 070-8280-2324 FAX 02-333-8214
총 연구기간 2020-06-30 ~ 2022-12-31
당해연도 연구기간 2022-01-01 ~ 2022-12-31

(단위:원)

년도별 정부출연금, 기업부담금, 계 정보제공
년도 정부출연금 기업부담금
현금 현물 소계
3차년도 90,000,000 6,000,000 54,000,000 60,000,000 150,000,000
과제기본정보의 연구개발개요, 최종목표, 연구내용 및 범위 정보제공
연구개발개요 ○ 교량 수중구조물 점검시 안전 위험 방지 및 성능에 대한 상시 모니터링 필요
- 푸팅 조사(외관, 전위차)시 선박에서 사다리(4m)이용 접근 하여 진행하는 선박조사는 파도 등 돌발상황 발생시 안전사고(추락) 발생이 우려되는 등 안전사고 위험이 상존
- 조사주기(6개월)가 길어 수중 강관파일 방식장치(아노드) 성능 확인 애로
* 전위차 측정 결과에 따라 방식장치 성능저하 확인, 저하 원인 불명확
○ 현장에서 교각 시설의 푸팅설비에 대한 부식정도를 파악하기 위해 현장에 출동하여 점검장비를 이용하여 측정하고, 이를 분석하기 위해 인위적인 작업을 함으로써 인력 및 비용이 과다 발생
○ 이를 IoT 저전력 통신기술을 이용한 디바이스을 개발하여 시스템화함으로써 현장출동에 의한 위험요소를 최소화하고, 정기 데이터 수집?분석을 통한 유지보수 비용을 절감하고자 함
최종목표 ○ 해상교량의 환경에 적합한 센서 디바이스 개발
- 전기방식 상시 모니터링 센서 디바이스 1종 및 무선통신 게이트웨이 1종
- 시범서비스를 통해 내해수성 케이스 및 무선운영을 위한 저전력 센싱기술 확보
- 해상 환경에 알맞은 센서 설치기술 확보

○ 실증 시범 서비스 운영을 통한 상용화 및 사업화 추진
- 부산시설공단 테스트베드를 이용한 SOC시설물 안전관리 플랫폼 기술 확보
- 테스트베드 수집데이터 분석을 통한 교량안전진단 분석 기술 확보
- 정부 R&D성과 결과물에 대한 조달청 우수제품 등록을 추진
- 과제 결과물에 대한 실증결과를 통해 교량하부 안전모니터링 시스템 상용화

○ 국내 시범서비스 구축을 통한 해외 교량안전 모니터링 시장진출
- 전문 컨설팅 기관 및 한국무역협회 지원 등을 통한 해외시장 진출
- 국내외 건설안전 관련 전시회 참여
연구내용 및 범위 [기술개발 추진전략]
?교량 안전정보수집 서버 개발 및 설계
?교량 안전정보수집 장치 개발
?테스트베드 운영
?정보수집 서버을 위한 인터페이스 미들웨어 개발
?모니터링 및 운영 SW 개발
?안전정보 수집 통신 디바이스 개발
?교량 시설물 전기방식 전위차 수집 데이터 검증
?전위차 수집 데이터분석 알고리즘개발
?해석 소프트웨어 개발
?신기술 (NET) 인증

[기술개발 추진 내용]
?교량 안전정보 데이터 수집을 위한 인터페이스 기술 개발
- oneM2M 표준 인터페이스 기술 개발 및 서버 개발
- Open Platform을 이용한 수집서버 기술개발

?교량 안전정보 수집장치 개발
- 전위센서를 이용한 측정 디바이스 개발 및 소형화
- 저전력 디바이스 운영기술 개발
- 무선통신을 통한 센서 정보 전달 프로토콜 개발 및 적용

?안전도 분석 알고리즘 설계 및 개발
- 안전센서 정보수집 및 분석을 위한 서버 개발 및 설계
- 안전레벨 제시 및 운영 서버 개발

?테스트베드 운영 및 성능검증 실시
- 디바이스 성능검증
- 테스트베드 설치
- 신뢰성 검증 및 사업화

?정보수집 서버을 위한 인터페이스 설계 및 수집 미들웨어 개발
- Subscriver를 통한 데이터 Parsing
- 수집정보 저장을 위한 파일 카타로그 개발

?안전정보 수집 통신 디바이스 개발
- 안전센서 정보 무선통신을 위한 무선 모듈 인터페이스 보드 개발
- Up/Down Link을 위한 통신 프로토콜 설계 및 개발

?테스트베드 운영
- 광안대교 테스트베드 제공(2곳)
- 남항대교 테스트베드 제공(2곳)

?안전진단 알고리즘 개발
- 현장에서 수집된 정보를 기반으로 안전진단에 필요한 Profile를 작성하여 안전진단에 적용
- 테스트베드와 협의하여 안전진단에 필요한 요소기술을 나열하여 컨설팅 및 설계 반영


?안전도 분석 알고리즘 설계
- 전위센서로부터 수집된 정보를 이용한 안전도 수준 분석 방법 제시
- 안전도에 따른 테스트베드 운영 방안 제시 및 모니터링 프로그램 UX 설계

?플랫폼 및 디바이스 성능검증
- 테스트베드 운영 및 서버 동작환경 성능검증 및 보고서
- 디바이스 성능검증 및 보고서

? 데이터 수집서버 개발내용
- Open Platform기반 데이터 수집 Broker 개발
- 메세징 프로토콜 기반 양방향 데이터 전송기술 개발
- QoS 및 인증을 위한 기술개발 및 적용
- 수집된 정보를 저장을 위한 File Index Catalog 개발
- 안전정보 수집 및 데이터 관리를 위한 디바이스 Profile 개발 및 적용
- 플랫폼 서버 동작상태 모니터링 기술 개발(In Memory기반 기술)
- 서버관리를 위한 표준 프로토콜 인터페이스 기술 개발
- 외부 확장서비스를 위한 RestFull 기반 OpenAPI기술 개발]
건설기술연구개발사업 주요내용
건설기술연구개발사업 주요내용의 구분, 연구개발목표, 연구개발 내용 및 방법 정보제공
구분 연구개발목표 연구개발 내용 및 방법
3차년도 -교량시설물 안전정보 수집서버 개발
- 센서정보 수집 디바이스 개발
- 해상 환경에 적합한 센서 케이스 개발
- 시제품 테스트베드 시범 서비스
- 교량 시설물 전기방식 전위차 수집 데이터 검증
- 전위차 수집 데이터 분석 알고리즘 개발
?24시간 무중단 데이터 수집(240시간이상)
?장애 발생에 대한 자동복구
?개방형 프로토콜에 의한 데이터 수집(JSON)
?oneM2M 표준 데이터 수집기능 제공(MQTT)
?전위차/변위차 정보수집 기술적용(감지 오차율 : 0.5%이내)
?LPWA 디바이스 제어기술 개발 및 적용(전송에러률 1%이내)
?Footing 부식감지 기술개발 및 적용(허용오차 0.5%이내)
?통합센서기반 안전정보 Filtering기술 개발 및 적용
?내해수성 성질을 갖는 PP계열의 케이스 재료 선정
?조수변화, 태풍 등의 자연환경 변화에 설치 구조물(IP-68)
?배터리 교체 및 센서점검이 용이한 구조설계
?TRL-7에 해당하는 시제품 개발
?광안대교 2곳, 남항대교 1곳 (총 3개소 설치)
?24시간 무중단 데이터 수집(240시간 이상)
?수집 데이터의 시간대별 분포양상 분석
?전위차/변위차 데이터 검증
?전위차/변위차 수집 데이터의 분석 알고리즘 기존자료 분석
?최적 해석 방법 연구
?분석 알고리즘 개발
연구성과 기술적 기대성과 ○ 기존 LTE 망을 이용한 무선통신을 이용한 무선 중계국소와의 통신을 위한 상시 과동한 배터리 소비발생으로 인한 무선통신의 다양성 확보가 필요함
- LPWA 기반의 LORA망을 이용한 저전력/무단속 통신 기술적용 기술개발 필요

○ 교각의 Footing 전식방식 상기점검 센싱 디바이스의 배터리 기반의 저전력 운영 기술개발
- 교각 Footing부는 철골구조물로 전기방식 기술을 적용하여 해수로 인한 철골구조물의 부식상태를 관리/보수/점검를 수행
- 개발기술의 적용장소는 수변공간에 설치된 교각의 Footing부로 측정시스템 운영을 위한 상전원 공급이 불가한 위치임
- 이에, 배터리를 이용한 저전력 운영 기술이 필요함

○ 시설물 설치 위치 및 환경에 따른 설치 방법 및 케이스 개발
- 수요처의 측정센서 설치위치는 해수면과 근접한 위치로 해수로 인한 염해에 강한 케이스 필요
- 기상환경 조건에 따라 적응할 수 있는 센서측정 시스템 설치기술 및 기구물 개발 필요
: 태풍, 강우, 조수, 조류에 의해 교각의 부착시설물의 파손 및 손실이 발생
기상조건에 관계없이 최소한의 피해를 보장할 수 있는 케이스 및 설치 기구물 설계 및 개발
사회 경제적 파급효과 ○ 노후교량 장수명화 관련 기술간 연계 및 시너지 창출을 위해서는 정부차원의 R&D기반관련 기술 선도 필요
- 실질적이고 효과적인 노후교량 장수명화를 위해서는 다양한 관련기술의 시너지 창출 및 지속가능한 선순환 체계 마련 필요
? 기존 성능평가 방법들은 대부분 시설 교량 대상으로, 공중용 노후교량에 대한 평가방법 전무

○ 향후 도로(교량)분야 건설산업 및 정부 투자는 신규 구축보다는 유지관리 및 보수보강분야로 패러다임이 전환될 것으로 예측
○ 사회기반시설물(교량 등)에 대한 국가재정 효율화 측면에서, 향후 노후교량에 대한 유지관리?보수보강 비용 급증을 선제적으로 대응하기 위해서는 노후교량의 장수명화 노력이 매우 중요

○ 미국의 사례처럼 SOC시설물의 보수보강 및 성능새선에 따른 막대한 예산 투입으로 후세대에 대한 경제적 부담을 가중시킬 수 있음 (미국은 향후 5년간 SOC시설물 유지보수 투자액 22조원 예상)
활용방안 ? 본 과제에 의해 개발되는 부식 모니터링 시스템을 통해 유지보수 비용 절감과 해상교량(구조물)의 안정적 운영에 큰 기여가 가능
? 본 과제에 의해 개발되는 기술, 제품 및 시스템의 테스트베드를 위해 부산시설공단 교량사업단에서 관리하는 광안대교와 남항대교에 시제품을 설치하고, 신뢰성을 확보하고 지역내 시설에 공공기관 및 지자체와 협업을 통해 제품에 대한 신뢰성 확보 및 사업화를 추진
핵심어
핵심어의 구분, 핵심어, 핵심어1~핵심어5 정보제공
핵심어 핵심어1 핵심어2 핵심어3 핵심어4 핵심어5
국문 사물지능통신 사회간접시설 안전진단 플랫폼 무선통신
영문 IoT SoC Safety diagnosis Platform RF
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