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LoRa 기반 AI 스틸샷 카메라를 활용한 폐광산 배수 모니터링 서비스 실증 사업 추진

실증사업 신청 동기

• ·‘광해(鑛害)’는 광산에서 발생하는 오염수, 광미 등으로 인한 피해를 의미하며, 폐광지 인근 주민들의 생활환경에 악영향을 미치고 있다.

 

• ·휴∙폐광산 중 약 79.2%는 광해방지 사업을 추진하지 못한 상황이다(2021년 기준). 특히, 정부는 ESG정책으로 `2050년까지 탄소중립을 하겠다'고 공언했다. 탄소 순배출량 제로(0)를 목표로 하는 탄소중립 달성은 석탄 발전을 멈추지 않고서는 도저히 불가능한 일이다. 정부의 탈탄소 정책으로 현재 폐탄광이 늘어나고 있으며, 폐탄광의 오염침출수가 환경을 파괴하고 인명에 위협을 주고 있다.

 

• ·산업통산자원부의 제4차 광해방지기본계획은 ESG 정책으로 탄소중립·탈석탄을 위해 2026년까지 광해방지사업 30% 완료를 목표로 하고 있다. ‘모니터링 및 관리 시스템 개발’을 포함한 핵심 광해방지기술 고도화 추진 중이다.

 

• ·기술을 통해 한국의 광해방지사업을 책임지는 한국광해광업공단(실사용자)의 효율적인 모니터링을 지원하여 신속한 상황 판단 및 대민피해 최소화에 기여하고자 한다.

 

• ·콕스랩이 개발한 LoRa 기반 저전력 장거리 무선 AI 스틸샷 카메라 ‘EdgeEye(엣지아이)’를 폐광산배수 수로 영상 모니터링에 활용한다. 한국광해광업공단이 관리하는 폐광산 중 우선순위가 높은 전국25개 폐광지역에 시범 설치를 완료하였다. 

[사진1~8] LoRa Camera 현장설치

 

 

 

 

 

 

 

 

 

비면허 주파수 대역, 무선기술 LoRa 활용

• ·주파수 대역은 주로 짧은 데이터 전송을 하는 IoT 장치들이 주로 사용하고 있으나, 이 대역 내에서 영상 전송은 사용자 관점에서 지연이 심하고, 네트워크 용량을 포화시켜 타 장치의 통신을 방해할 가능성이 크다. 따라서, LoRa 무선 기술로 영상을 전송하는 사례는 거의 없었다.

 

• ·그러나, ㈜콕스랩에서 개발한 LoRa AI Still-Shot 카메라는 짧은 센싱 데이터 전송 외에도 영상을 촬영하여 LoRaWAN을 통해서도 용량이 큰 영상 데이터 전송을 가능하게 한다. 

[사진9] 옥동영월 폐광의 오염침출수

[사진10] 옥동영월 폐광의 오염침출수의 스틸샷

[사진11] 한일영월 폐광산 산사태

[사진12] 한일영월 폐광산 산사태의 스틸샷

[사진13] 함태고갱 폐광의 오염침출수

[사진14] 함태고갱 폐광의 오염침출수의 스틸샷

[사진15] 함태고갱 폐광의 오염침출수

[사진16] 함태고갱 폐광의 오염침출수의 스틸샷

[사진17] 함태고갱 폐광산 토사유출

[사진18] 함태고갱 폐광산 토사유출의 스틸샷

 

LoRaWAN 선택 이유

1. ·설치 및 운용이 어려운 폐광산배수 수로 지역에 비면허 주파수(917~923.5MHz대역)를 사용하는LoRa AI 스틸샷 카메라 시범 설치하였다.

• ·영상 전송 장치인 CCTV는 전원·통신 인프라에 제약이 심해 본 실증사업과 같은 용도로는 사용이 불가하다. 특히, 폐광산배수 수로는LTE 등 이동통신망 외에는 통신 수단이 없고 태양광도 부족하여 전원 확보가 용이하지 않아 기존 유선CCTV 설치가 불가능하다.

 

• ·갱내 오염수 유출 등을 관제하기 위해 기존에는 유량 측정만 측정하고 있으나 이상 상황에서 단순 유량 수치만으로는 구체적인 상황 파악이 어렵다(예를 들면 산사태, 토사 유출, 지반 침하 등). 그러나, 영상도 함께 제공되면 이상상황 발생시 원격에서 상황 판단이 가능하여 유지보수 비용을 대폭 절감할 수 있다. 

 

LoRaWAN 실증 추진

• ·LoRa 카메라: 콕스랩이 개발한 동영상이 아닌 스틸샷 전송의 경우, 대역폭이 낮은LPWA 무선 기술로 전송 가능. 저전력 장거리 무선 기반 스틸샷 카메라로 촬영한 영상을 쪼개어 LoRa로 전송하고, 서버에서 다시 조립하는 방법.

 

• ·카메라에 대한 한국 특허 보유

환경에서 영상에 기초하여 객체에 관한 정보를 추정하기 위한 방법'(제2597045호)'

환경에서의 멀티 세션 기반 업링크 전송 방법 및 이를 위한 세션 관리 장치'(제2597045호)'

 

• ·LoRaWAN Server : 폐광산배수 현장에 저전력 장거리 무선AI 스틸샷 카메라 설치 및 사설 LoRaWAN 망 IOTOWN 구축.

 

• ·LoRa Gateway : LoRa 게이트웨이는 태양광 충전 시스템 및LTE 라우터를 포함하고, 카메라와는 수km 이격된 태양광 충전이 가능한 곳에 설치

 

• ·Data Logger : 안정성 향상, 성능 향상 검증. 카메라와 로거를 함께 설치하여 문제 발생시 원인 분석용으로 활용. 태양광 충전 정보도 함께 수집. 방전으로 인한 네트워크 장애 상황 회피   

[사진19] 폐광산배수 모니터링 시스템

[사진20] 폐광산배수 모니터링 시스템

[사진21] 폐광산배수 모니터링 시스템

[사진22] LoRa 게이트웨이

[사진23] LoRa 게이트웨이

 

향후 계획

• ·모니터링 솔루션 실증사업을 기반으로 타 폐광산으로 확장, 광산배수 수로 외 구조물·시설물 등으로 모니터링 대상 확대 추진할 계획이다.

 

• ·2023년 한국은 홍콩과 마찬가지로 전례 없이 긴 장마와 집중호우로 인해 피해가 극심했고, 재난안전 솔루션에 대한 관심이 증가하였다. 극한 호우, 기상이변 등 과거와는 다른 기후 위기에 대응하기 위해서는 현재의 재난‧재해 관리체계 근본적으로 개선할 필요가 있다. 현재의 스마트 홍수관리시스템보다 더 완전한 재난재해 예방 시스템을 구축할 필요가 있다. 이를 위해 기존 시스템이 구축된 배수문, 배수펌프장 지역의 주요 하천 외에 소하천 지역과 홍수 2차 피해지인 저산지 산사태 위험 지역에도 이상징후를 감지할 수 있는 모니터링 시스템이 반드시 필요하다. LoRa Camera EdgeEye를 주요 도로 이외의 척박한 오지 외곽 도로에 설치할 수 있어 기존 유선 CCTV의 유지관리 문제를 해결할 수 있다. 해외 개발도상국의 경우 한국보다 더 넓은 지역의 척박한 야생 환경이 존재하므로 국내보다 해외시장에서 더 큰 수익창출을 기대할 수 있다.

 

• ·장거리 무선 스틸샷AI 카메라는 그 외에도 국민안전에 밀접하게 연관된 다양한 분야에서 그 수요가 점점 증가할 것으로 예상된다. 예를 들면, 산사태 예방 경사면 모니터링 솔루션, 야생동물 감시 솔루션, 조선소 같은 넓은 공간에서의 공정 모니터링 등으로 활용 범위를 확장할 것이다.

[사진24] 세종시 C-ITS와 홍수피해발생 장소