초록 ▼

□ 연구의 목적 및 내용
한국-몽골 Joint Research 협력체제를 통하여 마찰정전기 방식의 새로운 고정밀도 침입감지 보안 펜스를 개발하여 몽고지역의 광활한 초원 지대의 농가 축산 시설 또는 군사보안 국경선 침입감지 보안시설에 적용이 가능한 장치를 개발하여 실제 과제연구결과의 상품화에 성공하였다. 몽골 과학기술대학교(MUST)의 Prof. Ph.D Odgerel Ayurzana 은 박사학위를 완수하고 3년간 한국 GES 회사 연구소에서 실제적으로 본 마찰전기 감지 방식의 보안펜스의 기초 모델을 개발에 전심전력 투입하여,

□ 연구의 목적 및 내용
한국-몽골 Joint Research 협력체제를 통하여 마찰정전기 방식의 새로운 고정밀도 침입감지 보안 펜스를 개발하여 몽고지역의 광활한 초원 지대의 농가 축산 시설 또는 군사보안 국경선 침입감지 보안시설에 적용이 가능한 장치를 개발하여 실제 과제연구결과의 상품화에 성공하였다. 몽골 과학기술대학교(MUST)의 Prof. Ph.D Odgerel Ayurzana 은 박사학위를 완수하고 3년간 한국 GES 회사 연구소에서 실제적으로 본 마찰전기 감지 방식의 보안펜스의 기초 모델을 개발에 전심전력 투입하여, 관련 기술력과 경험이 우수한 몽골에서 보안기술력에 최고의 기술를 갖춘 countpart 국제 공동연구자 이였다. 본 협조체제는 서울시립대학교와 몽골과기대 연구팀 쌍방이 깊은 관심을 가지고 실제적으로 연구개발하였다. 한국측 연구책임자인 서울시립대학교 김희식교수팀은 교내 환경원예학과의 울타리에 전자보안 펜스를 설치하여 Test Bed를 구축 2년간 운용하면서 감지에러 감소기술을 연구하였다. 수집 데이터는 실시간으로 인터넷 TCP/IP protocol 이용하여 전송할 것이며 메인 서버에 도착한 감시 data package는 DB에 저장되어 수치테이블 및 Graph로 표시하는 서버를 운용하면서 여러가지 s/w h/w 문제점을 개선하여 정밀도 높은 감지기술을 개선하여 성공하였다. 원격 침입자 감지 보안장치 Hardware 험난한 악조건의 실제 울타리 보안펜스 현장에 설치하여 침입 자동 감지 신호 에러율을 낮추고 감지의 신뢰도와 정밀도를 대폭 개선하였다. 국제협력 연구의 Counterpart 몽골 MUST 대학교 Prof. Ph.D Odgerel Ayurzana는 역시 울란바트로에서도 Test Bed 구축하여 운영하면서 개선하였다. 알고리즘을 추가로 개선하여 설치 운영상의 에러 제거 방안 신뢰성 향상을 ASU upgrade 적용 연구하였다. 3차년도에는 몽골의 국경수비대 관할 몽골.러시아 국경선에 설치운용하면서 인터넷 원격으로 수신 데이터 서버에 침입감지 신호가 확인이 가능하도록 실제적으로 연구하였다.

□ 연구개발성과
(1) 전자식 Fence 보안 감지 장치의 기술 현황
국가와 산업체의 중요 핵심 시설에 대한 보안 감시 장치 와 그 전자 시스템은 각국에서 중요하게 연구 개발하고 있다. 최근에 국가 보안 시설과 전략적으로 중요한 산업 시설에 침입자 자동 감지 전자 장치를 많이 설치하고 있다. 주요한 산업 시설, 국경 수비, 국가 기관, 군사시설, 현대 첨단 기술 시설 등에는 경계 보호 시스템은 고급 보안 장치 기술 (제3단계 감지 시설)을 적용하고 있다. 보안 감시 장치의 등급은 발전 단계는 1,2, 3단계로 보안 감시기술을 구분한다. (1) 전기 pyezo, 진동 및 자기 센서를 적용하는 제1단계, 제2단계의 보안 감시 장비는 더 큰 시스템으로 개발 확장한 것으로 장력 센서, 압전센서, 광섬유 케이블을 사용하는 시스템을 말한다. 제3단계 보안 감시 센서 종류로는 전하 (electricity charge), 마이크로 웨이브 [1] 등의 종류로 분류하고 있다.
OTDR (Optical Time Domain Reflectometer) 원리를 이용하여 침입자의 위치를 더 정확하게 position 찾을 수 있는 광케이블 방식 시스템을 시중에 나와 있지만, 시스템 가격의 높고, 유지 보수가 잦아 보수관리 비용이 많이들기 때문에 적용을 피하고 다른 방식 보안 센서에 대비하여 적용이 덜 되고 있다.[2, 3]. maikrofonik (마이크로 포닉) 에서는 케이블에 따라 전기 현상에 사용 Pyezo 사용 보안 감시 시스템을 제공하고 있다[4]. 경계 울타리에서 보안 시스템은 IP 카메라와 함께 사용되어 편리성을 보완하는 경우도 있다. 적외선 센서 침입자 감지 방식은 미국 FLIR 보안 시스템 [5]에서 개발한 경계 울타리 적용으로 개발한 열(IR infrared) 카메라를 주로 사용하고 있다.

(2) 마찰 정전기(Tribo-electricity) 방식의 새로운 Security Fence 원리
본 연구에서는 구리 선과 전선 외부 인슐레이션 재료와의 미세한 마찰에 의한 미세 전하 생성된 극 미량의 전하량을 감지하여 charge amplifier 적용하여 신호 처리하는 아주 정밀한 전자회로를 개발하였다. 정밀도를 개선하기 위하여 안전하고 Texas Instrument 회사의 DSP 이용하여 실시간 빠른 계산의 알고리즘을 적용하여 노이즈 알람을 제거한 안정적인 시스템을 개발하였다. 본 장치에서는 마찰 정전기 traiboelectricity 를 정밀하게 증폭하여 펜스 침입자 감지의 신뢰성을 매우 높혔다. 정밀한 증폭기 회로 즉 ASM (아날로그 센싱 모듈)에서 미량의 전하를 증폭기술을 개발하여 적용하였다. 신호의 정밀도를 향상하기 위한 SCM 회로에서 Noise 대하여 誤 Alarm 제거하고 침입자 경우에만 안정적인 알람을 발생하게 성능을 크게 향상하여 활용성을 높혔다.

(3) 마찰전기방식 보안 펜스의 장점
수동식 케이블 센서를 적용하였기 때문에 대기 시간에는 약 8-20 mApere 매우 적은 전원을 사용한다. 침입자가 울타리를 건드리는 영역에서 케이블 센서의 휨 변형이 발생하는 것을 감지하여 감시 직원에게 사이렌과 문자로 보고하게 설계개발 적용하였다. 센서 케이블은 온도, 바람, 눈비의 noise 영향을 제거하기 위해 자연 현상, 작은 동물, 높은 전압 신호의 경우에는 자동으로 전압, 눈, 비, 천둥과 번개 파악하여 신호회로에서 filter 제거하도록 개발하였다. 설치 후에 초기 tuning 후에는 정상 작동으로 허위 Alarm 가능성을 매우 감소시켰다. 케이블 센서 장치가 간단하기 때문에 시스템은 쉬운 유지 보수가 가능하고, 저가의 설치 비용. 및 자연, 날씨와 환경 조건에 때른 안정이 큰 장점이다. 수동식 센서이므로 전원이 적게 소모되는 것도 큰 장점이다.

(4) 마찰전기방식 보안 펜스의 개선한 연구내용
SCM 제어 장치에서 장치의 설치 특성을 고려한 응용 프로그램 데이터 설정으로 안정성과 감지의 정밀도 높혔다. 설치한 펜스에 바람의 영향으로부터 誤경보 제거하기 위하여 Fast Fourier 변환 방법을 사용하여 오알람을 감소시켰다[8]. 센서 케이블을 범위 섹션 그룹으로 s/w 안에서 구분하여 나누어서 장초 보안 울타리 센서의 큰 block 범위의 경보를 미세한 구간으로 나누는 정밀 기술을 개발하여 적용하여 사용의 편리성을 제공하였다. 동물에 (소, 개)가 접근하여 접촉하거나, 개발한 제품을 설치한 국경펜스에서 까치나 까마귀 같은 큰 새가 앉아서 발생되는 신호를 특성을 미리 learning 시켜 DB 대조 방법으로 실시간으로 filter로 걸러내어 오보를 감소시켰다.

(5) 마찰정전기 방식의 침입감지 장치의 몽골.러시아 국경 Fence 현장 설치 운용 시험결과
개발한 감지 시스템은 경보의 원인을 실시간으로 국경수비대 군인이 부대 건물 내에서 monitor vision 확인이 가능하게 하여 편리성과 장점을 제공하였다. 본 보안 감지 장치에 IP 카메라를 연결하는 신호상에서 보는 내부 접촉시 신호와 정보 센터 안에서 감시가 가능한 video monitor를 추가로 설치 제공하였다. 정밀도를 좀 더 개선하기 위한 다음 차기 연구를 위하여 특정 무게 센서 케이블을 통해 사람과 동물이 일정한 거리에서 접근할 때의 신호를 감지할수 있는 감지성능을 시도했다. 펜스 주위에 매립형 cable 센서 땅에 묻어서, 밟고 지나가는 경우에 전하 발생의 특성을 구리 도체 케이블을 이용하여 시험하였다. 좀 무게가 있는 사람이 걸어서 접근하는 경우에 매립 센서에서 전하의 미량을 발생함을 확인하였다. 본 연구에 센서 케이블은 단순한 금속 통신 (통신 케이블 쉴드) 센서로 사용하기 때문에 저가의 설치비용이 큰 장점이다.

(6) 마찰정전기 방식의 침입감지 장치의 몽골.러시아 국경 Fence 현장적용의 만족도
몽골.러시아 국경 울타리 fence에 설치하여 본 연구의 연구기간 후반부 2016-17년도 2년간 시범운전 하였으며 매우 잘 작동하여 몽골 군부대에서 매우 만족하고 있으며, 추가로 확장하여 더 설치할 예정이다. 현재 직접 사용하고 있는 몽골 국경 수비대에서는 본 연구결과 장비에 대하여 100 % 신뢰할수 있다고 만족하고 있다. 외부 침입자의 침입 때 침입 감지를 방지시스템에서 100% 감지하고, 또한 매우 냉혹하고 험난한 몽골 국경 Fence에 2년간 현장 실제 적용하여 field 실험에서 안정적인 운전 결과의 목표를 달성하였다.

□ 연구개발성과의 활용계획(기대효과)
몽골은 축산농가 위주의 농업 산업구조이다. 농가 가옥들이 외롭게 들판에 매우 떨어져 설치되어 흩어져 있다. 몽골은 한국의 17배나 되는 국가 면적이고 남쪽 중국과 긴 국경 그리고 북쪽은 러시아와 긴 국경을 접하고 있다. 인구 3백만명 체 안 되는 인구희박 국가이고, 그래서 저 넓은 들판의 농가시설 저장고 시설, 군사시설의 보안 감지는 매우 필요한 국가이다. MUST 대학교 전자컴퓨터공학과 오드게렐 교수가 전에 한국 (주)GES 회사 근무 시절에 전심전력으로 개발하여 일차 작동이 되는 prototype 전자 보안펜스 시제품으로 개발되었다. 그러나 정밀도 측면에서 부족하나, 오류 개선이 완성되면, 몽골 국가의 들판의 가축 축산시설이나 저장창고 보안, 국경의 군사 국경선 감지 등에 매우 많이 필요하다. 이번 연구에 결과적인 보안 펜스는 한국 회사와 몽골의 회사에 기술 전수하여 저렴한 모델형태로 공급하면 몽골의 보안 산업발전과 시설에 무단 침입자에 대한 축산업자들의 큰 걱정인 보안 확보에 큰 도움이 될 것이다. 몽골 과학기술대학교의 오드게렐 교수의 그간 보안펜스 연구개발 경험을 활용하여 몽골 국방 보안 및 보안 기술 산업과 경제 발전에 도움이 될 것이다.

(출처 : 요약문 4p)

Abstract ▼

By the financial support of the Korea-Mongolia Joint Research cooperation research fund of KRF, a new high-precision intrusion detection security fence system using the friction electrostatic method was developed. This new developed security fence electronic device that can be applied to intrusion d

By the financial support of the Korea-Mongolia Joint Research cooperation research fund of KRF, a new high-precision intrusion detection security fence system using the friction electrostatic method was developed. This new developed security fence electronic device that can be applied to intrusion detection on the military secure border line or farm house livestock facility. For real field test and practical development, military security border intrusion detection security device was installed on vast cold border line between Mongolia-Russia. We got the successfully commercialized results product of the research project.

The counterpart professor Ph.D. Odgerel Ayurzana at the Mongolian University of Science and Technology (MUST). has completed his Ph.D. and after then he had worked in three years for development of basic model of security fence intrusion detection system which was practically researched in the GES Company Research Institute in Korea. He was a proper counterpart international co-researcher with the experienced technology. This cooperation system was studied and developed with great interest both by Porf. Hiesik Kim at the University of Seoul and Prof. Odgerel at the Mongolian University of Science and Technology. The project leader, Professor Kim Hiesik at the University of Seoul set up an electronic security intrusion detection sensor system on the fence of the large garden fence of the Department of Environment and Horticulture.

The main emphasis of this research or the key technology was reducing the intrusion detection error by adding DSP (digital signal processor) s/w program and upgrading comfortablilty of the IP camera vision and alarm siren device.

The intrusion detection data will be transmitted in real time to be collected on the main data server through using the Internet TCP / IP protocol. These monitored intrusion signal data received at the main server is stored in the DB and operated as a server displaying monitors the numerical table and graphics form. These display screen forms was improved by using php software prgram development with much effort. This remote intruder detection Security Hardware system was installed on the real-world fence with harsh environment conditions. After many upgrading after th installation at the security fence site, the intrusion automatic detection signal error rate was lowered dramatically and the reliability and precision of detection were greatly improved to be satisfatory by the border military army group.

Prof. Ph.D. Odgerel Ayurzana, the counterpart of this International Cooperation Studies MUST University of Mongolia worked to improve the test bed in Ulanbaator as well. The algorithm in DSP was further improved many times to improve the reliability of the error handling method during the installation and real operation.

In the third year, we installed this electrinical intrusion detection system on Mongolian border guards fence of the Mongolian and Russian border guards line. This research was done in real practical study to detect the intrusion detection signals. The PHP prgram receiving data remotely to the server computer via internet and displaying screen design were also the other great jobs as results of this research project.

(출처 : Abstract 7p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 요약문 ... 4
• Abstract ... 7
• 목차 ... 8
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 9
• 1-1. 연구개발의 필요성 ... 9
• 1-2. 연구개발의 목표 및 내용 ... 10
• 1-3. 연구평가의 착안점 및 척도 ... 11
• 1-4. 연구개발의 추진전략․방법 및 추진체계 ... 12
• 1-5. 국제공동연구개발의 추진계획(해당되는 경우에 한하여 기재함) ... 12
• 1-6. 연구개발결과의 활용방안 및 기대성과 ... 15
• 2. 연구수행내용 및 성과 ... 17
• 2-1. 연구 수행 내용 ... 17
• 2-2. 연구과제 관련 논문 발표 성과 ... 21
• 3. 목표 달성도 및 관련 분야 기여도 ... 23
• 3-1. 목표 ... 23
• 3-2. 목표 달성여부 ... 23
• 3-3. 목표 미달성 시 원인(사유) 및 차후대책(후속연구의 필요성 등) ... 23
• 4. 연구개발성과의 활용 계획 등 ... 24
• 4-1. 연구개발 성과 ... 24
• 4-2. 연구개발 활용 계획 ... 25
• 4-3. 연구에서 개발한 침입감지 시스템에서 핵심 기술 ... 26
• 끝페이지 ... 28