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SUMMARY
목차
제1장 서론 76
1.1. 연구의 필요성 76
1.1.1. 터널 화재의 발생현황 및 대응필요성 76
1.1.2. 터널 화재 사고의 특징 76
1.1.3. 국내외 터널화재 사례분석 78
1.2. 연구목표 97
1.3. 연구범위 97
1.3.1. 대구경북과학기술원(DGIST, 경북대학교(위탁)) 97
제2장 재난상황 모델링 및 시나리오 개발 110
2.1. 재난상황 모델링 및 Use-Case 110
2.1.1. 재난 상황 모델링의 필요성 110
2.1.2. 재난상황 모델링의 공간적, 시간적 범위 113
2.1.3. 도로터널 재난의 위험 USE-CASE 116
2.2. 위험상황 지표 및 재난대응 시나리오 도출 118
2.2.1. 재난대응에 관련된 위험상황 표출 118
2.2.2. 도로터널에 관련된 위험상황 표출 132
2.3. 재난대응 시나리오 도출 135
2.3.1. 터널화재 표준작전 절차 기반 대응시나리오 136
2.3.2. 차량추돌 사고시 재난대응 시나리오 138
2.3.3. 기존의 최악 재난 시나리오 144
2.3.4. 시간적 대응 시나리오 151
2.3.5. 장비 및 공간적 대응 시나리오 164
2.3.6. 열/연기 대응 시나리오 176
2.4. 터널, 지하공간 적용을 위한 FDS 시뮬레이션 181
2.4.1. 도로터널과 지하주자장 FDS 환경 설정기준 181
2.4.2. 생태터널 FDS 시뮬레이션 193
2.4.3. ○○터널 [대구 테크노폴리스대로 진입로 기세터널 1㎞] FDS 시뮬레이션 199
2.4.4. [DGIST] 지하주차장 FDS 시뮬레이션 204
2.4.5. 기존 연구문헌의 도로터널 화재 시뮬레이션 214
2.5. 소방 활동전략 및 확장 대응을 위한 시나리오 218
2.5.1. 도로터널 화재시 효과적인 소방활동전략 수립을 위한 시나리오 연구 218
2.5.2. 터널화재 분류모델에 따른 확장 대응 시나리오 제안 228
제3장 상황 인식형 통합 관제 시스템구축 235
3.1. 탐색/구조 상황에서의 관제시스템 요구사항 파악 235
3.1.1. 개발 시스템의 운영 시나리오 235
3.1.2. 한국도로공사 터널 화재시 방재 시나리오 239
3.1.3. 화재관련 유관기관의 요구사항 분석 241
3.2. 상황 인식형 통합 관제 시스템 기초 연구 252
3.2.1. 화재 복합감지시스템 252
3.2.2. 로봇 및 센서노드용 감지모듈 개발 256
3.2.3. 고정밀 화재감지 디바이스 개발 262
3.2.4. 미러링 시스템 275
3.2.5. 데이터 수신율 파악을 위한 데이터 통신 방식 조사 278
3.2.6. 통신 방식에 따른 데이터 손실률 비교 281
3.2.7. 데이터 수신율 향상 방안 284
3.2.8. 센서의 내열성 확보방안 286
3.2.9. 센서의 방수성 확보방안 287
3.2.10. 센서의 내충격성 확보방안 292
3.3. 구조/탐색 상황에서 동작할 모듈별 및 통신절차, 메시지 설계 294
3.3.1. 시스템 구성요소 및 모듈별 생성메시지 설계 294
3.3.2. 통합관제서버 및 요구조자 메시지 전달 시퀀스 설계 298
3.3.3. 도로 레이더 전달 메시지의 매체접근 방법 및 규격 설계 302
3.4. 상황 인식형 통합 관제 시스템 설계 304
3.4.1. 상황 인식형 통합 관제 시스템 S/W 및 H/W의 성능 요구분석 304
3.4.2. USN기반 복합 화재감지 모니터링기법 설계 309
3.4.3. 실시간 위험확인 및 위치추적기법 설계 320
3.4.4. 로봇 및 소방관 단말 연동기술 설계 326
3.4.5. 실시간 위치추적 시스템 구축 327
3.5. 상황 인식형 통합 관제 시스템구축 및 성능검증 333
3.5.1. 필드테스트장내 구성요소 및 시스템 구축 333
3.5.2. 용도별 성능 계측시스템 개발 및 구축 344
3.5.3. 종합성능평가 시나리오 제시 345
3.5.4. USN 시스템 종합성능평가 348
제4장 지상팀색로봇 분석 및 설계서 398
4.1. 지상 탐색로봇 요구 사항 분석 398
가. 지상 탐색 로봇 형태 설정 및 Prototype 개발 398
4.2. 지상 탐색 로봇 설계 400
4.2.1. 소형 주행 로봇 400
4.2.2. 소형 주행 로봇의 목표 성능 426
4.2.3. 지원 차량 432
4.3. 지상 탐색 로봇 제어 436
4.3.1. 탐색 지상 로봇 시스템 제어기 구현 436
4.4.2. 탐색 지상 로봇의 Waypoint 시스템 443
4.4. 지상 탐색 로봇 개별 및 통합 운용 시스템 개발 448
4.4.1. 로봇 개별 및 통합 운용 시스템 개발 448
제5장 비행탐색로봇 분석 및 설계서 482
5.1. 비행 탐색로봇 요구 사항 분석 482
가. Semi Auto 자율 비행의 정의 482
나. 비행체의 저공비행 483
다. 외부 프레임을 통한 동체 충격 완화 시스템 483
다. 터널 화재 시 터널 내부 온도의 상승에 따른 내부 회로 보호 기술 484
5.1.2. 비행탐색로봇 핵심 기술 요구사항 분석을 통한 설계방향 선정 484
5.2. 비행 탐색 로봇 설계 486
5.2.1. 1차년도 진행 486
5.2.2. 2차년도 진행 493
5.2.3. 3차년도 진행 496
5.3. 비행 탐색로봇 제어기술 509
5.3.1. 비행 탐색로봇 제어기술 509
5.3.2. 비행 탐색 로봇의 시스템 제어기 구현 520
5.3.3. 구호품 전달 비행 로봇 526
5.3.4. Waypoint 주행 비행로봇 533
제6장 시야확보용 열화상 카메라 및 전송모듈 개발 & 탐색로봇 성능지표 543
6.1. 열화상 카메라 및 WiFi전송모듈 개발 543
6.1.1. 시야확보를 위한 적외선 카메라 및 WiFi 영상 전송 가능 모듈 설계 및 시작품개발 543
6.1.2. 재난환경에 적용할 수 있는 시야 확보 모듈 인터페이스 548
6.2. 영상처리 557
6.2.1. 차량의 내부에 존재하는 요구조자의 탐색을 위한 영상 처리 기술에 대한 시작품 557
6.2.2. FPV[First Person View]를 이용한 적외선 카메라 영상 전송 기술 구현 564
6.2.3. FPV를 통한 실시간 영상 확인 568
6.3. 탐색로봇 성능지표 570
6.3.1. 비행탐색로봇 성능지표 570
6.3.2. 지상탐색로봇 성능지표 580
제7장 탐색 중복성 회피기술 시연 및 평가 588
7.1. 탐색 중복성 회피방안 및 기술개발 588
7.1.1. 터널현장 지도데이터 및 다운로드 기술 개발 588
7.1.2. 로봇연동 화재현장 공간탐색기술 개발 589
7.2. 탐색 중복성 회피기술 시연 및 평가 591
7.2.1. 중복탐색 회피기술의 성능평가 지표 및 기법 도출 591
7.2.2. 중복탐색 회피기술의 성능평가 환경설정 600
7.2.3. 탐색 구성요소별 중복탐색회피 기술 시연 및 성능평가 602
제8장 긴급재난안전망 구성 기술 609
8.1. 후보 무선 통신 기술 동향 609
8.1.1. ProSe 609
8.1.2. MC-PTT 609
8.1.3. IOPS 610
8.2. 긴급재난안전망 요구기술 정의 및 설계 610
8.2.1. 통신 요구기술 정의 및 설계 610
8.2.2. 통신 요구기술 지표 도출 611
8.3. Wi-Fi 기반 긴급재난안전망의 구성 612
8.3.1. 긴급재난안전망의 구조 612
8.3.2. 중계기 배치 간격 최적화 알고리즘 614
8.3.3. 네트워크 가상화 및 Wi-Fi Direct 기술 615
8.3.4. 구조대원 간 재난안전망 라우팅 알고리즘 616
8.3.5. 구조대원 단말과 중계기로 구성된 애드혹 네트워크의 성능 개선 617
제9장 음성 통신 및 영상 통신 모듈 구현 619
9.1. 구조대원 단말-지휘 PC 간 통신 프로토콜 개발 619
9.1.1. 구조대원 단말-지휘 PC간 통신 프로토콜 설계 619
9.2. 긴급재난안전망에서의 음성 통신 모듈 개발 622
9.2.1. 음성 통신 관련 기술 조사 622
9.2.2. 긴급재난안전망에서의 구조대원 기기 간 음성 통신 624
9.2.3. 긴급재난안전망에서의 요구조자 기기-구조대원 단말 간 음성 통신 630
9.3. 구조대원 단말에서 지휘 PC로의 영상 전송 모듈 개발 637
9.3.1. 긴급재난안전망에서의 구조대원 단말에서 지휘 PC로의 영상 전송 637
제10장 요구조자 파악 기술 정의 및 설계 646
10.1. 요구조사 파악 후보 기술 분석 및 적합 기술 선정 646
10.2. Bluetooth 기반 요구조자 위치 추정 기술 개요 648
10.3. Bluetooth 비콘 프레임 설계 649
10.4. Bluetooth 기반 거리 추정 알고리즘 650
10.4.1. Log distance model 650
10.4.2. 다항식 모델(Polynomial Regression Model, PRM) 651
10.4.3. 신호 세기 대 거리 모델 비교 및 최적 모델 선정 653
10.4.4. 위지 추정 정확도 개선을 위한 신호 세기 필터 설계 654
10.5. 추정된 거리 기반 위치 추정 알고리즘 661
10.5.1. 문제 해결을 위한 접근 방법 662
10.5.2. 뉴튼-랩슨 기법(Newton-Raphson method) 664
10.5.3. 경사 하강법(Gradient descent method) 664
10.5.4. 위치 추정 기법 비교 665
10.6. 요구조자 파악 정보 전달 665
10.6.1. Bluetooth 위치 추정 기반 요구조자 파악 정보 전달 665
10.6.2. 구조대원 단말 신호 기반 요구조자 파악 정보 전달 669
10.7. 사고 지점 내 Bluetooth 위치 추정 시스템 배치 설계 670
10.8. 요구조자 파악 성능 평가 671
10.8.1. 요구조자 위치 추정 정확성 평가 671
10.8.2. 요구조자 파악 신속성 평가 673
제11장 구조대원 위치 추정 기술 675
11.1. 구조대원 위치 추정 기술 적합성 검토 및 설계 675
11.2. 구조대원 단말 위치 추정 시스템 개요 676
11.3. 구조대원 단말-앵커 간 거리/위치 추정 알고리즘 677
11.4. 구조대원 위치 추정 정확성 평가 681
11.5. 사고 지점 내 UWB 위치 추정 시스템 배치 설계 682
제12장 구조대원 딘말 모듈 통합/기기 제작 684
12.1. 구조대원 단말 HW 구성 684
12.2. 구조대원 단말 통합 프로그램 구조 686
12.3. 구조대원 구조 신호 전송부 688
12.4. 구조대원 통합 모듈 비용 분석 693
12.5. 위치 추정용 비콘 비용 분석 696
제13장 화재재난 사고 재현을 위한 성능장치 설계 699
13.1. 터널 및 지하공간의 화재 성능 평가 실험조사 699
13.1.1. 국내 터널화재 실험조사 699
13.1.2. 해외 터널화재 실험조사 700
13.2. 화재재난 사고 재현을 위한 성능장치 및 모델 제시 702
13.2.1. 성능장치 702
13.2.2. 모델 제시 703
13.2.3. 터널 화재 재난 사고 성능 테스트장 계획 707
제14장 차량화재모사 연소장치 개발 및 제작 710
14.1. 차량화재모사 연소장치 개발 710
14.1.1. 차량화재모사 연소장치 개요 710
14.1.2. 차량화재모사 연소시험 장치 버너선정 711
14.1.3. 차량화재모사 연소시험 장치 설계(Gun TYpe-가스버너) 713
14.1.4. 차량화재모사 연소시험 장치 설계(Gun TYpe-유류버너) 717
14.2. 차량화재모사 연소시험 장치 제작 721
14.3. 차량화재모사 연소시험 장치 화재강도 평가 723
14.3.1. 룸코너 테스트 723
14.3.2. 라지스케일 칼로리미터 테스트 728
제15장 터널 화재 모사 모니터링 시스템 개발 및 제작 731
15.1. 터널 화재 모사 측정시스템 개발 731
15.1.1. 터널 화재 모사 측정시스템 개요 731
15.1.2. 터널화재 모사 측정시스템에 관한 규격 733
15.2. 터널 화재 모사 측정시스템 구성 734
15.2.1. 측정 센서 734
15.2.2. 거치대 제작 739
15.2.3. 센서 통합 제어 시스템 741
제16장 터널화재모사 측정시스템 성능평가 744
16.1. 터널화재모사 측정시스템 현장 실험[터널방재종합시험장] 744
16.1.1. 터널방재종합시험장 개요 744
16.1.2. 터널방재종합시험장 현장실험에 따른 측정시스템 배치 745
16.2. 터널 화재 모사 측정 시스템 현장 실험 747
16.2.1. 측정 시스템 온도센서 성능평가 747
16.2.2. 측정 시스템 유속센서 성능평가 750
16.2.3. 측정 시스템 가시도센서 성능평가 755
제17장 터널화재 모사장치를 활용한 모사시험 실시 758
17.1. 터널화재모사장치 758
17.1.1. 터널화재모사장치 개요 758
17.2. 터널화재모사장치 현장 모사실험(KCL 삼척실화재시험장) 764
17.2.1. 터널화재모사장치 모사실험 개요 764
17.2.2. 터널화재모사장치 화재강도 및 유속평가 768
17.2.3. 터널화재모사장치 가시도 평가 779
17.2.4. 터널화재모사장치 온도 평가 781
제18장 터널화재모사시험 운영 매뉴얼 788
18.1. 터널 화재 모사 운영 매뉴얼 788
제1장 일반사항 789
제2장 터널화재 평가 기초 796
제3장 터널화재 평가 절차 800
제4장 터널화재 모사 시설에서의 평가 803
18.2. 터널 화재 모사 장비 매뉴얼 835
1부 연소시험장치 838
2부 화재모사 측정 시스템 860
제19장 사업화를 위한 Usability Test 및 설문조사 900
19.1. 설문조사를 위한 응답자 정보 900
19.2. 사용성 평가 결과 903
19.2.1. 기능성 903
19.2.2. 사용성 920
19.2.3. 만족도 923
19.3. 사용성 평가 결과 종합 분석 928
19.3.1. 기능성 928
19.3.2. 사용성 929
19.3.3. 만족도 930
제20장 연구성과의 사업화 계획(안) 938
20.1. USN기반 통합관제 서버의 사업화 계획(DGIST) 938
20.1.1. 개발 장비의 제품화 가능 모델 938
20.1.2. 제품의 시장 동향 및 잠재 수요처 940
20.1.3. 사업화 전략 및 수익모델 945
20.1.4. 기술이전 및 양산화 계획 947
20.1.5. 제품의 홍보 및 마케팅 방안 949
20.2. 탐색 및 구조 로봇의 사업화 계획(서울과기대) 954
20.2.1. 개발 장비의 제품화 가능 모델 954
20.2.2. 제품의 시장 동향 및 잠재 수요처 954
20.2.3. 사업화 전략 및 수익모델 955
20.2.4. 기술이전 및 양산화 계획 956
20.2.5. 제품의 홍보 및 마케팅 방안 957
20.3. 구조대원 단말 및 재난안전망 기술의 사업화 계획(POSTECH) 958
20.3.1. 개발 장비의 제품화 가능 모델 958
20.3.2. 제품의 시장 동향 및 잠재 수요처 959
20.3.3. 사업화 전략 및 수익모델 960
20.3.4. 기술이전 및 양산화 계획 961
20.3.5. 제품의 홍보 및 마케팅 방안 962
20.4. 화재모사 테스트베드의 운영 계획안(KCL 운영계획 안) 968
20.4.1. 개발 장비의 제품화 가능 모델(안)_(개발한 시험장비의 운영 가능 시스템 모델안) 970
20.4.2. 제품(테스트베드)의 시장 동향 및 잠재 수요처 973
20.4.3. 사업화 전략안(테스트 베드 운영방안) 및 수익모델(안) 976
20.4.4. 기술이전(안) 및 양산화 계획(안) 978
20.4.5. 제품의 홍보(안) 및 마케팅 방안 978
붙임 980
[붙임 1] 연구개발성과 활용계획서 980
[붙임 2] 기술 요약서 990
참고문헌 999
표 1.1. 해외 터널화재 사례 83
표 1.2. 국내 터널화재 사례 85
표 1.3. 국내 10대 장대터널 86
표 1.4. 국내 터널내 사고건수 86
표 1.5. 터널 화재의 문제점 분석 89
표 1.6. 산소농도가 인간에게 미치는 영향 90
표 1.7. 기존 소방로봇 장비 활약 부족 92
표 2.1. 소방장비의 분류 112
표 2.2. 일반적인 화재 크기 자료 115
표 2.3. 터널연장기준 방재 등급의 범위 119
표 2.4. 터널 위험도 평가기준 121
표 2.5. 등급별 방재시설 설치기준 124
표 2.6. 방재시설 설치위치 및 설치간격 126
표 2.7. 차량추돌 사고시 재난대응시나리오 139
표 2.8. 대형화재 발생 재난대응 시나리오 141
표 2.9. 화재발생 가상 시나리오 145
표 2.10. 도로터널 화재 발생 재난대응 시나리오 148
표 2.11. 유형에 따른 도달 시간 183
표 2.12. FDS 입력 내용 및 일반적 명령어 187
표 2.13. 시뮬레이션 개요 및 조건 193
표 2.14. 도로 터널의 FDS 조건 199
표 2.15. 지하주차장 FDS 조건 204
표 2.16. 2.0m 높이에서 시간대별 온도 분포-1 207
표 2.17. 2.0m 높이에서 시간대별 온도 분포-2 208
표 2.18. 2.0m 높이에서 시간대별 가시도 분포-1 209
표 2.19. 2.0m 높이에서 시간대별 가시도 분포-2 210
표 2.20. 횡류식 6㎿ 일 때 연기, 온도 분포 시뮬레이션 216
표 2.21. 횡류식 18㎿ 일 때 연기, 온도 분포 시뮬레이션 217
표 2.22. Classification models of road tunnels for... 224
표 2.23. 터널화재 분류모델에 따른 확장 대응 시나리오 제안 229
표 3.1. 대구시 터널통합관리소 터널 화재시 상황전개 타임시트 247
표 3.2. 3사 통신사별 전송성공율과 패킷손실률 283
표 3.3. 통합 관제 시스템의 S/W 세부내용 304
표 3.4. 통합 관제 시스템의 H/W 세부내용 306
표 3.5. USN 센서 250m 통신거리 평가 결과 354
표 3.6. USN 센서 데이터 수신율 평가 결과 355
표 3.7. USN 센서 데이터 수신율 평가 결과 357
표 3.8. USN기반 통합관제서버 위치 추적 정확도 평가 결과 358
표 3.9. USN기반 통합관제서버 응답시간 및 데이터 송수신율 평가 결과 360
표 4.1. 주행체 형태별 주행 장치의 특징 401
표 4.2. 1차 프로토타입의 문제점 및 보완사항 404
표 4.3. 2차 프로토타입 문제점 및 보완사항 408
표 4.4. 소형 주행 로봇의 방염, 방수, 냉각 415
표 4.5. UWB 통신(6.5㎓)의 실험 결과 값 451
표 4.6. 2차 prototype의 통신 모듈 제원 453
표 4.7. Probee-ZE10의 제원 465
표 5.1. 탐색 비행 장비 형태 485
표 5.2. 핵심 개발 내용 분석표 486
표 5.3. 1차 설계안 문제점 및 보완사항 488
표 5.4. 2차 Prototype 문제점 및 보완사항 491
표 5.5. 내열성 소재 503
표 5.6. Servo Motor 제원 506
표 5.7. 구호품 전달 비행 로봇의 사양 527
표 5.8. Lidar 센서의 사양 535
표 6.1. 모듈 1과 모듈 2의 상세 기능 및 스펙 비교표 547
표 6.2. 모듈 1~4의 적외선 카메라 및 Embedded 상세 기능 및... 555
표 6.3. 카메라 모듈에 따른 문제점 557
표 6.4. 비행탐색로봇 성능지표 570
표 6.5. 지상탐색로봇 성능지표 580
표 9.1. 메시지 타입별 메시지 세부 사항 621
표 9.2. 음성 통신 응답 속도 평가 결과 630
표 9.3. 패킷 손실률 실험 결과 637
표 10.1. 다항식 모델(PRM)의 차수 별 평균 오차 654
표 10.2. 다항식 모델과 로그 모델의 평균 오차 654
표 10.3. 필터 별 평균 거리 오차 661
표 10.4. 각 위치 추정 기법 성능 평가 결과 비교 665
표 10.5. 요구조자 위치 추정 성능 평가 결과 673
표 10.6. 요구조자 위치 추정 시간 신속성 평가 결과 674
표 11.1. 위치 추정에 필요한 시점 679
표 11.2. 위치 추정에 필요한 프레임 679
표 11.3. 구조대원 위치 추정 성능 평가 결과 682
표 12.1. 구조대원 단말의 기능 및 필요 모듈 684
표 12.2. 구조대원 단말 제작 단가 695
표 12.3. 비콘 제작 단가 697
표 13.1. 설계화재와 연기 발생량 706
표 14.1. Pool 버너 및 Gun Type 버너 특성 713
표 14.2. Gun Type-유류버너 구성 720
표 14.3. 차량화재 모사 연소시험장치 시간에 따른 평가방법 725
표 16.1. 터널방재종합시험장 이용분야 744
표 16.2. 온도센서 Group별 온도 평균 값 749
표 16.3. 1차 시험 유속 data sheet 752
표 16.4. 3차 시험 유속 data sheet 754
표 16.5. 가시도센서 사양 756
표 16.6. 설계화재와 연기발생량 756
표 16.7. 가시도센서 평가 결과 757
표 17.1. 도로터널 설계화재 760
표 17.2. 연소장치의 성능 및 사양 761
표 17.3. 연소장치의 구성 762
표 17.4. 모니터링 측정 시스템 사양 763
표 17.5. 대형 실물화재 시험평가기기 765
표 17.6. 차량화재 모사 연소시험장치 시간에 따른 평가방법 767
표 17.7. 가시도 평가 결과 780
표 17.8. 온도센서 Group별 온도값 783
표 17.9. 열화상카메라 사양 785
표 1. 시스템 구성 주요 장치 목록 839
표 2. 연소시험 장치 구성 840
표 3. 연소 시험 주요 장치 및 기능 842
표 4. 통신용 배전함 구성 장치 및 기능 843
표 5. 장치 주요 사양 854
표 6. 이상 증상 처리 857
표 1. 시스템 구성 주요 장치 목록 862
표 2. 화재모사 측정 센서 시스템 장치 구성 863
표 3. 측정 센서 거치대 주요 장치 및 기능 865
표 4. 통신용 배전함 구성 장치 및 기능 867
표 5. 배전함 내부 장치 및 기능 868
표 1. 시스템 주요 사양 889
표 2. 이상 증상 처리 896
표 19.1. 비행로봇 개선사항 923
표 19.2. 지상로봇 개선사항 925
표 19.3. 소방단말 개선사항 926
표 19.4. 통합관제시스템 개선사항 927
표 20.1. 통합관제 서버 장비 및 기술 등록 현황 938
표 20.2. 영상기반 모니터링 장비 및 기술 등록 현황 939
표 20.3. 방재설비 감시 및 제어 설비 및 기술 등록 현황 940
표 20.4. Radar 시스템 잠재 수요처 정보 941
표 20.5. 영상기반 모니터링 시스템 잠재 수요처 정보 943
표 20.6. 방재설비의 감시 및 제어를 위한 시스템 잠재 수요처... 945
표 20.7. 사업화 전략 및 수익 모델 946
표 20.8. 홍보 행사 및 증빙 사진 950
표 20.9. 연구성과 발표회 및 증빙 사진 951
표 20.10. Usability test 진행 기관 및 증빙 사진 952
표 20.11. 위치 추정 장비 및 기술 등록 현황 958
표 20.12. 위치 추정 시스템 잠재 수요처 정보 959
표 20.13. 사업화 전략 및 수익 모델 960
그림 1.1. 스위스 고타르 터널 화재 78
그림 1.2. 몽블랑 터널 화재 80
그림 1.3. 대구 달성2터널 화재 82
그림 1.4. 국내 대표 장대터널 현황 88
그림 1.5. 주요 화재시나리오 곡선 90
그림 1.6. 소방관 보조 로봇의 기능 및 개선 요구사항 91
그림 1.7. 공격전략(상) 및 수비전략(하)에서의 소방대 접근경로 95
그림 1.8. 본 과제의 연구목표 97
그림 2.1. 승용차 화재시나리오 130
그림 2.2. 버스 및 화물차 화재시나리오 131
그림 2.3. 도로터널 재난대응 시나리오에 관련되는 위험상황... 134
그림 2.4. 소방본부 재난현장 터널화재 표준작전 절차에 따른... 137
그림 2.5. 차량추돌 사고 시 재난대응시나리오 140
그림 2.6. 대형화재 발생 시 재난대응시나리오 143
그림 2.7. 시스템 구성도 152
그림 2.8. 시간적 대응 시나리오 154
그림 2.9. 1차 대응(사고의 감지) 155
그림 2.10. 1차 대응(사고의 전파) 156
그림 2.11. 2차 대응(로봇투입 생략) 158
그림 2.12. 2차 대응(로봇 투입) 159
그림 2.13. 3차 대응(소방대원 측위) 160
그림 2.14. 3차 대응(요구조자 측위 및 D2D통신) 161
그림 2.15. 3차 대응(중복탐색 회피) 162
그림 2.16. 상황대응 시나리오 163
그림 2.17. 1차 대응 시나리오(사고 유형 및 대응 장비) 164
그림 2.18. 로봇 투입 시나리오 166
그림 2.19. 로봇의 진입방법 168
그림 2.20. 둔내 터널 화재 169
그림 2.21. 백양터널 화재 169
그림 2.20. 사패터널 화재 170
그림 2.22. 수리산 3터널 화재 170
그림 2.24. 죽령터널 화재 171
그림 2.25. 상주터널 화재(내부) 171
그림 2.26. 상주터널 화재(외부) 172
그림 2.27. 운중터널 화재 172
그림 2.28. 중원터널 화재 173
그림 2.29. 통영2터널 화재 173
그림 2.30. 3차 대응 시나리오 174
그림 2.31. 3차 대응(탐색공간 할당 및 소방관 측위) 175
그림 2.32. 3차 대응(중계기 및 비컨통신) 175
그림 2.33. 터널내 화재 기초 실험 176
그림 2.34. 온도 분포 시뮬레이션 177
그림 2.35. 연기 분포 시뮬레이션 178
그림 2.36. 화재의 분류(Class) 179
그림 2.37. 화재 성상에 따른 대응 시나리오 180
그림 2.38. 화재규모에 대한 PIARC 보고서의 권장 값 181
그림 2.40. Heat release by t square curve 183
그림 2.41. 참고문헌 차량화재 열방출율 그래프 185
그림 2.42. 차량화재 열방출율 186
그림 2.43. 화재해석 프로그램 FDS의 가시화 189
그림 2.44. 차량화재 화재성장속도 적용 근거자료 192
그림 2.45. 생태터널 평면도(CAD 도면) 193
그림 2.46. 시간에 따른 온도 분포(종단면도) 195
그림 2.47. 바닥 위 1.5m, 2.0m에서 시간에 따른 온도... 195
그림 2.48. 화원 상부 위치 및 시간변화에 따른... 196
그림 2.49. 바닥 위 2.0m에서 시간에 따른 가시거리... 197
그림 2.50. 바닥 위 1.5m에서 시간에 따른 가시거리... 198
그림 2.51. 바닥위 2.0m에서의 시간에 따른 가시거리... 200
그림 2.52. 시간에 따른 온도 분포(종단면도) 201
그림 2.53. 화원 주변 온도분포 그래프 202
그림 2.54. 바닥위 2.0m에서의 시간에 따른 가시거리... 203
그림 2.55. 바닥 위 2.0m에서 시간에 따른 가시거리 분포(이전에... 203
그림 2.56. 참고문헌 차량화재 열방출율 그래프 211
그림 2.57. 차량화재 열방출율 그래프 212
그림 2.58. Fire Scenario curves for firefighting strategies 220
그림 3.1. 개발 시스템의 개념도 235
그림 3.2. 제연시스템 및 운영-방재 시나리오 239
그림 3.3. 현장에서 수행되는 표준작전 절차 240
그림 3.4. 김해소방서 전경 243
그림 3.5. 대구소방본부 전경 244
그림 3.6. 대구시 터널통합관리소 내부 245
그림 3.7. 대구시 터널통합관리소 영상 유고감지 시스템 246
그림 3.8. 대구시 달성소방서 현장방문 251
그림 3.9. RMD-5T 구조 252
그림 3.10. 복합감지기 프로토콜 포맷 253
그림 3.11. RS485신호 TCP신호로 변환 254
그림 3.12. 복합감지기 개발 255
그림 3.13. 영동터널 내 화재 및 연기 모사 255
그림 3.14. 영동터널 내 복합감지기 설치 255
그림 3.15. 3×3 픽셀 군집화의 필요성(a) 1픽셀 화점 조건부... 256
그림 3.16. 노이즈 절감 및 처리 속도 향상을 위해 3×3... 257
그림 3.17. 레이블링을 통해 예상 화재 구역을... 258
그림 3.18. 화재의 1차 후보 영역 설정(3단계) 258
그림 3.19. 화재의 2차 후보 영역 설정(4단계) 259
그림 3.20. 최종 화재 영역 감지 영상 259
그림 3.21. 영동 방재종합시험장 환경에서의 화재 검출 결과 영상 260
그림 3.22. DGIST 지하공간 환경에서의 화재 검출 결과 영상 260
그림 3.23. 기세터널 환경에서의 화재검출 결과 영상 261
그림 3.24. 초분광 영상 데이터 구조 263
그림 3.25. 터널 내부 화재모사 환경 및 화염 분광 264
그림 3.26. 야간 화재 모사 환경 및 화염 분광 264
그림 3.27. 3D로 표현한 화염 픽셀에 해당하는 분광... 265
그림 3.28. 광원 별 분광 정보,(a) 터널 내 화재모사 실험의... 265
그림 3.29. NAKBD measure로 표현한 화재검출... 266
그림 3.30. Band Ratio measure로 표현한 화재검출... 267
그림 3.31. NDBI measure로 표현한 화재검출 영상 268
그림 3.32. 초분광 영상 및 화재 검출 영상,(a) 터널 내 초분광... 269
그림 3.33. 이진화 검출 영상,(a) 터널 내 화재 검출... 270
그림 3.34. 밴드선택 기법 흐름도 271
그림 3.35. 화재 모사 환경 271
그림 3.36. ROC 그래프와 AUC 의미 272
그림 3.37. AUC 행렬 273
그림 3.38. AUC 행렬 내 밴드 조합별 ROC 274
그림 3.39. 개발 중인 미러링 시스템의 차별성 275
그림 3.40. 함수 호출에 따른 순서도 276
그림 3.41. 미러링 시스템 실행화면 277
그림 3.42. UDP 통신을 통한 다중 디바이스 스크린 미러링 278
그림 3.43. TCP Packet 279
그림 3.44. UDP Packet 279
그림 3.45. UART Packet 280
그림 3.46. CAN통신 Packet 281
그림 3.47. TCP Congestion Control에 따른 데이터... 282
그림 3.48. UART 데이터 손실률 282
그림 3.49. 해밍코드 페리티 비트 수 계산공식 284
그림 3.50. 해밍코드 오류 검출방식 285
그림 3.51. CheckSum 연산 285
그림 3.52. 외부 케이스 286
그림 3.53. 센서의 내열성 확보방안 287
그림 3.54. 에폭시 287
그림 3.55. 방수 전용 케이스를 이용한 방수... 288
그림 3.56. 센서의 방수성 확보방안 288
그림 3.57. 에폭시를 이용한 센서 모듈 방수(붉은색이 에폭시 도포... 289
그림 3.58. 센서 모듈 외형 제작 290
그림 3.59. 아크릴 본드를 이용한 아크릴 접착 290
그림 3.60. 아크릴에센서 장착 후 에폭시 도포 291
그림 3.61. 센서 모듈 방수 작업 완료 291
그림 3.62. 방수 작업 후 방수 테스트 292
그림 3.63. 다양한 센서 내충격성 케이스 293
그림 3.64. USN 시스템 구성도 295
그림 3.65. 통합관제소-지휘관 PC간 터널 지도 데이터 전송... 295
그림 3.66. 터널 데이터 동적 시각화 296
그림 3.67. 통합관제소-지휘관 PC간 터널 환경 정보 전송... 297
그림 3.68. 통합관제소-지휘관 PC간 요구조자 정보 전송... 298
그림 3.69. 요구조자 단말 지도전송... 299
그림 3.70. 터널지도 전송시스템 지도등록 300
그림 3.71. 요구조자 단말기 시작화면 300
그림 3.72. 요구조자 단말기에서 관제서버 IP 등록 300
그림 3.73. 요구조자 단말기 지도 수신완료 300
그림 3.74. 요구조자 단말 위치정보 통신절차 301
그림 3.75. 요구조자 단말기 현재 위치전송 화면 301
그림 3.76. 관제서버 요구조자 위치 수신 로그화면 301
그림 3.77. UMRR Traffic Sensor Type 32 Protocol 302
그림 3.78. UMRR Traffic Sensor Message decoding Sample 303
그림 3.79. 통합 관제시스템 구성도 307
그림 3.80. 자동제어 통합시스템 구성도 308
그림 3.81. 관제시스템 전체 데이터 흐름 309
그림 3.82. 방재설비 기기구성 311
그림 3.83. 화재시 방재설비 운영체계 312
그림 3.84. 로그인 화면 314
그림 3.85. 메인화면 315
그림 3.86. 터널종합관제 종합화면 316
그림 3.87. 환기설비 화면 318
그림 3.88. 화재수신 화면 319
그림 3.89. 높이에 따른 레이더 측정거리 320
그림 3.90. 안개와 같은 기상악조건에서 보행자 감지 321
그림 3.91. UMRR Traffic Sensor 활용을 위한 소프트웨어 클래스 설계 322
그림 3.92. UMRR Traffic Sensor 활용을 위한... 322
그림 3.93. 차량 사고로 인해 정지한 차량 324
그림 3.94. 터널 내 차량 감지화면 324
그림 3.95. 터널 내 화재 모사 325
그림 3.96. 터널 내 차량 감지 및 위치화면 325
그림 3.97. UMRR Traffic Sensor 무선통신 325
그림 3.98. UMRR Traffic Sensor 무선통신 325
그림 3.99. 현장 지휘관 PC- 소방 단말 데이터 연동 구성도 326
그림 3.100. 지휘관 PC(좌측), 단말(우측)간 USN 데이터 연동 327
그림 3.101. 위치추적 시스템 구성도 327
그림 3.102. UMRR Traffic Sensor 활용을 위한 소프트웨어... 329
그림 3.103. 위치추적시스템 상태 다이어그램 331
그림 3.104. DGIST 생태터널 사진 333
그림 3.105. 차량사고 및 화재 모니터링 센서 334
그림 3.106. 소방관 단말 측위를 위한 UWB 앵커 335
그림 3.107. 터널 내 화재현상 측정을 위한 열화상 카메라 335
그림 3.108. 통합관제소 및 현장지휘소 336
그림 3.109. 화원모사 장비(좌측) 및 연막탄(우측) 337
그림 3.110. 터널 내 화재모사 상황 337
그림 3.111. 레이더 센서 정보(좌측) 및 카메라... 338
그림 3.112. 통합관제소- 현장지휘소 영상정보 전송 338
그림 3.113. 소방관 측위(좌측) 및 요구조자 구출(우측) 339
그림 3.114. 영동터널 방재종합시험장 전경(좌측) 및... 340
그림 3.115. 영동터널 방재종합시험장 내부 배치도 341
그림 3.116. 터널 테스트베드 구성도 341
그림 3.117. 차량 화재 모사장비(좌측), 내부 장비... 342
그림 3.118. 터널 내 설치된 레이더 센서(좌측), IP 카메라(우측) 및 복합감지센서(우측) 343
그림 3.119. 터널 내 설치된 통합관제소 및 현장지휘소 343
그림 3.120. 방재종합시험장 종합현장평가 과정 345
그림 3.121. 터널 방재종합시험장 차량 모의화재 장면 346
그림 3.122. 터널 방재종합시험장 지상로봇 투입 모습 347
그림 3.123. 터널 방재종합시험장 소방관 투입(좌측) 및... 347
그림 3.124. 통신 성능 평가 시스템 개요도 348
그림 3.125. 장거리 실현장 모사(DGIST 내 직선... 349
그림 3.126. 화재 검출 프로그램 250m 통신 작동 확인 349
그림 3.127. 레이더 프로그램 250m 통신 작동 확인 350
그림 3.128. 복합 감지기 프로그램 250m 통신 작동 확인 351
그림 3.129. USN 연동 시스템에 사용한 센서 스펙 351
그림 3.130. USN 연동 시스템의 통신성능 평가 성적서 결과 352
그림 3.131. 레이더 센서 평가 과정 353
그림 3.132. IP 카메라 센서 평가 과정 353
그림 3.133. 복합감지 센서 평가 과정 354
그림 3.134. 통합관제서버 레이더 정보 평가 과정 356
그림 3.135. 통합관제서버 복합감지기 정보 평가 과정 356
그림 3.136. 통합관제서버-현장지휘 PC 통신 과정 359
그림 3.137. 통합관제서버 통신 화면 359
그림 3.138. 현장지휘 PC 통신 화면 360
그림 3.139. 소프트웨어 신뢰성 평가 성적서(2017년) 1 361
그림 3.140. 소프트웨어 신뢰성 평가 성적서(2017년) 2 362
그림 3.141. 소프트웨어 신뢰성 평가 성적서(2017년) 3 363
그림 3.142. 소프트웨어 신뢰성 평가 성적서(2017년) 4 364
그림 3.143. 소프트웨어 신뢰성 평가 성적서(2017년) 5 365
그림 3.144. 소프트웨어 신뢰성 평가 성적서(2017년) 6 366
그림 3.145. 소프트웨어 신뢰성 평가 성적서(2017년) 7 367
그림 3.146. 소프트웨어 신뢰성 평가 성적서(2017년) 8 368
그림 3.147. 소프트웨어 신뢰성 평가 성적서(2017년) 9 369
그림 3.148. 소프트웨어 신뢰성 평간 성적서(2017년) 10 370
그림 3.149. 소프트웨어 신뢰성 평가 성적서(2017년) 11 371
그림 3.150. 소프트웨어 신뢰성 평가 성적서(2017년) 12 372
그림 3.151. 소프트웨어 신뢰성 평가 성적서(2017년) 13 373
그림 3.152. 소프트웨어 신뢰성 평가 성적서(2017년) 14 374
그림 3.153. 소프트웨어 신뢰성 평가 성적서(2017년) 15 375
그림 3.154. 소프트웨어 신뢰성 평가 성적서(2017년) 16 376
그림 3.155. 소프트웨어 신뢰성 평가 성적서(2018년) 1 377
그림 3.156. 소프트웨어 신뢰성 평가 성적서(2018년) 2 378
그림 3.157. 소프트웨어 신뢰성 평가 성적서(2018년) 3 379
그림 3.158. 소프트웨어 신뢰성 평가 성적서(2018년) 4 380
그림 3.159. 소프트웨어 신뢰성 평가 성적서(2018년) 5 381
그림 3.160. 소프트웨어 신뢰성 평가 성적서(2018년) 6 382
그림 3.161. 소프트웨어 신뢰성 평가 성적서(2018년) 7 383
그림 3.162. 소프트웨어 신뢰성 평가 성적서(2018년) 8 384
그림 3.163. 소프트웨어 신뢰성 평가 성적서(2018년) 9 385
그림 3.164. 소프트웨어 신뢰성 평가 성적서(2018년) 10 386
그림 3.165. 소프트웨어 신뢰성 평가 성적서(2018년) 11 387
그림 3.166. 내열성 시험을 위한 장비 모습 및 하우징 설치 장면 388
그림 3.167. 하우징 모습 및 하우징 내부의 카메라 설치 장면 389
그림 3.168. 하우징 내부 카메라 동작 확인 프로그램 389
그림 3.169. 하우징 내부 카메라 동작 확인 프로그램 390
그림 3.170. 하우징의 방수성, 방진성의 공인인증시험의 시험... 392
그림 3.171. 하우징의 내열성 공인인증시험 성적서 1 393
그림 3.172. 하우징의 내열성 공인인증시험 성적서 2 394
그림 3.173. 하우징의 내열성 공인인증시험 성적서 3 395
그림 3.174. 하우징의 내열성 공인인증시험 성적서 4 396
그림 3.175. 하우징의 안전 인증서 397
그림 4.1. 구조장비 탐재 물품의 예시 398
그림 4.2. 조향 시스템의 개별 구동을 통한 협소 공간 방향... 399
그림 4.3. Suspension 시스템의 예시 399
그림 4.4. 가변식 궤도장치의 동작 모식도 402
그림 4.5. 1차 설계안 3D 모델링 403
그림 4.6. 조향방식 및 구동계통에 의한 동작 예상도 403
그림 4.7. 스윙 액슬과 리지드 액슬 방식 405
그림 4.8. 2-1차 프로토타입. 양방향 현가장치의 3D프린터... 406
그림 4.9. 2-2차 프로토타입 2D평면도 및 시제품 407
그림 4.10. 3차 프로토타입 2D평면도 및 3D 모델링 409
그림 4.11. 3차 프로토타입 차륜방식과 궤도방식 410
그림 4.12. 스마트 디프런셜 기어의 분해 및 조립 3D... 411
그림 4.13. 스마트 디프런셜 기어 동축 회전(좌)과 동축... 412
그림 4.14. 일반차량과 4WS, 4WH차량의 동작 모식도 413
그림 4.15. 방수 BLDC모터 및 ESC, 서보모터 416
그림 4.16. 카메라 보호 케이스(좌)디퍼런샬... 417
그림 4.17. 서보세이버와 작동사진 418
그림 4.18. 양방향 서스펜션 시스템과 정면 및 측면의 모습 418
그림 4.19. 카메라 시각 각도 조절 기능 419
그림 4.20. 측면 주행의 스틸 컷 419
그림 4.21. 제자리 선회의 스틸 컷 419
그림 4.22. 1차년도의 반전기구(좌)와 개선된... 420
그림 4.23. 개선된 반전기구의 작동모습.(좌, 일반주행... 421
그림 4.24. 2차년도 차량의 2D 및 3D 설계도면 421
그림 4.25. 기존의 스윙 액슬 방식(좌)과 리지드 액슬... 422
그림 4.26. 현재 실험중인 자체 탄성 프레임 423
그림 4.27. 보조 주행 장치의 1차 실험 모듈 424
그림 4.28. 소형 주행 로봇의 최종 설계 모델(좌)과 3층... 425
그림 4.29. 제작된 소형 주행 로봇 실물 사진 425
그림 4.30. 체인이 끊어지는 현상(좌)과 기어로 교체한... 426
그림 4.31. 차체의 스프링강(화)과 정연 모습(우) 427
그림 4.32. KTC 낙하 인증 실험 428
그림 4.33. 방염 직물 가열 실험 장치 429
그림 4.34. 가열 실험 전후 물의 온도 변화 429
그림 4.35. KTC 내열성 실험 챔버 430
그림 4.36. 제작된 PCB 모듈(좌)과 자체 방수 실험(우) 431
그림 4.37. 최고 속도 주행 실험 사진(좌) 및 기록된 순간... 432
그림 4.38. 지원차량의 2D 설계 도면 433
그림 4.39. 지원차량의 1차 프로토타입 434
그림 4.40. 장력 보상 현가장치 435
그림 4.41. UWB 통신 모듈을 이용한 발신 및... 437
그림 4.42. 제작된 탐색 지상 로봇의 구동 제어기 회로도 437
그림 4.43. PCB Layout 및 탐색 지상 로봇 제어기 프로토... 438
그림 4.44. 개선된 2차 prototype 438
그림 4.45. 차량 제어 및 위치전송 시스템 구성 439
그림 4.46. 제어 구판 PCB도 440
그림 4.47. 실제 보드 440
그림 4.48. DSP Loop내에서 행하는 제어 절차 441
그림 4.49. 최종 PCB 전면 3D View 442
그림 4.50. 최종 PCB 후면 3D View 442
그림 4.51. 최종 보드 442
그림 4.52. 프로토콜의 변화 443
그림 4.53. C# 프로그램의 waypoint 제어 444
그림 4.54. C# waypoint 직선 제어 445
그림 4.55. C# waypoint 직선제어 보정 445
그림 4.56. 개선된 알고리즘의 Flow chart와 수식 446
그림 4.57. Waypoint 알고리즘의 핵심 코드 447
그림 4.58. Waypoint 알고리즘의 핵심 코드 448
그림 4.59. DWM 1000의 실물 사진, 블록 다이어그램, 제원 449
그림 4.60. DWM1000의 수신 프로그램 450
그림 4.61. DWM1000의 송신 프로그램 450
그림 4.62. 선정된 두 종류의 통신 모듈 452
그림 4.63. APC220-43의 최대 통신거리 453
그림 4.64. VRF-100A의 최대 통신 거리 454
그림 4.65. VRF-100A의 통신 실험 환경 455
그림 4.66. 통신 실험 결과 455
그림 4.67. 제작한 2차 prototype의 회로도 456
그림 4.68. 기능 구현 및 테스트 457
그림 4.69. 제작한 2차 prototype의 PCB 도면 457
그림 4.70. 제작한 2차 prototype의 실물 사진 458
그림 4.71. 설정된 2차 prototype 조종 모드 458
그림 4.72. 지상 탐색 로봇의 구동 방식 460
그림 4.73. 비행 탐색 로봇의 구동 방식 461
그림 4.74. 통합 운용 시스템의 조종 인터페이스 462
그림 4.75. 조종 인터페이스의 배터리 포함 모델링 이미지 463
그림 4.76. 3축 조이스틱의 폴딩 모션과 디스플레이의 배치 464
그림 4.77. 통합 운용 시스템의 디스플레이와 조종 인터페이스 464
그림 4.78. 지상 탐색 로봇의 수동 조작 방식과 프로토콜 466
그림 4.79. 조종 인터페이스 및 통신 인터페이스의 회로도 467
그림 4.80. 조종 인터페이스 및 통신 인터페이스의 PCB 467
그림 4.81. 3차 prototype의 통합 운용 시스템의 개념도 468
그림 4.82. 3차 prototype의 조종 인터페이스의 실물 모습 469
그림 4.83. 3차 prototype의 공릉터널 시험 영상 470
그림 4.84. 3차 Prototype의 조종 편의성 확인 470
그림 4.85. 통합 운용 시스템의 각 하드웨와 데이터... 472
그림 4.86. 슬라이드 방식의 3축 조이스틱 수납 방법과 조종... 474
그림 4.87. 최종 prototype 통합 운용 시스템의 전자 회로도 476
그림 4.88. 최종 prototype 통합 운용 시스템의 PCB 477
그림 4.89. 최종 prototype 조종 인터페이스의 3축 조이스틱... 478
그림 4.90. 최종 prototype 조종 인터페이스의 정상 동작... 478
그림 4.91. 최종 prototype 통합 운용 시스템의 디스플레이... 479
그림 4.92. 최종 prototype 통합 운용 시스템 인터페이스의 설명 479
그림 4.93. 구 영동터널에서의 최종 통합 운 용시스템과 지상 탐색... 480
그림 5.1. 자율 비행 482
그림 5.2. 저공 비행 483
그림 5.3. 충격 완화 시스템 드론 484
그림 5.4. 자이로스코프 형태 485
그림 5.5. 단일로터 485
그림 5.6. Coper 485
그림 5.7. 1차 Prototype 구성 및 설계방향 487
그림 5.8. 2차 Prototype의 구성 및 3D 모델링 488
그림 5.9. 2차 Prototype의 2D 설계도면 489
그림 5.10. 2차 Prototype 제작 및 조립 490
그림 5.11. 2차 Prototype의 설계안 문제점 490
그림 5.12. 3차 Prototype 설계 방향 및 3D 모델링 492
그림 5.13. 최종 선정한 FTLIR Duo Specifications 494
그림 5.14. 비행 탐색 로봇 시제품의 내부 구조 495
그림 5.15. 비행 탐색 로봇 시제품 495
그림 5.16. 비행 로봇 3D모델링 및 실제 제품 496
그림 5.17. 무선 조종기의 시스템 497
그림 5.18. 비행 로봇 3D 모델링 498
그림 5.19. 비행 로봇 2D 설계도면 499
그림 5.20. 성능 평가 반영 비행 탐색 로봇 시제품 499
그림 5.21. 비행 로봇 내부 구조 3D 모델링 500
그림 5.22. 방수 및 방진 설계 구조 501
그림 5.23. 모터 연결 구조 502
그림 5.24. CAE 열 해석 결과 503
그림 5.25. CAE 구조 해석 결과 504
그림 5.26. 구호품 전달용 그립퍼 및 카메라 모듈 3D 모델링 505
그림 5.27. 스피커 모듈 3D 모델링 506
그림 5.28. 구호품 전달용 모듈 및 스피커 모듈 적용 모습 507
그림 5.29. Way-point 제어 보드 508
그림 5.30. Way-point 제어 보드 적용 모습 508
그림 5.31. 동역학 해석을 위한 Diagram 509
그림 5.32. 해석에 필요한 매개변수 510
그림 5.33. 동축 로터 비행체 제어 알고리즘 511
그림 5.34. Matlab을 이용한 시뮬레이션 결과 512
그림 5.35. 동축 로터 비행체 3D 모델링 513
그림 5.36. 동축 로터 비행체 프로토 타입 제작 513
그림 5.37. 쿼드콥터 형태의 비행체 Diagram 514
그림 5.38. Simulink를 이용한 제어기 설계 515
그림 5.39. Simulink를 이용해 모니터링한... 516
그림 5.40. Simulink를 이용해 모니터링한... 516
그림 5.41. Simulink를 이용해 모니터링한 기체의 속도... 517
그림 5.42. Simulink를 이용해 모니터링한 로터의... 518
그림 5.43. 실제 비행 로봇에 제어기 탑재... 518
그림 5.44. 실제 비행 로봇에 제어기... 519
그림 5.45. 비행로봇 자세 제어 2중 PID 제어기 520
그림 5.46. 비행로봇 위치 제어 2중 PID 제어기 521
그림 5.47. 비행로봇의 위치제어 실험을 위한 비행로봇 제작 522
그림 5.48. 비행로봇의 전용 제어 모듈 제작 523
그림 5.49. 비행 로봇 제어기의 상세 회로도 523
그림 5.50. Gazebo를 이용한 비행 시뮬레이션 테스트 524
그림 5.51. DGIST의 생태터널을 예시로 제시한 자율주행... 524
그림 5.52. DJI에서 사용하는 Fail Safe 알고리즘 예시 525
그림 5.53. 저공 비행 운용을 위한 3중 PID 알고리즘 526
그림 5.54. 구호품 전달 비행 로봇 527
그림 5.55. 구호품 전달 비행 로봇 제어요소 528
그림 5.56. PWM 신호 529
그림 5.57. 초음파 센서 530
그림 5.58. 장애물 회피 비행로봇 코드 531
그림 5.59. 비행 로봇의 장애물 회피 순서도 532
그림 5.60. 구호품 수송용 서보모터 533
그림 5.61. 구호품 비행 로봇의 주행 533
그림 5.62. Waypoint 주행 비행로봇의 제어 시스템 요소 534
그림 5.63. Waypoint 주행 비행로봇의 제어 보드 534
그림 5.64. Waypoint 주행 비행 로봇의 Lidar 센서 536
그림 5.65. 고도 유지 비행의 블록 선도 536
그림 5.66. 비행 로봇의 조종 방향 537
그림 5.67. Waypoint 비행로봇의 작동 537
그림 5.68. Waypoint 주행 비행로봇 순서도 539
그림 5.69. Waypoint 비행 로봇 주행 프로그램 540
그림 5.70. Waypoint 비행 로봇 주행 541
그림 5.71. Waypoint 주행 코드 541
그림 5.72. Waypoint 주행 거리 값 실험 542
그림 5.73. Waypoint 주행 비행 로봇 프로그램 화면 542
그림 6.1. 열화상 카메라 모듈 1 543
그림 6.2. 열화상 카메라 모듈 2 543
그림 6.3. 적외선 카메라 544
그림 6.4. Control Embedded 544
그림 6.5. 카메라 작동 소프트웨어 프로그램 C++ 544
그림 6.6. 열화상 카메라 구동 결과 544
그림 6.7. 적외선 카메라 545
그림 6.8. 카메라 Control Embedded 545
그림 6.9. 카메라 작동 MFC 소프트웨어 프로그램 546
그림 6.10. Sever Program 548
그림 6.11. Client Program 548
그림 6.12. 적외선 카메라 모듈 1 548
그림 6.13. 적외선 카메라 모듈 2 548
그림 6.14. 적외선 카메라 모듈 3 549
그림 6.15. 적외선 카메라 모듈 4 549
그림 6.16. 적외선 카메라 1 550
그림 6.17. Embedded 1 550
그림 6.18. 적외선 카메라 구동 결과 550
그림 6.19. 열화상 카메라 551
그림 6.20. Embedded 551
그림 6.21. 적외선 카메라 구동 결과 552
그림 6.22. 열화상 카메라 553
그림 6.23. Embedded 553
그림 6.24. 적외선 카메라 구동 결과 553
그림 6.25. 열화상 카메라 554
그림 6.26. RF 송신기 554
그림 6.27. 적외선 카메라 구동 결과 554
그림 6.28. 농연환경 측정(농연환경에서 먼지 입자를 통과하여 사람이 측정됨) 558
그림 6.29. 차량 내부 구호자 확인 방안 알고리즘 559
그림 6.30. 얼굴인식을 영상처리를 이용한 구호자, 사람인식... 560
그림 6.31. 온도에 따른 단순 영상처리 561
그림 6.32. 사람의 온도 부근 영상처리 561
그림 6.33. 열화상 카메라 영상처리 프로그램 561
그림 6.34. 카메라 구동 소스 예시 562
그림 6.35. 카메라 온도 측정 소스 예시 563
그림 6.36. 적외선 카메라 영상 전송 모듈 구성 564
그림 6.37. 운용프로그램을 통해서 본 비행 로봇의 시야 565
그림 6.38. 운용 프로그램을 통해서 본 지상 로봇의 시야 565
그림 6.39. 적외선 카메라와 RF 송신기 566
그림 6.40. 적외선 카메라 영상 567
그림 6.41. RGB 카메라 영상 567
그림 6.42. 비행탐사 로봇의 IR 및 RGB영상 FPV 568
그림 6.43. 터널에서의 다양한 비행로봇 FPV 568
그림 6.44. 지상 탐색 로봇의 IR&RGB FPV 영상 569
그림 6.45. 비행탐색로봇 성적서 1 573
그림 6.46. 비행탐색로봇 성적서 2 574
그림 6.47. 비행탐색로봇 성적서 3 575
그림 6.48. 비행탐색로봇 성적서 4 576
그림 6.49. 비행탐색로봇 성적서 5 577
그림 6.50. 비행탐색로봇 성적서 6 578
그림 6.51. 비행탐색로봇 성적서 7 579
그림 6.52. 지상탐색로봇 성적서 1 582
그림 6.53. 지상탐색로봇 성적서 2 583
그림 6.54. 지상탐색로봇 성적서 3 584
그림 6.55. 지상탐색로봇 성적서 4 585
그림 6.56. 지상탐색로봇 성적서 5 586
그림 6.57. 지상탐색로봇 성적서 6 587
그림 7.1. USN 데이터 통신 및 관리를 위한 지휘관 PC... 589
그림 7.2. USN 데이터 기반 공간탐색기술 590
그림 7.3. USN 데이터 기반 화재현장 영상공유 590
그림 7.4. 중복탐색회피 기술 구성도 591
그림 7.5. USN 데이터 기반 공간할당기술 592
그림 7.6. USN 데이터 기반 탐색공간할당 소프트웨어 구현 593
그림 7.7. 마우스 클릭 이벤트 기반 탐색공간 할당 595
그림 7.8. 공간할당 기반 중복탐색 회피 기술 596
그림 7.9. 중복탐색 회피를 위한 공간 동기화 기술 598
그림 7.10. 중복탐색회피 성능평가 테스트배드 601
그림 7.11. 중복탐색율 평가 화면... 602
그림 7.12. 탐색 소요시간 평가 화면... 603
그림 7.13. 탐색경로 계산시간 평가 화면 604
그림 7.14. 중복탐색 성능 테스트 신뢰성 평가 1 605
그림 7.15. 중복탐색 성능 테스트 신뢰성 평가 2 606
그림 7.16. 중복탐색 성능 테스트 신뢰성 평가 3 607
그림 7.17. 중복탐색 성능 테스트 신뢰성 평가 4 608
그림 8.1. 긴급재난안전망의 개요 612
그림 8.2. 긴급재난안전망 구조 613
그림 8.3. 중계기 배치 간격 알고리즘을 위한 모델링 615
그림 8.4. 긴급재난안전망 데이터 처리량 618
그림 9.1. 통신 프로토콜 스택 619
그림 9.2. 단말-지휘 PC 간 메시지 형식 620
그림 9.3. IP PBX를 사용한 단말 간 음성통신 연결 623
그림 9.4. RTP 헤더 구조 625
그림 9.5. 비트레이트 대비 지연율 비교 그래프 625
그림 9.6. 구조대원 간 음성통신 구조 627
그림 9.7. 음성 전송 구조대원 단말 UI 628
그림 9.8. 음성 통신을 위한 메시지 교환 절차 629
그림 9.9. 요구조자-구조대원 간 직접통신 절차 632
그림 9.10. 구조대원 탐색 성공 예시 633
그림 9.11. 요구조자-구조대원 음성통신 수신 대기 634
그림 9.12. 구조대원 음성통신 수락/거부 634
그림 9.13. 요구조자-구조대원 음성통신 연결 및 동화 635
그림 9.14. 요구조자-구조대원 음성통신 종료 버튼... 636
그림 9.15. 카메라 프레임 전송 과정 638
그림 9.16. 영상 전송을 위한 메시지 교환 절차 639
그림 9.17. 구조대원 기기 영상 전송 버튼 640
그림 9.18. 지휘 PC 팝업 메시지 641
그림 9.19. 구조대원 기기 프리뷰(왼쪽)와 지휘 PC 비디오... 642
그림 9.20. 영상 통신 응답 속도 측정 실험 시나리오 643
그림 9.21. 영상 통신 응답 속도 측정 실험 결과 644
그림 9.22. 영상 통신 응답 속도 분포도 644
그림 10.1. 요구조자 위치 추정 시스템 개요도 649
그림 10.2. 구조용 블루투스 비콘의 식별자 규격 650
그림 10.3. 유사 환경에서 블루투스 비콘 설치 구조 및 파라미터 652
그림 10.4. 유사 환경에서 블루투스 신호 RSS-거리 그래프 653
그림 10.5. 위치별 수신 신호 세기 658
그림 10.6. 중앙값 필터를 이용한 결과 모델 659
그림 10.7. 가우시안 필터를 이용한 필터링 결과 모델 660
그림 10.8. 칼만 필터를 이용한 결과 모델 660
그림 10.9. 위치 추정을 위한 시스템 개요도 662
그림 10.10. 요구조자 파악을 위한 순서도 666
그림 10.11. 요구조자 단말... 666
그림 10.12. 요구조자 애플리케이션의 초기 화면... 667
그림 10.13. 위치 추정을 수행 중인 요구조자 단말 및 Bluetooth... 667
그림 10.14. 위치 추정이 완료된 요구조자 단말 668
그림 10.15. 위치 전달이 완료된 요구조자 단말 669
그림 10.16. 생태 터널에서의 Bluetooth 비콘 배치도 예시 671
그림 10.17. 요구조자 위치 추정 환경 및 좌표계 설정 672
그림 10.18. 요구조자 위치 추정 실측 지점 1 672
그림 10.19. 요구조자 위치 추정 실측 지점 2 673
그림 10.20. 요구조자 위치 추정 실측 지점 3 673
그림 11.1. 구조대원 위치 추정 시스템 개요도 676
그림 11.2. 구조대원 위치 추정 모듈 개요도 677
그림 11.3. 거리 추정을 위한 메시지 프로토콜 678
그림 11.4. UWB 앵커의 상태 전이 다이어그램 680
그림 11.5. UWB 태그의 상태 전이 다이어그램 680
그림 11.6. 테스트베드 내 앵커 설치 도식(좌:정면도, 우:평면도) 683
그림 12.1. 테스트용 구조대원 단말 685
그림 12.2. 구조대원 시제품 단말 도면 및 내부 회로 685
그림 12.3. 구조대원 단말 실제 모습, 앞면(좌), 뒷면(우) 686
그림 12.4. 구조대원 프로그램 메인화면 UI 수정 전(좌), 수정 후(우) 687
그림 12.5. 구조대원 프로그램 영상 통신 버튼 688
그림 12.6. 구조대원 프로그램 음성 통신 버튼 689
그림 12.7. 구조대원 프로그램 신호 전송 버튼 690
그림 12.8. 가속도계에 의한 행동 불능 감지를 위한 특징 추출 692
그림 12.9. LTE 기반 영상 무전기 694
그림 12.10. 구조대원 위치 추정 장비 694
그림 13.1. 대전터널 실화재 터널 실험 700
그림 13.2. 해외 실물화재 평가 열량계 701
그림 13.3. 터널 화재 화원 시나리오 703
그림 13.4. 연기 및 연기 부력 발생장치 개념도 704
그림 13.5. 연료 Pan 704
그림 13.6. 물 Pan 704
그림 13.7. Hot Smoke Test(AS 4391) 시험 705
그림 13.8. 실물화재용 가스버너 707
그림 13.9. 이동형 화원 프로판 버너 707
그림 13.10. (구)영동터널의 터널방재종합시험장 708
그림 13.11. DGIST 생태터널 708
그림 13.12. 한국건설기술연구원 실물화재터널 709
그림 14.1. 목재화원 및 Pool 버너화원 예시 711
그림 14.2. 가스버너 개략도 714
그림 14.3. STG 30 개요 715
그림 14.4. 차량화재 모사 연소시험장치 개략도 716
그림 14.5. Pool 버너 발열량 계산식 717
그림 14.6. 차량화재 모사 연소시험장치 설계도 719
그림 14.7. 차량화재모사 연소시험장치 A(버너4개) 721
그림 14.8. 차량화재모사 연소시험장치 B(버너3개) 721
그림 14.9. 차량연소 모사 연소시험장치 연료탱크 722
그림 14.10. 차량화재 모사 연소시험장치 로컬 컨트롤 패널 및... 722
그림 14.11. 연료탱크 및 연료필터 연결 724
그림 14.12. 경유버너 및 로컬 컨트롤 패널 전기인입 724
그림 14.13. 차량화재 모사 연소시험장치 룸 코너 테스트 배치 725
그림 14.14. 1번 버너 열방출율 측정 726
그림 14.15. 1번 및 2번 버너 열방출율 측정 727
그림 14.16. 1번, 2번, 3번 버너 열방출율 측정 728
그림 14.17. 차량화재모사 연소시험장치 각 버너별 점화 실험 729
그림 15.1. 터널 내 차량화재 발생 개념도 731
그림 15.2. 화재 모사 측정 시스템 개념도 732
그림 15.3. 온도 분포 측정 시스템 개요도 734
그림 15.4. 열전대 Type엔 대한 온도 측정 범위 735
그림 15.5. 온도 데이터 수집장치... 736
그림 15.6. 유속 측정 센서 737
그림 15.7. 가시도 센서 측정 방법 738
그림 15.8. 가시도 측정 센서 738
그림 15.9. 터널 내 측정시스템 거치대 개념도 739
그림 15.10. 터널 내 측정시스템 설계도 및 제작도 740
그림 15.11. 측정시스템의 제어 모듈 742
그림 15.12. 운영 프로그램 화면구성 개요도(GUI 개요도) 743
그림 16.1. 터널방재종합시험장 개략도 745
그림 16.2. 측정 시스템 설치 위치 746
그림 16.3. 측정 시스템 현장 배치 746
그림 16.4. 온도 센서 group화 747
그림 16.5. 온도센서 평가 실험 748
그림 16.6. 그룹별 온도 변화 그래프 750
그림 16.7. 유속센서 설치 위치 751
그림 16.8. 1차 시험 유속 데이터 752
그림 16.9. 1차 시험 시 터널방재종합시험장 유속 값 753
그림 16.10. 3차 시험 유속 데이터 754
그림 16.11. 2차 시험 시 터널방재종합시험장 유속 값 755
그림 17.2. 터널화재모사장치 현장 배치 759
그림 17.3. 모니터링 시스템 개요도 763
그림 17.4. 연료탱크 및 연료필터 연결 765
그림 17.5. 경유버너 및 로컬 컨트롤 패널 전기인입 766
그림 17.6. 차량화재 모사 연소시험장치 대형 실물화재... 766
그림 17.7. 버너 1개 점화 768
그림 17.8. 버너 1개 점화 시 열방출율 769
그림 17.9. 버너 2개 점화 770
그림 17.10. 버너 2개 점화 시 열방출율 770
그림 17.11. 버너 3개 점화 771
그림 17.12. 버너 3개 점화 시 열방출율 772
그림 17.13. 버너 4개 점화 773
그림 17.14. 버너 4개 점화 시 열방출율 773
그림 17.15. 버너 5개 점화 774
그림 17.16. 버너 5개 점화 시 열방출율 775
그림 17.17. 버너 6개 점화 776
그림 17.18. 버너 6개 점화 시 열방출율 776
그림 17.19. 버너 7개 점화 777
그림 17.20. 버너 7개 점화 시 열방출율 777
그림 17.21. 열방출율과 유속 비교 그래프 779
그림 17.22. 연막탄을 활용한 가시도 실험 사진 780
그림 17.23. 온도 센서 group화 781
그림 17.24. 온도센서 Group별 온도 그래프 784
그림 17.25. 화재 및 화원상의 기류의 3영역 786
그림 17.26. 열화상카메라를 활용한 온도 평가 787
그림 1-1. 터널화재 평가 절차 792
그림 4-1. 연소시험장치 개념도 808
그림 4-2. 경유버너 거치대 구조 및 설계 814
그림 1. 연소시험 장치 개요 839
그림 2. 연소시험 장치 개략도 840
그림 3. 연소 시험 장치 구성 841
그림 4. 제어용 배전함 843
그림 5. 연소 시험 장치 정위치 844
그림 6. 연소기(등유 버너) 신호선 연결 845
그림 7. 연소기(등유 버너) 신호선 배전함 연결 845
그림 8. 전원 케이블 확인 846
그림 9. 메인 전원 연결 847
그림 10. 등유 공급과 연결 1 848
그림 11. 등유 공급관 연결 2 848
그림 12. 등유 공급관 연결 3 849
그림 13. 경유 공급관 기포 제거 1 849
그림 14. 경유 공급관 기포 제거 2 850
그림 15. 경유 버너 본체 스위치 인가 851
그림 16. 제어용 배전반 전원 인가 852
그림 18. 경유 버너 전윈 인가 852
그림 18. 경유 버너 연소 동작 예 853
그림 19. 경유 버너 외형 854
그림 20. 경유 버너 치수 855
그림 21. 측정 거치대(중) 외형 856
그림 22. 신호선 분리 858
그림 23. 메인 전원 분리 859
그림 1. 화재모사 측정 시스템 개요 861
그림 2. 화재모사 측정 센서 시스템 개략도 862
그림 3. 센서 측정 거치대 측면 864
그림 4. 통신용 배전함 윗면 866
그림 5. 통신용 배전함 내부 868
그림 6. 측정 거치대 정위치 869
그림 7. 온도 센서 프레임 연결 870
그림 8. 온도 센서 숫자 표기 확인 871
그림 9. 알루미늄 덕트 체결 872
그림 10. 유속 센서 거치대 나사 홀 872
그림 11. 내부 센서 브라켓 분리 873
그림 12. 내부 센서 브라켓과 유속 센서 연결 874
그림 13. 유속 센서 연결 875
그림 14. 가시도 센서 체결부 안착 876
그림 15. 가시도 센서 체결부 안착 877
그림 16. Data Logger의 온도 측정용 배선 모듈 878
그림 17. Data Logger의 온도 측정용 배선 예시 878
그림 18. 유속 센서 배선 예시 1 879
그림 19. 유속 센서 배선 예시 2 880
그림 20. 가시도 센서 배선 예시 1 880
그림 21. 가시도 센서 배선 예시 2 881
그림 22. 전원 케이블 연결 및 스위치 On 882
그림 23. 배전함 내부 온도 Data Logger 측면 스위치 On 882
그림 24. USB 연결의 예 883
그림 25. 터널 화재 모사 모니터링 시스템 Main 화면 884
그림 26. 측정 센서 선택 예시 885
그림 27. 프로그램 구동 1 885
그림 28. 프로그램 구동 2 886
그림 29. 프로그램 구동 3 887
그림 30. 프로그램 구동 4 888
그림 31. 프로그램 구동 5 888
그림 32. 측정 거치대(대) 외형 890
그림 33. 측정 거치대(중) 외형 891
그림 34. 가시도 센서 외형 1 893
그림 35. 가시도 Dimension 외형 2 893
그림 36. 유속 센서 외형 894
그림 37. Data Logger 외형 895
그림 38. 배전함 개방 898
그림 39. 유속 가시도 센서 배선 분리 899
그림 40. 온도 센서 배선 분리 899
그림 19.1. 응답자의 소속 구성 900
그림 19.2. 응답자의 경력 구성 901
그림 19.3. 응답자의 사전 장비 지식 여부 901
그림 19.4. 기존 애로사항 구성 902
그림 19.5. 비행로봇 기능성 설문 1 903
그림 19.6. 비행로봇 기능성 설문 2 904
그림 19.7. 비행로봇 기능성 설문 3 905
그림 19.8. 비행로봇 기능성 설문 4 905
그림 19.9. 비행로봇 기능성 설문 5 906
그림 19.10. 비행로봇 기능성 설문 6 906
그림 19.11. 비행로봇 기능성 설문 7 907
그림 19.12. 지상로봇 기능성 설문 1 908
그림 19.13. 지상로봇 기능성 설문 2 908
그림 19.14. 지상로봇 기능성 설문 3 909
그림 19.15. 지상로봇 기능성 설문 4 909
그림 19.16. 지상로봇 기능성 설문 5 910
그림 19.17. 지상로봇 기능성 설문 6 911
그림 19.18. 지상로봇 기능성 설문 7 911
그림 19.19. 소방관 단말 기능성 설문 1 912
그림 19.20. 소방관 단말 기능성 설문 2 912
그림 19.21. 소방관 단말 기능성 설문 3 913
그림 19.22. 소방관 단말 기능성 설문 4 913
그림 19.23. 소방관 단말 기능성 설문 5 914
그림 19.24. 소방관 단말 기능성 설문 6 914
그림 19.25. 소방관 단말 기능성 설문 7 915
그림 19.26. 소방관 단말 기능성 설문 8 915
그림 19.27. 지휘PC 기능성 설문 1 916
그림 19.28. 지휘PC 기능성 설문 2 916
그림 19.29. 지휘PC 기능성 설문 3 917
그림 19.30. 지휘PC 기능성 설문 4 917
그림 19.31. 통합관제시스템 기능성 설문 1 918
그림 19.32. 통합관제시스템 기능성 설문 2 918
그림 19.33. 통합관제시스템 기능성 설문 3 919
그림 19.34. 통합관제시스템 기능성 설문 4 919
그림 19.35. 비행로봇 사용성 설문 920
그림 19.36. 지상로봇 사용성 설문 921
그림 19.37. 소방관 단말 사용성 설문 921
그림 19.38. 지휘PC 사용성 설문 922
그림 19.39. 통합관제시스템 사용성 설문 922
그림 19.40. 비행로봇 만족도 설문 923
그림 19.41. 지상로봇 만족도 설문 924
그림 19.42. 소방관 단말 만족도 설문 925
그림 19.43. 지휘PC 만족도 설문 926
그림 20.1. 기술이전을 위한 업무협약서 948
그림 20.2. 기술이전을 위한 업무협약 기념 촬영 949
그림 20.3. RTLS와 Way point를 위한 전용 프로그램 954
그림 20.4. 기술이전 계획서 956
그림 20.5. 기술이전 의향서 962
그림 20.5. 차량화재모사 시스템 구성도 970
그림 20.6. 터널 화재 모사 측정 시스템 구성도 971
그림 20.7. 터널 화재 모사 측정 GUI 972
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