주메뉴 바로가기 본문바로가기
전체메뉴닫기
SMK 상세보기

SMK 기본정보

SMK 기본정보
기술명 도로분해능 해상도의 태양복사-노면온도-수막두께 정보를 연계한 도로결빙 시공간 예보시스템 개발
개발 배경 및 필요성 ○ 겨울철 이상기온 발생시 결빙사고 치사율 높음
· 기상악화와 도로에 특화된 날씨 정보의 수집 및 공지의 어려움으로 인해 교통사고, 정체, 시설물 파괴 등의 피해가 증가되고 있고, 큰 사회적인 문제가 되고 있는 것이 현 상황임
· 특히 안개, 블랙아이스, 어는비 등 도로교통에 직접적인 영향을 주는 도로위험기상의 발생빈도 증가로 인한 각종 교통사고 및 피해가 증가되고 있으며, 도로위험기상의 정보는 일반 기상정보에서는 얻을 수 없음
· 겨울철 영하 10℃ 추위에서는 빙판길을 예상하고 운전자들은 안전운전에 대한 인지를 하고 있지만, 영하 2℃∼영상 5℃ 내외로 나타날 때에는 운전자의 방심으로 인해 사고발생건수 및 치사율이 높게 나타남

○ 일조시간이 적은 응달지역은 도로결빙 발생이 높음
· 토공부의 포장 온도가 영상이라 하더라도 교량부 노면의 온도는 영하 이하로 떨어질 수 있어 쉽게 결빙이 발생 할 수 있음
· 일조시간이 적은 응달지역은 블랙아이스에 취약하며, 북측사면에 가려진 경우에 교량구간과 동일한 수준의 위험도를 가진다고 볼 수 있음. 터널 진입구간은 대부분 응달이며 결빙에 취약한 것으로 인식되고 있음
· 국토교통부와 한국도로공사의 결빙 취약구간 조사결과, 48번 국도 ‘천등고개(경기도 김포시 고촌읍)’는 낮에도 주변 건물과 지형의 영향으로 고개 정상에서 지하철 김포골드라인 고촌역까지 이르는 약 700m 내리막길 대부분 그늘이 발생함

○ 국지적 측정·모델기반의 기상자료 및 3차원 환경정보를 반영한 도로결빙예측정보 필요
· 결빙사고에 따른 경제적·환경적 손실을 줄이기 위해, 겨울철 도로관리를 위한 도로관리지원, 어는비 예측, 도로결빙예측 등의 시스템이 운영되고 있으나 도로단위에서의 시간별 그림자유무·복사에너지 등이 적용되는 측정·예측모델기반 도로분해능 해상도의 결빙예측정보(결빙지역, 결빙발생 시작과 종료 시간 등)와 객관적인 판단기준 및 통일된 대응체계 구축이 필요함
기술 개요 ○겨울철 국지적 기상의 시공간적 변동에 따라, 도로 노면에 영향을 줄 수 있는 기상·도로환경의 위험요소에 대한 대응력을 높이기 위한 도로분해능 해상도의 도로기하, 음영, 열, 수막의 공간정보를 융합하여 실시간으로 예측하는 모델을 개발

기술의 특장점

기술의 특장점
기존 기술 대비 차별성 ○ 기존 기술은 관측자료, 센싱 기반의 입력에 의한 예측연구가 수행되었음. 통계적 방법에 의한 예측의 경우에는, 기상청 동네예보 등 제공되는 기상자료는 5km 해상도이며 국지적인 기상상황을 고려하기 어려움
○ 기상청에서 제공하는 기상자료보다 도로가 있는 곳에서의 국지적 기상자료 적용이 필요하며, 도로구간별 또는 국지적인 예측을 하기 위해서는 산출하고자 하는 규모 및 해상도에 적합한 입력자료를 구축해야함
○ 도로 표면에서 가장 중요한 환경적 요인인 도로기하구조와 기상학적 요인인 상세 기상변수, 그림자 정보의 실시간 적용이 가능한 태양복사모델과 열수지 기반의 노면온도예측모델의 결합 필요
○ 이에, 열수지 및 물수지(강우·강설에 의한 물저장·눈저장량 계산) 기반의 결빙예측을 통해 대상도로에서의 결빙발생 시작/종료 시간의 예측정보 산출 시스템을 개발
○ 도로 결빙은 기상 및 기후, 도로구조, 주변환경 등 다양한 요인에 따라 상이한 달리 나타날 수 있는바 기존의 도로 결빙 및 사고정보 경험을 통한 사례기반 외 결빙의 잠재적 위험을 갖고 있는 입지적 특성(산악지형, 해안지역 등), 구조적 특성(고가 및 터널 등)의 구간에 대해 국가적 차원에서 통일된 대응체계를 구축
기술 경쟁력 기상청의 예보자료로부터 국지적 환경요소를 적용하여 기계학습기법으로 상세규모 예보자료로 산출하고, 도로단위의 기상자료로 할당함. 도로기하구조를 기본으로 하여, 복사플럭스와 노면온도모델과의 연계, 강수량과 노면수막모델과의 연계를 통해 결합하고 도로의 상태(건조, 습윤, 젖음, 결빙)를 판별, 그 중 결빙 발생지역, 발생·종료시간 정보를 과학적 방법으로 예측함
경제적 효과 ○ 기술이전
추가 확보된 산업재산권의 라이센싱을 통한 경상료 및 기술지도 등을 통한 수익 창출
○ 시범서비스 지역 확대
개발기술을 바탕으로 고속도로, 지자체 등 서비스 영역 확장에 의한 잠재적 수익 창출
○ 연구결과물에 대한 수익확보
시범서비스 운영을 위한 표출시스템 개발 시 최종산출물을 외부로 제공할 수 있도록 시스템 구축 추진

시장성

시장성
시장규모 및 성장성 ○ 국내 도로 결빙 예측 시스템은 약 3개 정도 존재하고 있는 것으로 확인되며(한국도로공사, 한국건설기술연구원, ㈜케이웨더), 대부분 센서기반으로 예측 시간 및 공간적 범위가 한정적임
○ 본 사업에서 개발하고자 하는 기술은 기존 기술대비 예측시간 및 공간의 범위가 제한적이지 않고 다양한 변수를 활용하여 예측함으로써 경쟁력을 갖추고 있음
응용분야(수요처) ○ 기존의 도로결빙 예측시스템 대비 정확성 향상, 편리성 향상 등을 내세워 지자체 및 도로관리기관, 엔지니어링을 대상으로 집중공략
○ G2G: 정부-지방자치단체 저탄소 녹색도시 설계 및 구현을 위한 최적의 솔루션으로 혁신
○ G2B: 정부정책과 연계하여 차별화된 기술(시간절감) 및 경제성(비용절감)을 기반으로 새로운 비즈니스 모델 확산을 통해서 사업을 창의적으로 다각화

연구성과 정보

* 지재권현황
순번 발명의 명칭 출원번호 관리현황
1 도로 시설물에 따른 결빙 음영지역 산출방법 및 장치 10-2020-0143408 출원
2 도로 시설물에 따른 음영지역 산출장치 10-2021-0073692 등록결정

시공실적 및 시제품 현황
시공실적 및 시제품 현황 시제품 제작 개요
○ 시제품명 : 노면결빙 시공간 예보시스템
○ 제작기간 : 2021년 04월∼2021년 11월
○ 목적 : 현장연구에 필요한 자료 수집, 입력, 모의, 출력 체계의 일원화 및 시각화
○ 내용 : 시스템 구축을 위한 DB, 기능, GUI 설계

시제품 제작 내용
○ 노면결빙 예보시스템 기능설계 및 GUI 설계
- 노면결빙 예보시스템 사용자 그룹별 요구사항을 반영한 기능설계와 사용자 그룹의 업무환경에 부합되는 사용자 인터페이스를 설계
- 노면결빙 지점에 대한 온도 및 강수와 같은 정보 표시 기능이 필요하고 휴대용 기기를 통해 접속하여 정보 확인이 가능하도록 설계
- 윈도우 플랫폼 기반의 시스템이 아닌 웹페이지 기반으로 하여 PC와 모바일, 태블릿에서도 확인이 가능하도록 설계
- 메뉴 트리는 2개의 뎁스로 구성하며 메인화면에서는 시스템 소개, 기상 및 관측정보, 노면결빙 예측시스템, 데이터관리, 환경설정 총 5개의 메뉴를 상시로 최상단에 표시하도록 하며 하위 메뉴를 배치하여 조회할 수 있도록 설계

○ 노면결빙 예보시스템 제작 결과
- 상단에는 메인페이지로 돌아올 수 있는 버튼과 프로그램 관리자에게 메일을 보낼 수 있는 페이지로 연결된 버튼, 그리고 로그인과 회원가입으로 구성됨
- 실시간 수집된 기상 및 관측정보 표출, 기상예보 및 도로결빙관련 모델들의 산출자료, 교통정보 등의 표출을 수행하고 실시간으로 해당지역 정보를 나타냄

시제품 활용계획
○ 서비스지역의 확대
- 구현 대상 지역은 초기 테스트베드 현장인 포천지역을 중심으로 제작하고 이후 기능 고도화 후 지역 확대가능함
- 1단계에서는 테스트베드 현장 포천지역 이외 서울을 추가하여 구축함
- 2단계에서는 행정안전부에서 선정한 결빙 상습구간 지역을 대상으로 범위를 확대하고 3단계에서는 3년 이내에 도로결빙으로 인해 사고 발생했었던 지역을 위주로 추가함. 4단계에서는 전국 도로 구간을 대상으로 서비스를 확대함
기술준비도(TRL) 기술개념확립  연구실환경검증  시제품제작  실제환경검증  신뢰성평가  상용품제작
R&D 수행이력 사업명 국토교통기술촉진연구사업
과제명 태양복사-노면수막-도로기하구조를 연계한 도로분해능 해상도 노면온도예측모델 개발
총연구기간 2021-01-01 ~ 2021-12-31
총연구비 210,000,000원

목록

  • 담당부서해당 사업실
  • 담당자과제 담당자
  • 연락처 사업별 담당부서 보기