과제세부정보

과제명
세계 최고수준의 저비용 실내공간정보 핵심기술 개발 및 실증
과제기간
2017 - 2021
참여 연구원
관련정보
지원기관: 국토교통과학기술진흥원, 국토공간정보연구사업
기간: 2017-07-31 ~ 2021-12-31
참여연구진: 전철민, 남현우, 이민혁, 양현재, 이재영, 전인우, 학부연구원
외부연구진: 이기준, 유기윤, 도락주, 김종인, 박달호, 최현상, 이지영, 강혜영, 여욱현, 이효영, 이용희, 신상희
과제개요
연구개발개요
지금까지 실내공간정보 분야는 실내측위의 오차, 실내지도 제작의 고비용, 제한된 실내공간정보 서비스의 문제로 성장에 병목이 존재한다. 이를 해결하기 위하여 본 과제는 이중에서 실내지도 제작의 고비용성 문제와 실내공간정보 서비스 기술 중 공공영역에 해당하는 문제를 해결한다. 특히, 이 기술을 세계 선도 수준으로 개발하여, 실제로 연구가 완료되는 시점에 세계에서 가장 중요한 참조 기술로 될 수 있도록 하는 것을 목표로 한다. 연구의 범위는 공간정보 생명주기의 각 단계에 해당하는 구축, 가공/관리, 활용/공유에 해당하는 기반기술을 모두 개발하고 이를 통합하는 것이다. 이를 위하여 1차년도에는 앞으로 4년동안의 연구에 대한 기본적 조사 및 전체 시스템 설계에 촛점을 맞춘다.

최종목표
실내공간정보 분야의 기술을 세계적으로 주도하는 것을 그 목표로 한다. 이를 위하여 구체적으로 다음과 같은 목표를 설정한다.
1. 저비용/고효율 실내공간정보 구축 도구 개발: 현재의 2배 이상의 효율성 또는 1/2의 비용 및 노력 감소
2. 사용자 참여형 실내공간정보 구축 도구 개발: 기존의 평면도를 이용하여 누구나 쉽게 실내공간정보를 구축할 수 있는 도구 개발
3. 세계 표준화기술 주도: 국제 실내공간정보 표준인 IndoorGML을 주도적으로 운영
4. Google Map Indoor에 대항하는 유통 서비스 수립: OpenStreetMap과 같은 Open Data 환경으로 실내공간정보를 유통할 수 있는 체계 마련하고 세계적으로 서비스 시작
5. 국내 및 해외의 실증 사이트 개발: 2개 이상의 실내공간 실증 서비스(시각장애인 지원 도구, 실내 재난대응 솔류션)을 개발하여 국내 및 해외의 사이트에 설치, 서비스

연구내용 및 범위
실내공간정보 분야가 활성화되기 위하여서는 세 가지 문제(실내측위, 실내지도 구축, 서비스 및 비즈니스 모델)가 해결되어야 한다. 본 과제는 이 중에서 실내지도와 서비스 모델에 관련된 기술적 병목을 해결하기 위한 것이다. 이에 따라 본 과제의 연구개발 내용은

1. 고효율/저비용 실내공간데이터 구축 방법 개발: 첫 번째 고효율/저비용 실내공간데이터 구축방법은 매우 전문적인 장비로부터 개인화 장비, 그리고 일반인이 직접 사용자참여자형으로 구축하는 방법까지 대부분의 구축방법을 포괄한다.

2. 실내공간 표준, 활용기술 및 관리: 두 번째 실내공간 표준, 활용기술 및 관리는 구축된 실내공간정보가 활용서비스까지 연결되기 위한 중간의 연결자 기술에 해당한다. 이를 위하여 국내 연구진이 만든 국제표준인 OGC IndoorGML 표준을 지속적으로 선도적으로 이끌어가며, 실내공간정보가 다양한 활용에 사용될 수 있는 중간 기술, 예를 들어 경량화 및 LoD 기술, 그리고 관리기술을 개발한다.

3. 테스트베드 구축 및 실증: 세 번째 테스트베드 구축 및 실증기술은 첫 번째 연구 내용과 두 번째 연구내용에서 개발된 결과를 실용에 전달하는 내용을 수행한다. 이를 위하여 먼저 데이터를 공유할 수 있는 포털을 만든다. 이 포털은 OpenStreetMap과 같은 사용자참여형을 지원하는 OpenIndoorMap이다. 실내공간데이터를 표준화 및 경량화 도구를 거쳐 이 테스트베드에 올려 사용자들이 자유롭게 접근할 수 있도록 한다. 그리고 이와 동시에 재난대응과 시각장애인을 위한 음성실내지도를 포함하여 다양한 실증서비스를 만든다. 이 포털과 실증서비스는 국내뿐 아니라 해외 및 세계를 대상으로 할 예정이다.

위의 세 가지 영역의 각 개발 최종성과는 다음과 같다.

1. 실내공간 데이터의 구축 부분:
- 실내공간에 대한 고정밀/고품질의 고정형 및 개인용 데이터 생성도구
- 실내공간에 대한 사용자 참여형 개인용 데이터 생성도구

2. 실내공간 표준, 관리부분
- BIM/CAD로부터 실내공간정보 편집도구
- 실내공간표준 IndoorGML 2.0, 관련 제안서 및 IndoorGML Validator
- 실내공간정보 경량화도구
- 실내공간 객체단위 가시화 및 편집 도구

3. 테스트베드 및 실증 부분
- OpenIndoorMap 포털
- 시각장애인 실내음성지도 서비스
- 실내 재난대응 지원 시스템

위의 연구를 통하여 지금까지 요소기술 및 산업으로 분리되어 있던 실내공가정보 분야를 통합하여 하나의 생태계로 묶고, 이를 세계화하여 세계의 실내공간정보 분야를 주도하고자 한다. 1차년도의 연구범위는 위의 세가지 영역에 대하여 각 현재까지의 기술을 분석하고, 개발 기술을 설계하며, 기술의 통합을 위한 시스템 구조를 정의하는 것이다.
과제내용
연구개발개요
지금까지 실내공간정보 분야는 실내측위의 오차, 실내지도 제작의 고비용, 제한된 실내공간정보 서비스의 문제로 성장에 병목이 존재한다. 이를 해결하기 위하여 본 과제는 이중에서 실내지도 제작의 고비용성 문제와 실내공간정보 서비스 기술 중 공공영역에 해당하는 문제를 해결한다. 특히, 이 기술을 세계 선도 수준으로 개발하여, 실제로 연구가 완료되는 시점에 세계에서 가장 중요한 참조 기술로 될 수 있도록 하는 것을 목표로 한다. 연구의 범위는 공간정보 생명주기의 각 단계에 해당하는 구축, 가공/관리, 활용/공유에 해당하는 기반기술을 모두 개발하고 이를 통합하는 것이다. 이를 위하여 1차년도에는 앞으로 4년동안의 연구에 대한 기본적 조사 및 전체 시스템 설계에 촛점을 맞춘다.

최종목표
실내공간정보 분야의 기술을 세계적으로 주도하는 것을 그 목표로 한다. 이를 위하여 구체적으로 다음과 같은 목표를 설정한다.
1. 저비용/고효율 실내공간정보 구축 도구 개발: 현재의 2배 이상의 효율성 또는 1/2의 비용 및 노력 감소
2. 사용자 참여형 실내공간정보 구축 도구 개발: 기존의 평면도를 이용하여 누구나 쉽게 실내공간정보를 구축할 수 있는 도구 개발
3. 세계 표준화기술 주도: 국제 실내공간정보 표준인 IndoorGML을 주도적으로 운영
4. Google Map Indoor에 대항하는 유통 서비스 수립: OpenStreetMap과 같은 Open Data 환경으로 실내공간정보를 유통할 수 있는 체계 마련하고 세계적으로 서비스 시작
5. 국내 및 해외의 실증 사이트 개발: 2개 이상의 실내공간 실증 서비스(시각장애인 지원 도구, 실내 재난대응 솔류션)을 개발하여 국내 및 해외의 사이트에 설치, 서비스

연구내용 및 범위
실내공간정보 분야가 활성화되기 위하여서는 세 가지 문제(실내측위, 실내지도 구축, 서비스 및 비즈니스 모델)가 해결되어야 한다. 본 과제는 이 중에서 실내지도와 서비스 모델에 관련된 기술적 병목을 해결하기 위한 것이다. 이에 따라 본 과제의 연구개발 내용은

1. 고효율/저비용 실내공간데이터 구축 방법 개발: 첫 번째 고효율/저비용 실내공간데이터 구축방법은 매우 전문적인 장비로부터 개인화 장비, 그리고 일반인이 직접 사용자참여자형으로 구축하는 방법까지 대부분의 구축방법을 포괄한다.

2. 실내공간 표준, 활용기술 및 관리: 두 번째 실내공간 표준, 활용기술 및 관리는 구축된 실내공간정보가 활용서비스까지 연결되기 위한 중간의 연결자 기술에 해당한다. 이를 위하여 국내 연구진이 만든 국제표준인 OGC IndoorGML 표준을 지속적으로 선도적으로 이끌어가며, 실내공간정보가 다양한 활용에 사용될 수 있는 중간 기술, 예를 들어 경량화 및 LoD 기술, 그리고 관리기술을 개발한다.

3. 테스트베드 구축 및 실증: 세 번째 테스트베드 구축 및 실증기술은 첫 번째 연구 내용과 두 번째 연구내용에서 개발된 결과를 실용에 전달하는 내용을 수행한다. 이를 위하여 먼저 데이터를 공유할 수 있는 포털을 만든다. 이 포털은 OpenStreetMap과 같은 사용자참여형을 지원하는 OpenIndoorMap이다. 실내공간데이터를 표준화 및 경량화 도구를 거쳐 이 테스트베드에 올려 사용자들이 자유롭게 접근할 수 있도록 한다. 그리고 이와 동시에 재난대응과 시각장애인을 위한 음성실내지도를 포함하여 다양한 실증서비스를 만든다. 이 포털과 실증서비스는 국내뿐 아니라 해외 및 세계를 대상으로 할 예정이다.

위의 세 가지 영역의 각 개발 최종성과는 다음과 같다.

1. 실내공간 데이터의 구축 부분:
- 실내공간에 대한 고정밀/고품질의 고정형 및 개인용 데이터 생성도구
- 실내공간에 대한 사용자 참여형 개인용 데이터 생성도구

2. 실내공간 표준, 관리부분
- BIM/CAD로부터 실내공간정보 편집도구
- 실내공간표준 IndoorGML 2.0, 관련 제안서 및 IndoorGML Validator
- 실내공간정보 경량화도구
- 실내공간 객체단위 가시화 및 편집 도구

3. 테스트베드 및 실증 부분
- OpenIndoorMap 포털
- 시각장애인 실내음성지도 서비스
- 실내 재난대응 지원 시스템

위의 연구를 통하여 지금까지 요소기술 및 산업으로 분리되어 있던 실내공가정보 분야를 통합하여 하나의 생태계로 묶고, 이를 세계화하여 세계의 실내공간정보 분야를 주도하고자 한다. 1차년도의 연구범위는 위의 세가지 영역에 대하여 각 현재까지의 기술을 분석하고, 개발 기술을 설계하며, 기술의 통합을 위한 시스템 구조를 정의하는 것이다.

기술적 기대성과
- 실내공간정보 시장 성장에 따른 공간정보 구축 수요는 증가하고 있지만 실내공간정보를 만드는 데 장비운영 및 소프트웨어와 인건비 등의 구축비용이 비싸고, 표준 품셈도 마련되어 있지 않음. 저비용 및 고효율의 실내공간정보 구축 기술이 완성되면 비용을 낮추고 구축 속도를 높일 수 있어 실내지도를 거의 실시간으로 업데이트할 수도 있을 전망
- 기존의 LiDar 단독 사용 실내공간정보 대비 저비용?고정밀 및 고화질의 실감지도 작성 가능
- 기업과 연계로 해당 기술을 빠르게 패키지화하여 기술을 진입 장벽을 낮추고 후속 연구가 활발히 이루어 질 수 있도록 도움을 줄 수 있음
- OpenIndoorMap은 실내공간정보의 병목문제를 해결할 것으로 기대
- 시각장애인에게 실내이동권 보장환경 제공
- 최신 기술인 이벤트카메라의 원천기술을 빠르게 선점하여 후속 연구에 이용 가능
- 로컬 좌표계를 이용하는 CAD 기반의 화재 모델과 글로벌 좌표계를 이용하는 표준화된 실내공간정보를 연계한 대피 시뮬레이터를 개발함으로써 실내 및 외 공간정보를 복합적으로 활용할 수 있는 추가적인 응용 서비스 개발이 기대되어짐
- 기존 보행 모델들은 보행자에게 작용하는 물리적인 힘을 계산하거나 인접 공간(cell)의 다양한 속성(출구와의 거리, 장애물, 다른 보행자에 의한 점유 등)을 고려하여 보행을 결정하는 룰(rule) 기반 접근방식이 일반적임
- 하지만 본 연구에서는 딥러닝 기법을 이용하여, 보행자 스스로가 시야에 확보되는 3차원 실감형 실내공간정보를 학습하여 보행의 방향 및 속력을 결정하는 지능형 보행모델을 개발함
- 인간과 유사한 보행행태를 보이는 지능형 보행모델을 개발하는 것은 대피 분야 이외에도 크라우드 시뮬레이션, 활동 패턴 분석 등 다양한 분야에 적극 활용 가능함

사회/경제적 파급효과
- 개발된 실내공간정보 핵심기술을 활용한 서비스를 구축해 기술의 우수성 및 경제성을 검증하고 이를 바탕으로 관련 산업의 수요 창출 및 국내기업의 해외진출을 지원할 수 있음
- 세계 실내공간정보 시장은 2019년 44억2천만 달러(약 5조2천310억원) 규모로 2014년보다 약 370% 성장할 것으로 전망되고 있음
- Google Indoor Map에 대항하는 참여형 Eco-System을 OpenIndoorMap으로 제공
- 시각장애인에게 첨단기술을 기반으로 하는 복지환경 제공
- 본 연구의 핵심 기술은 세계적으로 관심이 높은 분야로 원천 기술에 대한 특허 및 IP 선점에 따른 경제적 효과를 기대할 수 있음
- 기업과의 긴밀한 협조를 통해 빠르게 상용화하여 실내공간정보 콘텐츠를 이용한 관련 분야 산업 활성화에 기여 할 수 있을 것으로 전망
- 이벤트 카메라의 경우 국내에는 관련 기술이 많이 알려지지 않은 분야로 본 연구를 통해 국내에서의 다양한 산업적 활용을 이끌어 낼 수 있을 것으로 예상
- 본 연구에서 제안하는 재난대응솔루션은 저비용으로 구축된 실내공간정보와 오픈소스 화재 시뮬레이터를 연계 및 활용하여 개발하게 되고, 이를 이용하면 표준화된 실내공간정보를 바탕으로 건축물의 화재 대피 문제를 진단할 수 있음
- 화재 대피 시뮬레이션 기술의 국산화는 외산 대피 소프트웨어 의존으로 인한 라이선스 비용을 절감할 수 있고, 이를 통해 국내 재난대응 분야의 관련 산업 및 연구를 활성화할 것으로 기대됨

활용방안
- 초고층 및 대형건물이 늘어나면서 실내공간이 넓고 복잡해짐에 따라 실내지도 등 실내공간정보에 대한 필요성과 관심이 높아지고 있음. 세계 최고수준의 저비용 및 고효율의 실내공간정보 구축 및 갱신기술을 개발할 경우 전 세계 실내공간정보 활용 서비스 시장을 선도할 수 있음
- 실제 환경과 동일한 3차원 지도는 기존의 2차원 지도에 비해 쉽게 이해가 가능함. 소비자들에게 3차원 실내공간정보 및 편집도구 제공시 DIY(Do It Yourself) 서비스를 통해 다양한 문화 창출이 이루어 질 것이라 예상함
- 각종 HMD(Head Mounted Display) 제품이 보급되기 시작하면서 이를 위한 콘텐츠 제작의 필요성이 증가하고 있음. 본 연구의 기술을 통해 실제 환경과 동일한 가상공간 기반 콘텐츠를 제공함에 따라 실내공간정보 기술에 대한 대중의 관심을 유발 할 수 있을 것으로 예상함
- 소방구조대가 모바일 디바이스를 통해 재난대응솔루션을 이용하게 되면, 재난 현장의 다양한 실내공간정보(건물 내부 구조, 재실자 분포)를 활용한 구조활동이 가능하므로 인명구조율이 상승할 것으로 기대됨
- 국민참여형 실내공간정보 활용 인프라가 구축되어 수많은 건물 데이터가 효과적으로 수집되고 표준화된 데이터 모델로 저장 및 관리되면, 주요 건축물들에 대해 화재 대피 시뮬레이션을 수행하여 범정부 차원의 대피안전성 평가가 가능할 것으로 기대됨
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