재난안전위험 사회와 정보소통10

센서기술의 발달과 센서데이터의 활용

센서데이터를 활용한 재난 예측 · 대응 방안

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1 차시 .

2 차시 .

3 차시 .

문과대학 언론정보학과 박한우 교수

10 주차│센서데이터를 활용한 재난예측 / 대응방안

keyword

2

학습목차

학습목표

1. 센서데이터 관련 연구 1( 한규상 , 윤인섭 , 2012, < 발췌 및 인용 >)2. 센서데이터 관련 연구 2( 김경국 , 노상봉 , 백승철 , 2013 < 발췌 및

인용 >)

센서기술의 발달과 그 활용에 대해 살펴봄 센서데이터를 활용한 연구를 통해 센서데이터의 이해와 실제

활용 방법에 대해 알아봄 센서데이터의 효과적인 이용에 대해 생각해봄

센서기술 │ 센서데이터 │ 센서네트워크 │ 사물인터넷 │ 사물통신 │ IoT

1. 센서데이터 관련 연구 1

1) 센서기술의 발달

3

재난의 전조를 사전에 감지하여 예방하기 위해 유해물질을 감지센서 기술

센서 감지 정보를 판단하고 경보조기경보 시스템 기술

기술의 연구

한 가지 목적이 아닌 여러 종류의 재난에 대응 가능하나의 모듈에서 다종 물질을 감지하므로 경제적으로 효율적임

복합 센서

한규상 외 (2012) 의 연구에서는 대형 복합 건축물에서 재난감시를 위해 필요한 기준 제시하고 , 센서 네트워크를 구축하여 재난 전조를 감시하고 조기경보 시스템을 통해 정보 관리 , 재난 대응이 이루어질 수 있도록 하는 기술에 대해 연구함


2) 재난 감시 기준

4

감지 대상 유해물질

재난과 관계된 모든 종류의 물질을 모니터링하여 재난을 예방 · 대응하는 일은 불가능

센서가 어떤 물질을 감지하고 그 농도를 감시하도록 할지 설정해야 함



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경보 발령 기준

국가위기관리기본지침에서 정하고 있는 우리나라의 재난위기상황 표준 대응 단계를 참고하여 경보 기준을 네 단계로 설정함

각 단계를 나누는 근거는 기본적으로 대상 물질의 농도 별 유해성 정보와 관련된 유해물질 허용 농도 규제 기준을 참고함

관심 주의 경계 심각

경보 기준의 단계



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센서 설치 지침

감지대상 물질의 특성에 대해 고려해야 함1재난감시 대상물의 구조적 특성을 고려해야 함2감지대상 물질의 발생 가능성이 높은 장치 , 설비 또는 재질 등의 경우3

추가적인 센서의 설치가 고려되어야 함

센서의 위치 선정 시 접근성을 고려해야 함4

재난감시 대상의 특성을 고려한 기존 규제 기준을 준수해야함5


3) 조기경보 시스템

7

재난전조감시 알고리즘

유해물질 방생

재난전조 감지센서

조기경보 시스템

방재센터

경보단계 별대응방안

경보발령

대피방송

중앙방재센터

< 그림 1> 조기경보 시스템 체계도

출처 : 한규상 , 윤인섭 , 2012, 「센서 기반 재난전조 감시 기술에 관한 연구」 , 한국재난정보학회 학술대회 , 한국재난정보학회 , 2012(1), 129-139.




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사고 등으로 유해물질이 발생하여 센서가 감지함

조기경보 시스템에서 감지정보를 기존 데이터베이스와 경보 기준과 비교 분석하는 알고리즘을 통해 경보 발령 , 대응 , 연락


건물의 안전 관리자에게만 경보 하여 위험 상황 및 대응 계획에 대한 점검이 이루어짐



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사고 등으로 유해물질이 발생하여 센서가 감지함

조기경보 시스템에서 감지정보를 기존 데이터베이스와 경보 기준과 비교 분석하는 알고리즘을 통해 경보 발령 , 대응 , 연락


경보 발령 , 방재센터 및 관계 기관 연락 , 미리 수립된 경보 단계별 대응활동을 개시함




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모니터링 및 예 · 경보 시스템

건물 도면 데이터베이스와 연동하여 센서의 위치가 표시될 수 있도록 함

감지된 농도를 경보 기준과 비교하여 판단된 정보 단계를 ‘안전’ , ‘ 관심’ , ‘ 주의’ , ‘ 경계’ 및 ‘심각’으로 나타내도록 설정함

알고리즘에서 판단한 경보 단계 외에도 각 센서에서 감지되고 있는 유해물질 농도를 실시간으로 모니터링하여 시간과 농도 기준 대비 비율을 표시하여 관리하도록 함

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1) 센서데이터의 활용

고가 · 저정밀도의 센서 저가 · 고정밀도의 센서요소기반기술의 발전

신뢰성 높은 측정 장치를 구축할 수 있게 하는 요소기반기술의 발전으로 보다 용이하게 센서기반 장치 개발이 가능해짐

김경국 외 (2013) 의 연구에서는 태풍 , 강풍 및 기타 자연재해로 인한 철탑 전신주 등의 구조물 붕괴의 감시 및 사전 모니터링이 가능한 철탑감시 시스템을 다루고 있음

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센서 네트워크 노드의 설계

모니터링과 더불어 능동적이고 독립적인 시스템 구현이 목적임

센서 하드웨어는 독립된 전원으로 운용될 것별도의 통신망을 이용하여 데이터를 서버로 전송할 것풍향 , 풍속 및 철탑의 안전데이터를 독립적 연산이 가능할 것


2) 센서 네트워크의 구성

< 그림 2> 센서 네트워크 노드의 구성

1

기지국인터넷

이동통신망

데이터수집

CDMA시스템 구성도

(CDMA- 패킷통신 )

출처 : 한규상 , 윤인섭 , 2012, 「센서 기반 재난전조 감시 기술에 관한 연구」 , 한국재난정보학회 학술대회 , 한국재난정보학회 , 2012(1), 129-139.

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센서 노드의 Field Test


2) 센서 네트워크의 구성

검증을 위해 3 사 (SKT, KT, LGT) Telecom 서울 여의도공원 공용기지국기국의 이동통신 철탑에 장착함

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수신 데이터의 분석


3) 데이터 수신 및 분석

설치된 센서 노드에서 수신된 데이터는 SK Telecom 의 CDMA 2G Data망을 통해 메인 PC 로 전송됨

전송된 데이터 분석을 통해 시설물 모니터링이 가능해짐

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< 표 1> 주간 단위 수신 데이터 < 그림 3> 6 월 분석 자료

-4

-2

0

2

4

6

8

10

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풍속평균

풍속최대

pitch

데이터파일

roll

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< 표 1> 과 < 그림 3> 과 같이 수신되어지는 데이터를 이용하여 일일 단위 및 주간 , 월간 단위 데이터 분석이 가능해짐

기술의 발달로 센터데이터와 파일서버 네트워크 연동 및 모바일 앱과의 연동을 통해서 접근성의 향상시킨다면 앞으로 공공 및 민간 부분에서 재난감시 시스템으로 다양한 분야에 이용이 기대됨

학습정리

참고문헌

재난을 사전에 감시하고 예방하기 위해 센서를 이용한 조기경보 시스템 기술이 연구됨

센서기반 장치 간에 기존의 유선통신을 대체할 수 있는 무선통신의 기술이 발달함에 따라 데이터의 송수신 환경이 용이해짐

기술의 발달로 센터데이터의 접근성을 향상시킨다면 앞으로 공공 및 민간 부분에서 재난감시 시스템으로 다양한 분야에 이용이 기대됨

김경국 , 노상봉 , 백승철 , 2013, 「무선 센서 네트워크 기술을 이용한

재난감지 시스템의 제시」 , 한국정보기술학회 하계학술대회 논집 , 한국정보기술학회 , 2013(5), 179-182.

한규상 , 윤인섭 , 2012, 「센서 기반 재난전조 감시 기술에 관한 연구」 , 한국재난정보학회 학술대회 , 한국재난정보학회 , 2012(1), 129-139.17

퀴즈 오늘 학습한 내용을 기억하여 , 아래 문제를 풀어봅시다 .

Q1 다음 내용을 읽고 내용이 옳으면 O, 틀리면 X 를 고르시오 .

데이터의 송수신 환경이 용이해져 센터데이터의 접근성이 향상된다면 , 앞으로 재난감시 시스템으로 다양한 분야에 이용이 가능함

해설 :무선통신의 기술이 발달함에 따라 데이터의 송수신 환경이 용이해져 센터데이터의 접근성이 향상된다면 , 앞으로 공공 및 민간 부분에서 재난감시 시스템으로 다양한 분야에 이용이 가능함

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1 차시 .

2 차시 .

3 차시 .



keyword

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학습목차

학습목표

1. 센서데이터를 활용한 재난 예측 · 대응 방안( 김우용 , 2014, < 발췌 및 인용 >)

IoT 기술의 정의와 그 활용 사례를 통해 필요성을 인식할 수 있다 . IoT 기술의 효과적인 적용방안을 모색할 수 있다 .


1. 센서데이터를 활용한 재난 예측 · 대응 방안

1) IoT 기술의 활용

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IoT 정의

IoT사물통신 (IoT, Internet of Things) 서비스는 사물과 사물 , 사물과 사람 (Device) 간에 정보가 수집되고 처리되는 지능형 정보 인프라와 이를 활용한 기술 및 비즈니스

IoT 와 관련된 다양한 정의가 존재하나 , 인간의 개입을 줄여 생산성과 효율성을 높이는 이동통신 기술이라는 공통점이 있음



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IoT 정의

< 그림 1> IoT 관련 구조

Automotive

Safe & Security

Healthcare

MovingAsset

Facility &Building

Utility &energy

TransportationEnvironment& Agriculture

C.ECommerce

& Retail

Thing’s segment

IoT 서비스 기능

IoT Value-chain

MonitoringSurveillance Control Tracking Payment Informing

칩셋제조사

모듈제조사

단말제조사

통신사업자

플랫폼업체 ASP통신사업자

출처 : 김우용 , 2014, 「센서데이터를 활용한 재난 예측 / 대응 방안」자료



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IoT 정의

< 그림 2> IoT Scope


Connected Car USN Wearable Device Smart Home

직접연결(M2M)

SmartPhone

Wi-FiAP

IoT 플랫폼 App Server User

Things

Short-RangeConnectivity

WANConnectivity

Platform,Service

Network(3G/LTE/ 유선 )



24출처 : 김우용 , 2014, 「센서데이터를 활용한 재난 예측 / 대응 방안」자료

< 그림 3> IoT 사례 (Safety)Vehicle Tracking

전력량 원격검침 원격 기상 관측

T-Car

IoT 사례



25출처 : 김우용 , 2014, 「센서데이터를 활용한 재난 예측 / 대응 방안」자료

< 그림 4> IoT 대표 사례

전자발찌 독거노인 / 중증 장애인 Care

산림청 산불관제 어린이 안심

IoT 사례



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IoT 사례

그 외 사례

Environment Monitoring기상관측 , 대기오염 원격 감시 , 수질오염 원격 감시 , 토양오염 원격 감시 , 낙석 모니터링 , 해양환경 관측 등Asset Management & Tracking댐 안전 감시 , 교량 안전 감시 , 공장 안전 감시 , 폐기물 관리 , 석유류 관리 , 컨테이너 관리 등



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IoT 사례

< 그림 5> IoT 의 발전 Road-map


Market Cultivation Cloud BasedData Gathering

ValuableIntelligence Biz

N/W + 특수 Device

Open Platform

Sensing + Big Data


2) IoT 를 통한 재난의 예측 · 대응

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재해 / 재난 분야 Segment

Segment 대상 분야 핵심 역량

자연재해 / 재난기후변화 , 기상 / 기후 / 생태 / 해양

관측 , 산불 / 지진 / 해일 / 홍수 등

관측 / 감시기반 실시간

인지 및 대응

환경오염 / 방역대기 / 물 / 토양 / 해양 오염 , 구제역

등 가축역병 등

오염 발생억제 및 확산

방지

산업 재해위험물 ( 방사능 / 화합물 / 유류 / 화약

/ 가스 등 ), 위험시설 / 설비 등

위험원 사전적 관리 및

조기 대응Segment+Process Matrix 기반

▶ IoT 등 신기술 최적의 적용방안 모색 / 재난분야 Derived Intelligence 구현

재해 / 재난 대응 Process

Process 주요 내용 핵심 기술

재난감시 분야별 실시간 측정 / 위치 / 감시 등 Sensing & Monitoring

정보분석수집 Data 기반 위험예측 , 확산예측

등Analytics & Intelligence

상황전파 지역단위 예 / 경보 전달 , 상황공유 등 정보 전달 / 공유체계

대응통제 관제 기반 의사결정 , 피해상황 관리 등 협업 & 의사결정

< 표 1> IoT 의 발전 Road-map


재난의 유형과 Process



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< 그림 6> 재난분야 IoT 적용 움직임 - 위험물 안전운송 통합 관제 시스템

안전한 길 탐색 여정관리시스템

차량 및 화물 상태 안전확인 사고 정보 생성 및 유관기관 전송

재난의 유형과 Process




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Sensor 기술과 초정밀 측위 기술을 조합 , 언제 어디서든 모니터링가능한 지능형 위치 관리 시스템 ( 다양한 작업 현장에 적용 가능 )

작업 환경 모니터링 : USN 센서 적용 작업 유해 환경 모니터링작업자 상태 ( 생체정보 , 안전모착용 등 ) 확인

고정밀 위치 모니터링 : UWB초정밀 측위 기술적용 -1M 이내 오차위험지역 접근 , 기인물 충돌사고 예방

모바일 연동 서비스 : 작업자 휴대폰 무분별 사용 제한 , 응급 호출 및 작업팀 간 TRS 통화 서비스

작업자 안전 대책 수립에 대한 의무화 제도 기반 마련 필요( 법제도 개선 , 시스템 설치 지원 등 )

재난분야 IoT 적용 모델 제안



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정리

기존 자원 · 인프라 활용 (Mash-up)1규모 있는 적용 및 인프라 구축2Road-Map 설정 및 진화 모델 구현3

민간 자원 활용 방법론4



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정리– 2015.4.6. 신문기사 : ‘ 재난안전 IoT 로 선제대응 나선다’

출처 : 디지털타임스 , 정용철 기자 , 2015-04-06, ‘ 재난안전 IoT 로 선제대응 나선다’

국민안전처와 미래창조과학부는 재난 안전을 위한 IoT 적용 방안 및 시범 사업을 진행함



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정리– 2015.4.6. 신문기사 : ‘ 재난안전 IoT 로 선제대응 나선다’

출처 : 디지털타임스 , 정용철 기자 , 2015-04-06, ‘ 재난안전 IoT 로 선제대응 나선다’

재난안전연구원은 올 연말까지 전국의 재난 관련 센서 현황을 파악하고 활용 가능한 센서 데이터를 분류한 뒤 이를 재난현장 대응 시스템과 연계 · 통합하는 방법을 연구할 예정임 특히 생성된 센서 데이터를 CCTV 나 공간정보와 결합해 3

차원 현장정보로 나타냄으로써 신속한 현장대응을 지원한다는 방침임

미래부는 CCTV 와 재난대응 현장인력의 통신기기 ( 스마트폰 , 스마트 안경 ) 를 연동해 지휘통제실에서도 실시간으로 현장 상황을 파악해 통제할 수 있는 환경을 구축예정임

학습정리

참고문헌

사물통신 (IoT) 서비스는 사물과 사물 , 사물과 사람 간에 정보가 수집되고 처리되는 지능형 정보 인프라와 이를 활용한 기술 및 비즈니스로 활용 사례와 범위가 다양함

IoT 기술 적용을 위해서는 기존 자원과 인프라를 활용하고 , 규모 있는 적용 및 인프라 구축 , Road-Map 설정 및 진화 모델 구현 , 민간 자원 활용 방법론 등이 필요함

정부는 IoT 기술을 재난분야에 적용하는 사업을 구상 및 진행 중임

김우용 , 2014, 「센서데이터를 활용한 재난 예측 / 대응 방안」자료

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퀴즈 오늘 학습한 내용을 기억하여 , 아래 문제를 풀어봅시다 .

Q1 다음 내용을 읽고 내용이 옳으면 O, 틀리면 X 를 고르시오 .

IoT 기술은 이동통신 기술의 하나로서 인간의 개입을 줄여 효율성은 높일 수 있으나 , 생산성은 비교적 낮아질 수 있음

해설 :IoT 기술은 인간의 개입을 줄여 생산성과 효율성을 높이는 이동통신 기술임

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1 차시 .

2 차시 .

3 차시 .



keyword

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학습목차

학습목표

1. 산업다큐 4.0 – 미래성장 보고서 : 비로소 세상의 모든 것이 연결되다 ,

사물인터넷 편 (IoT)

사물인터넷 (IoT) 을 활용한 효과적인 재난 대응 방안을 도출할 수 있다 .


1. 산업다큐 4.0 – 미래성장 보고서 : 비로소 세상의 모든 것이 연결되다 , 사물인터넷 편 (IoT)

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동영상 내용

출처 : YouTube/ 한국경제 TV 채널 / 2014-08-27https://www.youtube.com/watch?v=s-hN_KOBaEQ

인테넷 연결을 통해 생산될 데이터의 양은 무한함

앞으로의 인터넷은 인간과 더불어 우리가 소유한 모든 물건들과 연결될 것임

사물인터넷 (Internet of Things) 은 사람과 사람 , 사물과 사물 , 세상의 모든 것들과 연결되는 것을 의미함

단순 물건이 인터넷과 연결되고 빅데이터와 연결된다면 다양한 서비스로 업그레이드 되어 많은 부가가치를 만들 수 있음

센서를 통해 감지된 데이터를 모으고 , 분석하고 , 이것을 활용하여 사람들의 의사결정 기회가 더 많아질 것임

1. 산업다큐 4.0 – 미래성장 보고서 : 비로소 세상의 모든 것이 연결되다 , 사물인터넷 편 (IoT)

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동영상 내용

출처 : YouTube/ 한국경제 TV 채널 / 2014-08-27https://www.youtube.com/watch?v=s-hN_KOBaEQ

센서데이터의 재난분야를 포함한 국내외 다양한 분야의 활용 사례를 소개함

차시예고

이번 시간에는 10 주차 3 차시 동영상으로 학습하기를 통해 지난 학습내용을 되짚어 보았습니다 .

다음 시간에는 11 주차 생활안전 영역에서 국민참여 거버넌스 구축에 대해 학습하겠습니다 .

수고하였습니다 .

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Social Media

재난안전위험 사회와 정보소통10