| 초록 |
1. 다부처 추진 필요성 가. 극한지 연구에 대한 부처별 역할 상이 □ 기존 연구개발 사업의 역할 구분 및 협력 애로 ㅇ 극지 기초 과학 연구(과학기술정보통신부, 해양수산부), 극지 인프라(해양수산부), 극한지 건설 및 플랜트(국토교통부) 등 극한지 연구 소관부처의 사업 추진 목적과 역할이 상이하여 기존 연구개발 사업으로 협력 연구가 어려움 ㅇ 본 사업이 대상으로 하는 극한지 사물인터넷기반 협동 이동체 및 장비는 수요 영역(극지 및 북극권 미개척 극한지) 및 공급 기술개발 영역(이동통신, 플랫폼 등)에 대한 소관 부처의 역할이 명확히 구분되어 있어 단일 부처 사업으로 사업 목표 달성이 불가능함 나. 극지 연구에 대한 다학제적 접근 필요 □ 국가과학기술심의회에서 극지 연구 다원화에 대한 필요성 지속 제기 - 기존의 극지 연구는 지질 및 생물환경 분석, 남극기지 및 쇄빙선과 같은 인프라 구축에 투자되어 왔으나 이들을 활용한 후속 연구 발굴에 애로 다. 각 부처 소관 핵심기술 개발 협력을 통한 기술자립화 필요 □ 해외 선진국으로부터의 기술종속 탈피 필요 ㅇ 극한지 관련 기술은 대부분 수입에 의존 중 - 우리의 독자 보유 기술이 없을 경우 극한지에서의 과학적 연구 및 탐사, 자원 개발에 있어 후발 주자를 벗어나기 어려움 - 자체 기술 보유 시 타국과의 협상 가능(수중 건설 로봇 사례 등) 라. IoT 및 로봇 기술의 극한환경 적용을 통한 기술적 위상 제고 □ IoT와 로봇 기술을 가장 도전적인 환경 중 하나로 평가 받는 남극환경에 적용할 경우 우리나라의 기술 강대국으로의 위상 선점 가능 ※ IoT 무선통신 기술을 남극환경에 적용하여 남극연구 대원의 GPS 정보확보를 한 사례가 관련 기술계의 주목을 받고 있음 ㅇ IoT(과기부) 및 로봇(산업부), 극지 연구(해수부)에 대한 소관 부처의 역할이 각각 정해져 있어 IoT와 로봇 기술의 극한환경 적용을 위한 본 사업은 다부처 사업으로만 가능할 것으로 판단됨 ㅇ 향후 지구의 기온, 지질 등 환경 분석을 위한 장보고 기지 주변 외 관측 사이트 구축이 필요하지만 현재는 환경적 요인으로 접근이 매우 제한적임 - 연구 가치는 높으나 접근이 어려운 위험지역(Korean route 주변 탐사 등) ㅇ 극한지 영역 파이프라인 시공을 위한 지형도 제작, 지반조사 애로 - 극지 환경적 영향(구름, 눈, 극야, 강풍 등)과 제한된 운영시간으로 드론 사용 제한 - 현재 중대형 시추장비를 이용한 지반조사가 가능하나 시추 중 대량의 물을 이용하며 격오지의 경우 중장비 이동이 제한되며 극한의 온도(-40℃이하)로 물 사용 제한됨 ㅇ 극한지 통신 장비의 사용 제한 - 극한 환경에서 모바일 플랫폼 활용을 위한 무선통신 기술 요구사항을 만족하기 위해서 도심과 다른 특성(넓은 유휴 주파수 대역, 적은 간섭,기지국 당 적은 연결 단말기, 전파의 직시 확보의 용이성)을 활용하고 도전적 특성(전력수급, 전열, 유선망 부재, 인프라 부족, 무선통신 채널 불확실성)을 극복하는 기술 개발이 필요함 - 기지국 설치를 자유롭게 최적화 할 수 없는 극한 환경에서는 셀커버리지를 최대한 광역화하는 무선통신 기술이 필요하며, 전력수급이 어려운 환경을 고려한 음영지역 해소를 위한 중계 전송기술 개발이 필요함 2. 다부처 추진 시너지 효과 □ 본 사업은 다부처 사업의 취지를 분명하게 살려 참여 부처(기관)의 명확한 역할 분담과 기술공급-Test-End User까지의 유기적인 협업을 통해야만 최종 성과물이 창출될 수 있도록 설계 ㅇ 극한지 사물인터넷 통신 : 한국해양과학기술원, 한국전자통신연구원(기술 공급) ㅇ 극한지 관측 및 정보처리 : 극지연구소(Test bed, End user) ㅇ 극한지 이동형 플랫폼 : 해양과학기술원, 로봇융합연구원(기술 공급) ㅇ 건설/시추용 플랫폼 탑재체 : 건설기술연구원(End user) □ 기술개발 결과의 활용 ㅇ 현재 극한 환경 Site의 Data 획득은 기후 등 제한 사항으로 인해 1년에 1번(1년 중 기상이 좋은 날) 빈도로 실시. 로봇을 활용할 경우 빈번한 Data 획득 가능 : 선도적 연구 역량 확보에 결정적 기여 가능 ㅇ 지형정보는 드론을 활용할 경우 넓은 범위를 빠르게 획득할 수 있으나 심층 Data 확보가 어려우며 인공위성을 활용할 경우 매우 비싼 비용(100억 이상), 로봇을 활용할 경우 매니퓰래이터 등을 이용하여 작업응용/확장 용이 ㅇ 요구 환경/시장에 따라 기본 사양에서 툴체인지(탑재 장비 등)를 통해 적용 환경의 다변화 가능 ㅇ 개발 제품 활용 가능 시장 - 러시아 지형 정보 시장 - 대기 관측 및 데이터 분석 서비스 시장 - 지뢰제거/경비/보안 로봇, 환경 감시 로봇 - 사막 등 오지와 아프리카 같은 낙후 지역 등 4. 사업범위 □ 수요측 요구 조건(or 기능) - 지형/지반 정보 획득 및 Map 형성 : Real time일 필요는 없음, 현재의 지형정보는 5m 수준에서 조사 중 - 각 Site에 설치된 센서/디바이스 배터리 충전(현재 1개 거점에서 50개 정도의 모니터링 장비 운용 중) - 눈 제거 시스템(지형정보 획득 시 가장 애로 사항, 모듈화, 착탈식 등 방식 고려) - 크레바스 탐지(맵 구현은 필요 없음, 크레바스 회피를 위한 기술, 현재는 설상차에 GPR을 설치하여 운용 중. 작업 시 부상/사망 위험 항시 존재) - 시추(탑재장비는 건설연에서 개발 예정, 요구 조건 부록 B 참고) □ 기술개발 방향 ㅇ 협동 이동체 - Autonomous/ Remote 병행 : 기본 이동/제어에 Autonomous 적용,세부 구체적 임무 제어는 Remote control 방식 적용 - Exploration + Navigation 기능 탑재 ㅇ IoET - 장거리 통신 거리 확보(장거리 wifi 등), 데이터 속도(고속), 저전력,신뢰성 확보 목표 - Dual channel 통신 : 필수 제어/통신을 위한 저주파수 대역 통신과 고용량 데이터 처리를 위한 고주파수 대역 Dual 활용(마린 대역폭은 제외) - 통신에서는 전력/배터리 문제는 크게 부각되진 않음 ㅇ 협동 이동체/통신 공동 운용 방향 - 대량 데이터 확보는 로봇이, 소량데이터는 통신을 통한 방식 □ 기술개발 컨셉 ㅇ (극한 온도, 격오지에서 운용 가능한) 통신 및 제어 Base + 이동체 플랫폼 □ 기술 개발 활용 개념도 - 관측/모니터링 Site의 센서와 Base까지의 장거리(50km+20km) 통신망 구축(현재는 사람이 Site까지 직접 이동해서 센서 데이터를 회수하는 방식.극한 환경일수록 데이터 취득 과정에서 상시 부상/사망의 위험 존재) - 사람이 직접 이동하는 대신 무인 협동 이동체가 각 모니터링 센서에서 필요한 작업(카메라를 활용한 Site 현장 탐사, 저온환경에 노출된 센서히팅 및 배터리 교환, 관측장비 위치 파악 및 회수, 눈 제거, 시추 작업 등) 수행 - 무인 협동 이동체는 장비의 탈부착을 통한 툴체인지 가능(탑재 예정장비는 수요 기능에 의해 결정. 현재 시추장비 및 다양한 작업이 가능한 매니퓰레이터 고려 중) 5. 부처 간 역할분담 및 추진체계(안) □ 극한지 협동 이동체 시스템을 활용한 참여 부처의 사업 추진 목표 도출 ㅇ (해양수산부) 극지 상시 관측 및 정보처리 기반 확보로 극지과학 활성화 ㅇ (국토교통부) 모바일 플랫폼을 이용한 북방경제영토 확대 지원 ㅇ (산업통상자원부) 극한지 모바일 플랫폼 신뢰성 확보로 플랫폼기술 산업 고도화 ㅇ (과학기술정보통신부) 극한지 사물 인터넷(IoET) 기술 확보로 통신시장 신성장 동력 발굴 6. 부처간 연계방안 □ 정책을 고려한 기술 수요 및 공급 부처의 사업범위와 역할 도출 ㅇ 기술 수요 부처: 해양수산부(극지 활성화), 국토교통부(극한지 지형정보 구축) ㅇ 기술 공급 부처: 산업통상자원부(극한지 이동 로봇), 과학기술정보통신부(IoET 시스템) □ 수요 측면의 요구조건/ 시나리오 도출 및 그에 따른 기술개발요소 Define ㅇ 수요측면에서 느끼는 제약환경 및 요구기능 등 분석(페이로드, 온도,주행거리 등), 이후 그에 따른 기본 설계 도출 ㅇ 기술 개발 후 극한 환경에서의 이동/ 데이터 수집/ 통신 방법에 대한 시나리오(ex. 지속적 모니터링: 인간 간섭 초소화, IoT의 목적과 유사) 도출 ㅇ 배터리, 전력 시스템 개발에 대한 고려(참여업체, 개발 범위 등) □ 공급 측면의 파급효과 도출 ㅇ 극한지를 극복하는 방법 활용분야 도출 : 통신 인프라 |
