초록 ▼

3. 기술개발 결과요약

□ 최종종목표
◯ 스마트 팩토리 구현을 위한 가혹한 통신환경의 산업 인프라 내강인한 산업용 IoT 저전력 무선센싱 기술을 구현하고, 산업설비 빅데이터를 수집하고 분석을 수행함으로 최종적으로 공장설비 고장을 예측하고 수명을 연장하기 위한 실시간 감시제어 플랫폼을 개발하고자 함
◯ 주관기관인 “(주)에세텔”이 기 보유한 “가혹한 통신환경에 강인한 무선센서 솔루션 및 클라우드 관제서버 시스템” 관련기술과 공주대학교에서 보유한 무선센서 액세스 기반 네트워킹 확장 기술을 융합한 형태의 신뢰성과

3. 기술개발 결과요약

□ 최종종목표
◯ 스마트 팩토리 구현을 위한 가혹한 통신환경의 산업 인프라 내강인한 산업용 IoT 저전력 무선센싱 기술을 구현하고, 산업설비 빅데이터를 수집하고 분석을 수행함으로 최종적으로 공장설비 고장을 예측하고 수명을 연장하기 위한 실시간 감시제어 플랫폼을 개발하고자 함
◯ 주관기관인 “(주)에세텔”이 기 보유한 “가혹한 통신환경에 강인한 무선센서 솔루션 및 클라우드 관제서버 시스템” 관련기술과 공주대학교에서 보유한 무선센서 액세스 기반 네트워킹 확장 기술을 융합한 형태의 신뢰성과 차별화된 기술 경쟁력을 통해 스마트 팩토리 구축을 위한 강인한 산업용 IoT 기반 무선 융합 실시간 감시제어 플랫폼을 개발완료하고 사업화를 추진하고자 함

□ 개발내용 및 결과
◯ 산업용 IoT 무선센서노드 시제품 개발 완료
• 산업용 IoT 무선센서노드 소비전력 기술 확보: (80mW)
• Advanced 812.15.4 기술 구현
• 산업용 IoT 기반 무선센서노드 데이터 전송속도 : (최대 250Kbps 확보)
• Channel Coding, Diversity, 확장 스펙트럼 기술 구현
• 가혹한 환경 내 무선데이터 전송 신뢰성 확보 기술 구현
◯ WSN Gateway 시제품 개발 완료
• IEEE802.11a/n 무선랜 블록 설계 및 검증
• 무선센서노드 액세스 용량 : (256개)
• IEEE802.11a/n AP 블록 설계 및 검증
• 3G/4G LTE 라우터 연동 블록 설계 및 검증
• IP 패킷 릴레이 전송블록 개발 : WSN 코디네이터 및 GW 간 IP 패킷 전송 기능 개발
◯ 실시간 감시제어 서버 시제품 개발 완료
• 감시제어 서버 초기화 블록 기능 개발 : TCP 소켓 초기화 및 무선센서노드 관리 DB 초기화 기능 개발
• 무선센서노드 AP 간 정합블록 개발
• 무선센서노드 AP 간 정보수신 기능 개발
• 센싱 정보 빅데이터 통합 및 분석 블록 개발
• GUI 구현 블록 개발
• 웹 기반 산업 인프라 정보 감시 기능 구현
◯ Advanced WSN 무선데이터 송수신 Sequence 신뢰성 확보를 위한 요소 기술 개발 완료
• WSN 코디네이터 시제품 개발
• WSN 코디네이터를 통한 각 무선센서노드 별 비콘 전송방식 구현
• 각 무선센서노드 별 타임슬롯 할당 및 시분할 다중방식 알고리즘 구현
• 무선센서노드 시분할 다중방식 검증
◯ 전송거리 확대를 위한 망 토폴리지 요소기술 개발 완료
• WSN 무선랜 기반 릴레이 네트워킹 알고리즘 구현
• WSN 무선랜 802.11s MESH 기반 멀티 홉 망 토폴리지 기능구현 및 검증
• 통합 연동 시험

□ 기술개발배경
[스마트 팩토리 시장급속 성장으로 인한 개발 필요성]
◯ 전 세계 스마트 팩토리 시장은 2016년 1,210억 달러에서 연 평균 9% 성장하여 2020년 1,713억 달러로 성장하는 것으로 전망함(출처 : Markets and Markets, 세계 스마트 팩토리 시장전망, 2017년)
◯ 스마트 팩토리 기술 도입 시 기업들이 공장 당 평균 10~15%의 비용절감 효과를 거둘 수 있고 전 세계적으로 5,000~6,500억 달러의 잠재적 경제 효과를 올릴 것으로 전망함(출처 : 골드만삭스)
◯ 스마트 팩토리 구축 분야의 핵심 기술은 산업용 사물인터넷과 빅데이터 분석 분야이며 , 디바이스 분야 중 산업용 사물인터넷과 산업용 로봇 분야가 전체 90% 차지하고 있음
◯ 또한 산업인터넷 비중이 전체 IoT 설치기기 중 70%로 전체 시장을 견인하고 있음
[가혹한 공장 시설 내 무선통신 환경의 문제점 및 극복방안]
◯ 조선, 철강을 비롯한 공장 시설은 대부분 금속 물질로 되어 있어 무선전파 환경이 매우 열악한 조건임으로 LoS(Line of Sight)조건 하 수 Km 커버리지를 보장하는 LoRa 기술의 경우 포스코 공장 내에서는 수 십 미터 수준으로 저하된 결과를 도출하였음
◯ 이는 무선통신 간섭, 난반사 등의 원인의 결과이며 이를 극복하기 위한 Error Correction 기능, RF Diversity 등의 차별화된 기술적 접근이 요구됨
[밀집 센서노드 구축 시 무선기기 간 간섭의 문제점 및 극복방안]
◯ 공장 내 설비에 구축되는 밀집 무선센서노드 기술인 CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access/ Collision Avoidance) 및 ALOHA 방식은 무선 데이터 충돌 시 재전송하게 됨으로 무선 데이터 전송 효율이 매우 열악함으로 신뢰성 확보가 급속하게 저하되는 환경임
◯ 이를 극복하기 위한 Beacon 방식의 Time slot 할당으로 시분할 다중방식의 무선센서노드 액세스 기술 구현이 요구됨

□ 핵심기술개발의 의의
◯ 본 제품 개발로 인해 공장 내 열악한 무선 환경에서 무선 데이터 서비스를 제공할 수 있는 강인한 통신 기술로 활용이 가능하게 될 것임

□ 적용분야
◯ 국내 : 산업용 공장설비 보유 대기업[철강(포스코, 두산인프라코어 등) 및 조선산업(현대·삼성·대우조선해양중공업 등), 자동차, 화학 등] 및 산업용 모터, 공작기계 보유 중견기업
◯ 해외 : 중국, 일본 및 동남 아시아권(베트남, 태국), 북중미 등 제조 강국, 철도교통 분야(Mongolian Railway)

(출처 : 요약(초록) - 3. 기술개발 결과요약 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 보고서 요약(초록) ... 3
• 연구개발사업 주요 연구 성과 ... 12
• 목차 ... 15
• 제 1 장 서론 ... 16
• 제 1 절 개발기술의 중요성 및 필요성 ... 16
• 제 2 절 국내·외 관련 기술의 현황 ... 24
• 제 3 절 기술개발 시 예상되는 기술적·경제적 파급 효과 ... 28
• 제 2 장 기술개발 내용 및 방법 ... 29
• 제 1 절 최종 목표 및 평가 방법 ... 29
• 제 2 절 개발 내용 및 개발 범위 ... 33
• 제 3 장 결과 및 사업화 계획 ... 40
• 제 1 절 연구개발 최종 결과 ... 40
• 제 2 절 연구개발 추진 체계 ... 90
• 제 3 절 시장 현황 및 사업화 계획 ... 95
• 제 4 절 고용효과 ... 101
• 별첨1. 성과활용현황 및 계획 ... 103
• 별첨2. 성실이행 서약서 ... 106
• 별첨3. 자체보안관리진단표 ... 107
• 끝페이지 ... 108