| 초록 |
연구개발목표 및 내용 최종 목표 ○ 본 연구의 개발 목표는 ‘IoT 융합 해안도시 침수 대응 기술 개발 및 실증연구’를 통해 산지-도심-해안으로 연결된 부산의 지역적인 침수 특성을 면밀히 분석하여 지형적 특성에 적합한 실시간 위험정보 확인, 침수위험 대응, 대시민 상황전파 등이 가능한 IoT 융합 침수 대응시스템을 개발하는 것임. 또한, 실시간 침수방어 목적의 침수 및 홍수방어벽 등의 구조적 대책을 검토하고 실증함으로써 침수 대응시스템과 연계 운영 시, 해안도시의 각종 시설물 보호와 시민의 안전 확보, 재산을 보호하는데 기여할 수 있는 실증연구를 수행하고자 함 ○ 침수 대응을 위한 구조적 측면의 개발은 양산형 IoT 침수심 및 하천수위 계측 장비, 센서 연동이 가능한 침수 및 홍수 방어벽, 복합재난알림 디스플레이 등이고 비구조적 측면의 개발은 강우-하천수위-조위 실측자료기반의 머신러닝 분석, 수치모의에 의한 예상 침수심 및 침수위험지도, 재난상황전파 알림서비스 등이 있으며 요소 성과들을 테스트베드에 실증하고 부산광역시 재난상황실에서 운영 중인 재난상황관리시스템에 연계, 탑재함으로써 실질적인 침수방어 및 대시민 서비스가 가능한 시스템을 구축하는 것을 최종 목표로 함 전체 내용 ○ IoT, 인공지능, 빅데이터, 디지털트윈 등의 신기술을 기존의 전통 기술과 접목하여 향상된 성능과 효율을 창출하기 위한 노력이 계속되고 있으며, 이는 수재해 방지를 비롯한 방재 분야에서도 나타나고 있는 현상으로 최근 스마트 물관리, 재난관리, 스마트시티 분야에서 관련 신기술을 융합하기 위한 다양한 연구가 진행되고 있음. IoT에서 활용되는 자료 송수신 기술은 모든 사물이 인터넷을 통해 데이터를 주고받는 데 있어 반드시 고비용의 초고속 네트워크가 필요한 것은 아니라는 점에 착안, 소량의 데이터 전송과 상시 전원이 필요 없이 배터리만으로 운영이 가능한 저비용, 저전력, 저용량이 특징으로 침수대응에 필요한 실시간 측정 장비 개발에 적극활용할 필요가 있음 ○ 따라서 본 연구에서는 침수대응에 필요한 저전력 기반의 소형, 저가의 실시간 측정 장비를 개발하여 지자체의 예산 가용성을 증진하고 많은 지점의 실측자료 확보를 통해 빅데이터의 기반 자료를 생성하며 인공지능을 활용한 분석 기능을 도입함으로써 스마트 재난 상황관리에 효율성을 도모하는 IoT 기술 융합 및 ICT 연계 기술 개발하였음 1단계 목표 □ 주관연구기관(㈜아이오티솔루션): ○ 재난대응시스템 연구사례 및 지자체 운영현황 조사 ○ 부산시 재난상황관리, 대응시스템 현황분석 ○ 부산시 재난현장관측망 현황 및 인프라 분석 ○ 관계기관 협의에 의한 테스트베드 선정 ○ IoT융합 양산형 침수심 및 하천수위 계측 장비 설계 및 개발 ○ 실측자료기반(강우-하천수위-조위 자료 연계) 머신러닝분석 모듈 개발 ○ 시민 재난상황 전파 알림톡 서비스 개발 ○ 양산형 IoT 융합 침수 및 하천수위 감지 장비 실증 □ 공동연구기관(동부엔지니어링㈜): ○ 내수침수, 연안침수 관련 국내·외 자료 조사 및 검토 ○ 국내·외 차수, 침수, 홍수 방어벽 자료조사 및 시장 조사 ○ 부산시 도시 침수 자료조사 및 분석 ○ 자료조사 및 분석에 근거한 테스트베드 검토 ○ 대상지 침수심 및 침수위험지도 작성 ○ 침수 및 홍수방어벽 설계, 전문업체 외주 제작 및 실증 내용 □ 주관연구기관(㈜아이오티솔루션): ○ 기존 재난대응시스템의 현황 분석을 통해 ‘IoT 융합 해안도시 침수대응 기술 개발 및 실증 연구’의 연구 및 개발 방향성 수립 ○ 부산시 자연재난 상황전파 체계도를 고려하고 기존 업무체계를 준수할 수 있도록 개발시스템의 방향을 설정하고 설계 ○ 국내·외 사례와 장비 개발에 필요한 요소 기술들을 조사하고 설계 및 시제품 제작 ○ 대량생산, 경제성, 설치 편의성, 저전력설계 등의 다양한 측면을 고려한 시제품 개발 및 테스트베드 실증 ○ 조위 상승과 집중호우는 하천수위 상승의 중요한 인자이고 유출 및 하천수위 상승은 우수관망의 배수능력을 현저히 저하시켜 내수침수를 유발한다는 분명한 인과관계를 근거로 관련 실측자료을 활용하여 머신러닝 하천수위 및 침수위 예측 모듈 개발 연구 ○ 부산시에서 보유한 기왕의 강우, 하천수위, 조위자료를 분석, 선별하고 정제화하여 최적 상관인자 도출 및 예측 모형 구축하여 테스트베드 실증 장비에서 실제 수집된 자료를 활용하여 적용성 검증 ○ 재난정보 알림 디스플레이란 본 연구에서 개발된 침수위험정보를 가독성 높은 화면을 통해 현장에서 실시간으로 제공할 수 있고, 지진, 미세먼지 등의 유용한 재난정보들도 긴급 안내할 수 있으며 재난상황전파 알림톡 서비스 신청 등이 가능한 ICT 융합 재난정보 전용 알림판임 ○ 재난상황전파 알림톡 서비스는 신청 시민에 한하여 재난정보를 카카오 알림톡으로 송신하는 시스템으로서 재난정보 알림 디스플레이나 재난상황관리시스템에서 신청하고 위험정보를 인지한 시민들이 대피나 구조적 침수방어시설(방어벽 등)의 작동을 결정함으로써 효과적인 침수대응을 할 수 있도록 지원 □ 공동연구기관(동부엔지니어링㈜): ○ 내수침수, 연안침수 관련 국내·외 자료를 조사 및 검토 ○ 국내·외 차수, 침수, 홍수 방어벽 특허, 연구, 제품 등을 검토하여 새로운 형태의 차수, 침수, 홍수방어벽을 제시하고 제작 ○ 부산시 도시 침수 자료조사 및 분석을 위해 당사가 수행한 낙동강권역 지방 도시하천 홍수위험지도 제작, 홍수지도제작(낙동강권역)용역,국가 수자원단위권역 홍수량·치수안전도 산정 용역(낙동강권역), 도시하천유역(서낙동강) 종합치수 계획수립용역, 서낙동강수계 하천기본계획 및 하천시설관리대장작성용역, 기장군 풍수해저감종합계획수립용역 등을 선행 검토하고, 부산시 자연재해저감종합 대책, 부산연안방재대책, 도시침수 위험지역 분석 및 저감대책, 국립해양조사원의 연구 및 자료 등을 종합적으로 조사하고 분석할 예정 ○ 수리수문 분석 및 테스트베드 침수모의 실시 2단계 목표 □ 주관연구기관(㈜아이오티솔루션): ○ 실시간 센서정보 및 침수위험 정보 표출 모듈 개발 ○ 침수위험지도 시스템 탑재 및 표출 ○ 실시간 침수위험도 표출 및 알림서비스 개발 (시계열자료 침수예측 모듈 학습 및 정확도 개선) ○ (현장정보-상황대응-상황전파) 침수대응 시스템 연계 및 서비스 ○ IoT 융합 복합재난알림 디스플레이 실증 ○ 침수대응시스템 가이드라인 작성 □ 공동연구기관(동부엔지니어링㈜): ○ 대상지 침수위험지도의 작성 ○ 실증 침수 및 홍수방어벽 개선 ○ 테스트베드 적용 장비 운영효과 분석 ○ 침수 및 홍수방어벽 설계 가이드라인 작성 ○ 국내·외 사업화 방안 제시 내용 □ 주관연구기관(㈜아이오티솔루션): ○ 1단계 연구에서 개발하고 실증한 시스템들을 부산시 재난상황관리시스템에 탑재하고 개선사항 도출, 추가 개발하여 현장정보-상황대응-상황전파로 이어지는 침수대응 시범서비스를 운영할 수 있는 기반 구축 ○ 부산시에 운영하고 있는 기존 재난관측망과 금회 연구에서 실증한 침수위 및 하천수위 자료 등의 실시간 센서 정보들을 연계, 표출 ○ 오픈소스 GIS 라이브러리를 활용하여 대상지의 침수위험도 결과를 공간정보 DB화 구축하고 재난상황관리시스템에 표출 ○ 테스트베드 실증에서 수집된 침수 등의 시계열자료를 활용하여 침수예측 모듈의 추가 학습 및 정확도 개선 ○ 특정 지점의 침수위험도는 촘촘하게 설치되는 실시간 실측자료, 침수위험 지도 및 과거이력, 머신러닝을 통해 예측된 위험도 등을 복학적으로 평가하여 결정됨 ○ 재난정보 알림 디스플레이를 홍수방어벽 인근에 실증하고 재난정보 알림 컨텐츠 및 알림톡 신청 모듈을 개발, 구현함. 해당 기능들은 재난상황관리 시스템관 연계되어 최종적인 실시간 침수위험도 표출 및 대시민 알림서비스를 구현함 □ 공동연구기관(동부엔지니어링㈜): ○ 테스트베드에 침수 및 홍수방어벽 설치 후 도시유출해석 프로그램인 SWMM을 이용하여 홍수범람 및 내수 침수 분석을 수행하고 침수위험지도 시스템 제공을 통해 실증 장비의 운영성 확보 ○ 침수 및 홍수방어벽 개선의 경우, 테스트베드 운영을 통해 도출된 개선사항을 반영하여 설계 및 개발을 진행하고, 시제품화 ○ 테스트베드 적용 장비 운영효과 분석의 경우, 침수위와 하천수위 계측장비와 침수 및 홍수방어벽의 운영효과를 자료의 품질, 침수방어의 기여 등의 |
