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핵심연구책임자
참여연구원
요약문
SUMMARY
목차
제1장 서론 49
1.1. 연구개발 개요 49
1.2. 국내·외 연구 현황 51
1.2.1. 현재 연구개발의 수준 및 동향 51
1.2.2. 국내·외 기술 현황 및 전망 62
제2장 연구개발 목표 및 내용 65
2.1. 연구개발 최종 목표 65
2.1.1. 과제 최종 목표 65
2.1.2. 참여기관별 목표 66
2.2. 연구개발 목표 및 내용 68
제3장 소방관용 스마트 헬멧 요구사항 분석 77
3.1. 스마트 헬멧 요구사항 분석 77
3.2. 스마트 헬멧 시스템 구조 81
제4장 지능형 센성 및 위치 추적 기술 개발 83
4.1. 지능형 센싱 모듈 개발 83
4.1.1. 스마트 헬멧 연동 생체신호 측정기술 개발 84
4.1.2. 요구조자 생체신호 모니터링 기술 개발 91
4.1.3. 생체신호 측정용 스마트워치 개발 93
4.2. 소방관 안전을 위한 위치 추적 기술 개발 105
4.2.1. GPS를 이용한 소방대원 위치 추적 기술 105
4.2.2. 관성센서를 이용한 소방대원 동작 감지 기술 109
4.2.3. 드론 카메라 연동 기술 분석 110
4.3. 스마트 헬멧 안테나 기술 112
4.3.1. 이중대역 Wi-Fi 안테나 설계 112
4.3.2. FDD 방식 단일대역 LTE 안테나 설계 113
4.3.3. 안테나 제작 및 측정 114
4.4. 지능형 센싱 및 위치 추적 기술 실증 시험 118
4.4.1. 소방관 안전 생체 신호 인식 모듈 실증 시험 118
4.4.2. 실외 현장 위치 인식 모듈 실증 시험 124
4.4.3. 스마트 헬멧 드론 연동 기술 개발 125
제5장 정보처리 SW 플랫폼 기술 개발 131
5.1. 스마트 헬멧 SW 플랫폼 설계 및 기능 구현 131
5.1.1. 스마트 헬멧 SW 개념 구조 131
5.1.2. 스마트 헬멧 SW 플랫폼 요구사항 분석 및 기능 설계 132
5.1.3. 스마트 헬멧 SW 플랫폼 기능 구현 140
5.2. 스마트 헬멧 SW 플랫폼 기능 시험 145
5.2.1. 소프트웨어 시험항목 도출 145
5.2.2. 소프트웨어 시험 시나리오 146
5.3. 지휘센터 서비스 기술 개발 154
5.3.1. 지휘센터 서비스 기능 설계 154
5.3.2. 소방관-지휘센터간 네트워킹 기술 구현 및 시험 162
5.4. 스마트 헬멧과 지휘센터 서비스 연동 시뮬레이션 169
5.4.1. 시뮬레이터 개발 환경 및 데이터 생성 169
5.4.2. 서비스 실증을 위한 시뮬레이션 시나리오 170
5.4.3. 시뮬레이션 결과 173
5.5. 스마트 헬멧 SW 플랫폼 실증 시험 175
5.5.1. 소방관 신체, 위치 정보 데이터 분석 및 보정 기술 175
5.5.2. 영상 정보처리 및 전달관리 기술 178
5.5.3. 스마트 헬멧 및 지휘센터간 네트워킹 기술 실증 시험 179
제6장 통신 및 UI/UX 기술 개발 184
6.1. 스마트 헬멧 통신 기술 개발 184
6.1.1. 센서 구동 및 통신용 소프트웨어 개발 184
6.2. 멀티미디어/디스플레이 기술 개발 214
6.2.1. 스마트 헬멧 탑재 디스플레이 개발 214
6.2.2. 스마트 헬멧 탑재 카메라 및 디스플레이 개발 225
6.2.3. 스마트 헬멧 탑재 디스플레이 실증 시험 243
제7장 스마트 헬멧 플랫폼 개발 251
7.1. 스마트 헬멧 디자인 I 251
7.1.1. 국·내외 헬멧 현황 251
7.1.2. 헬멧 표준 사이즈 범위 253
7.1.3. 사용자 조사(정성조사) 258
7.1.4. 헬멧 디자인 261
7.1.5. 스마트 헬멧 구조 분석 및 내장재 검토 264
7.2. 스마트 헬멧 디자인 II 266
7.2.1. 디자인 개발 266
7.2.2. 사용자 평가 275
7.2.3. 구조대원 좌담회 281
7.2.4. 해외 스마트 헬멧 현황 284
7.3. 디자인 개발 288
7.3.1. 디자인 방향 설정 288
7.3.2. 디자인 컨셉안 도출 293
7.3.3. 최종 디자인 298
7.3.4. 워킹 목업 303
7.4. 스마트 헬멧 플랫폼 기구 개발 306
7.4.1. 스마트 헬멧 플랫폼 기구 설계 306
7.4.2. 스마트 헬멧 쉘 금형설계 및 제작 311
7.4.3. 스마트 헬멧 플랫폼 설계 확정 316
7.4.4. 스마트 헬멧 하우징 제작 317
7.5. 헬멧 내장재 제작 및 평가 320
7.5.1. 헬멧 내장재 개발 320
7.5.2. 3D Spacer Fabric을 활용한 내부망 개발 320
7.5.3. 스마트 헬멧 충격 해석 321
7.6. 물받이 디자인 설계 및 시제품 개발 327
7.7. 헬멧 세척기 개발 329
7.7.1. 세척기 현황 329
7.7.2. 세척기 설계 334
7.7.3. 세척기 개발 337
7.8. KFI 인정기준 시험 평가 338
7.8.1. 성능 시험 338
7.8.2. 시험 결과 339
제8장 위탁연구 수행 내역 341
8.1. 스마트 헬멧을 위한 생체정보 기술 기준 연구 I 341
8.1.1. 현장대원의 안전 확보와 관련된 국·내외 문헌연구 341
8.1.2. 생체정보를 기반으로 생체징후별 측정 결과 345
8.1.3. 리빙랩 구성 및 운영 356
8.1.4. 현장대원 생체징후 측정 및 데이터베이스화 357
8.1.5. 생체징후 변화 실험 363
8.2. 스마트 헬멧을 위한 생체정보 기술 기준 연구 II 368
8.2.1. 구조현장의 생체정보 확보를 위한 실험 368
8.2.2. 헬멧 착용 불편요소 도출, 개선방안 제시 381
8.2.3. 학희 발표 성과 383
8.3. 스마트 헬멧 현장 활용 편리성 기술 연구 384
8.3.1. 스마트 헬멧 착용 후 시험분석 및 질환예방 실험 384
8.3.2. 상체 근육의 근활성도 실험 387
8.3.3. 실험 결과 기반 개선 요소 도출 389
8.3.4. 구조·구급활동 및 안전 기준을 제시하기 위한 현장 390
8.3.5. 훈련 현장에서 피로도 및 스트레스 정도 측정 390
8.3.6. 생체정보 가이드라인 및 수집을 위한 실험 결과 390
8.3.7. 스마트 헬멧에 대한 Rapid Entire Body Assessment(REBA) 분석 396
8.3.7. 리빙랩 활동 405
8.3.8. 실험 및 연구 결론 407
8.4. 소방관용 스마트 헬멧 인증 기준(안) 제시 409
8.4.1. 구조 및 외관 410
8.4.2. 스마트 헬멧 통신관련 인증 438
8.4.3. 소방관용 스마트 안전헬멧 표준규격 441
제9장 연구개발 결과 442
9.1. 시제품 442
9.2. 연구개발 달성도 443
제10장 연구개발 제품화 및 사업화 455
10.1. 세부 기술별 사업화 455
10.2. 스마트헬멧 시제품 사업화 458
10.3. SWOT 분석 및 시장진입 극복 방안 460
10.4. 연구개발/시제품 개발과정에서 장애요인 극복 방안 462
약어 463
참고문헌 465
연구개발성과 활용계획서 466
기술 요약서 478
표 1.1. 연도별 소방공무원 공사상자 통계 50
표 3.1. 스마트 헬멧 요구사항 분석 77
표 4.1. 생체신호 측정시 고려사항 83
표 5.1. 소프트웨어 기술시험 총괄표 145
표 5.2. 시스템간 전송되는 메시지 구조 163
표 6.1. 위치 정보 라이브러리 목록 205
표 6.2. 생체 정보 요청 라이브러리 목록 207
표 6.3. 영상 정보 요청 라이브러리 목록 208
표 6.4. FOV 정의 및 시험방법 233
표 6.5. FOV=35˚에 대한 TEST 결과 234
표 6.6. EO 카메라 성능 236
표 6.7. IR 카메라 성능 238
표 7.1. ULTEM DU242의 재료 물성치 323
표 7.2. 물받이 방염성 및 복사열 방호성능 비교 328
표 7.3. KFI 인정기준 성능시험 339
표 8.1. 일반적 특성 342
표 8.2. 현 헬멧에 대한 만족도 조사 343
표 8.3. 근육 명칭 346
표 8.4. 헬멧종류와 방향에 따른 근전도(좌측 굽힘 N=15) 346
표 8.5. 헬멧종류와 방향에 따른 근전도(우측 굽힘 N=15) 347
표 8.6. 헬멧종류와 방향에 따른 근전도(굴곡 N=15) 348
표 8.7. 헬멧종류와 방향에 따른 근전도(과신전 N=15) 349
표 8.8. 헬멧종류와 방향에 따른 근전도(들것 들어 올리기 N=15) 350
표 8.9. 헬멧종류와 방향에 따른 근전도(들것 내리기 N=15) 351
표 8.10. Down 자세 시 상체 근육의 근활성도 비교 351
표 8.11. Up 자세 시 상체 근육의 근활성도 비교 352
표 8.12. Down 자세 시 목의 각도 353
표 8.13. Down 자세 시 허리의 각도 353
표 8.14. Down 자세 시 어깨의 각도 353
표 8.15. UP 자세 시 목의 각도 353
표 8.16. UP 자세 시 허리의 각도 354
표 8.17. UP 자세 시 어깨의 각도 354
표 8.18. 실험 조건 357
표 8.19. 멀티스토리 실험 사전 준비사항 358
표 8.20. 멀티 스토리 실물화재 실험 359
표 8.21. 자각적 강도와 심박수 환산표 363
표 8.22. Subjects Information 364
표 8.23. Changes of HR, SBP and MAP on stair walking 365
표 8.24. 주관적 피로도 측정 도구(Borg, 197) 366
표 8.25. 심박률과 Borg 척도 367
표 8.26. 실험전/후 맥박의 평균 차이검증 368
표 8.27. 실험전/후 호흡의 평균 차이검증 369
표 8.28. 실험전/후 수축혈압의 평균 차이검증 370
표 8.29. 실험전/후 이완혈압의 평균 차이검증 370
표 8.30. 실험전/후 체온의 평균 차이검증 371
표 8.31. 실험 직후/종료 15분 후 스트레스 평균 차이검증 372
표 8.32. 안정시/훈련직후 젖산의 평균 차이검증 372
표 8.33. 훈련직후/훈련 5분 후 젖산의 평균 차이검증 373
표 8.34. 훈련5분 후/훈련 15분 후 젖산의 평균 차이검증 373
표 8.35. 훈련15분 후/훈련 30분 후 젖산의 평균 차이검증 374
표 8.36. 최대심박수와 평균심박수의 기술통계량 375
표 8.37. 훈련 목록 379
표 8.38. 왼쪽으로 머리와 목을 접을 때 근전도 검사 결과 384
표 8.39. 오른쪽으로 머리와 목을 접을 때 근전도 검사 결과 385
표 8.40. 머리와 목을 굴곡시 근전도 검사 386
표 8.41. 오른쪽으로 머리와 목을 접을 때 근전도 검사 결과 387
표 8.42. 들어 올릴 때 상체 근육의 근활성도 388
표 8.43. 내릴 때 상체 근육의 근활성도 389
표 8.44. 중앙소방학교 훈련 391
표 8.45. 인명구조(환자 안아들기) 397
표 8.46. 인명구조(스마트 헬멧 쓰고 환자 어깨 메기) 398
표 8.47. 인명구조(긴척추고정판) 400
표 8.48. 구조구급(심폐소생술) 401
표 8.49. 근전도 실험 및 동작분석 실험(헬멧무게:1310g) 402
표 8.50. JEMS CONFERENCE 참석 405
표 8.51. 국제 소방박람회 참석 406
표 8.52. 소방서 리빙랩 활동 407
표 8.53. 내식 시험 및 온·습도 시험 방법 413
표 8.54. 땀 시험 및 두발유 시험 방법 414
표 8.55. 내관통 시험 방법 415
표 8.56. 충격흡수성 시험 방법 416
표 8.57. 내수성 시험 방법 418
표 8.58. 난연성 시험 방법 419
표 8.59. 방염성능 시험 방법 420
표 8.60. 내열성 시험 방법 421
표 8.61. 표면마모저항 시험 방법 422
표 8.62. 내전압 시험 방법 425
표 8.63. 충격강도 시험 방법 427
표 8.64. 시야측정 시험 방법 428
표 8.65. 내수도 시험 방법 429
표 8.66. 턱끈강도 시험 방법 430
표 8.67. 턱끈풀림 시험 방법 431
표 8.68. 측면변형 시험 방법 432
표 8.69. 이탈시험 방법 433
표 8.70. 안면렌즈 복사열 저항 시험 방법 435
표 8.71. 표시사항 437
표 8.72. 무전기 적합성 등록(KC) 인증 439
표 8.73. 인증서 439
그림 1.1. 인공지능형 스마트 소방진압복 구성도(산청) 51
그림 1.2. LG G3에 적용된 IZat기술 52
그림 1.3. SK텔레콤 Hybrid Positioning System 52
그림 1.4. Smart Firefighting 프로젝트 주요 일정 53
그림 1.5. Smart Firefighting 프로젝트 개요 54
그림 1.6. smart@fire 프로젝트의 Work Package 개요 55
그림 1.7. Smart Person Protective System 개요 55
그림 1.8. smart@fire 프로젝트 주요 일정 56
그림 1.9. 컴퓨터 비젼을 이용한 공간 정보 구성 57
그림 1.10. 6 DOF SLAM 기술 58
그림 1.11. HMD 응용 기술 58
그림 1.12. PS-LTE 시범 사업 59
그림 1.13. 재난지역 D2D 통신을 위한 탐색 모델 60
그림 1.14. 무선 신호를 이용한 위치 추적 방법 61
그림 1.15. 분야별 웨어러블 디바이스 62
그림 1.16. 웨어러블 디바이스 유형 및 기능 63
그림 1.17. LTE Direct 단말 탐색 자원 호핑 구조 64
그림 3.1. 스마트 헬멧 시스템 전자 장치 구조 81
그림 4.1. 생체신호 측정모듈 구조 84
그림 4.2. 스마트 헬멧과 스마트워치 연동 구조 84
그림 4.3. 스마트워치 형상 85
그림 4.4. 스마트워치 생체신호 데이터 포맷 86
그림 4.5. 소방대원 생체 신호 및 위치 모니터링 88
그림 4.6. 스마트워치 주요 생체정보 수집 기능 89
그림 4.7. 스마트워치 수집 생체정보 결과 화면 89
그림 4.8. 스마트 헬멧 일 대 다수의 스마트워치 연결 90
그림 4.9. 다수의 스마트워치 전송 데이터 수신 90
그림 4.10. 7개의 스마트워치 전송 데이터 수신 결과 화면 91
그림 4.11. 패치형 생체신호 모니터링 키트 형상 92
그림 4.12. 생체신호 모니터링 키트 동작 구조 92
그림 4.13. ECG 신호 분석 알고리즘 93
그림 4.14. 스마트워치 블록도 93
그림 4.15. 개발된 스마트워치 보드 94
그림 4.16. PPG 센서의 FIFO 데이터 정의 95
그림 4.17. PPG 센서 모듈의 회로도(좌-쪽 보드, 우-칩) 95
그림 4.18. PPG 분석 알고리즘을 통한 분석 결과 96
그림 4.19. ECG 센서의 회로도 97
그림 4.20. ECG 분석 알고리즘 98
그림 4.21. 피부 온도 회로도 99
그림 4.22. 피부 온도의 데이터 형식 99
그림 4.23. OLED 회로도 100
그림 4.24. IMU 희로도 101
그림 4.25. 스마트워치 기구물 도안 102
그림 4.26. 스마트워치 기구물(좌-윗면, 우-아랫면) 103
그림 4.27. 스마트워치 충전기 103
그림 4.28. 스마트워치 충전 방법 103
그림 4.29. 스마트워치 동작 흐름도 104
그림 4.30. GPS 모듈과 스마트 헬멧 프로세서 모듈 연동 106
그림 4.31. GPS 모듈 NMEA 데이터 구조 및 출력 106
그림 4.32. 한국천문연구원 GPS 기준점 및 좌표 107
그림 4.33. GPS 모듈 위치 추적 결과 오차 10m 이내 출력 화면 108
그림 4.34. GPS 모듈 위치 추적 결과 실시간 출력 화면 109
그림 4.35. 관성항법 모듈 구조 및 출력 데이터 109
그림 4.36. 드론 카메라짐벌 제어 시퀀스 플로우 다이어그램 111
그림 4.37. 드론 통신 Protocol(Message Format) 111
그림 4.38. Wi-Fi 안테나 설계도 112
그림 4.39. ㎓ 대역에서의 방사패턴과 Reflection Coefficient 112
그림 4.40. ㎓ 대역에서의 방사패턴과 Reflection Coefficient 113
그림 4.41. LTE 안테나 설계도 113
그림 4.42. LTE 안테나 배치 및 Reflection Coefficient, Isolation 114
그림 4.43. LTE 안테나 방사패턴 114
그림 4.44. 제작된 Wi-Fi 안테나 115
그림 4.45. 측정 된 Wi-Fi 안테나 Reflection Coefficient 115
그림 4.46. 측정된 Wi-Fi 안테나 방사 패턴(2.4G, 5G 대역) 115
그림 4.47. 제작된 LTE 안테나 116
그림 4.48. 측정된 LTE 안테나 Reflection Coefficient 116
그림 4.49. 측정된 LTE 안테나 패턴(TX, RX) 117
그림 4.50. 제작된 안테나 배치 모습 117
그림 4.51. 스마트 헬멧 프로세서 보드 118
그림 4.52. 프로세서 보드 배치도 119
그림 4.53. 스마트 헬멧 통신 및 영상처리 보드 120
그림 4.54. 통신 및 영상처리 보드 배치도 120
그림 4.55. 전원 공급 장치에 사용하는 QC3.0 기능 121
그림 4.56. 스마트 헬멧 전원 공급 구조 122
그림 4.57. 스마트 헬멧 전원 공급 장치 설계 및 제작 122
그림 4.58. 스마트 헬멧 전원 공급 연결 회로 123
그림 4.59. 외장형 GPS 모듈 연결 구조 125
그림 4.60. 스마트 헬멧 드론 연동 구조 126
그림 4.61. 스마트 헬멧 드론 연동 메시지 포맷 126
그림 4.62. 드론 시스템 형상 및 제원 127
그림 4.63. 드론 시스템 구성도 127
그림 4.64. 드론 제어 모듈의 Zynq 프로세서 내부 구성도 128
그림 4.65. 드론 시스템 제어모듈 설계 128
그림 4.66. 드론 시스템의 짐벌 형상 129
그림 4.67. 스마트 헬멧을 이용한 드론 카메라 방향 제어 기능 130
그림 5.1. 스마트 헬멧 SW 플랫폼 및 응용 구조 131
그림 5.2. 스마트 헬멧용 소프트웨어 및 하드웨어 구성 133
그림 5.3. 소프트웨어 프레임워크 적용 예시 134
그림 5.4. IR 카메라 기능 동작(수동 방식) 135
그림 5.5. 복구 가능한 단위 처리(트랜잭션)를 위한 상태 변이도 137
그림 5.6. 오류시 복구를 위한 연산 추상화 방법 138
그림 5.7. 트랜잭션을 통한 변경 적용 흐름 139
그림 5.8. 신체 및 위치정보 데이터 획득 인터페이스 140
그림 5.9. 신체 및 위치정보 데이터 분석 및 보정 기술 141
그림 5.10. 신체 데이터 획득 결과 화면 141
그림 5.11. 스마트 헬멧 SW 구현 인터페이스 구조 142
그림 5.12. 스마트 헬멧 정보처리 및 전달을 위한 인터페이스 구성 143
그림 5.13. 네트워크를 통한 정보 전달 메시지 구조 144
그림 5.14. 스마트 헬멧 초기설정, 음성통신, 지휘부 연결 시나리오 146
그림 5.15. 드론영상, IR/EO 데이터 선택 및 전송 제어 시나리오 147
그림 5.16. 요구조자 생체 모니터링 시나리오 148
그림 5.17. 스마트 헬멧 HW 보드와 장치들(SW 시험 환경) 148
그림 5.18. 스마트 헬멧 장치 및 응용 운용 예시 149
그림 5.19. 카메라 제어 및 디스플레이 연결 150
그림 5.20. IR/EO/정보 가시화 예시 150
그림 5.21. 시범 시험 데이터 구성 및 좌표계 매핑 151
그림 5.22. 소방관 위치 활용 공간정보 스키마 151
그림 5.23. 소방관의 시간 흐름에 따른 이동 152
그림 5.24. 소방관의 작전지역 이탈 및 중복 탐지 인식 153
그림 5.25. 스마트 헬멧 시스템과 지휘관제 시스템간 구성도 154
그림 5.26. 위치 이탈 알고리즘 156
그림 5.27. 영역 이탈 알고리즘 157
그림 5.28. 중복탐색 알고리즘 157
그림 5.29. DB ER(Entity Relation) 다이어그램 158
그림 5.30. 소방관 등록 절차 158
그림 5.31. 위치 정보 수신 절차 159
그림 5.32. 생체 정보 수신 절차 160
그림 5.33. 영상/음성 정보 수신 절차 161
그림 5.34. 지휘관제 시스템의 상태 다이어그램(1) 161
그림 5.35. 지휘관제 시스템의 상태 다이어그램(2) 162
그림 5.36. 시스템간 전송되는 메시지 ID 163
그림 5.37. 시스템간 네트워크 구조 165
그림 5.38. LGU+ 라우터 포트포워딩 165
그림 5.39. 지휘관제 시스템의 OpenVPN 설정 166
그림 5.40. 스마트 헬멧 시스템의 OpenVPN 설정 166
그림 5.41. 지휘관제 시스템에서 수신한 메시지 결과 167
그림 5.42. 소방관 신체 및 위치 정보 모니터링 167
그림 5.43. 스마트 헬멧 4세트 모니터링 168
그림 5.44. 시뮬레이터 개발 구조 169
그림 5.45. 전원인가 시뮬레이션 시나리오 시퀀스 170
그림 5.46. GPS 정보 수집 시뮬레이션 시나리오 시퀀스 171
그림 5.47. 생체, 움직임 정보 수집 시뮬레이션 시나리오 시퀀스 172
그림 5.48. 스마트 헬멧과 지휘센터간 시뮬레이션 결과(1) 173
그림 5.49. 스마트 헬멧과 지휘센터간 시뮬레이션 결과(2) 174
그림 5.50. HMD 신체 정보 175
그림 5.51. HMD 체온/맥박에 대한 이상상황 출력 화면 176
그림 5.52. HMD 움직임에 대한 이상상황 출력 화면 176
그림 5.53. BFS의 위치 정보 데이터 분석 및 보정 기술 177
그림 5.54. 소방관 A, B에 대한 위치 좌표 획득 177
그림 5.55. 소방관 A, B의 거리 계산 178
그림 5.56. 영상 전달 및 공유 기술 실증 시험 178
그림 5.57. 한국전자통신연구원(운동장) 실증 시험 179
그림 5.58. 천안 중앙소방학교 실증 시험 180
그림 5.59. 증평 소방서 실증 시험 181
그림 5.60. 한국전자통신연구원(매봉산) 실증 시험 182
그림 5.61. 대천 해수욕장 실증 시험 183
그림 6.1. 센서 및 통신 소프트웨어 연동 구성도 184
그림 6.2. 다중 통신 모듈 구조 185
그림 6.3. 다중 통신 보드 프로세서 정합(1) 186
그림 6.4. 다중 통신 보드 프로세서 정합(2) 186
그림 6.5. 프로세서 모듈 구조 187
그림 6.6. 프로세서 보드 187
그림 6.7. USB 오디오 모듈 구조 188
그림 6.8. USB 오디오 보드 188
그림 6.9. 헬멧 후면 LED 구조 189
그림 6.10. 헬멧 후면 LED 보드 및 연결 구성 189
그림 6.11. 통신 소프트웨어 센서 정합 구성 190
그림 6.12. AT 커멘드를 통한 LTE 구동 및 IP 획득 191
그림 6.13. GPS 데이터 수신 191
그림 6.14. WLAN 자동 인식 시험 192
그림 6.15. Bluetooth Scanning 시험 192
그림 6.16. 음성 양방향 통신 시나리오 193
그림 6.17. 영상 통신 시나리오 194
그림 6.18. 드론 통신 시나리오 195
그림 6.19. 통신 소프트웨어 구조도 196
그림 6.20. 통신용 소프트웨어의 음성 데이터 전송 캡처 화면 197
그림 6.21. 음성 통신을 위한 Sound 설정 파일 화면 197
그림 6.22. USB Audio Codec과 마이크 및 스피커 198
그림 6.23. 어플리케이션의 UdpConf 설정 파일 화면 198
그림 6.24. 다중 연결 영상 및 음성 통신 서비스 화면 199
그림 6.25. 생체 신호 정보 및 위치 정보 표시 화면 199
그림 6.26. 드론 카메라 제어 구성 200
그림 6.27. 드론 카메라 제어를 위한 제어 및 IMU 센싱 화면 200
그림 6.28. Wi-Fi 안테나 실장 모습과 안테나 201
그림 6.29. Wi-Fi 안테나 Bandwidth 측정 201
그림 6.30. Wi-Fi Ping 기능 시험 202
그림 6.31. LTE 안테나 실장 모습과 안테나 202
그림 6.32. LTE 안테나 대역폭 측정 203
그림 6.33. LTE Ping 기능 시험 203
그림 6.34. LED 제어 API 지원 203
그림 6.35. LED ON/OFF 제어 204
그림 6.36. 헬멧과 이동 지휘관제 시스템 간 구성도 204
그림 6.37. 스마트 헬멧 지휘관제 시스템 화면 205
그림 6.38. GPS 데이터 표현 206
그림 6.39. 생체 정보 그래프 207
그림 6.40. 영상 재생 화면 208
그림 6.41. 음성 데이터 처리 구조도 209
그림 6.42. 음성 데이터 믹싱 처리 구조도 209
그림 6.43. 음성 데이터 재생 화면 209
그림 6.44. 일정 거리 통신 시험 구성도 210
그림 6.45. 스마트 헬멧 어플리케이션 구동 확인 210
그림 6.46. LTE IP 획득 확인 211
그림 6.47. ping 통신 확인 211
그림 6.48. tcpdump ping 패킷 송수신 확인 211
그림 6.49. LTE 대역폭 측정 시험 구성도 212
그림 6.50. 서버모드 구동 212
그림 6.51. LTE IP 획득 확인 213
그림 6.52. 대역폭 측정 클라이언트 프로그램 구동 213
그림 6.53. 대역폭 확인 213
그림 6.54. 광학계 개요 215
그림 6.55. 광학계 왜곡 216
그림 6.56. HMD 광학계 설계(1) 216
그림 6.57. HMD 광학계 설계(2) 217
그림 6.58. HMD 디스플레이 시제 및 장착모습 217
그림 6.59. HMD 시험 구성도 218
그림 6.60. 외부 조도에 따른 HMD 시인성 확인(조도측정기) 218
그림 6.61. 조도별 HMD 출력 영상 219
그림 6.62. 가시 광 및 열영상(IR) 시험 모듈 219
그림 6.63. 가시 광 및 열 영상(IR) 카메라 영상출력 220
그림 6.64. A20보드 EO 영상 사진 및 IR 영상 사진 220
그림 6.65. HMD 해외 제품 비교 데이터 221
그림 6.66. 광학부 설계 예 222
그림 6.67. HMD 배치 위치와 시야 예 223
그림 6.68. HMD 전시 S/W 구현시 Text 크기 예 223
그림 6.69. FoV와 Visual limit(Horizontal and Vertical) 224
그림 6.70. FoV와 HMD 예상 위치 224
그림 6.71. 정보시현용 디스플레이 시스템 구성도 225
그림 6.72. 정보시현용 디스플레이 하드웨어 구성도 226
그림 6.73. HMD Controller보드 회로도(1) 227
그림 6.74. HMD Controller보드 회로도(2) 227
그림 6.75. PCB 아트웍 228
그림 6.76. 거버데이타 228
그림 6.77. BOM 228
그림 6.78. HMD Video Controller 229
그림 6.79. 정보시현용 디스플레이 하드웨어 체결 모습 229
그림 6.80. 정보시현용 디스플레이 하드웨어 구성품 230
그림 6.81. 디스플레이 연동 테스트(1) 230
그림 6.82. 디스플레이 연동 테스트(2) 231
그림 6.83. EO 카메라 영상 출력 결과 231
그림 6.84. IR 카메라 영상 출력 결과 232
그림 6.85. 회로도 232
그림 6.86. 광학모듈 233
그림 6.87. FOV, Field of View(시야각) 개념도 233
그림 6.88. FOV 정의 및 시험방법 234
그림 6.89. 측정 234
그림 6.90. 측정 결과 235
그림 6.91. EO/IR CAM HW에 대한 블록도 236
그림 6.92. EO 카메라 보드 회로도 237
그림 6.93. EO 카메라 보드 거버게이타:상(좌)/하(우) 237
그림 6.94. EO 카메라 보드:상(좌)/하(우) 237
그림 6.95. EO 카메라 사이즈 도면(20×20×1T) 238
그림 6.96. EO/IR 통합 카메라 보드 회로도(1) 239
그림 6.97. EO/IR 통합 카메라 보드 회로도(2) 239
그림 6.98. EO/IR 통합 카메라 보드 거버데이타(상) 239
그림 6.99. EO/IR 통합 카메라 보드 거버데이타(하) 240
그림 6.100. EO/IR 통합 카메라 보드 실물 사진:상(좌)/하(우) 240
그림 6.101. EO/IR 통합 카메라 보드 도면(상/하) 241
그림 6.102. EO/IR 카메라, FOV=35도 HMD 및 A20보드 체결 241
그림 6.103. HMD 화면 측정한 결과 242
그림 6.104. 출력 결과(IR 카메라 영상(좌)/EO 카메라 영상(우)) 242
그림 6.105. 회로도 상세 블록도 243
그림 6.106. HMD 초기 이니셜 이슈 해결 243
그림 6.107. HMD 모듈 블록도 개선 244
그림 6.108. TPS55330 내부 블록도 244
그림 6.109. TPS61093 내부 블록도 245
그림 6.110. 온도 테스트 결과 245
그림 6.111. 48시간 에이징 Test 245
그림 6.112. EO/IR 카메라 모듈 기구물 246
그림 6.113. 기구 조립된 EO/IR 카메라 모듈 246
그림 6.114. 케이블 핀맵 및 설계 247
그림 6.115. 기구 조립된 EO/IR 카메라 케이블 조립체 247
그림 6.116. 카메라 영상전송 블록도 248
그림 6.117. 영상전송 RTSP 프로토콜 전송 블록도 249
그림 6.118. HMD와 카메라 관련 이슈 및 문제해결 250
그림 6.119. RTSP 전송오류 해결 250
그림 7.1. 해외 선호 헬멧 제품 252
그림 7.2. 이중구조 헬멧(Magma) 252
그림 7.3. 탈부착 형태의 모듈형 헬멧 252
그림 7.4. Drager(제조사)/HPS 7000(제품명) 253
그림 7.5. 구조 및 화재 진압용 헬멧(Rosenbauer) 253
그림 7.6. 산업용 스마트 헬멧 253
그림 7.7. 한국인 두상 표준(연령대별 성인 남자 기준) 254
그림 7.8. 한국인 두상 성인 남자 25세~59세 표준 255
그림 7.9. KFI 인정기준(헬멧 모체와의 공간 기준) 256
그림 7.10. 한국인 성인두상표준과 KFI인증의 헬멧너비 256
그림 7.11. 한국인 성인두상표준과 KFI인증의 헬멧수직길이 257
그림 7.12. 국내외 헬멧 사이즈 실측 비교(헬멧너비) 258
그림 7.13. 국내외 헬멧 사이즈 실측 비교(헬멧수직길이) 258
그림 7.14. 심층 인터뷰 순서 계획 259
그림 7.15. 디자인 컨셉 도출 Framework 260
그림 7.16. 스마트 헬멧(디자인 A안) 262
그림 7.17. 스마트 헬멧(디자인 B안) 262
그림 7.18. 스마트 헬멧 3D 모델링 263
그림 7.19. 스마트 헬멧 설계안 263
그림 7.20. 3D 프린팅 과 내부에 장착제 부착 264
그림 7.21. 코로이드 소재 264
그림 7.22. Mips 구조 및 인체 작용 265
그림 7.23. 스마트 헬멧 2차 디자인 266
그림 7.24. 스마트 헬멧 모듈 디자인 컨셉 및 장착방안 연구 267
그림 7.25. 스마트 헬멧 모듈 배치 연구 267
그림 7.26. 헬멧 치수 268
그림 7.27. Vent Hole 적용 디자인 Side view와 Rear view 268
그림 7.28. 스마트 헬멧 3D 프린팅(전자부 PCB 장착) 269
그림 7.29. 부품 구성 및 사이즈 269
그림 7.30. 장비 모듈 장착 연구 270
그림 7.31. 3차 헬멧 디자인 Front/Rear Quater View 270
그림 7.32. 3차 헬멧 디자인 Front/Rear View 270
그림 7.33. 3차 헬멧 디자인 Top/Side View 271
그림 7.34. 3D 프린팅 구조 분석 271
그림 7.35. 카메라 모듈 변경에 따른 디자인 수정 272
그림 7.36. 상단에 안테나 삽입 공간 확보 272
그림 7.37. HMD 디자인 273
그림 7.38. 최종 디자인 3D 모델링 273
그림 7.39. 헬멧 모듈 위치 274
그림 7.40. 장비 모듈 풀 장착한 스마트 헬멧 274
그림 7.41. 모듈형 장비 탈착 275
그림 7.42. 수도원 119 특수구조대 좌담회 275
그림 7.43. 스마트 헬멧 기능(모듈형) 278
그림 7.44. 스마트 헬멧 기능(버튼) 278
그림 7.45. 스마트 헬멧 가능(디스플레이) 279
그림 7.46. 좌담회 가이드라인 280
그림 7.47. 제품 개발 방향 도출 Frame 281
그림 7.48. 구조대원 좌담회를 위한 가이드라인 282
그림 7.49. 강원소방학교(태백) 283
그림 7.50. 바이크용 헬멧 및 디스플레이 적용 방식 284
그림 7.51. 후방 카메라 위치 및 크로즈업 284
그림 7.52. 산업용 헬멧에... 285
그림 7.53. 스트랩 구조로... 285
그림 7.54. 장비 탈부착 마운트... 285
그림 7.55. 충전 단자 내장형... 285
그림 7.56. NUVIZ(HMD:Helmet Mounted Display) 285
그림 7.57. 헬멧 컨트롤러 286
그림 7.58. 컨트롤러 크기 및 형태 286
그림 7.59. 목업 286
그림 7.60. 전면 PCB 부착 상태 286
그림 7.61. 양산제품(탈부착식:Magnet방식 적용, USB 충전) 286
그림 7.62. 일반, 산업, 의료, 레저로 활용 가능한 디스플레이 287
그림 7.63. 컨셉 스케치 초안 중 288
그림 7.64. 하드웨어 배치 초안 288
그림 7.65. 헬멧내부 통풍을 위한 Vent Hole 위치 및 구조 연구 289
그림 7.66. 헬멧 장비가 포함된 본체와 쉘(Shell)이 분리 289
그림 7.67. 역설계 스캐닝(헬멧 내부 사이즈 비교 분석) 289
그림 7.68. SENA 헬멧 구조 연구 290
그림 7.69. 거치 방식, 거치 홀(Hole), 프로펠러 내장형 290
그림 7.70. 헬멧 분해 291
그림 7.71. Rear 램프 도출 291
그림 7.72. GARMIN 디스플레이, 터치 패드, 마운트 구조 291
그림 7.73. Professional Helmet 292
그림 7.74. Normal Casual Helmet 292
그림 7.75. Unique Basic... 292
그림 7.76. Unique Casual... 292
그림 7.77. 헬멧 및 구조용 헬멧 포지셔닝 292
그림 7.78. 헬멧 디자인 개념 293
그림 7.79. Concept Sketch Drawing 293
그림 7.80. Concept Sketch Drawing 294
그림 7.81. 하드웨어 위치 및 사이즈 확인 294
그림 7.82. 하드웨어 specification 295
그림 7.83. Type A Front 295
그림 7.84. Type Rear 295
그림 7.85. 3 Color Variation 295
그림 7.86. Type A Design 296
그림 7.87. Type B Venthole Cap, Type Rear 296
그림 7.88. Color Variation 297
그림 7.89. Type B Design 297
그림 7.90. Type C Rear, Type C 축광 297
그림 7.91. Type C Color Variation 298
그림 7.92. Type C Design 298
그림 7.93. Quarter View(Front L/R) 298
그림 7.94. Quarter View(Rear R/L) 299
그림 7.95. Final 299
그림 7.96. 회로구성 300
그림 7.97. 분해도 300
그림 7.98. 헬멧 전면 View 301
그림 7.99. 헬멧 기능 및 장비 위치 301
그림 7.100. 헬멧 기능 및 장비 위치 302
그림 7.101. HMD 표시 내용 302
그림 7.102. Black Color 302
그림 7.103. 목업 제작 과정 303
그림 7.104. 목업 워킹 테스트 회의 304
그림 7.105. 목업 워킹 테스트 305
그림 7.106. 스마트소방 헬멧 컨셉방향 1안 모델링자료 306
그림 7.107. 스마트소방 헬멧 컨셉방향 2안 모델링자료 307
그림 7.108. 하드웨어 기능 및 구조를 감안한 모델링 308
그림 7.109. CPU 및 통신모듈 케이스 모델링 308
그림 7.110. 스마트소방 헬멧 쉘 모델링 목업 309
그림 7.111. 해외 헬멧 제조사의 브라켓 구조 및 유형조사 310
그림 7.112. 헬멧 장착 브라켓 310
그림 7.113. 헬멧 장착 카메라부 목업 및 헬멧 인터페이스 311
그림 7.114. 통신 안테나 장착방안 분석 311
그림 7.115. 헬멧 장착 카메라부 목업 및 헬멧 인터페이스 312
그림 7.116. 헬멧 쉘 금형 설계 검토 및 수정 313
그림 7.117. Out Shell Modeling 313
그림 7.118. Inner Shell Modeling 314
그림 7.119. Camera Sensor Modeling 314
그림 7.120. Side Bracket Modeling 315
그림 7.121. Back End CPU Modeling 315
그림 7.122. 금형블럭 가공 316
그림 7.123. 스마트 헬멧 플랫폼 설계도 317
그림 7.124. 헬멧쉘 및 전자부 모듈 하우징 318
그림 7.125. 헬멧 내장재의 변형에 의한 충격흡수 320
그림 7.126. 3D Spacer Fabric을 활용한 내부망 개발 321
그림 7.127. 소방용 구조헬멧의 형상 및 시험 322
그림 7.128. 스마트 구조 헬멧의 형상 322
그림 7.129. 해석 모델의 PART 정보 323
그림 7.130. ULTEM DU242의 응력(변형률 선도) 323
그림 7.131. 내관통성 해석의 경계 조건 324
그림 7.132. 내관통성 해석의 접촉 정의 324
그림 7.133. 충격 흡수성 해석의 경계 조건 325
그림 7.134. 충격흡수성 해석의 접촉 정의 325
그림 7.135. 측면 변형 해석의 경계 조건 326
그림 7.136. 임팩터 하중 vs. 시간 326
그림 7.137. 열차단 물받이 디자인 및 시제품 개발 327
그림 7.138. 수압을 이용한 식기 세척기 329
그림 7.139. 고압 세척, 고온 살균, 건조 329
그림 7.140. 브러쉬와 수압을 이용한 세척 330
그림 7.141. 컵 세척기 구조 330
그림 7.142. 초음파 세척기 331
그림 7.143. 카가산업 331
그림 7.144. 일건리스공업 332
그림 7.145. 2015년도 특허 등록 제품(일본) 332
그림 7.146. 해외 헬멧 세척기 333
그림 7.147.(주)재산 헬멧 세척기(깔끄미) 333
그림 7.148. 헬멧 세척기 스케치안 334
그림 7.149. 헬멧 세척기 최종 디자인안(Front View/Side View) 335
그림 7.150. 헬멧 세척기 최종 디자인안(Front-Quater View) 335
그림 7.151. 헬멧 세척기 디자인 시안 336
그림 7.152. 헬멧 세척기 최종 설계도(정면, 측면 및 세부도면) 336
그림 7.153. 헬멧 세척기 사양 및 외관 337
그림 7.154. 헬멧 세척기 작동 모습 337
그림 7.155. 스마트 헬멧 인증시험 및 공인시험성적서[원문불량;p.290] 338
그림 8.1. 스마트 헬멧 요구사항 설문조사[원문불량;p.293] 341
그림 8.2. 최첨단장비 필요 순위 조사(1~3순위) 344
그림 8.3. 최첨단장비 필요 순위 조사(4~6순위) 344
그림 8.4. 구조대·구급대별 최첨단장비 필요 순위(1~2순위) 345
그림 8.5. 근육과 전극 부착 부위 346
그림 8.6. 들것 하강 자세 시 상체 근육의 근활성도 352
그림 8.7. 들것 상승 자세 시 상체 근육의 근활성도 352
그림 8.8. 들것 하강 자세 시 상체의 각도[원문불량;p.305] 353
그림 8.9. 들것 상승 자세 시 상체의 각도[원문불량;p.306] 354
그림 8.10. 마커 위치 355
그림 8.11. 이벤트 및 국면 355
그림 8.12. 동작분석(헬멧 쓰지 않고... 356
그림 8.13. 동작분석(헬멧 쓰고... 356
그림 8.14. 리빙랩 구성원 참여 협조 공문 356
그림 8.15. 실험 전후 평균의 차이 361
그림 8.16. 실험 전후 대응차 361
그림 8.17. 수축기 전후 그래프 362
그림 8.18. 이완기 전후 그래프 362
그림 8.19. 맥박수 전후 그래프 362
그림 8.20. 체온 전후 그래프 362
그림 8.21. 호흡 전후 그래프 363
그림 8.22. 맥박의 사전 사후 결과 368
그림 8.23. 호흡의 사전 사후 결과 369
그림 8.24. 혈압의 사전 사후 결과 369
그림 8.25. 체온의 사전 사후 결과 371
그림 8.26. 스트레스의 사후 결과 371
그림 8.27. 젖산의 사전 사후 결과 372
그림 8.28. 심박수의 사전 사후 결과 374
그림 8.29. 피로 측정 376
그림 8.30. 시각적 사상 척도 376
그림 8.31. Borg 운동강도 10단계 및 15단계 측정 376
그림 8.32. 심박수 종류 및 산출방법 377
그림 8.33. 자각적 운동강도 377
그림 8.34. 실험을 위한 측정도구 378
그림 8.35. ECG측정 및 스트레스지수 측정 378
그림 8.36. 학회 발표 성과 383
그림 8.37. 맥박 393
그림 8.38. 호흡수 394
그림 8.39. 수축혈압/이완혈압 395
그림 8.40. 체온 396
그림 8.41. 안아서 이동하기 397
그림 8.42. 소방관 메기와 이동 399
그림 8.43. 긴척추고정판으로 환자들기 및 이동하기 400
그림 8.44. 심폐소생술(흉부압박) 401
그림 8.45. 스마트 헬멧 쓰고 긴척추고정판 들기 402
그림 8.46. 스마트 헬멧 쓰고 심폐소생술 402
그림 8.47. 스마트 헬멧 쓰고 환자 안아 들기 403
그림 8.48. 스마트 헬멧 쓰고 환자 어깨 메기 403
그림 8.49. 스마트 헬멧 쓰고 목 근전도 실험 404
그림 8.50. JEMS CONFERENCE 405
그림 8.51. 국제 소방안전박람회 406
그림 8.52. 소방서 리빙랩 활동 407
그림 8.53. 스마트 헬멧 전면부 명칭 409
그림 8.54. 스마트 헬멧 후면부 명칭 409
그림 8.55. 컨트롤부 명칭 410
그림 8.56. 헬멧 구조 및 외관 410
그림 8.57. 재료 시험 412
그림 8.58. 재료 시험 환경 413
그림 8.59. 내관통성 시험 414
그림 8.60. 내관통성 시험 장치 415
그림 8.61. 충격흡수 시험 416
그림 8.62. 충격 시험 장치 417
그림 8.63. 반사성능 시험 417
그림 8.64. 내수성 시험 418
그림 8.65. 난연성 시험 419
그림 8.66. 난연성 시험 장치 420
그림 8.67. 방염성능 시험 420
그림 8.68. 내열성 시험 장치 421
그림 8.69. 표준 인두 모형 422
그림 8.70. 표면마모저항 시험 422
그림 8.71. 표면마모저항 시험 장치 424
그림 8.72. 내전압 시험 424
그림 8.73. 내전압 시험 장치 425
그림 8.74. 평행도 시험 425
그림 8.75. 굴절력 시험 426
그림 8.76. 충격 강도 시험 427
그림 8.77. 시야측정 시험 427
그림 8.78. 투상면 428
그림 8.79. 시야측정도 428
그림 8.80. 내수도 시험 429
그림 8.81. 턱끈 강도 시험 429
그림 8.82. 턱끈 풀림 시험 430
그림 8.83. 턱끈 풀림 시험 장치 431
그림 8.84. 측면변형 시험 431
그림 8.85. 이탈 시험 432
그림 8.86. 이탈 시험 장치 433
그림 8.87. 안면렌즈 복사열 저항 시험 434
그림 8.88. 복사열저항 시험 장치 435
그림 8.89. 헬멧 낙하 시험 436
그림 8.90. 표시사항 436
그림 8.91. 인증항목 438
그림 8.92. Specification 440