| 2차년도 |
○ 최종개발목표: 도로결빙 사전 경고 시스템용 센싱, Interface 및 IoT 무선제어 기술 개발○ 세부연구목표1)도로결빙 측정센서 선정 및 최적화2) 도로결빙 사전 경고시스템용 태양광 LED Device 기구 및 I/F 개발, IoT 무선 제어 개발3) 도로결빙 관련 현황분석
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○ 주요연구 내용 및 범위1) 도로결빙 발생요인 센싱용 센서 선정 및 구축 방안 연구2) 다양한 센서 모듈과 통신용 Interface 개발3) 모듈케이스의 재질과 조명효과 극대화 기구 디자인4) 전방향의 발광 설계 및 Interface 개발5)시스템의 HUB, Router, LED Device,센서와 무선 제어 H/W 및 S/W 개발6) 외부 교통통제소와 통신 protocol개발○ 세부연구목표1)도로결빙 측정센서 선정 및 최적화- 기존의 센싱 범위는 협소하므로, 도로결빙 관련 Data로 쓸 수 있는 다양한 센서가 있고 가장 효율적이고 교차 체크가 가능하며 센싱 범위도 광범위하게 체크할 수 있는 방식으로 개발 테스트- 현재 도로결빙 사전 경고 시스템용으로 적합한 센서 검증이 되지 않았으므로, 정확성 높은 센서 선정을 위한 적합한 비교 테스트 및 분석이 본 연구의 사업화를 위해 필요- 도로결빙과 노면 특성을 파악할 수 있는 다양한 센서를 선정 및 다양한 방법을 이용한 센싱 data로 도로결빙에 대한 신뢰성을 높임- 예를 들어 적용센서의 Data를 이용한 결빙 알고리즘 개발하여, 센서간 비교 후 결빙 예측 영향 인자를 분석하여 센서 영향 인자별 노면 결빙 판단기준을 정립- 정립한 노면 결빙 판단 기준에 따라 분석한 온도, 습도계, 바람 센서 등 다양한 센서의 테스트를 통해 각종 센서를 조합하여 결빙 검증 정확률 85% 이상 되도록 한다.- 적용 테스트는 실제 설치 후 파일럿 테스트를 통해 온도, 습윤 등의 노면 결빙 테스트를 진행하고 각 인자간 상관도를 분석- 테스트를 통해 선정된 온도, 습도계, 바람 센서 등을 통해 다양한 센서 interface 개발- 본 연구는 도로결빙 유무를 판단할 수 있는 객관적 지표가 아직 국내외적으로 확립되어 있지 않아, 국내외 사례를 조사 분석한 후 본 연구 시스템 작동에 필요한 S/W 개발하기 위한 지표를 설정하는 것이 본 연구에서 중요한 부분이다.2) 도로결빙 사전 경고시스템용 태양광 LED Device 기구 및 I/F 개발, IoT 무선 제어 개발- S/W 개발 1)각각의 태양광 LED Device (다양한 능동적인 해결 기기도 가능)의 모뎀을 통해 on/off LED를 제어 하거나 수신정보를 통해 모니터링 및 유지보수 기능 개발 2)송수신을 통한 제어기능을 수행할 수 있는 F/W 개발 3) 각종 센서 data와 서버 interface 개발 - 도로결빙 경고 시스템용 HUB, Router, LED 유도등, 센서의 MODEM1) 무선 통신시스템은 차량에 경고메시지를 전달하는 LED Device를 제어하는 HUB, 무선 통신 도달거리를 연장하기 위한 Router로 구성됨2) HUB 또는 Router를 통해 방출된 제어 신호를 400MHz 무선 수신부로 발송하여 LED on/off 제어하거나 LED 조명 밝기 조절 개발3) 원격지에서 모니터링이 가능함- HUB 네트웍 Interface 개발- HUB를 통해 관제실이나 서버로 각종 data를 DB화 할 수 있는 네트워크 개발3) 도로결빙 관련 현황분석 - 결빙 안내 시스템은 도로결빙 취약구간에 설치하여 교통사고를 사전 예방하는 것이 목적임.- 과거 도로결빙으로 인하여 사고가 발생하였던 지점에 시스템의 설치도 필요하나, 향후에는 도로결빙이 발생할 수 있는 지점을 예측하여 설치도 이루어져야 함.- 도로유형별로 영향요인이 다르기에, 도로결빙 발생구간을 예측할 수 있도록 도로유형별 도로결빙 영향요인을 도출함.
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| 연구성과 |
기술적 기대성과 |
○ 도로결빙 사전경고 시스템 개발 성과 사업화 - 개발 성과를 이용해 직접적으로 문제 시 되는 도로 결빙구간에 적용하여 동절기 대형 교통사고 격감.- 사물인터넷으로 연결되는 무선통신기술을 활용한 시스템으로, 해당 구간 현황과 상황에 맞도록 적절한 교통안전시설에 다양한 형태의 응용이 가능함.○ 도로유형별 도로결빙 취약구간 예측 방안 마련- 도로결빙 구간에 대한 정보제공으로 정보의 구체화 및 안전성 증진.- 국내 도로유형에 따른 취약요소 도출로 도로결빙 구간 예측에 활용 가능.- 도로관리자 측면에서의 도로관리 효율성 극대화.- 본 연구 개발 시스템은 네트워크로 연계된 시스템으로 위험지역의 도로나 지역의 상황을 파악할 수 있음.○ 태양광 무선제어 교통관리 기술의 활용 확대- 저전력으로 무선 통신이 가능하며 IoT와 태양광 LED를 융합한 기술로, 도로여건 지역적 제약이 없으며 무선으로 점멸, 점등, 색상변화 등의 제어가 가능함.- 태양광을 이용한 다양한 시설물에 활용 가능.- 도로결빙 경고 안내 이외의 교통안전, 생활안전, 방범, 환경(온실가스, 미세먼지 등)에서의 경고 안내 시스템으로도 활용 가능.- 기술 Data가 누적이 되면 스마트 하이웨어, 스마트시티 사업에 활용하여 기여가 가능함.
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| 사회 경제적 파급효과 |
○ 경제적·산업적 측면- RF 모뎀, 허브(Hub) 및 라우터(Router)만으로 시스템의 설치가 가능하므로, 시공 기간이 단축될 수 있으며 태양광을 이용함으로 친환경, 경제적인 시스템임.- 교통안전시스템의 무선태양광 응용으로 관련분야로 산업 확대가능하고, 향후 획기적인 시장 증대와 기술 수출로 연결될 수 있어 국가경제에도 도움 됨.○ 사회적 측면- 교통사고 관련 사회간접비용은 한 건당 수천에서 수억원으로 추정되며, 해당 기술의 적용으로 하기 [그림 28]와 같이 겨울철 사망사고 최대원인인 도로결빙 관련 교통사고 감소를 유도하여 사회간접비용을 감소시킬 수 있음.- 사회적으로 더 크게 확대해 보면 교통사고를 예방하는 것은 직접적인 피해보다 파급되는 2차, 3차 피해가 더 큰 것이 현실임.- 그러므로 본 과제의 도로결빙 사전 경고시스템은 사회적 행복을 추구하는 기반이라 할 수 있음.
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| 활용방안 |
○ 도로결빙 사전경고 시스템 개발 성과 사업화 - 개발 성과를 이용해 직접적으로 문제 시 되는 도로 결빙구간에 적용하여 동절기 대형 교통사고 격감.- 현재 결빙 시스템이 아닌 태양광 무선 시스템을 양산 판매하고 있으므로 본 연구에서 결빙에 대한 센서의 확립 및 s/w개발, 경고 방법론이 결정이 되면 즉시 상용화 가능 - 상용화 형태: 태양광 무선 결빙 컨트롤 시스템 형식으로 판매 - 수요처: 국토관리청, 지자체, 한국도로공사, 민자 고속도로 등의 도로관리 운영기과(조달청 등록)- 예상 단가: 시스템 구성 여건에 따라 변동되나 개소 당 10,000만원 이상 - 상용화 계획 및 일정: - 연구 종료 시 상용화 완료 및 현장 적용(2022년)- 다양한 시스템의 접목(2023년)- 연구과정 중 판매실시 하도록 하여 2022년에 완성된 시스템 설치 ○ 사업화 모형 수립(BM) 배경- 산업화에 따른 자동차 보급률의 증가로 수반되는 교통사고의 증가는 심각한 사회경제적 피해를 주고 있어 교통안전시설물에 대한 욕구가 급격히 증대되고 있음.- 스마트 교통기술은 다양한 분야, 기능, 현장 조건이 수반되는바 중요도로, 특히 고속도로에서 자주 발생하는 겨울철 도로결빙에 의한 교통사고를 줄이고자 하는 기술을 개발의 필요성을 느끼고, 가장 스마트하고 지역의 제약이 필요없고, 사고를 미리 예측하여 도로결빙에 의한 교통사고를 획기적으로 줄이고자 하는 것임.- 개발된 기술은 국내뿐 아니라 결빙 사고 문제를 겪고 있는 해외에도 당 연구기관의 기존의 판매망 및 적극적 홍보로 거래처를 확보할 수 있음.○ 사업화 모형의 목표 - 현재 우리나라의 도로 여러 곳에 도로결빙 발생이나 각종 도로유지 관리를 위해 센서 등의 방법을 이용하고 있으나 이는 단순히 도로상의 온도 습도를 체크하여 이를 참고로 할 뿐 적극적 예방 시스템이 작동하는 것이 아님.- 또한 도로 등에 묻어 놓은 센서가 정상작동하지 않는 경우가 많음- 이에 그동안 개발되어온 태양광 무선 교통안전 시스템을 도로결빙 시스템에 적용하여, 도로결빙 발생 가능성이 높아지면 여러 방법으로 운전자에게 경고를 주어 획기적인 교통사고를 예방하고 사고의 강도를 줄이도록 하고자 하는 것임.○ 핵심 경쟁 요인- 현재 도로결빙 발생에 대한 표출 기술은 여러 방법이 있으나, 해당 지점에서 직접적인 결빙여부를 추출하거나, 경고등을 하는 것이 아니고, 공간적·시각적 제한도 받고 있음.- 도로결빙 발생시 적극적 해결방법도 중요하지만, 도로결빙 발생 가능성이 높을 때를 분석하고 이에 따른 운전자 및 관리자에게 통보 및 인지시키는 것이 중요한 핵심 경쟁요인임.- 본 시스템이 완벽하게 구현된다면 현재 국내외적으로 본연구와 같은 사업화 된 모델이 없기에 시장을 선점할 수 있을 것이며. 중요한 것은 본 시스템은 당사가 보유하고 있는 태양광 LED 교통안전 시스템과 각종 태양광 유도등 기술은 접목하여 사용하므로 타사가 모방하더라도 태양광 LED Device 등 선행 기술을 가지고 있지 않으면, 단기간 상품화하기 쉽지 않으므로 빠른 개발과 상품화로 일정기간 거의 독점 체계화가 가능할 것으로 판단됨.
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