초록 ▼

□ 핵심기술
LPWA 기반의 IoT 단말로부터 수집된 정보가 IoT 게이트웨이를 경유하여 시맨틱 IoT 협업 플랫폼 상에서 가공·처리되어 사용자에게 제공되는 기술

□ 최종목표
다양한 산업현장에서 응용 서비스를 제공하기 위한 무선융합 기반의 통합형 IoT 단말 및 게이트웨이 솔루션 개발, IoT 데이터 연계·분석을 지원하는 시맨틱 IoT 플랫폼 기술 개발, 핵심기술의 통합적 검증을 위한 체감형 IoT 테스트베드 구축 및 이를 통한 IoT 생태계 조성
◦ 배터리 소모 특성에 최적화되어 보다 넓은 영역에 대해

□ 핵심기술
LPWA 기반의 IoT 단말로부터 수집된 정보가 IoT 게이트웨이를 경유하여 시맨틱 IoT 협업 플랫폼 상에서 가공·처리되어 사용자에게 제공되는 기술

□ 최종목표
다양한 산업현장에서 응용 서비스를 제공하기 위한 무선융합 기반의 통합형 IoT 단말 및 게이트웨이 솔루션 개발, IoT 데이터 연계·분석을 지원하는 시맨틱 IoT 플랫폼 기술 개발, 핵심기술의 통합적 검증을 위한 체감형 IoT 테스트베드 구축 및 이를 통한 IoT 생태계 조성
◦ 배터리 소모 특성에 최적화되어 보다 넓은 영역에 대해 서비스가 가능한 무선융합 통합형 IoT 단말 및 게이트웨이 개발
◦ IoT 플랫폼과 시맨틱 웹 정보기술의 융합과 연계를 통해 사물간 자율 협업 환경을 제공하는 시맨틱 IoT 협업 플랫폼 개발
◦ 글로벌 IoT 표준 oneM2M 규격 지원 Smart Factory, Smart City, Smart Home 등 IoT 플랫폼 활용이 가능한 서비스 시나리오 개발 및 서비스 웹/앱 프로그램 개발
◦ 개방형 IoT 플랫폼에서의 보안 문제 해결을 위한 IoT 디바이스와 IoT 게이트웨이간 상호인증 및 보안(키관리) 프로토콜 개발
◦ 개발된 핵심기술을 통합적으로 활용하는 산업현장 밀착형 서비스 형태의 솔루션 테스트베드 구축 및 시험

◦ End Product
- 유해가스 감지 및 환경감지를 위한 Smart IoT 단말 1종(HW/FW)
- 이동형 장비의 실시간 모니터링을 위한 중장비용 IoT 단말 1종 (HW/FW)
- 실내외 자재 관리를 위한 무선융합 복합형 IoT 리더기 1종(HW/FW)
- 스마트 게이트웨이 1종(HW/FW)
- 시맨틱 IoT 협업 플랫폼 (SYS+SW)
- IoT 디바이스와 IoT 게이트웨이간 상호인증 및 보안(키관리) 프로토콜 (SYS+SW)
- 산업현장 사용 가능한 실시간 모니터링 및 모바일 시스템 3종 (SYS+SW)
- IoT 기반 보안/안전 무결성 관제 시스템 (SYS+SW)

□ 개발내용 및 결과
◦ 이동형 장비를 위한 LPWA 기반 중장비용 IoT 단말 기술 개발
- 무선융합 (LPWA, BLE 4.0, WiFi)형이며, 평소에는 차량 시거잭을 통해 전원을 공급받으며, 외부 전원 차단 시에도 일정시간 이상 통신이 가능한 디바이스 개발
- LPWA 기반 차량 시거잭 전원 정보 및 아날로그 데이터를 통한 차량 상태 정보 실시간 관리 기술 개발
- LPWA 기반 작업 차량 관리를 위한 작업 일지 및 운행 관리기능 개발
- BLE 기반 안드로이드 기반 차량용 App 인터페이스 개발
- BLE 기반 중기 상태 정보 수집 기술 개발(가속도 센서, 6축센서, 진동 센서 등)
◦ LPWA 기반 환경 실시간 감지 IoT 디바이스 기술 개발
- 무선융합 (LPWA, BLE 4.0, WI-FI)형이며, 외부 전원 차단 시에도 일정 시간 이상 통신이 가능한 디바이스 개발
- 환경 감지, 유해 가스 감지 (온도, 습도, DUST, 불꽃, 지진(진동)감지, 산소, 일산화탄소, 황화수소 등) 통합 센서 IoT 단말개발
- 다양한 형태와 운용 조건을 갖는 센서 제어 및 Host의 다양한 요구에 맞게 데이터를 가공하여 통신 할 수 있는 센서 허브(Sensor HUB) 개발
- Power Consumption 최소화(Utra Low Power Mode)
- Host Control 과 무관한 최적의 Sensor 동작 상태 유지
- Sensor 측정 데이터 로깅(Data Logging) 관리
- 표준화된 Host Interface(OneM2M 표준) 제공
◦ 실내외 자재 관리를 위한 LPWA 기반 무선융합 복합형 리더기 기술 개발
- 거리 및 장애 요소가 많은 산업현장의 실내외에서 자재 관리를 위한 LPWA 기반의 융합형(Bar code, QR code, RFID,Bluetooth 등) 복합 리더기 기기 개발
- 복합 리더기 및 탑재형 안드로이드 단말기간 인터페이스 개발
- 자재 정보 관리 안드로이드 단말기용 앱을 위한 API 개발
- Power Consumption 최소화(Utra Low Power Mode)
- Bluetooth 및 LPWA 통신 인터페이스 개발
◦ 무선융합형 스마트 게이트웨이(Smart Gateway) 기술 개발
- 산업현장에서의 서비스별 특성을 고려한 복합 모드형 스마트 게이트웨이 기술 개발(LPWA 기반 컨트롤 채널 1EA, LPWA기반 Rx 전용채널 2EA, LPWA 기반 데이터 수집형 다채널 1EA, WiFi, BLE, Ethernet)
- Power Consumption 최소화(Utra Low Power Mode)
- 외부 전원 차단 시에도 일정 시간 이상 통신이 가능한 전원스왑 기술 개발
◦ IoT기반 산업현장 내의 무결성 유지를 위한 실시간 관제 기술
- LPWA, BLE 4.0, WI-FI 등 유무선 통신 솔루션 적합성 평가(KC인증)
- 환경 변화에 따른 센서 모듈의 실시간 성능평가 및 분석 방법 개발
- 센싱 데이터베이스 처리 및 모니터링 메뉴체계 설계
- 실시간 통합 모니터링 시스템 및 클라우드 연결형 서비스/디바이스 실증
◦ 사물간 자율 협업 환경을 제공하는 시맨틱 IoT 협업 플랫폼 기술 개발
- 기존 IoT 플랫폼 및 시맨틱 웹 정보기술의 융합과 연계 기술 개발
- 시맨틱 IoT 협업 플랫폼 요구사항 도출
- 시맨틱 Iot 협업 플랫폼 구조 설계 및 구현
- 웹 기반 사물 연결 기능 설계 및 구현
- 시맨틱 IoT 정보 관리 기능 설계 및 구현
- 사물 협업 관리 기능 설계 및 구현
- 웹 기반 사물 연결 기능 및 성능 평가
- 시맨틱 IoT 정보 관리 기능 및 성능 평가
- 사물 협업 기능 및 성능 평가
◦ 개방형 IoT 플랫폼에서의 보안 문제 해결을 위한 IoT 디바이스와 IoT 게이트웨이간 상호인증 및 보안(키관리) 프로토콜 개발
- 기존 IoT 단말 인증 프로토콜 취약사항 분석
- IoT 단말/게이트웨이 인증 모델 설계 및 구현
- 인증 모델 안전성 분석
- 상호 인증 프로토콜 성능 분석
- 상호 인증 프로토콜 성능 평가
◦ 산업현장 맞춤형 IoT 기반 솔루션 실증
- (주)두산중공업 창원 본사, 항온항습 창고에서의 환경 모니터링 기능 실증
- (주)현대미포조선 울산공장, 도장공장에서의 환경 모니터링 기능 실증
- 인천공항 제 1터미널, 환경 모니터링 기능 실증(실시간 온도,습도 확인 및 설정 온도 실시간 변경 기능)
- (주)두산 메카텍, 차량용 IoT 디바이스 기반 차량 운행 및 작업 상황 실시간 관리 기능 실증
- (주)두산중공업 창원 본사, 두산기술원 수지, LPWA 기반 스마트 트랜스미터 기능 실증
- (주)두산중공업 창원 본사, 원자력 자재 및 터빈 공장에서의 LPWA 기반 복합 리더기 기능 실증(장애물 및 폐쇄 공간)
- (주)로지포커스, 물류 창고에서의 환경 모니터링 기능 실증(위치별, 시간대별 온도 및 습도 정보 습득 등)

□ 기술개발배경
◦ 전기, 가스, 수도 등의 검침과 같이 이동성 서비스의 품질이 중요하지 않고, 지연에 민감하지 않은 소량의 데이터를 전달하기에 적합한 저전력-광역 IoT 네트워크의 필요성이 확대되고 있음.
◦ WiFi나 LTE와 같은 고속/대용량의 통신기술보다는 배터리 소모 특성에 최적화되어 보다 넓은 영역에 대해 서비스가 가능한 LPWA 네트워크 기술이 주목받고 있음.
◦ IoT 서비스 발전 측면에서도 언제 어디서나 사용자가 필요로하는 정보 서비스가 가용해야 하며 이용자의 의지에 따라서 사물을 쉽게 제어할 수 있는 사람 중심의 서비스 보편화를 실현시킬 수 있는 기술, 즉 대다수의 사용자들에게 익숙한 웹 기술과 IoT 기술이 자연스럽게 연계되어 다양한 생활밀착형 서비스를 창출할 수 있는 IoT 플랫폼 기술이 요구됨.
◦ 글로벌 IoT 표준인 oneM2M 규격을 지원하는 Smart Factory,Smart City, Smart Home 등 IoT 플랫폼 활용이 가능한 서비스 시나리오를 개발하고 서비스 시나리오를 기반으로 시맨틱 IoT서비스를 구축할 필요성이 있음
◦ IoT 장치들이 다양한 환경의 서비스 플랫폼에서 개별 사용자의 플랫폼 내부 인증과 인가되지 않은 사용자에 의한 임의적인 접근으로부터 보호하기 위한 접근제어 방식이 필요하며, IoT 서비스 플랫폼에 가입되거나 제휴된 다양한 플랫폼 응용 서비스까지 통합적으로 인증되는 보안 메커니즘이 필요함.
◦ 장치 및 통신 기술의 발달로 초소형 정밀 센서가 다양한 사물에 탑재되는 추세이며, 이러한 사물들이 자유롭게 유무선 네트워크를 통해 연결 및 원격 제어 가능하도록 진화되고 있으므로, 사물들을 유기적으로 연동하고 IoT 데이터를 종합적으로 분석할 수 있는 기반 플랫폼 소프트웨어에 대한 필요성 증대

□ 핵심기술개발의 의의
◦ 4차 산업혁명 기조에 따른 제조 현장의 ICT기반 Smart 환경 구축 필요성 대두 및 이동형 장비 위치 및 환경 모니터링 기반 자동화 서비스 적용 요구사항에 대응 가능한 국산 솔루션 확보가 가능해짐
◦ 본 사업의 개발 결과물인 ‘산업현장 체감형 시맨틱 IoT 솔루션 및 서비스’는 ICT 기반 Smart 환경 구축을 위한 투자비용이 합리적이며, 고정밀의 신뢰성 및 보안 이슈에 대응이 가능하여 Industrial IoT 서비스의 보편적 확산을 가능하게 할 것으로 예상됨
◦ 본 사업의 개발 결과물을 이용하여 국내 시장뿐 아니라 유사한 작업 환경인 해외 산업 현장으로 확대가 가능할 것으로 예상됨

□ 적용분야
◦ 광범위한 공장 지역내에서 차량위치 추적관리, 차량의 제한지역 출입검출 관리 서비스
◦ 유해 가스가 발생되는 작업장 환경 정보 관리 서비스
◦ 공장내 야적지 등 광범위한 지역에서의 자산 위치 정보 관리서비스
◦ 산업 현장내 작업인원의 계수 및 위치 확인, 비상 상황 시 알림 서비스를 제공하는 산업현장 안전관리 서비스

(출처 : 요약(초록) - 3. 기술개발 결과요약 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 요약(초록) ... 4
• 연구개발사업 주요 연구 성과 ... 13
• 목차 ... 17
• 제1장 서론 ... 18
• 제1절 개발기술의 중요성 및 필요성 ... 18
• 제2절 국내‧외 관련기술 현황 ... 25
• 제3절 기술개발 시 예상되는 기술적‧경제적 파급효과 ... 39
• 제2장 기술개발 내용 및 방법 ... 45
• 제1절 최종 목표 및 평가 방법 ... 45
• 제2절 개발 내용 및 개발 범위 ... 50
• 제3장 결과 및 사업화 계획 ... 131
• 제1절 연구개발 최종 결과 ... 131
• 제2절 연구개발 추진체계 ... 135
• 제3절 시장현황 및 사업화 계획 ... 137
• 별첨1. 성과활용현황 및 계획 ... 145
• 별첨2. 성실이행 서약서 ... 149
• 별첨3. 자체보안관리진단표 ... 150
• 끝페이지 ... 150