[표지] 1
요약문 3
목차 6
I. 연구개발의 개요 및 목표 15
1. 연구개발의 배경 및 필요성 15
가. 연구개발의 배경 15
나. 연구개발의 필요성 22
2. 연구개발 대상의 국내·외 현황 24
가. 국내 기술 수준 및 시장 현황 24
나. 국외 기술 수준 및 시장 현황 40
다. 위치정보 데이터를 활용한 대응지역(위해, 방제 등) 도출 방법론 59
라. 국내 외래종 목록과 피해지역 66
3. 기술개발의 차별성 69
가. 선행연구 내용 및 결과 69
나. 기존 기술의 차별성 및 혁신성 71
4. 연구개발의 목표 및 내용 77
가. 연구개발의 목표 및 내용 77
나. 과제 총괄-세부 연계목표 78
다. 과제 개발 성과 현장 실증 및 성능 목표 83
II. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 91
1. 위치정보 송수신장치 91
가. 기제품 활용한 위치데이터 구축 91
나. 송수신장치 시제품 및 관리장치 구현 116
다. 음영지역 최소화 위한 LoRa 다중 홉 운용기법 설계 155
라. 음영지역과 외래종 서식지의 공간관계 분석 170
2. 실시간 웹기반 플랫폼 198
가. 최종목표 198
나. 당해연도 개발 목표 및 결과 199
3. 융합기술 활용 204
가. 융합기술의 매뉴얼 목차 초안 제작 과정 204
나. 대상 외래종별 선행연구 분석 및 자료수집 207
다. 전문가 자문 및 현장검증을 통해 국내 실제 사용현황에 부합하는 매뉴얼로 내용 강화 210
III. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 213
1. 정성적 연구개발성과 213
가. 위치정보 송신장치 213
나. 위치정보 수신장치 214
다. 전파 음영지역 탐색 214
라. 실시간 웹기반 플랫폼 215
마. 융합기술 활용 215
2. 정량적 연구개발성과 216
3. 연구개발비 사용실적 - 집행현황 224
4. 연구개발비 사용실적 - 12월말 전망치 225
IV. 2차년도 연구개발계획 226
1. 연구개발의 목표 및 내용 226
가. 2차년도 목표 226
2. 연구개발의 추진전략 234
가. 주요 연구진 구성 및 추진전략 234
나. 2차년도 추진체계 252
3. 연구개발 일정 및 평가의 착안점 263
가. 추진 일정 263
나. 위탁기업 추진일정 264
다. 평가의 착안점 및 기준 265
4. 연구개발비 사용계획 266
5. 사업화 계획 및 효과 267
가. 사업화계획 267
나. 사업화 전략 269
다. 사업화를 위한 비즈니스 모델 271
라. 무역수지 개선효과 274
6. 연구개발 성과의 활용방안 및 기대효과 275
가. 연구개발결과의 활용방안 275
나. 기대효과 277
7. 위탁연구 추진계획 282
가. 위탁연구과제 개요 282
나. 위탁연구 필요성 282
다. 위탁연구 목표 및 내용 283
V. 참고문헌 286
VI. 부록 291
[뒷표지] 315
[표 1] 외래종으로 인한 피해 16
[표 2] 생태계교란생물 모니터링 연도별 출현 여부 20
[표 3] 환경부 자연부문 세부 예산 명목 24
[표 4] 야생동물용 위치 추적기 및 시스템 제작 업체 28
[표 5] 야생동물용 위치추적기 및 시스템 수요 기관 29
[표 6] 국내 분류군별 위치정보 장치 활용 연구 사례 36
[표 7] 야생동물 탐지 관련 특허 목록 37
[표 8] 우리나라 생물종별 온라인 위치정보 제공 플랫폼 38
[표 9] NISC 연도별 예산 40
[표 10] 국외 분류군별 위치정보 장치 활용 연구 사례 48
[표 11] 생물종별 온라인 위치정보 제공 플랫폼 50
[표 12] 위치추적 장치의 활용과 데이터 처리, 정책 관련 매뉴얼 56
[표 13] 종별 주요 분포지역 및 서식 특징 66
[표 14] 종별 주요 분포지역 및 서식 특징 68
[표 15] 저전력으로 소량의 데이터를 전송하는 기술과 LoRa기술의 비교 72
[표 16] 타제품군과 개발목표제품 비교 73
[표 17] LEGO 3G 제품 스펙 92
[표 18] NANO 제품 스펙 92
[표 19] HUB 제품 스펙 93
[표 20] 위치센서를 부착한 거북류 개체 무게 및 치수 측정 95
[표 21] 안산갈대습지 내 위치데이터 송수신 비율('21.8.31~'21.9.25) 104
[표 22] 안산갈대습지 내 붉은귀거북과 리버쿠터 관련 ODBA와 환경변수 상관관계 분석 106
[표 23] 천안 천호지 내 위치데이터 송수신 비율('21.10.8~'21.10.26) 108
[표 24] 천호지 내 붉은귀거북 관련 ODBA와 환경변수 상관관계 분석 109
[표 25] 인천 굴업도 내 위치데이터 송수신 비율('21.10.23~'21.11.08) 110
[표 26] 무라타 LoRa 부품의 사양 116
[표 27] 통신용 부품의 사양 117
[표 28] 기존 제품에 사용된 GNSS 부품의 사양 118
[표 29] 과제에 검토한 GNSS 부품(1)의 사양 118
[표 30] 과제에 검토한 GNSS 부품(1)의 시험 환경 119
[표 31] U-Blox 모듈과 갤럭시 S20 플러스 모델의 수신결과 120
[표 32] 과제에 검토한 GNSS 부품(2)의 사양 121
[표 33] Quectel LC79D 모듈과 갤럭시 S20 플러스 모델의 수신 결과 123
[표 34] GNSS의 전기적인 성능 125
[표 35] GNSS 개요 136
[표 36] GNSS별 L1 대역, L5 대역의 주파수 137
[표 37] 앙각 30도인 경우, 4개 이상의 위성이 보여지는 비율 138
[표 38] 앙각 45도인 경우, 4개 이상의 위성이 보여지는 비율 138
[표 39] 앙각 60도인 경우, 4개 이상의 위성이 보여지는 비율 139
[표 40] 앙각 45도인 경우, 멀티 GNSS 신호 수신 성공 비율 139
[표 41] 앙각 60도인 경우, 멀티 GNSS 신호 수신 성공 비율 139
[표 42] 수중에서의 LoRa 통신 시험 결과 145
[표 43] 흙 속에서의 LoRa 통신 시험 결과 147
[표 44] 갈대숲 속에서의 LoRa 통신 시험 결과 147
[표 45] 수중에서의 기제품 BLE 통신 시험 결과 148
[표 46] 흙 속에서의 기제품 통신 시험 결과 149
[표 47] 갈대숲 속에서의 LoRa 통신 시험 결과 149
[표 48] 제작 시제품 및 기제품 통신 성능 시험 결과 비교표 150
[표 49] 신호손실 관련 논문 분석 159
[표 50] 3차, 4차 전국자연환경조사에서 확인된 외래종 현황 170
[표 51] Path loss 모델 사례 180
[표 52] 무선통신국 속성 및 위치 데이터(안산 시화호 상류 예시) 187
[표 53] 모델 구동에 필요한 데이터 설명 188
[표 54] 서식확률 분석에 활용한 변수 193
[표 55] 매뉴얼 구성 시 참고문헌 206
[표 56] 매뉴얼에 포함될 수 있는 아이디어 수집 예시 206
[표 57] 국내외 외래종 자료 구축 현황 208
[표 58] 구축된 외래생물 대상종 특성 목록 209
[표 59] 국내 전문가별 답변 211
[표 60] 센서 네트워크 설계 전문가 239
[표 61] RF/마이크로파 회로 전문가 241
[표 62] 위탁업체 보유 특허 목록 243
[표 63] 서식지 관계분석 모델링 전문가 245
[표 64] 생물환경 모니터링 및 융합기술 활용 전문가 247
[표 65] 외래종 DB 구축 및 종분포모델 전문가(U.C. Davis) 251
[표 66] SKT LoRa의 채널별 출력 254
[표 67] 위탁기업1(㈜리베르곤) 과제종료 후 생산 및 투자계획 267
[표 68] 위탁기업2(㈜파프리카데이터랩) 과제종료 후 생산 및 투자계획 268
[그림 1] [그림없음] 10
[그림 2] [그림없음] 10
[그림 3] 외래종 도입경로 17
[그림 4] 한반도 내 고유종 감소와 외래종 증가 17
[그림 5] 무선 추적을위한 VHF 송신장치 부착 과정 19
[그림 6] 국립생태원 에코뱅크 시민참여형 전국자연환경조사 자료 21
[그림 7] 2015- 2020년 환경부 예산 24
[그림 8] 환경산업통계 26
[그림 9] WT-200의 개념도 27
[그림 10] 위치추적기를 부착한 야생조류 27
[그림 11] 설문조사 구글폼 29
[그림 12] 위치추적기 활용 시 우선 고려사항 30
[그림 13] 국내외 위치추적기 제품의 단점 30
[그림 14] 위치추적기 개발시 개선 필요부분 31
[그림 15] IoT 기반 초소형 초경량 야생동물 위치정보 수집 장치 개발 32
[그림 16] 고방오리 행동권 분석결과 32
[그림 17] 동아시아에 서식하는 저어새의 가을철 이동경로 33
[그림 18] 흰뺨검둥오리 행동권 분석결과 33
[그림 19] 흰뺨검둥오리의 시간별 서식지유형별 이용률 34
[그림 20] 청둥오리와 흰뺨검둥오리의 행동권 비교결과 34
[그림21] 청둥오리 행동권 분석결과 35
[그림 22] 야생동물 모니터링 시스템 및 그 방법(좌), 야생동물생태정보 수집, 가공, 저장 방법 및 이를 위한 장치(우) 37
[그림 23] 외래생물 유입 대응 및 관리 관련 매뉴얼 39
[그림 24] Lotek사 제품이 사용된 동물종과 연도별 출판물 갯수 42
[그림 25] Lotek사 제품 사용 선행연구 제품군별 사용 빈도 42
[그림 26] Lotek사 제품이 사용된 동물종 비율 43
[그림 27] 라쿤의 주요 활동범위와 IMM 서식지 관리모델 경계 44
[그림 28] 도로와 멧돼지 출몰지점 매핑결과와 대상지 위성사진 45
[그림 29] 대상지의 서식지 특성과 뻐꾸기 행동권 범위 46
[그림 30] Barred Owl 발견위치 47
[그림 31] forest observatory 웹 GIS 플랫폼 화면 49
[그림 32] Movebank 이용 화면 50
[그림 33] A Field Guide to Invasive Alien Species in European Forests 51
[그림 34] Guide to Animal Tracking 52
[그림 35] Invasive Alien Species Colonisation Prevention 53
[그림 36] Camera - trapping for conservation : a guide to best-practices 54
[그림 37] 네트워크 카메라 트래핑 54
[그림 36] Guidelines for invasive species planning and management on islands 55
[그림 39] 침입 단계 및 관리 전략에 따른 위험 평가를 위한 고려 요소 57
[그림 40] 전반적인 위험 관리 및 위험평가 점수를 통한 외래종의 제거 우선순위 도출 58
[그림 41] MCP분석방법을 활용한 박쥐의 행동권 분석 59
[그림 42] Kernel Density Estimation(KDE) 계산 방법 60
[그림 43] LoCoH 분석방법 예시 60
[그림 44] T-LoCoH 방법을 활용한 재방문(A)과 체류시간(B) 시뮬레이션 결과 61
[그림 45] 행동권 상대 중요도 지도 61
[그림 46] Salt Valley에서 B.chinensis의 침입 시뮬레이션 결과 62
[그림 47] 서식지 적합성 및 가능한 연결성 통함을 통한 침입 위험성 평가 63
[그림 48] 지리적, 혹은 환경적 접근 방식을 통해 예측된 Procyon lotor의 기후 선호도 64
[그림 49] Current flow using the habitat selection index as the resistance 65
[그림 50] 저지연 고효율 LoRa 다중 홉 네트워크 개발을 통한 전파음영지역 보완 73
[그림 51] 지능형 무선 전력 전송 기술 개요 75
[그림 52] 전체 연구 연계도 78
[그림 53] 총괄과제 연구 연계도 79
[그림 54] 1차 년도 활용 기제품 모습 91
[그림 55] 위치센서를 부착한 외래생물 거북류 95
[그림 56] 거북류 유인을 위한 먹이 및 포획망 96
[그림 57] 거북류 위치센서 부착 97
[그림 58] 위치센서를 부착한 거북이 방출과정 97
[그림 59] 대만 꽃사슴 마취 이후 위치정보 송신장치 부착 과정 98
[그림 60] 대만 꽃사슴 방사 후 촬영한 사진 98
[그림 61] 안산갈대습지 드론 및 현장 촬영 사진 100
[그림 62] 천안 천호지 드론 및 현장 촬영 사진 101
[그림 63] 인천 굴업도 위성사진 및 현장 촬영 사진 102
[그림 64] 안산 갈대습지 내 HUB 설치 위치와 예상 수신범위 104
[그림 65] 안산갈대습지 내 붉은귀거북류와 리터부터의 시간대 별 유효포인트 수집 빈도 그래프 105
[그림 66] 안산갈대습지 거북류 위치데이터 및 정사사진('21. 9) 도면 105
[그림 67] 안산갈대습지 거북류의 ODBA, 평균온도, 평균운량 관계 그래프 107
[그림 68] 천호지 내 붉은귀거북의 시간대 별 유효포인트 수집 빈도 그래프 108
[그림 69] 천호지 거북류 위치데이터 및 정사사진('21. 7) 도면 108
[그림 70] 천호지 붉은귀거북류의 ODBA, 평균온도, 평균운량 관계 그래프 109
[그림 71] 굴업도 대만 꽃사슴의 시간대 별 유효포인트 수집 빈도 그래프 110
[그림 72] 굴업도 대만 꽃사슴 위치데이터 110
[그림 73] 지향성 안테나의 모습 및 현장 활용 모습 112
[그림 74] 수조실험동 및 실험 사진 112
[그림 75] 외래생물 재포획을 위한 포획틀 설치 지점 및 현장사진 114
[그림 76] 타 연구개발사업에의 활용을 위한 협업 진행 과정 115
[그림 77] LoRa 부품 116
[그림 78] 통신용 부품 117
[그림 79] 기존 제품에 사용된 GNSS 부품 118
[그림 80] 과제에 검토한 GNSS 부품(1) 119
[그림 81] 과제에 검토한 GNSS 부품(1)의 시험 119
[그림 82] ZOE-M8B 수신 화면 120
[그림 83] 갤럭시 S20 플러스 수신 화면 120
[그림 84] 과제에 검토한 GNSS 부품(2) 121
[그림 85] 과제에 검토한 GNSS 부품(2)의 시험 121
[그림 86] Quectel LC79D GNSS 수신 화면 122
[그림 87] 갤럭시 S20 플러스 수신 화면 123
[그림 88] 설계한 GNSS & LoRa 안테나(87 * 40mm) 126
[그림 89] Simulation으로 얻은 GNSS & LoRa 안테나의 S-Parameter 127
[그림 90] Simulation으로 얻은 GNSS 안테나의 VSWR 127
[그림 91] Simulation으로 얻은 GNSS 안테나의 RHCP Gain 128
[그림 92] 실제 제작을 진행한 안테나 Prototype 129
[그림 93] 안테나 Prototype의 무게 129
[그림 94] Prototype 안테나 측정 GNSS & LoRa 안테나 S-Parameter 결과 129
[그림 95] Prototype 안테나 측정으로 얻게 된 GNSS 안테나의 VSWR 130
[그림 96] 실제 측정으로 얻은 GNSS 안테나의 RHCP Gain 130
[그림 97] 전원 회로(로라:2.4V, GNSS:1.8V) 131
[그림 98] 로라모듈 회로 132
[그림 99] 듀얼 밴드 GNSS 모듈과 디지털 레벨 컨버터 회로 133
[그림 100] PCB 설계도 133
[그림 101] 부품이 조립된 시제품 134
[그림 102] 안테나가 연결된 시제품 135
[그림 103] 시제품의 외관 설계도 135
[그림 104] 개발된 보드와 안테나를 케이스에 조립 136
[그림 105] 앙각의 변화에 따라 수신 가능한 위성 개수의 변화 138
[그림 106] SKT의 LoRa 오픈하우스에서의 통신 성공 화면 140
[그림 107] LoRa 사설망에서의 통신 성공 화면 141
[그림 108] 클라우드 서버에 수신된 데이터 142
[그림 109] 필드 테스트 동작 환경 143
[그림 110] 필드에서의 통신 거리 시험 144
[그림 111] A지점까지의 시제품 이동 경로 145
[그림 112] 얕은 수심에서의 LoRa 통신 시험 146
[그림 113] 얕은 흙 속에서의 LoRa 통신 시험 146
[그림 114] 갈대숲 속에서의 LoRa 통신 시험 147
[그림 115] 수신장치 개발 운영 체제: Contiki OS 152
[그림 116] TI CC1350 개발 키트 및 블락 다이어그램 152
[그림 117] Semtech SX1272 153
[그림 118] Keyestudio GPS 모듈 153
[그림 119] LoRa망을 활용한 수신장치 시제품 154
[그림 120] 로라 게이트웨이 시제품(5dBi 안테나, 방수형 케이스) 154
[그림 121] 전파 전달 특징 155
[그림 122] 로라망 특징 156
[그림 123] Friis 공식(Friis Formula) 157
[그림 124] 자유공간 경로 손실(FSPL) 공식 157
[그림 125] 자유공간 경로 손실(FSPL) 공식(dB) 157
[그림 126] 공공망과 음영지역, 그리고 사설망 162
[그림 127] LoRa 통신 계층 163
[그림 128] 외래생물 추적 시스템 네트워크 구성 시나리오 164
[그림 129] 다중 홉 네트워크 구성 기법: Flooding 165
[그림 130] 다중 홉 네트워크 구성 기법: LOADng 166
[그림 131] 다중 홉 네트워크 구성 기법: RPL 166
[그림 132] 매체 접근 제어 기법의 유무에 따른 데이터 전송률 167
[그림 133] LoRaWAN 개요 167
[그림 134] 시동기-시분할 매체 접근 제어 기법 168
[그림 135] 외래종 분포 현황 1 171
[그림 136] 외래종 분포 현황 2 171
[그림 137] 붉은귀거북속 거북류 장기모니터링조사 데이터 172
[그림 138] 황소개구리 장기모니터링조사 데이터 173
[그림 139] CADA 거북 프로젝트 홍보 포스터 174
[그림 140] CADA 거북 프로젝트 화면 174
[그림 141] CADA 시민과학 데이터 취득 지점 분포 175
[그림 142] 외래거북 분포 빈도 지도화 175
[그림 143] 개구리 프로젝트 홍보 포스터 176
[그림 144] 개구리 CADA 프로젝트 화면 176
[그림 145] 개구리 CADA 프로젝트를 통한 개구리 종동정 177
[그림 146] CADA를 활용한 시민과학 데이터 취득 지점 분포 및 응답자 추이 177
[그림 147] CADA를 활용한 시민과학 데이터 취득 분포도 및 종 동정 177
[그림 148] Okumaru 모델 공식 178
[그림 149] Hata 모델 도시환경 공식 178
[그림 150] Egli모델 공식 179
[그림 151] 주요 변수 및 영향관계 179
[그림 152] 주요 변수 및 관련 데이터 수집과 모델 검토 181
[그림 153] 모델링 구상을 위한 기본 접근 방향 182
[그림 154] 변화되는 토지피복 특성에 따라 손실율 함수를 적용하는 방안 183
[그림 155] 공간 특성별 거리에 따른 전파 감쇠 1 184
[그림 156] 공간 특성별 거리에 따른 전파 감쇠 2 184
[그림 157] 공간 특성별 가중치를 반영한 전파 감쇠 계산 공식(안) 185
[그림 158] 공간 특성별 가중치를 반영한 전파 감쇠 계산 예시 186
[그림 159] 전파누리에서 확인된 무선통신국 현황 187
[그림 160] 개발 중인 모델 코드 정보(부분 발췌) 189
[그림 161] 안산시 시화호를 중심으로 모델링 시범적용 결과(안) 190
[그림 162] 보간법(Natural Neighbor, IDW, Kriging)에 따른 전파확산 모델 결과 191
[그림 163] 수원시 광교호수공원을 중심으로 모델링 시범적용 결과(안) 192
[그림 164] 안산시 시화호 포유류 서식확률분석 1 194
[그림 165] 안산시 시화호 포유류 서식확률분석 2 195
[그림 166] 수원시 포유류 서식확률분석 1 196
[그림 167] 수원시 포유류 서식확률분석 2 196
[그림 168] 안산시 시화호 포유류 서식확률 및 전파확산 1 197
[그림 169] 안산시 시화호 포유류 서식확률 및 전파확산 2 197
[그림 170] 기존 시판 플랫폼 UI 200
[그림 171] 수집 데이터 예시(개인정보 보호를 위해 유저... 201
[그림 172] 기존 플랫폼의 시간별 탐색을 강화해 디자인한 편의기능 201
[그림 173] 시판 플랫폼의 데이터구조 및 시각화 방법 코드 분석 202
[그림 174] 기존 플랫폼의 다운로드 가능한 데이터 샘플(센서별 위도, 경도, 속도 등 정보 포함) 202
[그림 175] 기술 스택 개략도 203
[그림 176] 모의 데이터와 Deck gl, Google Map SDK가 적용된 시각화 지도 예시 203
[그림 177] 참고한 위치추적 기술 매뉴얼 예시 205
[그림 178] 전문가 자문 인터뷰 질문 항목 예시 210
[그림 179] 위치정보 송수신 장치를 활용한 행동권 분석 사례 229
[그림 180] 2차년도 위치정보 센서 네트워크 개발 연구 내용 229
[그림 181] 2차년도 실시간 웹기반 플랫폼 구축 연구 내용 231
[그림 182] 2차년도 위치정보 및 융합기술 활용 매뉴얼 개발 연구 내용 233
[그림 183] 총괄 부분 연구 연계도[그림없음] 10
[그림 183] 야생동물 모니터링 시스템 238
[그림 184] 비대칭 전력 네트워크인 MarketNet의 개념도 240
[그림 185] 소형 고효율 등방성 안테나 242
[그림 186] 생체모방형 안테나 242
[그림 187] 우면산 일대 4개 침입교란종의 잠재 분포 확률 지도 248
[그림 188] 도시 조류종을 타깃으로 한 전류흐름기반 연결성 분석 결과 예시 248
[그림 189] ㈜파프리카데이터랩 활동 및 수상내역 249
[그림 190] 크기에 따른 여러 가지 타입의 반도체 부품 패키징 방식 253
[그림 191] 2차년도 위치정보 센서 네트워크 개발 연구 내용 255
[그림 192] 2차년도 실시간 웹기반 플랫폼 구축 연구 내용 256
[그림 193] 외래생물별 탐지 및 추적기술 활용 매뉴얼 목차(안) 258
[그림 194] 수요자 기반 활용 매뉴얼 목차(안) 259
[그림 195] 제품 사용법의 영상 제작 및 제공 예시 260
[그림 196] 외래종별 탐지 및 추적기술 활용 매뉴얼 구성 내용 예시 261
[그림 197] 2차년도 위치정보 및 융합기술 활용 매뉴얼 개발 연구 내용 262
[그림 198] MapplerK2 273
[그림 199] Mapx 285
[그림 200] iNaturalist 285