초록 ▼

□ 연구개발 목표 및 내용
○ 최종 목표
❏ 본 과제의 최종목표는 첫째, ICT융합 핵심기술 개발을 통해 도시 재난재해 대응 시스템을 혁신하는 것이고, 둘째, ICT융합 재난재해대응 시스템의 사업화 및 관련 전문인력을 양성하는 것임

○ 전체 내용
❏ 기상데이터, 공공데이터, 도심환경 센싱데이터, 소셜서비스 데이터와 같은 다양한 복합데이터를 활용해 도시안전/재난재해를 예측하고 분석하며, 세부정보를 효율적이고 신뢰성 있게 제공하는 플랫폼 개발
❏ 언제, 어디서나, 어떠한 환경에서도 재난재해 현장을 감시

□ 연구개발 목표 및 내용
○ 최종 목표
❏ 본 과제의 최종목표는 첫째, ICT융합 핵심기술 개발을 통해 도시 재난재해 대응 시스템을 혁신하는 것이고, 둘째, ICT융합 재난재해대응 시스템의 사업화 및 관련 전문인력을 양성하는 것임

○ 전체 내용
❏ 기상데이터, 공공데이터, 도심환경 센싱데이터, 소셜서비스 데이터와 같은 다양한 복합데이터를 활용해 도시안전/재난재해를 예측하고 분석하며, 세부정보를 효율적이고 신뢰성 있게 제공하는 플랫폼 개발
❏ 언제, 어디서나, 어떠한 환경에서도 재난재해 현장을 감시-분석-예측-대응하는 스마트 AV 디바이스, 지능형 상황인식 및 응용시스템을 개발
❏ 도시 재난재해를 예측-감시하는 스마트 센서-모듈-디바이스-응용시스템을 개발하고, 이를 이용한 화재, 국지성 호우 및 침수, 포트홀 및 노면관리 등 실시간 도시재난 감시기술 개발
❏ 위험지역 또는 화재 및 지진 등으로 파괴되어 구조를 알 수 없는 지역의 탐사를 통한 피해자 구출 유도 및 구조요원의 빠르고 안전한 구출 경로 파악을 위한 소형 구조로봇 시스템 개발
❏ 도시화재와 같은 재난 시 보행자 대피 유도를 위한 보행자 행태 모델을 개발하고, 대피·응급 구조 차량들의 최적경로 도출 및 운영 기술을 개발하며, 클라우드 기반 실시간 대피·응급구조 교통 제어 체계 설계 및 개발

○ 1단계 (16-17)
□ 목표
[1세부]
❏ 복합 IoT 데이터 표현 및 활용을 위한 그래프 모델 연구
❏ 그래프 데이터 상의 RPQ 성능 향상 연구
[2세부]
❏ 열화상 카메라 기반 재난재해 감시를 위한 인간객체 탐지 기술 개발 및 S/W 구현
❏ 다중센서 영상 개선/융합 기술 개발 및 최적화 & 다중센서 융합형 감시용 카메라 개발 및 최적화
[3세부]
❏ 이종 센서 활용이 가능한 부착형 하드웨어 개발 및 모듈 안정화 기술 개발
❏ LiDAR기반 포트홀 및 환경정보 검출 기술 개발
❏ FBG센서 기반 TDM-PON 온도측정 및 장애관리 기술 & 강수량 측정 시스템 개발
❏ IoT 스마트 센서를 활용한 지능형 재난재해 통합 관리 및 모니터링 시스템 개발
[4세부]
❏ 재난/재해 상황 문제 구체화 & 로봇 하드웨어 및 센서 플랫폼 설계·개발
❏ 단말 간 직접 통신(D2D)의 Relay 알고리즘과 통신시스템 개발 및 상용화
[5세부]
❏ 광역대피 교통 신호체계 및 교통제어 기술 개발
❏ 교차로 신호 제어를 위한 모델링

□ 내용
[1세부]
❏ 사물 정보, 장소 정보, 사용자 정보, 활용 정보를 포함
❏ 향후 다양한 분석을 수행하기 위한 기본 그래프 모델 연구
❏ 그래프 데이터 상에서 Regular Path Query (RPQ) 성능 예측 기법 연구
[2세부]
❏ 열화상내 객체 탐지를 위한 데이터베이스 구축
❏ 딥러닝(CNN) 인공지능 기술 활용 인간객체 탐지 기술 개발
❏ 다양한 악천후 기상 상황에서 가시광 카메라 영상의 가시성을 향상 시킬 수 있는 가시성 향상 영상개선 HW기술 및 소프트웨어 개발
❏ 가시광(FHD)/열화상(VGA)/30fps급 고성능 패키징 카메라 시스템 개발
[3세부]
❏ 이동차량 및 드론 부착을 위한 소형 임베디드 모듈 개발
❏ PointNet 기반 3차원 시멘틱 세그맨테이션 연구
❏ FBG센서와 TDM-PON 융합서비스 연구, 폴리머 소재 기반 강우량 센서 개발
❏ 온도, 풍향, 습도, 적외선 등 센서를 활용한 실시간 재난 감시 모니터링 기술
[4세부]
❏ 밀집화, 고층화된 현대 건물에 맞는 새로운 부상자 탐색 및 구조 방법 모색
❏ 설정한 Mission 및 Task를 해결하기 위해 충분한 사용시간과 확장성, 험지에 강인성을 가진 로봇 제작 및 사물 인식 & 자율주행 알고리즘 개발
❏ 재난/재해 환경에서 단말/로봇간의 통신에서 신뢰성 있고 정확한 정보 송·수신 개발
[5세부]
❏ 인공지능 기술 중 강화학습 기법을 활용하여 4개 이상의 신호 교차로를 포함하는 도심부 도로망 제어를 위한 모델을 개발
❏ 제어 변수를 추출하고 해당 제어 변수를 최적화하기 위한 강화학습 구조를 구축

○ 2단계 (18-19)
□ 목표
[1세부]
❏ 재난상황인지 동적 대피경로 생성 알고리즘 및 고확장성 시스템 구축 기법 연구
❏ 위치 및 사용자 정보기반 네트워크 경로 설정 및 공격트래픽의 효과적 검출기법 연구
❏ 이벤트클러스터링을 위한 심층무감독 클러스터링 사전 훈련기 구축
❏ Hogan의 영문판 애도반응척도를 한국인에게 맞는 척도로 타당화
[2세부]
❏ 열화상 카메라 영상의 잡음제거 및 super-resolution 기술개발 및 S/W 구현
❏ 다중센서 융합형 감시용 카메라 연동 모니터링 시스템 개발 및 최적화
❏ 증강현실을 이용한 3차원 위치 및 자세 검출 및 추적 기술 개발
❏ 드론 장착용 소형 열·화상 카메라 및 드론 감시 시스템 개발
[3세부]
❏ 이종 센서 활용이 가능한 부착형 하드웨어 개발 및 모듈 안정화 기술 개발
❏ LiDAR기반 포트홀 및 환경정보 검출 기술 개발
❏ FBG센서 기반 TDM-PON 온도측정 및 장애관리 기술 개발 & 강수량 측정 시스템 개발
❏ IoT 스마트 센서를 활용한 지능형 재난재해 통합 관리 및 모니터링 시스템 개발
[4세부]
❏ 로봇 하드웨어 및 센서 플랫폼 설계
❏ 재난 재해를 위한 다양한 로봇 개발
❏ 단말 간 직접 통신(D2D)의 Relay 알고리즘과 통신시스템 개발 및 상용화
❏ 산소발생기 소형화를 위한 고압력에어컴프레서 개발
[5세부]
❏ DQN(Deep Q Network) 모델 학습
❏ 교통행동모델 연산 / 도로 네트워크 클래스 형식에 적합한 입력 데이터 자동 재구성
❏ 운전 행태 모델 및 정보 공유

□ 내용
[1세부]
❏ 주변상황을 인지하는 상황에서 보다 안전하고 신속한 대피를 가능하게 하는 탈출 경로 생성 기법 및 고확장성 알고리즘 연구
❏ 소셜 미디어의 텍스트 데이터 집합에서 심층 학습과 다중 임베딩을 사용한 시간적 사건 탐지를 위한 접근법 연구
❏ 복합 정보를 활용한 네트워크 경로 설정 및 공격위협 트래픽 분류·검출기법 연구
❏ 소셜 미디어 데이터에서 텍스트 데이터를 무감독 클러스터링하는 방법에 관한 연구
❏ 재난재해 대응 심리애도반응척도 개발 및 타당성 검증
[2세부]
❏ 저화질 CCTV 영상의 고화질 영상획득 위한 super-resolution알고리듬 개발
❏ 레이더센서(UWB 및 FMCW) 활용 거리 추정 및 움직임 객체 추정 방법 개발
❏ 드론 장착 영상 캡처에 기반한 재난방지를 위한 크랙 탐지 시스템 개발
❏ 증강현실용 마커를 활용한 물체 위치 및 자세에 대한 검출 및 추적 기술 개발
❏ 가시광/열화상 융합영상 기반 사람 검출/추적 및 자세분석 기술 개발
❏ 발열 최소화를 위해 FPGA 연산 강화 및 DSP 기능 축소
❏ 정밀 온도 검출을 위한 low noise 전원 모듈 개발
[3세부]
❏ 재난감지용 임베디드 모듈 개발 및 고도화
❏ LiDAR 및 영상정보 캘리브레이션 연구
❏ FBG센서기반 Multi-Point 온도 측정 시스템 연구
❏ 기상센서를 연계하여 통합모듈 구성과 슈퍼커패시터를 전원공급장치로 제작
❏ 도심 재해재난 신고 및 위험지역 노출자를 위한 조기 경보 및 알림 예방 기술 개발
[4세부]
❏ 관제 센터에서 드론 주변 환경 관찰이 용이하도록 SLAM을 이용한 지도 구축 및 센터와 통신 부재를 대비한 자율주행 알고리즘 제작
❏ 구호물품을 안전하게 전달할 수 있는 로봇개발과 사물인식·자율주행 알고리즘 개발
❏ 단말/로봇 간의 신뢰성 향상 및 통신 커버리지 증가를 위해 Relay알고리즘 개발
❏ 산소발생기(4~5kg)을 소형 경량화 할수 있는 컴프레서 개발
[5세부]
❏ 도심 지역 교통흐름 파악 및 예측을 위한 교통행동 시뮬레이션 개발 및 적용
❏ 자율주행차량/일반차량/도로 네트워크 모듈 구성
❏ 미래 자율주행차량 및 V2X 차량 통신의 보편화에 대비하여 차량통신 라이브러리를 구축하고 관제 데이터베이스를 설계

○ 3단계 (20-21)
□ 목표
[1세부]
❏ 실시간 재난 예측 및 스마트 원격 제어 시스템 구축 및 고도화
❏ 무감독학습기반 이벤트 탐지 & 경량화
[2세부]
❏ 다중센서 융합 지능형 상시 감지 시스템 기술 및 제품 고도화
❏ 다중센서 감지 시스템 기능 개선 및 통합시스템 개발, 시범서비스 추진
[3세부]
❏ 이상 진동 감지 IoT 모듈 개발 & 스마트센서 및 모듈 개발 및 최적화
❏ 동작 감지 및 검출 알고리즘을 적용한 통합 모니터링 기술 및 응용 시스템 개발
❏ MEMS 기반 강우센서 및 기상센터 통합모듈 전원공급을 위한 플렉서블 슈퍼커패시터 개발
[4세부]
❏ 로봇 하드웨어 및 소프트웨어 적용 기술 고도화, 원천기술화 & 통합적 시스템 성능 안정화
[5세부]
❏ 신호제어 기법 개발용 시뮬레이션 기술 개발
❏ 인공지능 기반 도시부 지역 내부 교차로 신호제어 기술 개발
❏ 객체인식기술 & 지능형 경로예측 기술개발

□ 내용
[1세부]
❏ 실시간 재난재해 데이터 수집/저장/분석 플랫폼 테스트베드 구축 검증
❏ 재난재해시 발생하는 복합데이터 기반 마이크로이벤트 탐지 알고리즘 연구
❏ 딥러닝 무감독학습 기반 마이크로 이벤트의 실시간 분석을 위한 알고리즘 경량화 연구
[2세부]
❏ 다중센서 영상에 대한 해상도, 노이즈제거, 가시성 향상 등의 개선기술에 대한 고도화
❏ 딥러닝기반 질병, 범죄, 재난재해에 관련된 사람의 동작을 인식하는 기술 고도화
❏ 지능형 바이러스 감염 상시감지 시스템 고도화를 위한 HW 및 SW의 환경 구축 및 최적화
❏ 드론 이동 시 끌림 현상 발생하지 않는 60hz 열화상 출력 제품을 개발
❏ 지능형 재난재해 대응 시스템에 대한 성능 검증을 위한 테스트베드 구축
[3세부]
❏ 실시간 장비/구조물 이상 진동 감지를 위한 지능형 임베디드 보드 설계
❏ 장비/구조물 이상 진동 유형별 특징 추출 알고리즘 개발
❏ 이기종 센서 활용이 가능한 스마트 임베디드 모듈 프로토타입 개발
❏ 융합센서를 활용한 AI 기반 도로 환경정보 측정 시스템 개발
❏ 영상 콘텐츠에서 사용자 동작과 영상 속 동작 간의 정확도 모니터링 기능 구현
❏ 이상 진동 감지 알고리즘을 GPU에서 처리하기 위한 이관 기법 개발 및 알고리즘 최적화
❏ 융합센서를 활용한 AI기반 도로 환경정보 관리 시스템 개발
❏ MEC 시그널링 서버에서 실시간 지능형 동작 감지 시스템
[4세부]
❏ 영상과 관성계를 이용한 실내 듀얼모드 로봇의 자기 위치 보정 및 지도 작성 고도화 연구
❏ 실내 주행형 구호 물품 배달 로봇 하드웨어 제작
❏ 딥러닝기반 사물/사람 인식 알고리즘 및 열화상카메라기반 현장분석시스템 개발
❏ 재난/재해 시 실내외 실종자/구조자의 측위기술 및 로봇/드론 간의 통신 알고리즘 개발
❏ 실내 듀얼모드 로봇의 자율비행 알고리즘 개발
❏ 실내 주행형 로봇 하드웨어 추가를 통한 지도 통합 및 탐사 경로 통합
❏ Manual기반의 정밀 실외 듀얼모드 드론 비행 개발 및 검증
❏ 기개발된 양 날개 독립제어형 실외 듀얼모드 드론 소형화, 경량화, 안정화
[5세부]
❏ 시뮬레이션 대상 도시부 지역 선정 & 도로 인프라 정보 수집
❏ Cell Transmission Model(CTM) 기반의 메조스코픽(mesoscopic) 교통 시뮬레이션 개발
❏ 대상 지역 도로들에 대한 시뮬레이션 구현 설정
❏ GNN(Graph Neural Network) 기반의 다중 교차로 신호제어 전략 수립
❏ 신호제어 실험 및 효과분석 수행
❏ 객체 탐지 영역 설정 및 객체 탐지 엣지 컴퓨팅 개발
❏ 인공지능 기반 pose estimation활용 차량 및 보행자 위치 예측 기술 개발

○ 해당연도 (21)
□ 목표
[1세부]
❏ 실시간 재난 예측 및 스마트 원격 제어 시스템 구축 고도화
❏ 무감독학습기반 이벤트 탐지 경량화
[2세부]
❏ 다중센서 융합 지능형 상시 감지 시스템 성능/기능 개선 및 통합 시스템 개발, 테스트 베드 구축 및 시법 서비스 추진
[3세부]
❏ 지능형 이상 진동 감지 시스템 개발
❏ 스마트센서 모듈 최적화 개발
❏ MEMS 기반 강우센서 및 기상센터 통합모듈 전원공급을 위한 유연성 기판을 이용한 플렉서블 슈퍼커패시터 개발
❏ MEC 시그널링 서버 기반 실시간 구조요청자 모니터링 시스템 개발
[4세부]
❏ 로봇 하드웨어 및 소프트웨어 최적화, 통합적 시스템 성능 안정화
[5세부]
❏ 객체 인식 기술 개발
❏ 지능형 경로예측 기술 개발

□ 내용
[1세부]
❏ 재난재해 데이터 기반 실시간 예측기법 및 제어 알고리즘 연구
❏ 딥러닝 무감독학습 기반 마이크로 이벤트의 실시간 분석을 위한 알고리즘 경량화 연구
[2세부]
❏ 다중융합센서 기반 화재/전기안전 등 재난재해 상황인식/경고 기술, 라이다/가시광 융합 안전감지센서 기반 소형 모빌리티 안전 자율주행 보조 기술 및 시스템 등 개발
❏ 다양한 기 개발된 재난재해 대응 기술 및 시스템에 대해서 하나의 시스템에서 통합적으로 서비스가 가능한 지능형 상시감지 통합 시스템 개발 및 구축
❏ 통합 개발/구현된 지능형 재난재해 대응 시스템에 대한 성능 검증을 위한 테스트 베드 구축 및 시범서비스 추진
[3세부]
❏ 이상 진동 감지 알고리즘을 GPU에서 처리하기 위한 이관 기법 개발 및 알고리즘 최적화
❏ 임베디드 보드 추출 데이터의 실시간 확인 및 분석 시스템 개발
❏ 스마트 임베디드 모듈 최적화 및 저전력 관리 기술 개발
❏ 융합센서를 활용한 AI기반 도로 환경정보 관리 시스템 개발
❏ IoT 센서 기반도심재해재난모니터링 기능및 위험지역노출자를위한조기경보예방기술
❏ 스마트 임베디드 모듈 최적화 및 저전력 관리 기술 개발
❏ MEMS 기반 강우센서 및 기상센터 통합모듈 전원공급을 위한 플렉서블 슈퍼커패시터 개발
❏ MEC 시그널링 서버에서 실시간 지능형 동작 감지 시스템
❏ MEC 시그널링 서버 기반 실시간 처리된 대용량의 영상 데이터를 저지연율로 전송하는 기술 개발
[4세부]
❏ 실내 듀얼모드 로봇의 자율비행 알고리즘 개발
❏ 실내 주행형 로봇 하드웨어 추가를 통한 지도 통합 및 탐사 경로 통합
❏ Manual 기반의 드론 정밀 주행기술 개발
❏ 기개발한 양날개 독립제어 방식의 드론에서 소형화 및 경량화 및 안정화
❏ 재난/재해 시 실내외 실종자/구조자의 딥러닝 기반 측위 기술개발
❏ 딥러닝 및 측위 기반의 실종자/구조자와 로봇/드론 간의 통신 알고리즘 개발
[5세부]
❏ 객체 탐지 영역 설정 및 객체 탐지 엣지 컴퓨팅 개발
❏ 인공지능 기반 차량 및 보행자 위치 예측 기술 개발
❏ 인공지능 기반 pose estimation 활용 위치 예측 기술 개발

□ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
경제/산업측면
기대효과
❏ 본 센터 연구개발의 기본 방향은 크게 두 갈래인데, ①산업체의 요구에 맞는 상용화기술을 개발하고 해당기업에 기술이전을 하여 상용화하는 것과 ②대학의 창의아디이어와 산업체 미래수요조사 기반 원천기술을 통해 타 상용화과제를 수행하여 벤처창업 또는 기술이전을 통해 상용화
❏ 참여기업을 성장시킴으로써 해당기업의 매출을 증대하고 아울러 고용창출을 할 수 있음 또한 벤처창업을 통해 지역특화산업의 활성화에 기여하고, 지역 경제역량과 지역고용시장을 확대시켜 나갈 수 있음
❏ 국내외적으로 공공안전 및 재난예방 ICT 시장규모는 정보통신기획평가원과 중소기업청 기술 로드맵 자료에 의하면 2022년에 국내시장의 경우 3조 5,154억원, 해외사장의 경우 4,728억 달러에 이를 것으로 전망되는데, 본 센터에서 개발하는 스마트시스템을 활용하여 세계시장에 진출할 수 있을 것으로 기대됨

인력 양성 측면
기대효과
❏ 우리나라뿐만 아니라 전세계적으로 재난재해가 급증하고 있으나, 재난과학 기술을 선도할 인재는 여전히 부족한 실정임(재난안전 전문인력 양성: 제3차 재난 및 안전관리 기술개발 종합계획(18~22), 국가과학기술심의회, 2017년 12월). 특히 ICT 기술과 융합된 재난재해 대비 기술을 개발해야 하나, 전문인력이 부족한 실정임
❏ 매년 10명 이상의 고급 석·박사 연구인력 배출 및 산업체 공동연구를 통해 기존 산업체 연구인력 수준 향상에 기여하고자 함
❏ 산학공동연구를 통하여 산학이 서로 이해함으로써, 참여기업으로의 취업이 이루어져, 약 25%의 참여기업 취업을 기대함
❏ 본 센터는 사업종료(2021년) 이후에도 ICT융합 재난재해 대응 시스템 분야의 창업 item으로 적합한 연구 결과를 다수 창출할 것으로 예상되며, 참여 대학원생을 통한 창업 및 이를 통한 고용효과를 기대함

(출처 : 요약문 4p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 최종보고서 ... 2
• 요 약 문 ... 4
• 목차 ... 9
• I. 계획 대비 달성도 ... 14
• 1. 연구개발 목표 및 내용 ... 14
• 2. 연차별 추진계획 및 실적 ... 21
• 3. 연구개발 결과 ... 70
• 4. 추진전략 및 체계 ... 90
• II. 사업수행 실적 ... 101
• 1. 센터의 연구 인프라 구축실적 ... 101
• 2. 정책 중점추진사항 추진실적 ... 104
• III. 연구개발 성과 ... 118
• 1. 연구성과 총괄 ... 118
• 2. 지표별 대표성과 ... 120
• 3. 연구성과의 우수성 ... 136
• IV. 인력양성 성과 ... 143
• 1. 인력양성 추진전략 및 방안 ... 143
• 2. 인력양성 실적 ... 148
• V. 향후 계획(요약) ... 158
• 1. 연구계획 ... 158
• 2. 인력양성계획 ... 159
• VI. 기대효과 ... 160
• 1. 연구결과의 산업적/경제적 기여도 ... 160
• 2. 연구결과의 기술적 기여도 ... 162
• 3. 연구결과의 활용가능성 ... 165
• VII. 예산집행실적 ... 166
• 끝페이지 ... 168