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핵심기술
본 연구과제는 고효율/경량의 수동식 자가발전기를 설계 제작하며, 초경량 V/UHF의 무선 송신기 설계 제작, 초경량/고출력의 수중음향송신기(SONA)의 설계 제작, 수중 깊이 센서와 방수형 동작스위치 및 순간충격감지 회로 연구개발, 배터리 충전 및 외부 출력장치의 연구개발이 핵심기술이다.

최종목표
본 연구과제는 자연재해시 조난자의 위치를 구조자에게 빠른시간에 알림으로써 신속히 구조될 수 잇도록 하는데 목적이 있다.
자가발전장치를 개발하여 조난자 스스로 전력을 발전한 후, 그 전력을 이용하여 육상

핵심기술
본 연구과제는 고효율/경량의 수동식 자가발전기를 설계 제작하며, 초경량 V/UHF의 무선 송신기 설계 제작, 초경량/고출력의 수중음향송신기(SONA)의 설계 제작, 수중 깊이 센서와 방수형 동작스위치 및 순간충격감지 회로 연구개발, 배터리 충전 및 외부 출력장치의 연구개발이 핵심기술이다.

최종목표
본 연구과제는 자연재해시 조난자의 위치를 구조자에게 빠른시간에 알림으로써 신속히 구조될 수 잇도록 하는데 목적이 있다.
자가발전장치를 개발하여 조난자 스스로 전력을 발전한 후, 그 전력을 이용하여 육상 또는 해상에서 VHF/UHF로 전파를 송신하며, 조난자가 해상에서 불행하게 사망하여 표류할 경우 수중음향 송신기(SONA)가 작동되어 시신수습에 도움이 될 수 있도록 연구개발하였다. 또한, 부가기능으로 영상 및 음성 저장 장치를 탑재하여 재난시의 상황정보를 저장할 수 있도록 개발되었다.
자가발전장치는 전력발생 출력이 250mW이상, 무선송신기 출력은 100mW이며, 통달거리는 1km 정도이고, 수중음향 송신기는 100dB로 통달거리 500m 이상이 최종 목표이다.

개발내용 및 결과
1. 자가발전기
자가발전기 구조는 중심부에 영구자석으로 이루어져 있는 로터(Rotor)와 외곽에 Core와 Coil로 되어있는 스테이터(Stator)로 구성되어 있다. 로터의 회전 수에 비례하여 전압이 발생되는 구조이다.
1차년도는 AFPM 방식의 자가발전기를 설계, 제작하였으며, 사람이 수동으로 조작하기 쉽도록 자가발전기 내부에 유성기어방식의 증속기를 개발, 설치하여 낮은 회전수에서도 정격출력(250mW이상)이 출력되도록 설계, 제작하였다.
크기 축소 및 효율증대를 위하여 2차년도는 RFPM 방식의 자가발전기를 연구, 개발하였으며, 발전기 출력이 1,600mW가 되도록 최종제품을 완성하였다.

2. 무선송신기
재난시 본인의 위치를 알릴 수 있도록 전파(Radio)를 송신하는 무선송신장치는 기본 주파수를 X-tal로 발진한 후 증배(×13,000배) 하여 406MHz 가 되도록 한다.
또한 발진세력을 증폭하여 100mW(20dB)를 안테나(Antenna)를 통하여 전파를 송신할 수 있도록 설계, 제작하였다.
실제 RF-module 크기는 16×30×4mm, 무게 2g 정도로 초경량으로 설계, 제작하였다.

3. 수중 음향 송신기
해상에서 조난시 자가발전장치에 장착되어 있는 무선송신기 신호가 송출된다. 하지만 조난자가 구조되지 못하고 사망하여 표류할 경우 자가발전장치에 장착되어 있는 “수중음향송신기”가 작동되도록 설계, 제작되었다.
기본원리는 수중에서 음파를 잘 전달할 수 있도록 압전세라믹(PZT)에 일정한 주파수의 전압을 인가하여 압전세라믹(PZT)이 수축, 팽창을 반복하며 수중에 압력을 가하여 수중음파가 최대한 멀리 도달할 수 있도록 설계, 제작하였다.
음압 주파수를 80~110KHz, 음압레벨은 130dB 이상으로 설계, 제작하였다. 또한, 수중 깊이를 측정하여 자동으로 수중음향송신기가 작동할 수 있도록 수중음압센서를 설계, 제작하여 장착하였다.

4. 부가기능
조난자가 위급상황의 정보를 향후에 이용하기 위하여 저장할 수 있도록 CCD-Camera(1280×720)와 녹음용 마이크를 사용할 수 있도록 운영체계를 설계, 제작하였다.
또한, 조난자가 위급상황에서 동작스위치를 작동시킬 시간적 여유가 없을 경우, 충격에 의하여 기능이 동작될 수 있도록 충격센서(3G이상 충격에 동작) 기능을 설계, 제작하였다.

기술개발 배경
화석연료인 석탄, 기름의 사용으로 인하여 대기 중 이산화탄소 농도가 높아지고 있다. 그 후유증으로 대기 중 지구온난화가 가속되고 있으며, 최근 100년 이전에 비하여 지구 평균 온도가 0.74도가 높아졌다. (근거:UN기후변화협약 자료)
그에 따라 지구 여러 지역에서 태풍, 허리케인, 지진, 해일 등이 발생되고 있다.
최근 환태평양 “불의 고리” 주변에서 발생한 지진이 2016년 11월에 강도 평균 6.7의 지진이 6회, 2016년 12월에 강도 평균 7.5의 지진이 5회 정도 발생되었으며 향후에도 빈도와 강도가 조금씩 증가될 것으로 예측된다. 우리나라도 2016.9.12 경주 지진을 시작으로 2017.1.6 현재 총 562회 여진이 지진이 발생되었다. 이러한 자연재해 발생 시 조난자가 발생할 확률이 높으며, 재난 상황에서 최대한 신속히 구조될 수 있도록 조난자의 위치를 알려 신속히 구출함으로써 “사회적 비용”이 크게 절감될 수 있다.
일반적인 배터리 구동방식의 구조 호출 신호장치는 24~72시간 정도의 시간을 유지할 수 있어서 사용상 제약이 있다. 따라서 조난자 스스로 전력을 발전하여 구조될 때 까지 지속적으로 구출신호를 송신할 수 있는 장치가 필요하다. 이러한 이유로 “자연재해시 조난상황 대비용 자가발전장치”의 개발이 필요한 연구개발 배경이다.

핵심개발 기술의 의의
본 연구 개발의 핵심기술은 크게 2가지로 분류된다.
1. 초경량 자가발전기 기술
초소형 자가발전기는 수동으로 구동하여 전력을 발전하는 발전기이며, 휴대가 간편하도록 크기가 작고 무게가 가벼워야 한다.
또한, 수동가동으로 회전수가 낮아야 하며 효율이 높아야 한다.
본 연구개발에 적용한 기술은 회전수 증속을 위하여 유성기어를 설계, 제작하였다. 일반적으로 유성기어를 사용할 경우 발전기 본체위에 적충하기 때문에 두께가 두꺼워지고 무게가 무겁다.
본 연구개발은 발전기의 로터(Rotor) 내부에 유성기어를 탑재하는 기술적으로 난이도 있는 기법을 연구하여 두께를 약 40% 줄이고, 무게 또한 20% 정도 절감하는 기술을 개발하였다. < 특허증속기 일체형 발전기 >

2. 수중음향송신기 기술
물속에서 전파는 전달되지 않는다. 매질이 유체인 물은 초음파를 사용해야 정보를 멀리 전달할 수 있다.
본 연구개발은 조난자의 위치신호를 물속(수중)에서 전달할 수 있도록 설계, 제작하였으며 크기와 부피가 초소형이 되도록 구동회로를 연구 개발하였다. 조난자의 구조 등을 위하여 개인의 위치를 수중음향으로 전달하는 방법은 세계 최초로 인정 될 수 있다. < 특허 개인용 비상신호 저장 및 발생장치 >

적용 분야
- 본 기술은 향후 유사장치에 적용 가능하며, 축적한 기술력을 타제품에 적용가능성이 높다고 할 수 있다.
1. 육상용 구난용 : 지진, 태풍, 터널붕괴, 비행기 승무원, 레져
2. 해상용 구난용 : 태풍, 쓰나미, 해상 선박사고
3. 특수용 구난용 : 경찰, 해경, 소방, 특수요원

(출처 : 최종보고서 초록 4p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 기술개발사업 최종보고서 초록 ... 3
• 기술개발사업 주요 연구성과 ... 10
• 목차 ... 14
• 제 1 장 서론 ... 15
• 제 1 절 과제의 개요 ... 15
• 제 2 장 과제 수행의 내용 및 결과(기술개발 내용 및 방법) ... 19
• 제 1 절 최종 목표 및 평가 방법 ... 19
• 제 2 절 연차별 개발 내용 및 개발 범위 ... 21
• 제 3 절 수행 결과의 보안등급 ... 23
• 제 4 절 유형적 발생품(연구시설, 연구장비 등) 구입 및 관리 현황 ... 23
• 제 3 장 결과 ... 24
• 제 1 절 연구개발 최종 결과 ... 24
• 1. 연구개발 추진 일정 ... 24
• 2. 연구개발 추진 실적 ... 26
• 3. 기술개발 결과의 유형 및 무형 성과 전체를 기재 ... 27
• 제 2 절 연구개발 추진 체계 ... 46
• 1. 각 기관/기업별 역할 및 추진 내역 ... 46
• 2. 참여기관 인증시험 결과 및 내용 ... 47
• 제 3 절 고용 창출 효과 ... 54
• 제 4 절 자체보안관리진단표 ... 55
• 제 4 장 사업화 계획 ... 56
• 제 1 절 시장 현황 및 전망 ... 56
• 제 2 절 사업화 계획 ... 58
• 1. 마케팅 계획 ... 58
• 2. 국내 예상 시장 ... 58
• 3. 판매 계획 ... 59
• 제 3 절 향후 추가 기술 개발 계획(개발기술 응용 등) ... 59
• 부록 : 세부성과자료 ... 60
• 끝페이지 ... 68