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핵심기술
• IoT 기반의 센서측정노드와 대규모 데이타 수집 시스템(DAS)
• 신호분석/예측/이상탐지 알고리즘의 실시간 연산 및 로직 처리 플랫폼
• 대규모 정보 분석 및 통계 처리가 가능한 HMI 및 원격접속 서비스

최종목표
• IoT 방식의 대규모 산업시설용 SCADA 서비스 플랫폼 기반의 IoT 센서노드, DAS, HMI 서비스 기능으로 구성된 산업용 대용량 보일러 튜브의 온도 감시와 정비관리 시스템의 개발

• 개발 최종 결과물(제품)
- IoT 기반의 센서노드
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핵심기술
• IoT 기반의 센서측정노드와 대규모 데이타 수집 시스템(DAS)
• 신호분석/예측/이상탐지 알고리즘의 실시간 연산 및 로직 처리 플랫폼
• 대규모 정보 분석 및 통계 처리가 가능한 HMI 및 원격접속 서비스

최종목표
• IoT 방식의 대규모 산업시설용 SCADA 서비스 플랫폼 기반의 IoT 센서노드, DAS, HMI 서비스 기능으로 구성된 산업용 대용량 보일러 튜브의 온도 감시와 정비관리 시스템의 개발

• 개발 최종 결과물(제품)
- IoT 기반의 센서노드
- 대규모 센서정보(온도, 압력, 진동, 유량, 소음) 수집(DAS) 처리 S/W
- 대규모 신호처리와 이상징후 검출, 신호의 통계 및 분석 HMI S/W
- 모바일 원격 상시 모니터링 APP

개발내용 및 결과
• IoT 기반의 대용량 센서측정망(산업 시설용 SCADA) 구성 기술 개발
- IoT 메시지 전달 프로토콜(수집, 제어 메시지)
- Legacy 센서 메시지 전달 프로토콜 호환 기술
• IoT 센서 노드 개발
- 12채널 16비트 ADC 신호(온도, 압력, 유량, 진동) 입출력
- 이더넷 통신 인터페이스(100Mbps)
- 고온 온도센서(100℃, 발전소 튜브감시용)
• IoT 연동형 DAS 서버(DB 서버 포함) 개발
- 대용량 데이터 수집 및 신호처리(10,000Point x 2회/초 = 20,000샘플링)
- IoT 기기간 협업 로직 처리부(경보 및 제어)
- 이상 예측 및 경보 알림 서비스
• 대용량 HMI 관리 서버 개발
- 3D 신호(온도) 분포 실사(20fps)
- 수집신호(보일러 튜브의 온도, 압력) 특성 및 통계 분석
- 이상유무 분석 및 정비 관리 통계분석
- 예측 및 제어 로직 알고리즘 편집 기능(현장별 경험 및 이력정보)
- Web 기반 관제 UI 서비스
• 모바일 현장 관리 APP 및 보안 모듈 개발
• 통합 시험 및 정량적 평가(KOLAS 디지털온도계인증, TTA 평가시험, KCT SW)

기술개발 배경
• IoT와 원격 서비스의 발전에도 불구하고, 시스템의 안정적 운영의 신뢰성을 중요시하는 발전관련 감시 시스템 같은 분야는 새로운 기술이나 제품의 적용에 소극적이며 보수적이기 때문에 관련 시스템의 국산화에 대한 대책이 필요함

• 또한 이들 분야는 내부망의 노출이나 보안성에 매우 민감하기 때문에 인터넷이나 원격접근 서비스를 허용하지 못하고 있는 실정인데, 현장에서는 보안기능 강화를 통한 모바일과 원격 근무환경에서 상시적이고 실시간 모니터링이 가능한 서비스에 대한 요구가 증가되고 있음

• 본 과제의 기술 개발 결과물을 활용하여, 발전소의 대규모 보일러 튜브의 온도 정보감시를 통해 공정 시설의 이상 유무를 관측하거나 정비 정보를 관리할 수 있는 BTLD나 BTMS 서비스 시스템을 고도화하여 사업추진시 경쟁력을 확보하고자 함(기존 단순히 정보를 획득한 후 임계치 기반의 경보만 울리는 DAS 서비스를 보일러의 열 분포/신호 특성 분석, 이상 징후의 예측, 튜브수명 예측등 정비 서비스를 보강한 관제 서비스)

• 기존 방식대비, IoT 방식 SCADA 시스템은 정보의 수집 및 처리능력, 처리속도, 로직의 다양성등이 고도화될 수 있어 본 플랫폼 이용시 다양한 분야(선박, 제조공장 FMS, 대형건물 BMS, 국방시설, 대규모 환경감시)에서 사업을 추진해 나갈 수 있을 것으로 기대함

핵심개발 기술의 의의
• RS485 라인의 Modbus 프로토콜을 사용하는 기존 재래식 온도감시 센서망의 한계 개선(실시간 처리량, 처리속도, 네트워크 접근성)
• 보일러 온도 감시 기술의 고도화(IoT, 모바일화)를 통해 IP망의 패킷 전송 우회 기술을 적용하여 장비 이중화 없이도 내고장성 대응이 가능하고, IoT 방식의 높은 통신 속도와 다양한 센서를 포함시킬 수 있는 확장성

• 보일러(튜브)의 이상감지와 수명 예측 등에 대한 여러 가지 수식이 논문으로 제안되고 있으나, 현장마다 달라서 근무자의 경험과 축적된 정비이력에 의존적임(수치화 및 공식화할 수 있는 모델링 수단이 필요)

적용 분야
• 대규모 센서정보를 취득하거나 제어 작업이 필요한 SCADA(정보획득, DAS, 관제 서비스) 서비스 분야로 그 활용 범위가 매우 많음
• 화력발전소 보일러 튜브의 BTLD(Boiler Tube Leakage Detection) 서비스
• 화력발전소 보일러 튜브의 BTMS(Boiler Tube Management System) 서비스
• 산업체 공정처리(IoT FMS)
• 대규모 환경감시 서비스
• 국방시설(무기고,레이다,화약고)등

(출처 : 최종보고서 초록 4p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 기술개발사업 최종보고서 초록 ... 3
• 기술개발사업 주요 연구성과 ... 13
• 목차 ... 19
• 제 1 장 서론 ... 21
• 제 1 절 과제의 개요 ... 21
• 1. 최종목표 ... 21
• 2. 개발범위 ... 21
• 3. 개발배경/필요성 ... 22
• 4. 핵심기술/핵심기술의 의의 ... 24
• 5. 기술 및 경제적 성과 ... 24
• 6. 파급효과 및 활용방안 ... 25
• 제 2 장 과제 수행의 내용 및 결과 ... 26
• 제 1 절 최종 목표 및 평가 방법 ... 26
• 1. 개발 대상 기술･제품의 개요 ... 26
• 2. 최종 목표 ... 26
• 3. 세부 개발 내용 ... 26
• 4. 결과물 ... 27
• 5. 개발기술의 평가 방법 및 평가 항목 ... 28
• 6. 정량적 목표 항목의 평가방법 및 평가환경 ... 28
• 제 2 절 수행 결과의 보안등급 ... 32
• 제 3 절 유형적 발생품(연구시설, 연구장비 등) 구입 및 관리 현황 ... 32
• 제 3 장 결과 ... 33
• 제 1 절 연구개발 최종 결과 ... 33
• 1. 연구개발 추진 일정 ... 33
• 2. 연구개발 추진 실적 ... 34
• 3. 시제품 및 보고서/기술문서 ... 38
• 4. 지적재산권/논문 성과 ... 40
• 5. 정량적 성과(목표치/달성치) ... 42
• 6. 통합 시험 ... 43
• 제 2 절 연구개발 추진 체계 ... 49
• 제 3 절 고용 창출 효과 ... 50
• 제 4 절 자체 보안관리 진단표 ... 51
• 제 4 장 사업화 계획 ... 52
• 제 1 절 시장 현황 및 전망 ... 52
• 1. 국내 기술 동향 및 수준 ... 52
• 2. 국외 기술의 수준 및 시장 동향 ... 54
• 3. 국내외 경쟁기관(기업) ... 55
• 제 2 절 사업화 계획 ... 57
• 1. 생산 및 매출 계획 ... 57
• 2. 예상 판로 ... 58
• 3. 사업화 전략 ... 59
• 4. 홍보 및 마케팅 전략 ... 64
• 제 3 절 향후 추가 기술 개발 계획 ... 65
• 부록 ... 66
• I. 기술 개발 상세 내용 ... 66
• 1. IoT 기반 대용량 설비 센서망 구성 ... 66
• 2. 기존 온도 측정망 호환 기술(Legacy 망) ... 78
• 3. IoT 기반 대용량 센서 노드 (레거시 망 Gateway와 겸용) ... 85
• 4. IoT 기기간 협업 서비스를 이용한 온도 감시 서비스 ... 89
• 5. 보일러 튜브 용도의 신호 분석 및 예측 처리 ... 98
• 6. Web 기반 모니터링 서버 ... 109
• 7. 3D 온도 분포 디스플레이 ... 119
• 8. 모바일 현장 관리 APP 및 보안모듈 ... 121
• 끝페이지 ... 126