1

2

추진 배경추진 배경

기상상태의 급격한 변화와 하천 오염의 증대에 따른 하천 생태의 변화 및 임용수 청정도보장을 위해 하천의 상태를 실시간으로 지속적인 관리가 필요.강원 및 서울 지역의 식수원인 소양강 상류 천의 맑은 물 보장을 위한 과학적 검증 작업 필요

특정 지역이 아닌 전국적인 확대를 위한 인프라 구축을 위한 필수적인 과정

기상상태의 급격한 변화와 하천 오염의 증대에 따른 하천 생태의 변화 및 임용수 청정도보장을 위해 하천의 상태를 실시간으로 지속적인 관리가 필요.강원 및 서울 지역의 식수원인 소양강 상류 천의 맑은 물 보장을 위한 과학적 검증 작업 필요

특정 지역이 아닌 전국적인 확대를 위한 인프라 구축을 위한 필수적인 과정

91년 낙동강 페놀오염

- 1, 2차에 걸친 페놀오염

- ○ ○ 전자에 64일간 조업중지 조치,

원격감시장치 경보 설치

94’ 시화호 오염

2006소양강 상류 인북천 오염

- 인북천 일대 40km에 걸쳐 수 천마리

물고기 떼죽음

외 다수

3

수질관리의 중요성수질관리의 중요성

소양강 상류천 식수원의 지속적인 수질관리를 통하여 수질 오염을 실시간으로 확인

USN을 이용한 실시간 수질정보 정보를 바탕으로 식수원 관리 기초자료 활용

소양강 상류천 식수원의 맑은 물 기대

첨단 시스템 도입으로 연구기관 및 기업의 첨단 산업화에 기여

실시간 수집정보 및 축적된 데이터로 각종 재해 대응 가능

(예:어류의 집단 폐사 원인 판별)

축적된 데이터를 공동으로 활용하여 수질 관리의 최적화

현장 실증 사업으로 유사지역에 동일모델 적용가능

식수원을 실시간으로 관리하여 식수원 오염 방지

식수원에 첨단 수질 관리 시스템 도입으로 과학적 청정성 보장

- 향후 상류천 중 상습 오염지역으로 확산하여 실시간 감시시스템 구현

4

수질관리의 필요성수질관리의 필요성

하천의 온도 변화와 오염도 관리를 사람이 직접 하천 현장에 가서 수집

- 월별 또는 분기별로 실시

우천시 또는 일기가 좋지 않은 날 산업 폐기물이 하천에 유입

- 오염으로 인한 사건이 발생 된 후 인근 지역의 오염원 조사

어폐류의 떼죽음 당시 상황의 원인 분석에 어려움

수질정보를 분석하기 위한 기초자료 활용의 한계

실시간으로 하천의 오염도 측정 가능

우천 시 또는 일기가 좋지 않은 날 오염원의 상황인지

재해 당시 하천의 수질 데이터 축적

수질정보 분석을 위한 기초 자료 활용 및 수질 관리용의

각종 오염원을 실시간으로 관리

- 골프장 및 공장 지대의 오염지역 관리

- 전국적인 오염원을 과학적이고 체계적인 관리(법, 제도 측면에서 뒷받임)

5

과제의 목표과제의 목표

하천에 맞는 2.45GHz 대역의ZigBee 센서 노드 구현

하천에 맞는 2.45GHz 대역의ZigBee 센서 노드 구현

수질 센서 노드의 데이터 수집을 위한controller + ZigBee의 모듈 구현

- 관련법규에 의거한 개발

- 센서 데이터 (pH, DO, 탁도, 온도, 전도도, 암모늄)

100m 이상의 원거리 송신이 가능한시스템 적용

- 센서와 ZigBee 모듈간의 인터페이스

안전하고 견고한 기구물

- 하천 환경에 맞는 기구물 테스트

- 수질 환경에서 적용 가능한 기구물

- 센서 또는 기구물의 부식 정도 테스트

수집 정보관리를 위한네트워크 및 시스템

수집 정보관리를 위한네트워크 및 시스템

CDMA 기능이 포함되어 있는 중계 노드적용

- 통신 장애 시 중개만 가능한 노드 설치

센서 노드로부터 수집된 정보를 유선망으로 접속하기 위한 인터페이스

관련 정보를 수집 분석하여 기준치초과시 경보를 관리자에 SMS 통보

센서 노드위치를 표시하기 위한 지형의매핑 화면 개발

6

<단위:개월>

추진 일정추진 일정

연구내용 1 2

자료조사

시스템 통합

모의실험

시스템 설치

시스템 적용 및운영

중간평가

문제점 도출

보고서작성 및평가

3 4 5 6 7

프로토콜 정의전원관리적용성 점검

CDMA, LAN/ADSL 동작 실험App. P/G 동작 실험(모바일용, PC용)내구성 검증(내 방수성, 내구성 검증 )

현장실험 기간 (약 4개월)

현장실험을 위한 준비 기간(약 3개월 소요)

Spec. 확정

제어부, Zigbee, 센서, CDMA통합

통신거리 실험통신 이터페이스 실험

설치 포인트 확정(필요시 변경)설치 기구물 제작

예정된 포인트에 설치

현장 적용 시에 문제점 파악 (통신거리, 통신장애요소)변경사항 발생 시 테스트 기간 내 변경 (장마, 홍수)

평가 시지적 사항반영 도출된 문제점

해결 및 방안모색

보고서 제춤

7

CDMA가 장착된 중계노드 Hop을 위한 중계노드센서노드

시스템 구축 개념도시스템 구축 개념도

Ad-hoc Networking- 2.45GHz- Self Routing- 100m 통신

정보사회진흥원 강원도청/인제군청

미들웨어미들웨어

InternetCDMA Comm.

웹서버웹서버

SMS 경보

8

Sys

tem

Bus

Sys

tem

Bus

Sys

tem

Bus

Ad-hoc 네트워크가 가능하게 처리Idle 노드 판단 및 자동으로 path 재 선정통신 장애 시 중계 노드를 통하여 hop이 가능하게 설계- 현장실험 현재 통신 거리 결과: 500m(Line of sight)

모니터링 센서 종류- 수온, 암모늄, 탁도, PH, 이온

시스템 사양시스템 사양

Sensor

CDMA

(Sink Node)

Solar Cell

Or

Wind Power Gen .

Zigbee

Communication Part

ADC Buffer

Battery

Power Management

Actuator

CPU

MemoryDevice

국산 센서국산 센서

외산 센서외산 센서

9

시스템 사양(계속)시스템 사양(계속)

CDMA Node Sensor Node transit Node

CDMA+ Zigbee Sensor+ Zigbee Zigbee

10

시스템 사양(계속)시스템 사양(계속)

풍력/태양열 전원

센서 연결 커넥터

전원 On/Off

센서 보호망

11

현장 적용 전 모의 실험현장 적용 전 모의 실험

12

현장 설치 현황현장 설치 현황

센서노드 설치 현장(1)

13

현장 설치 현황 (계속)현장 설치 현황 (계속)

센서노드 설치 현장(2)

14

현장 설치 현황 (계속)현장 설치 현황 (계속)

중계노드 설치 현장

15

현장 설치 현황 (계속)현장 설치 현황 (계속)

CDMA 노드 설치 현장

16

소프트웨어 구성소프트웨어 구성

싱크노드싱크노드

싱크노드싱크노드

CDMA 통신 수신자료 ParsingDB 저장

Sync Sync SeviceSevice

수집 자료 분석경보발령 (SMS)

MsgMsg SeviceSevice

인제군청인제군청SMSSMS

DBMSDBMS

정보 표현 및 저장웹카메라 인터페이스

Web ServerWeb Server InternetInternet

CDMACDMA

강원도청강원도청

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통합 관리 화면통합 관리 화면

웹웹 카메라카메라

지도지도 화면화면

기준치기준치 초과시초과시붉은붉은 색으로색으로 표현표현

상황상황 화면화면

기준치기준치 초과시초과시붉은붉은 색으로색으로 표현표현

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문제점 및 해결 방안문제점 및 해결 방안

현장 실험 전 예상된 문제점현장 실험 전 예상된 문제점

통신 거리

- Line of sight가 확보되지 않는

상황에서 통신 장애 발생

- 중계노드 설치 수량 판단에 어려움

전원문제

- 태양열과 풍력 발전기 적용으로

시스템 동작 시간 비교

- 상전 적용

설치의 어려움

- 홍수 태풍에 견딜 수 있는 견고한

설치

현장 실험 적용 후 도출된 문제점현장 실험 적용 후 도출된 문제점

CDMA장애

- 가끔씩 검지되는 미약전파로 통신

- 통신사로 부터 원활한 CDMA 통신을

통보 받음

국산 센서와 외산 센서의 현저한 차이

- 국산센서는 오 동작이 잦음

- 센서업체와 긴밀한 협조로 성능 개선

협의중

적합한 중계노드 설치 포인트 적용을위한 zone Planning

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기존 업무와 USN 시스템 비교기존 업무와 USN 시스템 비교

기존수질모니터링`

USN을 이용한수질모니터링

모니터링 항목 수30여 가지 20여 가지

모니터링 결과 기간 2~4주 즉시 결과 측정

측정 모니터링 비용1회 측정비 40여만원(발송 및 채수 비용 제외)

1회 통신비 SMS 30원(설치비 제외)

오염 발생시 복구 및 대처소요 시간

사고 발생 신고 및이상징후 발견 후

이상 센싱 데이터 발생 시

즉시

유지보수담당인력 채수 및수질검사 연구원 발송 등업무인력 필요

설치물 유지보수 인력

필요

20

기대효과기대효과

시스템 운영 기대효과시스템 운영 기대효과

현 상황의 문제점 극복- 실시간으로 하천의 실시간 오염도

측정이 실현- 유관 기관에 기초 수질 자료 제공 가능- 식수원인 맑은 물 임을 판단하는

구체적 근거자료 마련

무선 센서 노드의 출력 증폭을프로그램으로 제어하여 인식거리의한계 기술 극복

하천 내에 센서 노드를 방수 제품구현/구축

실질적인 USN 시스템 구축 시범사업을통한 본 사업의 제품 적용 및 확대 방안확보

다양한 수질정보 수집 망에 응용어플리케이션 확산 기반 마련

산업적, 경제적 측면에서예상되는 기대효과

산업적, 경제적 측면에서예상되는 기대효과

수질 정보를 실시간으로 처리하기 위한USN시장의 실질적인 적용 기반 확보

현행 수작업에 의존하는 데이터 수집을원거리에서 수집이 가능한 데이터수집체계로 변경

국산 솔루션 기반의 사업으로 유관산업의 실증 사례로 활용하여 산업활성화에 기여

전국적으로 유사한 사례가 있는 곳에적용이 가능한 인프라 확대 가능

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인북천 수질 복구 현황인북천 수질 복구 현황

인북천 집단 폐사 이후

• 토속어종 50만 마리방생

• 비용 1억 7천여만원소요

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과제 수행 이후과제 수행 이후

양지교

인북천

북천

원통교

구미교

풍전교