[과제기획 8호] 지정공모 일반형 RFP 양식(안)

관리번호

2022-전략투자분야-일반-01

산업

기술

분류

중분류Ⅰ

중분류Ⅱ

과제유형

□ 원천기술   ■ 혁신제품

조선/해양시스템

-

융합유형

■ 산업고도화형 □ 사회문제해결형  □ 신산업창출형  □ 해당없음

해당여부

□ IP연계  □ 표준연계  □ 디자인연계  □ BI연계  □ 경쟁형  □ 복수형    □ 국가핵심기술  □ 서비스형  □ 안전과제  □ 탄소중립  □ 국제공동    □ BM형  □ 원스톱형  □ 챌린지형  □ 통합형  □ 실증형

R&D

샌드박스유형

□ R&D 샌드박스(일반)  □ R&D 샌드박스(지정)

과제명

금속 표면파 통신 기반 선내 무선 네트워크 및 원격 전력 전송 기술개발

품목코드

(HSK10)

류

호

소호

통계부호

(TRL :  [시작] 5단계 〜 [종료] 7단계)

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

1. 개념 및 정의

ㅇ 개념 : 선박 자체의 금속 구조물을 통한 표면파 통신 기술을 이용하여 선박 내부의 불필요한 케이블 및 전력선의 설치를 최소화할 수 있는 ICT 기반의 스마트 모니터링, 무선 네트워크 시스템, 이를 통한 상태기반 유지보수 기술개발

- 기술형태 : 선내 주요기기에 설치된 센서를 통한 상태기반 유지보수 시스템 및 센서와 데이터 게이트웨이 간 표면파를 이용한 통신 및 전력전송을 통한 무선 네트워트 구성 기술 및 상태모니터링, 유지보수 기술

ㅇ 개발 정의 : 선내 주요 위치에 설치되는 표면파 통신/전력 중계 시스템과 주위 공간에 설치되는 IoT 통신 센서로 구성되는 선내 표면파 기술 기반 통신/전력 전송, 상태기반 유지보수 시스템, 실선 적용 실증 수행

2. 연구목표 및 내용

□ 최종 목표

ㅇ 금속 표면파 통신 기반의 선내 무선 네트워크(100Mbps급) 구축 기술과 표면파를 이용한 50W급 이상 원격 전력 전송 기술 개발, 표면파 통신을 이용한 상태기반 유지보수(CBM) 시스템 개발 및 실선 적용을 통한 신뢰성 확보

ㅇ 정량적 목표

핵심 기술/제품 성능지표		단위	달성목표	국내최고 수준	세계최고수준 (보유국, 기업/기관명)
1	전송 속도	Mbps	100@30m	10@10m	대한민국, UNIST
2	표면파 무선통신 거리	m	300	200	-
3	동시접속 수	개	30	20	-
4	전력전송용량	W	50이상	50	선박 실증기준

□  개발 내용

ㅇ 금속 표면파 통신 기반 선내 무선 네트워크 구축 기술 개발

- 상용 100Mbps급 이상 백본 및 IoT 통신망 구축

- 다중 주파수 캐리어 변/복조가 가능한 통신 수신기 개발

- 멀티 데이터 수집이 가능한 연결지향형 Real-Time Protocol 적용(1:N 통신)

ㅇ 표면파를 이용한 50W급 원격 전력 전송 기술 개발

- 표면파 전력 송ㆍ수신기 개발

- 선내 센서/IoT 단말기 에너지 공급 기술 개발

ㅇ 표면파 통신을 이용한 상태기반 유지보수(CBM) 시스템 개발

- 표면파 통신 기반 선체 구조물 및 주요 기자재 상태감시기술 개발

- 상태감시 데이터 기반 유지보수 분석 기술 개발

ㅇ 개발 기술의 선박 적용 실증 및 신뢰성 확보

- 호선 매질/형상 등의 설계 정보 기반 표면파 통신 성공률 시뮬레이터 개발

- 실선 적용을 위한 표면파 통신 및 전력 전송 시스템 상용화 개발

- 선내 구역별 데이터 전송 시스템 및 전원 공급 시스템 실증(격실, 탱크 등 폐위 구역 포함)

- 표면파 통신을 이용한 상태기반 유지보수 시스템 선박 실증

- 개발 시스템의 신뢰성 확보를 위한 3개월 이상의 실선 운항

□ TRL 핵심기술요소(CTE)

핵심 기술요소		최종단계	생산수준 또는 결과물	시험평가 환경
1	전송 속도	7	금속 표면파 통신 기반 무선 네트워크	선내시험평가, 공인기관성적서
2	전력 전송	7	표면파 원격 전력 전송	선내시험평가, 공인기관성적서

3. 국내외 기술 동향

ㅇ 최근 실험실 환경에서 80W급 무선전력전송시스템, 2.4GHz 금속체 데이터 통신기술을 200m까지 구현 가능. 특히 이들 기술은 기존 장비를 그대로 활용하면서 사각지대 통신을 가능하게 하여 전체 선박의 무선네트워크 구성을 가능케 함.

ㅇ 위와 같이 요소 기술은 개발되어 있으나 선박 적용을 위한 시스템 인테그레이션, 선내 구역(폐위, 위험 구역 등) 구축 기술 등의 사례가 부족하여 실선 적용을 통한 기술개발 및 실증등의 신뢰성 확보가 필수적임

4. 지원 필요성

ㅇ 자율운항‧친환경선박 도입에 필수적인 요소로서 선박의 상태모니터링을 통한 디지털 트윈화 조기 달성을 통해 자율운항선박 기술개발 촉진

ㅇ 선박 자체의 금속 구조물 내에서의 표면파 통신을 통하여 선박 내부의 불필요한 케이블의 설치를 최소화할 수 있으며, 건조 기간과 인력 운영을 효율적으로 단축

ㅇ 조선 및 기자재 분야의 스마트化 트렌드로 인해 조선 및 기자재의 디지털라이제이션 확산은 진행되었으나, 핵심 기술의 내재화가 미흡하여 고도화 수준 달성을 위한 국산화는 선진국 대비 낮은 수준임

5. 활용방안 및 기대효과

o 신규 건조되는 스마트쉽 선박에 Build-In Type의 공급은 물론 기존 운행되고 있는 일반 선박에 설치함으로써 실시간 모니터링을 통한 이상신호 감지, 예지보전 기술, 효율적인 유지·보수에 활용

ㅇ 실시간으로 선박 주요기기들의 운전현황 모니터링을 적용한 자율운항선박 기술로 경쟁국 대비 기술적 우위 요소 확보

ㅇ 무선통신이 불가능한 선박 내부의 전방위 모니터링 개발 및 전력 전송 개발을 통한 음영지역이 없는 완벽한 IoT 기술력 확보 가능

6. 지원기간/예산/추진체계

ㅇ 기간 : 33개월 이내 (1차년도 개발기간 : 9개월, 2차년도 : 12개월, 3차년도 : 12개월)

ㅇ 정부출연금 :  ‘23년 10억원 이내(총 정부출연금 35억원 이내)

ㅇ 주관기관 : 중소·중견 기업(혁신제품형)

ㅇ 기술료 징수여부 : 징수