[국내논문]영상정합 기술을 활용한 터널관리시스템의 운영 효율성 제고를 위한 콘텐츠 연구 A Study on the Contents for Operation of Tunnel Management Systems Using a View Synthesis Technology원문보기
한국은 산지가 많은 지형적인 특징으로 터널이 많고, 지형적 특성 극복을 위해 터널의 길이도 점차 장대화되고 있는 중이다. 사고 감소를 위한 노력에도 불구하고 터널내 사고는 지속적으로 증가하고 있어 터널관리시 현 터널관리 콘텐츠의 문제점 및 개선에 대한 필요성이 대두되고 있다. 터널관리시스템은 전통적으로 방재기능 중심으로 운영되고 있어 터널관리자들이 섬세한 교통류를 관리하기 위한 콘텐츠들은 대부분을 CCTV영상에 의존하는 경향이 크다. 이에 본 논문은 IPA 기법을 활용하여 현재의 터널관리시스템 콘텐츠를 조사하여, 중요도는 높으나 만족도는 상대적으로 낮은 중점개선 콘텐츠(돌발상황 관리 지원, 돌발상황 2차사고 관리 지원, 교통류의 모니터링)를 도출하였다. 또한 이들 콘텐츠의 만족도가 떨어지는 이유를 터널관리자를 대상으로 설문조사하여 직관적 이해가 떨어지는 CCTV영상을 원인으로 판단하였다. 도출된 문제점 극복을 위해 영상정합기술을 활용하여 개별 CCTV를 평면화하여 위에서 아래로 내려다 보이는 새로운 영상을 제공하기 위한 시스템을 개발하고, 이를 테스트하여 콘텐츠 개선 전략을 수립하였다. 신규 콘텐츠는 터널관리자를 대상으로 만족도 조사를 재시행 하였으며 5점 만점에 4.2점이 도출되었다. 이를 통해 신규 콘텐츠의 활용성을 확인하였으며, 장대터널의 증가 및 해저터널 건설 등이 추진되고 있는 현 시점에서 정책적 활용이 기대된다.
한국은 산지가 많은 지형적인 특징으로 터널이 많고, 지형적 특성 극복을 위해 터널의 길이도 점차 장대화되고 있는 중이다. 사고 감소를 위한 노력에도 불구하고 터널내 사고는 지속적으로 증가하고 있어 터널관리시 현 터널관리 콘텐츠의 문제점 및 개선에 대한 필요성이 대두되고 있다. 터널관리시스템은 전통적으로 방재기능 중심으로 운영되고 있어 터널관리자들이 섬세한 교통류를 관리하기 위한 콘텐츠들은 대부분을 CCTV영상에 의존하는 경향이 크다. 이에 본 논문은 IPA 기법을 활용하여 현재의 터널관리시스템 콘텐츠를 조사하여, 중요도는 높으나 만족도는 상대적으로 낮은 중점개선 콘텐츠(돌발상황 관리 지원, 돌발상황 2차사고 관리 지원, 교통류의 모니터링)를 도출하였다. 또한 이들 콘텐츠의 만족도가 떨어지는 이유를 터널관리자를 대상으로 설문조사하여 직관적 이해가 떨어지는 CCTV영상을 원인으로 판단하였다. 도출된 문제점 극복을 위해 영상정합기술을 활용하여 개별 CCTV를 평면화하여 위에서 아래로 내려다 보이는 새로운 영상을 제공하기 위한 시스템을 개발하고, 이를 테스트하여 콘텐츠 개선 전략을 수립하였다. 신규 콘텐츠는 터널관리자를 대상으로 만족도 조사를 재시행 하였으며 5점 만점에 4.2점이 도출되었다. 이를 통해 신규 콘텐츠의 활용성을 확인하였으며, 장대터널의 증가 및 해저터널 건설 등이 추진되고 있는 현 시점에서 정책적 활용이 기대된다.
In South Korea, there are a large number of tunnels because of the mountainous terrain, and to overcome this characteristics, lengths of tunnels are more longer than existing tunnels. The need to improvement current tunnel management contents is giving rise for accidents in tunnel section is continu...
In South Korea, there are a large number of tunnels because of the mountainous terrain, and to overcome this characteristics, lengths of tunnels are more longer than existing tunnels. The need to improvement current tunnel management contents is giving rise for accidents in tunnel section is continuously increased although lots of efforts to reduce the accidents. Conventionally, disaster prevention have been focused on the Tunnel Management Systems, tunnel operators generally tend to depend on CCTV images for most contents of detailed traffic flow managing. In this paper, investigation about current Tunnel Management Systems contents using IPA survey was conducted, and Priority Improvement Contents(Accident Situation Management Support, 2nd Accident Management Support, Traffic Flow Monitoring), which importance are high, but satisfaction are low, are deducted. Also, CCTV images, lack intuitive understanding, are judged as a main cause of low satisfaction of those contents. To overcome those limitations of the existing Tunnel Management Systems, this study sought to develop a technology for the synthesis of road images to derive traffic information from synthesis images, and the contents improvement stragegy is established. Tunnel operators-oriented satisfaction survey on new contents was carried out, and scored 4.2 on a 5-point scale. This has confirmed that the availability of new contents and at this stage, with pushing ahead of long-tunnels and undersea tunnels construction, politic applications are expected.
In South Korea, there are a large number of tunnels because of the mountainous terrain, and to overcome this characteristics, lengths of tunnels are more longer than existing tunnels. The need to improvement current tunnel management contents is giving rise for accidents in tunnel section is continuously increased although lots of efforts to reduce the accidents. Conventionally, disaster prevention have been focused on the Tunnel Management Systems, tunnel operators generally tend to depend on CCTV images for most contents of detailed traffic flow managing. In this paper, investigation about current Tunnel Management Systems contents using IPA survey was conducted, and Priority Improvement Contents(Accident Situation Management Support, 2nd Accident Management Support, Traffic Flow Monitoring), which importance are high, but satisfaction are low, are deducted. Also, CCTV images, lack intuitive understanding, are judged as a main cause of low satisfaction of those contents. To overcome those limitations of the existing Tunnel Management Systems, this study sought to develop a technology for the synthesis of road images to derive traffic information from synthesis images, and the contents improvement stragegy is established. Tunnel operators-oriented satisfaction survey on new contents was carried out, and scored 4.2 on a 5-point scale. This has confirmed that the availability of new contents and at this stage, with pushing ahead of long-tunnels and undersea tunnels construction, politic applications are expected.
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문제 정의
즉 터널의 교통사고 예방기능을 확보하기 위해서는 터널의 관제기능을 향상시키는 새로운 기술을 활용한 터널관리콘텐츠가 필요함을 의미하는 것이다. 이에 본 논문은 현재 터널관리시스템 콘텐츠들의 문제점을 진단하고, 새로운 영상기술을 접목하여 운영 효율성, 특히 교통사고 예방을 제고할 수 있는 터널관리시스템의 신규 콘텐츠를 제시하였다.
본 연구에서 터널관리시스템 콘텐츠 발굴을 위하여 기존에 운영 중인 터널관리시스템의 콘텐츠들을 조사 정리하였다. 현제 적용중인 터널관리시스템 콘텐츠의 진단을 위해 터널관리시스템을 직접 운영 및 관리하는 터널관리사무소 소장 및 실무자를 대상으로 2014년 8월부터 9월까지 1달간 IPA (Important Preference Analysis, 이하 IPA) 분석을 시행하였다.
본 연구에서는 터널관리시스템을 운영하는 5개 터널 관리사무소를 직접 방문하여 콘텐츠를 조사하였다. [표 1]은 조사를 위해 방문한 터널의 현황이다.
터널관리시스템은 특정 관리자가 활용하는 시스템적 특성으로 인하여 해당 시스템의 문제점 및 개선사항은 직접 활용하는 담당자가 가장 잘 인지하고 있다. 따라서 본 연구에서는 고속국도, 국도, 시도 및 지방도 등 국내에서 운영 중인 다양한 도로에 위치한 터널의 터널관리소 소장 및 부문별 책임자 25명을 대상으로 현 터널 관리시스템 콘텐츠 현황 및 IPA 조사를 시행하였다
본 연구에서는 터널관리시스템의 문제점을 도출하기 위해서 IPA 분석을 시행하였다. IPA 분석은 마케팅에 많이 이용하는 기법으로 측정된 성과요인과 우선순위를 상대적인 중요도와 만족도(선호도)를 비교하여 분석하는 기법이다.
본 논문에서는 IPA를 통해 도출된 보완이 필요한 콘텐츠를 개선하기 위한 방법으로 영상기반 기술을 활용한 방법으로 제시하였다. 터널의 영상은 CCTV를 기반으로 한다.
이에 본 논문은 새로운 CCTV영상 기술을 활용한 콘텐츠 개선방안을 찾고자하였고, 돌발 상황관리와 교통류 모니터링을 지원하기 위해서는 영상을 정합하는 기술을 활용하는 것이 가장 적합하다고 판단하였다.
본 논문에서는 IPA분석에 의해 중점개선항목으로 도출된 3개의 콘텐츠의 활용성을 높이기 위해서 개별 CCTV 영상을 정합하여 제공하는 방안을 고안하였다. 영상의 정합은 [그림 7]과 같이 개별영상에서 특징점(Point of Interest, POI)을 찾은 후, POI 점들을 경계로 화면을 평면(plane)으로 변환한 후, Image Rectification(화면 교정) 기법을 활용하여 왜곡된 화면을 교정한다.
본 연구에서는 IPA 분석결과로 도출된 3개 콘텐츠(돌발상황 관리지원(B2), 돌발상황 2차사고 관리지원(B3), 교통류 모니터링 관리지원(C3))의 기능 개선을 영상정합기술을 이용하여 구현하고자 하였다. 터널관리자에게 실질적으로 도움이 될 수 있는 직관적인 모니터링이 가능한 상황판을 [그림 9]와 같이 구성하였다.
본 연구에서는 현 터널관리시스템에서 활용중인 콘텐츠 진단을 위해 터널관리시스템 관리자 25명을 대상으로 IPA 조사를 시행하였으며, 그 결과 돌발상황관리, 교통류 모니터링, 돌발상황 2차사고관리 등 현 터널관리시스템 콘텐츠 중 개선이 시급한 항목을 도출하였다. 도출된 콘텐츠는 CCTV 영상을 기반으로 제공되는 콘텐츠라는 공통적인 특징이 있으며, CCTV 영상을 통해 수집된 영상의 촬영 위치가 정확히 어느 지점인지 알기 어렵기 때문에 개선이 필요한 항목이다.
제안 방법
본 연구에서 터널관리시스템 콘텐츠 발굴을 위하여 기존에 운영 중인 터널관리시스템의 콘텐츠들을 조사 정리하였다. 현제 적용중인 터널관리시스템 콘텐츠의 진단을 위해 터널관리시스템을 직접 운영 및 관리하는 터널관리사무소 소장 및 실무자를 대상으로 2014년 8월부터 9월까지 1달간 IPA (Important Preference Analysis, 이하 IPA) 분석을 시행하였다. 이를 통해 터널관리에 반드시 필요하고 중요한 콘텐츠이나 활용성 등 기능적 측면에서 한계가 있어 개선이 필요한 터널관리 콘텐츠항목을 도출하였다.
현제 적용중인 터널관리시스템 콘텐츠의 진단을 위해 터널관리시스템을 직접 운영 및 관리하는 터널관리사무소 소장 및 실무자를 대상으로 2014년 8월부터 9월까지 1달간 IPA (Important Preference Analysis, 이하 IPA) 분석을 시행하였다. 이를 통해 터널관리에 반드시 필요하고 중요한 콘텐츠이나 활용성 등 기능적 측면에서 한계가 있어 개선이 필요한 터널관리 콘텐츠항목을 도출하였다. 선정된 개선요구 콘텐츠의 문제점을 극복하기 위해 새롭게 연구 개발된 영상기술을 테스트하여 기존 콘텐츠들의 문제점을 극복하는 신규 터널관리시스템의 콘텐츠를 구성하였다.
이를 통해 터널관리에 반드시 필요하고 중요한 콘텐츠이나 활용성 등 기능적 측면에서 한계가 있어 개선이 필요한 터널관리 콘텐츠항목을 도출하였다. 선정된 개선요구 콘텐츠의 문제점을 극복하기 위해 새롭게 연구 개발된 영상기술을 테스트하여 기존 콘텐츠들의 문제점을 극복하는 신규 터널관리시스템의 콘텐츠를 구성하였다. 신규 터널관리시스템 콘텐츠를 대상으로 기존 개선이 필요한 항목의 문제점을 극복할 수 있는지에 대해 터널관리자를 대상으로 재소사를 시행하여 그 효과를 알아보았다.
선정된 개선요구 콘텐츠의 문제점을 극복하기 위해 새롭게 연구 개발된 영상기술을 테스트하여 기존 콘텐츠들의 문제점을 극복하는 신규 터널관리시스템의 콘텐츠를 구성하였다. 신규 터널관리시스템 콘텐츠를 대상으로 기존 개선이 필요한 항목의 문제점을 극복할 수 있는지에 대해 터널관리자를 대상으로 재소사를 시행하여 그 효과를 알아보았다. [그림 1]은 연구방법과 순서를 개략적으로 표현한 본 연구의 흐름도이다.
이와 같은 터널관리사무소의 영상콘텐츠의 문제점 및 IPA 조사결과 도출된 현 콘텐츠의 한계를 극복하기 위해 적용하고자 개별 영상을 합치는 기술(영상정합기술, View Synthesis Technology)을 적용하였다. [그림 4]는 사진 27장을 정합한 결과이다.
분석은 터널관리시스템을 운영하는 터널관리자 25인을 대상으로 2015년 8월에서 9월까지 진행하였다. 설문은 콘텐츠에 대한 우선 최상위요소로 방재 관리, 교통안전 관리, 교통류 관리의 중요도와 만족도(선호도)를 5점 척도로 시행하였다. 다음으로 방재관리의 하위요소 6개 콘텐츠, 교통안전 관리의 하위요소 6개 콘텐츠, 교통류 관리의 하위요소 4개 콘텐츠의 중요도와 만족도를 조사하였다.
설문은 콘텐츠에 대한 우선 최상위요소로 방재 관리, 교통안전 관리, 교통류 관리의 중요도와 만족도(선호도)를 5점 척도로 시행하였다. 다음으로 방재관리의 하위요소 6개 콘텐츠, 교통안전 관리의 하위요소 6개 콘텐츠, 교통류 관리의 하위요소 4개 콘텐츠의 중요도와 만족도를 조사하였다. 분석결과는 [그림 5]와 같다.
본 논문에서는 IPA분석에 의해 중점개선항목으로 도출된 3개의 콘텐츠의 활용성을 높이기 위해서 개별 CCTV 영상을 정합하여 제공하는 방안을 고안하였다. 영상의 정합은 [그림 7]과 같이 개별영상에서 특징점(Point of Interest, POI)을 찾은 후, POI 점들을 경계로 화면을 평면(plane)으로 변환한 후, Image Rectification(화면 교정) 기법을 활용하여 왜곡된 화면을 교정한다. 그 후 색깔 등을 주변 화면들과 비슷하게 바꾸어주는 작업(Color Blending)을 수행한 후, 평면영상을 합성하게 된다.
본 연구에서는 이를 극복하기 위해 다중영상정합기술을 이용하여 복수대의 CCTV영상을 단일영상으로 정합하여 제공하는 영상콘텐츠를 제시하였으며, 단순 영상콘텐츠의 제공뿐만 아니라 돌발영상의 제공, 교통소통상태정보 등 터널 내부의 상황을 직관적으로 판단할 수 있는 콘텐츠를 추가로 구성하였다. 신규 콘텐츠에 대한 만족도를 터널관리시스템 관리자를 대상으로 재조사를 시행한 결과 현 터널관리시스템의 개선이 필요하다고 도출된 항목을 중심으로 보완이 가능하다는 결과를 도출하였다.
대상 데이터
본 연구에서는 앞선 [표 2]와 같이 도출된 터널관리시스템 콘텐츠를 대상으로 IPA 분석을 시행하였다. 분석은 터널관리시스템을 운영하는 터널관리자 25인을 대상으로 2015년 8월에서 9월까지 진행하였다.
본 연구에서는 앞선 [표 2]와 같이 도출된 터널관리시스템 콘텐츠를 대상으로 IPA 분석을 시행하였다. 분석은 터널관리시스템을 운영하는 터널관리자 25인을 대상으로 2015년 8월에서 9월까지 진행하였다. 설문은 콘텐츠에 대한 우선 최상위요소로 방재 관리, 교통안전 관리, 교통류 관리의 중요도와 만족도(선호도)를 5점 척도로 시행하였다.
이론/모형
본 논문에서는 IPA를 통해 도출된 보완이 필요한 콘텐츠를 개선하기 위한 방법으로 영상기반 기술을 활용한 방법으로 제시하였다. 터널의 영상은 CCTV를 기반으로 한다. 하지만 터널의 CCTV는 관리자들의 영상모니터링은 유고시 사고발생 위치와 유고 원인 등을 조속히 파악하기에 어렵다.
성능/효과
이는 상기 3개 콘텐츠는 터널관리자가 터널관리에 매우 중요도가 높은 반면, 지원되는 콘텐츠의 질은 다소 만족하지 않음을 의미한다. 선정된 3개 콘텐츠는 모두 영상관제와 관련된 콘텐츠로 현재 터널관리시스템에서 터널관리자에게 제공하는 영상콘텐츠(CCTV영상)의 품질을 향상시킬 필요성이 있는 것으로 판단된다.
[그림 9]의 상황판 구성(안)을 터널관리자에게 설명한 후, 영상 정합 기술이 도입되었을 때 가장 효과가 높을 콘텐츠에 대해 설문을 시행하였으며, 그 결과는 [표 4]와 같다. 본 논문의 IPA 결과에서 선정된 3개의 콘텐츠들 중에 돌발상황 관리지원(B2), 교통류 모니터링 관리지원(C3)이 동일한 점수로 1순위를 차지하였다. 또한 돌발상황 2차사고 관리지원(B3)도 5순위로 도입 후 효과가 높은 것으로 조사되었다.
또한 돌발상황 2차사고 관리지원(B3)도 5순위로 도입 후 효과가 높은 것으로 조사되었다. 그 결과 4점 만점을 기준으로 조사한 콘텐츠별 개선점수가 4.2점으로, 신규콘텐츠의 터널관리사무소 적용시 운영 효율성을 증대시키는데 기여할 수 있다고 판단하였다.
본 연구에서는 이를 극복하기 위해 다중영상정합기술을 이용하여 복수대의 CCTV영상을 단일영상으로 정합하여 제공하는 영상콘텐츠를 제시하였으며, 단순 영상콘텐츠의 제공뿐만 아니라 돌발영상의 제공, 교통소통상태정보 등 터널 내부의 상황을 직관적으로 판단할 수 있는 콘텐츠를 추가로 구성하였다. 신규 콘텐츠에 대한 만족도를 터널관리시스템 관리자를 대상으로 재조사를 시행한 결과 현 터널관리시스템의 개선이 필요하다고 도출된 항목을 중심으로 보완이 가능하다는 결과를 도출하였다.
후속연구
그림에서와 같이 터널관리자의 위치판단을 위한 정합영상과 함께 상황판단을 지원하기 위한 정합영상 구간의 교통량, 속도 등을 함께 제공하며, 정합된 영상에서의 낙하물 등의 돌발상황 원인 분석도 지원이 가능하다. 테스트 영상은 IPA분석결과로 도출된 3개의 중점 개선콘텐츠의 개선 효과가 클 것으로 기대된다.
이와 같은 관점에서 터널 내부의 관리목적으로 활용중인 콘텐츠의 중요성이 더욱 부각되고 있다. 신규 콘텐츠의 적용은 현장의 의지, 정책결정자의 노력 등이 동반되어야 하는 사항으로 판단되나, 장대터널 및 해저터널은 본 연구에서 제시한 영상정합 기술을 이용한 신규 콘텐츠의 활용성이 더욱 높을 것으로 기대된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
터널의 장점은 무엇인가?
배경 및 목적 우리나라에는 산지가 많은 지형적인 이유로 많은 터널을 건설하여 운영 중에 있다. 터널은 공사비가 많이 소요되는 반면, 환경훼손을 최소화하며 교통수단의 이동 효율성을 높일 수 있는 장점이 있다. 이와 같은 이유로 도로터널은 2005년 이래로 매년 평균 10.
국내의 터널관리시스템을 규정하는 지침에는 어떤 것들이 있는가?
국내의 터널관리시스템을 규정하는 지침은 ‘도로터널 방재 시설 설치 및 관리지침[4]’ 및 ‘도로안전시설 설치 및 관리지침[5]’ 등이 있다. [4]는 터널을 방재 시설로 규정하고, 도로터널 방재 시설의 계획, 설계, 시공 및 관리 시 적용해야 할 최소한의 기술기준을 규정하고 있다.
IPA 분석을 통해 도출한 터널관리 콘텐츠의 문제점을 극복하기 위해 적용한 방법은?
이를 통해 터널관리에 반드시 필요하고 중요한 콘텐츠이나 활용성 등 기능적 측면에서 한계가 있어 개선이 필요한 터널관리 콘텐츠항목을 도출하였다. 선정된 개선요구 콘텐츠의 문제점을 극복하기 위해 새롭게 연구 개발된 영상기술을 테스트하여 기존 콘텐츠들의 문제점을 극복하는 신규 터널관리시스템의 콘텐츠를 구성하였다. 신규 터널관리시스템 콘텐츠를 대상으로 기존 개선이 필요한 항목의 문제점을 극복할 수 있는지에 대해 터널관리자를 대상으로 재소사를 시행하여 그 효과를 알아보았다.
Y. C. Huang, C. H. Wu, and C. J. H. Jovan, "Using Importance-Performance Analysis in Evaluating Taiwan Medium and Long Distance National Highway Passenger Transportation Service Quality," Journal of American Academy of Business, Vol.8, No.2, pp.98-104, 2000.
한국건설기술연구원, 차세대 도로교통정보 고도화 기술개발 사업, 주요사업 5차년도 보고서, 2015.
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