[표지]
요약문
SUMMARY
목차
제1장 서론 21
1.1. 연구의 필요성 21
1.2. 연구목적 22
1.3. 연구범위 23
제2장 협소 공간 사고분석 및 재현 기법 개발 25
2.1. 협소 거주공간 테스트베드 구축지원 25
2.1.1. 소방대원의 요구사항 조사 분석 25
2.1.2. 소방전문가 자문 인터뷰 71
2.2. 참여기관 별 세부기술 융합조정(기술, 일정 등) 78
2.2.1. 성과관리 시스템 구축 78
2.2.2. 성과관리 시스템 구축 추진계획 82
제3장 협소 거주공간 원격 탐색장비 기술 개발 85
3.1. 탐색지역 실시간 지도 작성 및 구조대원 위치 추정 알고리즘 개발 85
3.1.1. 원격 탐색 장비 시스템 구축 86
3.1.2. 구조대원 위치 추정 및 점유 격자 지도 생성 93
3.1.3. 점유 격자 지도 생성 기술 고도화 96
3.1.4. 테스트베드 실험 100
3.2. 열영상 카메라를 이용한 화점탐지 알고리즘 개발 103
3.2.1. 온도 값을 이용한 화점 후보영역 검출 105
3.2.2. 잡음 제거 105
3.2.3. 무게 중심점 검출 106
3.2.4. 외곽선 추출 및 64개의 방향에 대한 샘플링 107
3.2.5. 거리 및 변화율 측정 108
3.2.6. 테스트베드 실험 109
제4장 협소 공간 원격탐색을 위한 UWB 레이더 센서 기술 분석 111
4.1. UWB 레이더 센서 개발 111
4.1.1. 제작사양 111
4.1.2. 성능 114
4.1.3. 측정 방법 및 결과 116
4.1.4. 3차년도 계획 121
4.2. UWB 레이더센서에 적합한 광대역 안테나 설계 및 시험분석 122
4.2.1. 테이퍼 슬롯 비발디 안테나 123
4.2.2. 앤티포달 비발디 안테나 125
4.2.3. HY社 시뉴어스 안테나 129
4.3. UWB 레이더 센서용 신호처리 알고리즘 131
4.3.1. 벽 투과 사람 감지 신호 처리 특징 131
4.3.2. 신호처리 순서 132
4.4. UWB 레이더 센서 형상 디자인 138
4.4.1. 조형요소 분석 138
4.4.2. 제품 사용성 분석 139
제5장 무선통신중계기 및 정보처리기 기술 개발 143
5.1. 소방 화재 진압작전 분석 143
5.1.1. 화재의 3단계 라이프 사이클 143
5.1.2. 화재진압활동 144
5.2. 시스템운용개념 및 장비운용시나리오 분석 149
5.2.1. 시스템 개요 149
5.2.2. 시스템 운용개념 150
5.2.3. 정보처리기 및 지휘통제시스템 운영 시나리오 분석 155
5.3. 통신중계기 알고리즘 개발 및 성능테스트 157
5.3.1. 정보처리기 및 지휘통제시스템 운용 시나리오 분석 157
5.4. 정보처리기 기술개발 164
5.4.1. 정보처리기 요구사항 분석 164
5.4.2. 정보처리기 하드웨어 설계 및 제작 167
5.4.3. HMD제어용 비디오영상처리보드 설계 및 제작 169
제6장 인명구조장비 및 생명연장기구 개발 173
6.1. 인명구조장비 173
6.1.1. 국내외 인명구조장비 173
6.2. 해외 구조대원보호장치 구입 및 조사 176
6.3. 국내외 요구조자 생명유지 장치 조사 178
6.3.1. 국내외 요구조자 생명유지 장치 분석 180
참고문헌 185
별첨[내용없음] 10
표 2.1.1.1. 소방현장 진압활동 관련 지휘관용 설문 조사 종합 결과 26
표 2.1.1.2. 소방현장 진압활동 관련 지휘관용 설문 조사 결과 28
표 2.1.1.3. 소방현장 진압활동 관련 지휘관용 설문 조사 결과 36
표 2.1.1.4. 소방현장 진압활동 관련 화재조사관의 진압자용 설문 조사 결과 42
표 2.1.1.5. 소방현장 진압활동 관련 화재조사관의 진압자용 설문 조사 결과 45
표 2.1.1.6. 소방현장 진압활동 관련 초급지휘관의 진압자용 설문조사 결과 52
표 2.1.1.7. 소방현장 진압활동 관련 구조 분야 대원용 설문 조사 결과 61
표 2.2.1.1. 연구개발 2차년도 세부 연구목표 79
표 2.2.1.2. 숭실사이버대학교 세부 연구목표 80
표 2.2.1.3. 전자부품연구원 세부 연구목표 80
표 2.2.1.4. ㈜산청 세부 연구목표 80
표 2.2.1.5. ㈜엘아이씨티 세부 연구목표 81
표 2.2.1.6. ㈜인포웍스 세부 연구목표 81
표 2.2.1.7. 성과평과관리 시스템 개요 82
표 2.2.1.8. 연차평가 관리 시스템 일정 82
표 2.2.1.9. 사업단 중간·연차 평가 수행일정 84
표 3.1.1.1. 실시간 지도 작성을 위해 사용한 2차원 레이저 스캐너 사양 89
표 3.1.1.2. 실시간 지도 작성을 위해 사용한 6축 IMU 센서 사양 90
표 3.1.1.3. 센서 하드웨어 환경 및 지도 작성에 따른 좌표계에 대한... 93
표 3.1.3.1. 2차원 레이저 정보에서 선분을 추출하는 여러 알고리즘... 97
표 4.1.1.1. 제작사양 요약 112
표 4.1.2.2. 중심 주파수와 밴드 폭 114
표 4.1.2.3. 소모전류 114
표 4.1.2.4. 외장재 적정성 비교표 139
표 5.1.2.1. 화재진압절차 146
표 5.2.1.2. 원격탐색장비 시스템 구성 149
표 5.2.2.3. 협소 거주공간 탐색장비 시스템 운용 기능 150
표 5.2.2.4. 협소 거주공간 탐색장비 시스템의 주요 기능 155
표 5.2.3.5. 정보처리기 운영 시나리오 Draft 155
표 5.2.3.6. 지휘통제시스템 운영 시나리오 Draft 156
표 5.3.1.7. 중계기 환경설정 157
표 5.3.1.8. 400Mhz계기 시험 시나리오 157
표 5.3.1.9. Wi-Fi 시험 시나리오 158
표 5.3.1.10. 정보처리기 시험 시나리오 158
표 6.3.1.1. 유럽 방염텐트 원단구성별 중량 및 두께 183
표 6.3.1.2. 국내외 방염텐트의 복사열 성능 평가 비교 184
그림 1.3.1. 연구개발 내용 요약 23
그림 2.1.1.1. 응답자의 근무부서 27
그림 2.1.1.2. 응답자의 보직 27
그림 2.1.1.3. 응답자의 근무연수 27
그림 2.1.1.4. 현장업무 근무연수 27
그림 2.1.1.5. GIS 활용기능 만족도 결과 29
그림 2.1.1.6. 현장지휘관의 필요정보 획득 여부 29
그림 2.1.1.7. 통신장애 경험여부 30
그림 2.1.1.8. 무선통신 중계기가 연결된 공기호흡기의 도움 여부 30
그림 2.1.1.9. 지휘정보 통합제어 시스템의 현장 지휘 도움 여부 31
그림 2.1.1.10. 탐색 작전 및 운영 매뉴얼 개발 필요 여부 31
그림 2.1.1.11. 모의 화재실험장 작전수행 훈련 참여 여부 32
그림 2.1.1.12. 현장 정보 제공 방법 32
그림 2.1.1.13. 통신두절 시 현장의 필요정보 제공방법 33
그림 2.1.1.14. 현장 활동 정보제공에 필요한 항목 33
그림 2.1.1.15. 응답자의 근무부서 34
그림 2.1.1.16. 응답자의 보직 34
그림 2.1.1.17. 응답자의 계급 34
그림 2.1.1.18. 응답자의 근무연수 34
그림 2.1.1.19. 연령 35
그림 2.1.1.20. 현장업무 근무연수 35
그림 2.1.1.21. 근무지역 35
그림 2.1.1.22. 성별 35
그림 2.1.1.23. GIS 활용기능 만족도 결과 37
그림 2.1.1.24. 현장지휘관의 필요정보 획득 여부 37
그림 2.1.1.25. 통신장애 경험여부 38
그림 2.1.1.26. 무선통신 중계기가 연결된 공기호흡기의 도움 여부 38
그림 2.1.1.27. 지휘정보 통합제어 시스템의 현장 지휘 도움 여부 39
그림 2.1.1.28. 탐색작전 및 운영 매뉴얼개발 필요 여부 39
그림 2.1.1.29. 모의 화재실험장 작전수행 훈련 참여 여부 40
그림 2.1.1.30. 현장 정보 제공 방법 40
그림 2.1.1.31. 통신두절 시 현장의 필요 정보 제공방법 41
그림 2.1.1.32. 현장 활동 정보제공에 필요한 항목 41
그림 2.1.1.33. 응답자의 근무부서 43
그림 2.1.1.34. 응답자의 근무보직 43
그림 2.1.1.35. 응답자의 계급 43
그림 2.1.1.36. 응답자의 근무연수 43
그림 2.1.1.37. 연령 44
그림 2.1.1.38. 현장업무 근무연수 44
그림 2.1.1.39. 근무지역 44
그림 2.1.1.40. 성별 44
그림 2.1.1.41. 협소 공간 내 화재소화 작업 중 통신장애 경험 여부 46
그림 2.1.1.42. 진압활동 및 인명 탐색 장비 개발의 도움 여부 46
그림 2.1.1.43. 실시간 3차원 정보를 받을 수 있는 장비의 도움 여부 47
그림 2.1.1.44. 화재 진압 시 원격탐색 장비의 도움 여부 47
그림 2.1.1.45. 내부 적치물 너머를 탐지하는 휴대용 장비의 도움 여부 48
그림 2.1.1.46. 장비를 사용해야 할 적절한 진압단계와 Target Use 48
그림 2.1.1.47. 열영상 카메라를 부착한 헬멧의 도움 여부 49
그림 2.1.1.48. 통신장애 경험 여부 49
그림 2.1.1.49. 통신장애를 경험한 층 50
그림 2.1.1.50. 무선통신 중계기가 연결된 공기호흡기의 도움 여부 50
그림 2.1.1.51. 모의 화재실험장 작전수행 훈련 참여 여부 51
그림 2.1.1.52. 협소 공간 내 화재소화 작업 중 통신장애 경험 여부 53
그림 2.1.1.53. 진압활동 및 인명탐색 장비 개발의 도움 여부 53
그림 2.1.1.54. 실시간 정보를 받을 수 있는 장비의 도움 여부 54
그림 2.1.1.55. 화재 진압 시 원격탐색 장비의 도움 여부 54
그림 2.1.1.56. 내부 적치물 너머를 탐지하는 휴대용 장비의 도움 여부 55
그림 2.1.1.57. 장비를 사용해야할 적절한 진압단계와 Target User 55
그림 2.1.1.58. 열영상 카메라를 부착한 헬멧의 도움 여부 56
그림 2.1.1.59. 통신장애 경험 여부 56
그림 2.1.1.60. 통신장애를 경험한 층 57
그림 2.1.1.61. 무선통신 중계기가 연결된 공기호흡기의 도움 여부 57
그림 2.1.1.62. 모의 화재실험장 작전수행 훈련 참여 여부 58
그림 2.1.1.63. 응답자의 근무부서 59
그림 2.1.1.64. 응답자의 근무보직 59
그림 2.1.1.65. 응답자의 계급 59
그림 2.1.1.66. 응답자의 근무연수 59
그림 2.1.1.67. 연령 60
그림 2.1.1.68. 현장업무 근무연수 60
그림 2.1.1.69. 근무지역 60
그림 2.1.1.70. 성별 60
그림 2.1.1.71. 지휘자로부터 전달된 정보의 활용성 62
그림 2.1.1.72. 무선통신 중계기가 연결된 공기호흡기의 도움 여부 62
그림 2.1.1.73. 구조활동 시 지휘자의 정보 및 현장 상황 공유의 만족도 63
그림 2.1.1.74. 협소공간 내 화재소화 작업 중 통신장애 경험 여부 64
그림 2.1.1.75. 내부 적치물 너머를 탐지하는 휴대용장비의 도움 여부 64
그림 2.1.1.76. 휴대용 탐색장비의 효과적인 정보 인지방법 65
그림 2.1.1.77. 휴대용 탐색장비의 선호하는 타입 65
그림 2.1.1.78. 열영상 카메라를 부착한 헬멧의 도움 여부 66
그림 2.1.1.79. 진압활동 및 인명 탐색 장비 개발의 도움 여부 66
그림 2.1.1.80. 실시간 정보를 받을 수 있는 장비의 도움 여부 67
그림 2.1.1.81. 모의 화재실험장 작전수행 훈련 참여 여부 67
그림 2.2.1.1. 성과관리시스템 추진 범위 78
그림 3.1.1. 구조대원 보호 및 요구조자를 위한 보호장비 86
그림 3.1.1.1. 연무가 가득한 공간에서 2차원 레이저... 88
그림 3.1.1.2. Multi-echo 기능 88
그림 3.1.1.3. 나무판 위에 고정된 두 센서 90
그림 3.1.1.4. 센서 하드웨어 구성 91
그림 3.1.1.5. 실시간 지도 작성을 위해 사람이 노트북이 든 가방과 헬멧을... 92
그림 3.1.1.6. 실시간 지도 작성을 위한 좌표계 구성 93
그림 3.1.2.1. 불연속적인 점유격자 지도에서 연속적인 점유 확률값 추정 95
그림 3.1.3.1. Split-Merge 선분 추출 알고리즘 97
그림 3.1.3.2. Split-Merge 알고리즘 적용 결과 98
그림 3.1.3.3. 점유 격자 중심의 지도 갱신과 TSD 함수에 근거한 지도... 99
그림 3.2.1. 화점 탐지 알고리즘 흐름도 104
그림 3.2.1.1. 화점 후보 영역 검출 105
그림 3.2.2.1. 모폴로지 연산과 레이블링을 통한 잡음 제거 106
그림 3.2.3.1. 무게 중심점 검출 106
그림 3.2.4.1. 외곽선 추출 107
그림 3.2.6.1. 화점 탐지 알고리즘 수행 결과 109
그림 3.2.6.2. 화점 영역에 대한 무게 중심점으로부터 외곽선 거리 변화량 110
그림 4.1.1.1. 레이더 센서 블록도 111
그림 4.1.1.2. 신호처리 보드 형상 112
그림 4.1.1.3. RF 보드 형상 113
그림 4.1.1.4. 조립 시험 세트 형상 113
그림 4.1.2.5. 출력 스펙트럼 115
그림 4.1.2.6. UWB 신호 수신 결과 115
그림 4.1.3.7. 안테나 보정 데이터 수집 116
그림 4.1.3.8. 수신안테나 설치 116
그림 4.1.3.9. 송신안테나 설치 117
그림 4.1.3.10. 전자파 벽 투과 특성(경량벽돌) 117
그림 4.1.3.11. 5.3GHz 118
그림 4.1.3.12. 6.1GHz 119
그림 4.1.3.13. 탐지시험(1명) 120
그림 4.1.3.14. 탐지시험(2명) 120
그림 4.1.3.15. 시험결과(1명) 120
그림 4.1.3.16. 시험결과(2명) 120
그림 4.2.1.17. 테이퍼 슬롯 비발디 안테나 설계 123
그림 4.2.1.18. 테이퍼 슬롯 비발디 안테나 반사손실 123
그림 4.2.1.19. 테이퍼 슬롯 비발디 안테나 방사패턴 124
그림 4.2.1.20. 제작된 테이퍼 슬롯 비발디 안테나 사진 124
그림 4.2.2.21. 앤티포달 비발디 안테나 레이아웃 125
그림 4.2.2.22. 앤티포달 비발디 안테나 반사손실 126
그림 4.2.2.23. 앤티포달 비발디 안테나 #1 방사패턴 127
그림 4.2.2.24. 앤티포달 비발디 안테나 #2 방사패턴 128
그림 4.2.2.25. 제작된 앤티포달 비발디 안테나 사진 128
그림 4.2.3.26. HY社 시뉴어스 안테나 사진 129
그림 4.2.3.27. HY社 시뉴어스 안테나 반사손실 특성 129
그림 4.2.3.28. HY社 시뉴어스 안테나 방사패턴 130
그림 4.3.1.29. 작은 변화에 대한 감지 131
그림 4.3.2.30. 신호처리 순서 132
그림 4.3.2.31. 다중 경로에 의한 파형 134
그림 4.3.2.32. 다중 경로에 의한 도달된 신호(벽 투과 시험) 135
그림 4.3.2.33. 콘크리트 벽이 있을 때 IMF3(목표물이 없을 때) 136
그림 4.3.2.34. 콘크리트 벽이 있을 때 IMF3(목표물이 있을 때) 137
그림 4.4.1.35. 선호조형 분산화 차트 138
그림 4.4.2.36. 사용성 시나리오 139
그림 4.4.2.37. 가이드를 위한 PCB보드 기본사양 140
그림 4.4.2.38. 디자인 시안 Type A 141
그림 4.4.2.39. 디자인 시안 Type B 141
그림 4.4.2.40. 디자인 시안 Type C 142
그림 4.4.2.41. 디자인 형상 프로세스 142
그림 5.1.1.1. 구획실 내의 화재진행단계 143
그림 5.1.2.2. 화재진압 프로세스 144
그림 5.1.2.3. 화재진압-인명탐색-구조 프로세스 146
그림 5.1.2.4. 현장지휘 애로사항 및 의견 147
그림 5.1.2.5. 화점확인 애로사항 및 의견 147
그림 5.1.2.6. 인명검색 및 구조시 애로사항 및 의견 148
그림 5.2.1.7. 원격탐색장비 시스템 구성 149
그림 5.2.2.8. 협소 거주공간 시스템 개요 151
그림 5.2.2.9. 미국 NFPA PASS시스템 규격(1) 152
그림 5.2.2.10. 미국 NFPA PASS시스템 규격(2) 152
그림 5.2.2.11. 시스템 연동 프레임워크 153
그림 5.2.2.12. 협소 거주공간 원격탐색시스템 개념도 154
그림 5.3.1.13. 정보처리기, 중계기, 서버의 ID 설정 159
그림 5.3.1.14. 정보처리기, 중계기, 서버 159
그림 5.3.1.15. 400Mhz 데이터 전송 테스트 준비 및 결과 160
그림 5.3.1.16. 400Mhz 데이터 전송 160
그림 5.3.1.17. 새로운 패킷 수신 161
그림 5.3.1.18. 패킷데이터에서 송신한 데이터의 재수신 여부 확인 161
그림 5.3.1.19. 2.4Ghz대역 영상데이터... 161
그림 5.3.1.20. 2.4Ghz 영상데이터 전송 테스트 준비 및 결과(2) 162
그림 5.3.1.21. 통신관련 특허 1건 출원 163
그림 5.4.1.22. 정보처리기 인터페이스 구성도 164
그림 5.4.1.23. 정보처리기 성능 및 인터페이스 165
그림 5.4.1.24. 엑시노스 칩셋 시리즈 성능 및 인터페이스 조사결과 166
그림 5.4.2.25. 정보처리기 블럭도 167
그림 5.4.2.26. 정보처리기 회로도 168
그림 5.4.2.27. 정보처리기 거버데이터 168
그림 5.4.3.28. 비디오 영상처리보드 인터페이스 169
그림 5.4.3.29. 비디오 영상처리보드 블록도 169
그림 5.4.3.30. 비디오 영상처리보드 회로도 170
그림 5.4.3.31. 비디오 영상처리보드 거버데이터 170
그림 5.4.3.32. 비디오 영상처리보드 BOM 171
그림 5.4.3.33. 비디오 영상처리보드 172
그림 5.4.3.34. 특허 출원사실증명원(2건) 172
그림 6.1.1.1. 헬멧시현장치가 부착된 헬멧 174
그림 6.1.1.2. 해외 헬멧의 Shell구조 174
그림 6.1.1.3. 헬멧의 구성품 175
그림 6.1.1.4. 국내 소방헬멧형상 176
그림 6.1.1.5. 국내외 소방헬멧의 형상 및 가격비교 176
그림 6.2.6. CO제거 메카니즘 177
그림 6.2.7. 외국제품과 가스성능표 178
그림 6.3.8. 해외 요구조자생명유지장비 구성품 및 착용 179
그림 6.3.9. SCOTT사 열화상카메라가 장착된 공기호흡기 안면부 180
그림 6.3.1.10. Xscapet safe kit 원단형상 181
그림 6.3.1.11. 접착제의 FT-IR측정결과 182
그림 6.3.1.12. Vallfirest사의 방염텐트 183