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연구센터
녹색교통시스템연구센터
친환경스마트자동차연구센터
녹색교통시스템연구센터
2011년 공식적으로 출범되었으며, 미래교통 및 물류체계, 미래자동차, 미래철도, 미래해상수송, 미래항법 및 항행 등 5개 분야에서 연구 및 기술개발을 진행하고 있습니다.
녹색교통시스템연구센터에는 대학원 소속의 전임 및 비전임 교수진과 학생들이 연구원으로 참여하여, 융합형, 대형 정부프로젝트, 산업체 수탁연구 및 국제공동연수를 수행합니다.
녹색교통시스템 연구센터
미래교통 및 물류체계
-
교통운영
- -시스템관제 및 제어
- -Extemalities(정체, 오염, 안전 등)
- -Intelligent traansportation System(itS)
- 교통계획 및 정책
-
녹색교통 및 물류 운영관리
- -물류체계
- -물류정보관리 및 자동화
미래항법 및 항행
- 자유항법시스템(Self-Navigation System)
- 차세대 위성항법시스템 (Next Generation GNSS)
- 탐지 및 추적시스템
- 차세대 항행시스템(CNS/ATM)
- 무인기 무선전력공급시스템
미래해상수송
- 모바일하버
- 해상풍력 설치시스템
- 수중 무접점 충전시스템
미래자동차
- 전기 및 future 파워트레인
- 전기차 충전방식, 인프라 및 표준, Smart Grid연계
- Personal Mobility & ITS
- IT융합 + 자동차
- 자율주행시스템(Autonomous Driving)
미래철도
- 고속철도용 비접촉 전력전달시스템
- 철도, 동역학, 제어 및 소음진동
- 미래운영 및 유지보수 최적화
- IT융합 + 철도 미래기술
2011년 공식적으로 출범되었으며, 미래교통 및 물류체계, 미래자동차, 미래철도, 미래해상수송, 미래항법 및 항행 등 5개 분야에서 연구 및 기술개발을 진행하고 있습니다.
녹색교통시스템연구센터에는 대학원 소속의 전임 및 비전임 교수진과 학생들이 연구원으로 참여하여, 융합형, 대형 정부프로젝트, 산업체 수탁연구 및 국제공동연수를 수행합니다.
미래교통 및 물류체계
- 교통운영
시스템관제 및 제어
Extemalities(정체, 오염, 안전 등)
Intelligent traansportation System(itS)
Extemalities(정체, 오염, 안전 등)
Intelligent traansportation System(itS)
- 교통계획 및 정책
- 녹색교통 및 물류 운영관리
물류체계
물류정보관리 및 자동화
물류정보관리 및 자동화
미래철도
- 고속철도용 비접촉 전력전달시스템
- 철도, 동역학, 제어 및 소음진동
- 미래운영 및 유지보수 최적화
- IT융합 + 철도 미래기술
미래항법 및 항행
- 자유항법시스템(Self-Navigation System)
- 차세대 위성항법시스템(Next Generation GNSS)
- 탐지 및 추적시스템
- 차세대 항행시스템(CNS/ATM)
- 무인기 무선전력공급시스템
미래자동차
- 전기 및 future 파워트레인
- 전기차 충전방식, 인프라 및 표준, Smart Grid연계
- Personal Mobility & ITS
- IT융합 + 자동차
- 자율주행시스템(Autonomous Driving)
미래해상수송
- 모바일하버
- 해상풍력 설치시스템
- 수중 무접점 충전시스템
친환경스마트자동차연구센터
한국과학기술원 친환경 스마트자동차 연구센터는 친환경 자동차(하이브리드 전기자동차, 순수전기자동차 등), 자율주행 자동차의 핵심요소 기술의 연구개발을 목표로 KAIST 문지캠퍼스에 2017년 7월에 설립되었습니다. 또한 제주국제자유도시개발센터(JDC)의 지원을 받아 2018년 12월에 “JDC 제주혁신성장센터” 내에 실용화 본부 및 인큐베이팅센터를 설치하였습니다.
우리 센터는 KAIST 문지캠퍼스에 연구개발본부와 제주혁신성장센터에 실용화 본부로 구성되어 있으며, 연구개발 결과 실용화 및 일자리 창출로 연결되는 개발의 선순환 체계를 확보하고 있습니다.
VISION 상용 하이브리드
전기차 기술 선도
1톤 트럭의 라이브리드 전기차 개조기술
배터리 기술
-
교통운영
- -전자회로
- -제어 알고리즘
- 배터리 PACK 제조기술
전력전자기술
- 고효율 인버터/컨버터 회로 설계 및 제작기술
- 슈퍼캡 응용 기술
모터기술
- 고출력 박형 모터 설계 기술
- 모터구동 제어기술
- 고효율 발전 제어기술
통합기술
- 통합운용 알고리즘
- 차량 경량 설계 해석기술
- 신뢰성 검증기술
VISION 전기차 기반
자율주행 기술 선도
핵심역량기술
자동차 관련 기술
- 차량동역학(Vehicle Dynamics) 및 제어기술
- 하이브리드 트랜스미션 설계 및 제어기술
- 전기식 조향(Electrical Power Steering) 장치 설계 및 제어기술
- 비접촉식 타이어 압력 측정 기술
- 교통 Big Data 기반 성능 평가 기술
- 기타
전력전자기술
- 하이브리드 트랜스미션 설계 및 최적 동력분배 기술
- 고효율 모터 최적 설계 및 해석 기술
- 모터 구동 제어 기술(인버터/컨버터 설계-제작, 제어기 설계-제작, 제어알고리즘 등)
- 배터리관리시스템기술(BMS 알고리즘 및 전력전자 회로설계-제작 등)
- 전력전자 회로 설계 및 해석기술
- 기타
한국과학기술원 친환경 스마트자동차 연구센터는 친환경 자동차(하이브리드 전기자동차, 순수전기자동차 등), 자율주행 자동차의 핵심요소 기술의 연구개발을 목표로 KAIST 문지캠퍼스에 2017년 7월에 설립되었습니다. 또한 제주국제자유도시개발센터(JDC)의 지원을 받아 2018년 12월에 “JDC 제주혁신성장센터” 내에 실용화 본부 및 인큐베이팅센터를 설치하였습니다.
우리 센터는 KAIST 문지캠퍼스에 연구개발본부와 제주혁신성장센터에 실용화 본부로 구성되어 있으며, 연구개발 결과 실용화 및 일자리 창출로 연결되는 개발의 선순환 체계를 확보하고 있습니다.
VISION
상용 하이브리드 전기차 기술 선도
1톤 트럭의 라이브리드 전기차 개조기술
배터리기술
- 배터리관리시스템(BMS)
– 전자 회로
– 제어 알고리즘
– 제어 알고리즘
- 배터리 PACK 제조기술
모터기술
- 고출력 박형 모터 설계 기술
- 모터구동 제어기술
- 고효율 발전 제어기술
전력전자기술
- 고효율 인버터/컨버터 회로 설계 및 제작기술
- 슈퍼캡 응용 기술
통합기술
- 통합운용 알고리즘
- 차량 경량 설계 해석기술
- 신뢰성 검증기술
VISION
전기차기반
자율주행 기술 선도
자율주행 기술 선도
순수 전기차 설계기술
핵심역량기술
자동차 관련 기술
- 차량동역학(Vehicle Dynamics) 및 제어기술
- 하이브리드 트랜스미션 설계 및 제어기술
- 전기식 조향(Electrical Power Steering) 장치 설계 및 제어기술
- 비접촉식 타이어 압력 측정 기술
- 교통 Big Data 기반 성능 평가 기술
- 기타
전기차 관련 기술
- 하이브리드 트랜스미션 설계 및 최적 동력분배 기술
- 고효율 모터 최적 설계 및 해석 기술
- 모터 구동 제어 기술(인버터/컨버터 설계-제작, 제어기 설계-제작, 제어알고리즘 등)
- 배터리관리시스템기술(BMS 알고리즘 및 전력전자 회로설계-제작 등)
- 전력전자 회로 설계 및 해석기술
- 기타
미래교통 및 물류체계
미래자동차
미래철도
미래해상수송
미래항법 및 항행
미래교통 및 물류체계
연구방향
현 교통시스템 전반에 대한 이해 및 분석을 통해 미래 교통 기술이 나아가야할 방향을 제시하고, 새롭게 개발된 기술들 (예: 초고속철도, 미래항공기술, 전기차 등)을 현 시스템에 효과적이고 효율적으로 적용한 미래 교통시스템을 개발함.
세부연구분야
전기 및 future 파워트레인
- 시스템관제 및 제어
* 현 교통 시스템을 지속적으로 모니터링하고 분석하여, 시스템의 상태를 파악하고 이를 바탕으로 traffic을 제어하여 최적화된 교통 시스템을 개발함.
다양한 교통시스템(사진출처 : 상좌-네이버백과사전, 상우-서울시, 하좌-위키피디아, 하우-인천공항공사
- Externalities (정체, 오염, 안전 등)
* 교통, 정체, 오염 및 교통 안전 등 교통 시스템의 부정적인 외적 결과에 대하여 조사·분석함.
- Intelligent Transportation Systems (ITS)
교통시스템 관제와 제어, externalities를 보다 효율적으로 관리하기 위하여 IT기술을 도입, 시스템을 보다 효율적으로 관리, 제어할 뿐 아니라 이를 통해 externalities를 줄이는 방안을 연구함.
ITS의 예 : vehicle-to-vehicle communication (사진출처 : BMW)
- 교통계획 및 정책
- 복합적인 사회의 요구사항들을 반영하여, 교통 시설들의 위치선정, 타당성 평가 등 사회에 필요한 Infrastructure를 개발함.
- 교통시스템은 운영 및 계획에 필요한 법률, 정책 그리고 지침을 연구함.
교통계획 및 정책과정
- 녹색 교통 및 물류 운영관리
물류체계
소비자와 생산자의 요구사항을 반영하여 상품의 흐름을 관리하는 연구임.
물류시스템은 크게 4개의 객체(소비자의 주문, 생산, 수집/분류 및 재분배)로 구성되며 이들 각각을 교통수단과 효율적으로 연결하는 체계를 연구함.
물류시스템은 크게 4개의 객체(소비자의 주문, 생산, 수집/분류 및 재분배)로 구성되며 이들 각각을 교통수단과 효율적으로 연결하는 체계를 연구함.
물류정보관리 및 자동화
물류정보의 흐름을 보다 원활하게 하여, 물건 발송, 운반 및 저장관리를 원활하게 수행할 수 있는 물류정보 시스템을 개발하고,
물류정보를 바탕으로 자동화 기계 및 컴퓨터를 이용하여 신속, 정확, 저렴한 비용의 배송을 위하여 무인화·자동화된 물류시스템기술을 개발함.
물류정보를 바탕으로 자동화 기계 및 컴퓨터를 이용하여 신속, 정확, 저렴한 비용의 배송을 위하여 무인화·자동화된 물류시스템기술을 개발함.
물류자동화 (Logistics Automation) / (사진출처 : 좌-위키피디아, 우-cognex.com)
교통수단별 물류 시스템 및 그 각 수단 별 물류 시스템 환승을 원활히 하는 연구 또한 현재의 다수단(Multimodal) 교통/물류 시스템에 필수적임.
연구성과의 기대효과
기술적 기대효과
- 다학제적 접근으로 새로운 융합기술 확보
- 미래녹색교통기술의 보다 원활한 시스템 도입
- IT 기술 융합을 통한 새로운 교통운영 기술 시장 창출
기술적 기대효과
- 외부요인 (Externalities)인 정체, 교통사고, 오염 등으로부터 발생하는 사회적 손실 감소
- 효율적인 교통/물류 시스템 운영 및 정책으로 에너지 소비 감소
- 교통/물류의 효율화로 타 산업의 경제적 부가가치 증대
- 새로운 교통 기술, 건설 및 운영 등 융·복합 연구를 통한 미래 교통시스템 구축
환경적 기대효과
- 사회기반시설의 친환경적 운영 및 관리
- 외부요인 (Externalities)로부터 발생하는 사회적 손실 감소
- 저탄소, 녹색 운영 시스템 운영
미래자동차
연구방향
자동차 산업의 핵심과제로 부상한 에너지 및 환경문제를 해결할 미래형 전기자동차 핵심기술을 개발함.
세부연구분야
전기 및 future 파워트레인
최근 세계 각국 정부의 자동차 연비 및 배기가스 규제가 강화되면서 전기자동차의 입지는 확고해질 전망이며, 이에 따라 향후 전기자동차의 비중이 확대 되리라 전망됨.
- 친환경, 고효율, 고성능 전기자동차의 개발을 위한 전기동력플랫폼 및 시스템을 개발함.
- 모터, 변속기, 베터리 및 제어시스템, 충전시스템 등의 파워트레인 분석 및 신뢰성을 검증함.
※ 2012년 현재 접이식 초소형전기자동차 과제 진행 중임 (국토해양부)
- 세계 최초로 차량 주행 및 정차 중 무선으로 대용량의 에너지를 안전하게 전달할 수 있는 SMFIR 원천기술을 개발함 (국내특허 159건, 국제특허 24건을 출원함).
- 비접촉 전력전달방식 전기자동차에서 발생 가능한 누설 자기장 저감 기술을 개발함.
- 전력 용량, 효율, 누설 자기장을 최적화하여, 기술적으로 경제적으로 효과를 극대화하기 위한 최적 설계 기술을 개발함.
※ 2012년 현재 상용화를 위한 비접촉 전력전달방식 친환경 대중교통시스템 개발 과제 진행 중임 (국토해양부).
비접촉충전방식 전기자동차 개념도
전기차 충전 방식, 인프라 및 표준, Smart grid 연계
미국의 경제주간지 비즈니스 2.0이 지구 온난화로 인한 기상이변 및 환경오염으로부터 인류를 구할 8가지 기술을 소개하며, 이들 8개의 기술 중에 하나로 스마트그리드가 선정됨.
특히 비접촉충전방식은 수시로 충전을 요하는 전기자동차의 베터리를 주·정차 시에 매우 간편하게 충전 할 수 있도록 함으로써, 스마트 그리드의 동적 전력 공급범위를 확대시킬 핵심기술임.
특히 비접촉충전방식은 수시로 충전을 요하는 전기자동차의 베터리를 주·정차 시에 매우 간편하게 충전 할 수 있도록 함으로써, 스마트 그리드의 동적 전력 공급범위를 확대시킬 핵심기술임.
- 비접촉식 스마트 그리드 충전인프라를 활용한 자기장 유도 기반 충전기술 개발 및 최적화 기술을 개발함.
- 실시간으로 변하는 전기가격을 반영한 지능형 충전인프라를 개발함.
- 과금·지불 시스템의 구축을 위한 중앙 운영 및 관리 시스템의 지능화 및 관리 알고리즘 기술을 개발함.
지능형 무선급속충전시스템의 전자결제시스템
- Micro energy grid를 위한 전기자동차 충전시스템을 개발함.
에너지 생산/사용의 최적 통합관리를 위한 에너지 토털 솔루션 (출처 : 지식경제부)
Personal mobility & ITS (Intelligent Transportation System)
최근 심한 교통체증으로 인해 차량이동성이 급격히 떨어지고 있는 추세로서, 차량의 비효율적인 이동은 생산성 감소, 에너지 낭비 및 자동차 배기물 증가를 초래하여 삶의 질을 악화시킴.
- 센서 네트워크 기술과 텔레매틱스 기술을 융합한 ITS 기술개발을 통한 새로운 상업적 가치의 비즈니스 모델을 개발함. 인터넷의 확산으로 사람들이 물리적 경계를 넘어 활동영역을 넓히면서 ‘공유의 경제’를 추구하는 현상이 전 세계적인 규모로 일어나고 있으며, 자동차중심 교통정책에서 교통편의 증진법등 인간중심정책으로 전환되는 현 시점에서 자동차공유서비스는 통행량과 통행거리를 줄이는 효과가 있으며 초소형전기자동차에 Car-sharing system을 도입하면 녹색교통시스템의 효과가 극대화됨.
- 초소형전기자동차 기반의 Car-sharing system개발 및 인프라 구축방법을 연구함.
IT 융합 + 자동차
지능형 자동차에 요구되는 주된 기능중 하나인 효율적인 주차 및 주차공간의 관리를 위해서는 주차장 인프라와의 연계가 필수적임. 이미 차량 자동유도를 통한 주차기술이 상용화되고 있으며 운전에 필요한 상황인식, 판단, 제어를 보조하는 역할을 수행하고 있음.
- 센서정보처리, 주변 상황 정보 생성 및 판단, 무선통신 등의 IT기술을 융합한 차세대 자동차 시스템에 대한 기술을 개발함.
- 지능형교통시스템의 구현으로 효과적인 교통시스템을 실현하기 위한 기반 제공 및 첨단기술 융·복합기술을 개발함.
자율 주행 (Autonomous Driving) 시스템
자율주행 개념의 수송 수단은 로봇제어기술의 발전 및 현실적용, 그리고 최근 통신기술의 발전으로 기술적 개발의 실현단계에 상당히 근접해 있음. 최근에는 차량-차량 및 차량-인프라 통신기술의 발전과 통합을 통하여 도로 교통에서의 안전성, 편의성 및 인프라 활용성 제고 및 CO2저감을 위한 다양한 분야의 융·복합적 연구가 활발히 진행되고 있음. 자율주행 (Autonomous Driving)은 차량이 주행 중 수집한 정보를 총체적으로 분석하여, 운전자 또는 고객이 원하는 바를 차량이 결정하여 사용자의 목적을 달성하는 것이라 할 수 있음. 도로 상의 일반 차량의 자율주행을 가능하게 하기 위해서, 차량 분야에서는 주변 물체와 교통상황을 파악하는 지능형 센싱 시스템, 파악된 정보로부터 자 동차의 절대 위치와 주변 물체들과의 상대 위치를 계산하고 주행 항로를 설정하는 항법 시스템, 마지막으로 항법 시스템의 명령에 따라 자동차를 구동하는 제어 시스템이 필요하며 인프라 부분에서는 차량에 운전 및 환경 등 정보를 제공하거나 차량으로부터의 정보를 수집, 분석 등을 지원하는 통신시스템 및 자율 주행에 필요한 도로시스템 등이 필요함.
Core Technologies for Self Driving System
- 자율 주행 시스템의 핵심기술이 되는 지능형 센싱 시스템(차량 레이더 및 영상 신호를 통한 주변인식 및 대상추적 등) 및 위성항법이나 무선측위 시스템과 연계되는 항법 시스템을 개발함.
- 센싱 시스템과 항법 시스템 간의 강결합(tightly coupled) 기술을 개발함. 구글(Google)의 자율 주행 자동차 시스템을 일례로 할 때, 센싱 시스템의 성능향상과 항법 시스템과의 유기적 연결이 자율 주행 시스템 실현에 매우 중요함.
- Embedded Vehicle Dynamics Control 등의 차량 제어 기술, V2X기술을 적용한 통합자동차 제어 및 교통류 제어 기술, Active Safety 기술과 통신기술과의 결합 그리고 미래전기자동차의 차량제어 등 분야의 연구를 수행함.
자동차 기술과 전장 및 ICT기술을 통합/융합하여 고안전, 고편의, 고감성 기능을 제공하는 차세대 지능형 자동차
연구성과의 기대효과
기술적 기대효과
- 친환경교통시스템 구축
- 미래전기자동차의 원천기술 선점 및 기술표준화를 통한 글로벌 경쟁력 강화
- 원천핵심기술 개발을 통한 국제 표준화 구축
- IT, 자동차, 전기전자 기술의 융·복합을 통한 미래 융합기술 구축
- IT기술 융합을 통한 부품 및 장치산업 분야와 연계된 시너지 창출
사회경제적 기대효과
- 자동차, 건설, IT융합산업의 활성화 및 신규 고용 창출
- 시험, 시범사업 추진을 통한 시장창출
- 융합기술의 확보를 통한 경제적 부가가치 창출
- 원유 수입 감소로 석유수급 부담완화
환경적 기대효과
- 저탄소 녹색교통시스템 구축
미래철도
연구방향
미래 녹색교통수단인 철도 보급과 이용 확대를 위한 핵심기술을 개발함.
세부연구분야
고속철도용 비접촉 전력전달 시스템
고속철도 전력 공급에 사용되는 팬터그래프는 고압전선의 외부로 노출로 인한 위험성이 존재함. 또한, 마찰에 의한 마모로 인해 주기적으로 팬터그래프와 전차선의 교체가 필요하여 경제성 면에서도 개선이 필요함. 특히 KTX의 고장의 대부분은 열차자체의 고장이 아니라 전력공급의 문제임.
- 팬터그래프 없이 차량에 전력을 전달하는 무선전력전송 기술을 개발함.
- 주행 중에 접점 없이 전력을 공급하는 고안전, 고효율의 신전력전송 시스템을 개발함.
※ 2012년 현재 철도시설공단과 고속철도 무선 급집전 시스템 개발과제 진행 중.
고속철도 무선전력 전송 기술 개념도
철도 동역학, 제어 및 소음진동
철도차량의 대량화, 고속화는 기존 대비 증가된 소음 및 진동을 유발하여 구조물의 사용성 저하, 소음진동관련 환경기준치 초과 등 다양한 문제를 야기함.
- 저소음·친환경의 고속철도 운용을 위한 소음 시뮬레이션 및 저비용·고효율 방음대책을 연구함.
- 철도 주행 소음평가 및 표준 측정 시스템을 개발함.
고속열차의 소음 분석 사진 (출처 : KRRI)
- 철도에서 발생하는 소음에 의한 주변지역 피해정도 예측기술을 개발함.
- 철도차량의 주파수 특성은 같은 기종의 차량일지라도 운행속도와 곡선구간 등 외부요인에 따라 소음의 차이가 있으므로 주변 환경 정보를 이용한 철도 소음예측 및 방진시스템을 개발함.
방음벽 설치를 통한 소음저감 시뮬레이션
열차속도가 고속화되며 공기역학적 현상이 두드러지게 나타나는데, 특히, 한국과 같이 터널이 많은 나라에서는 고속주행으로 인한 미기압파의 발생문제가 발생함. 미기압파는 터널의 출구에서 충격성 소음을 방생시켜 폭발음 및 진동현상을 발생시키고 있으며 특히 미기압파는 저주파이므로 방음벽에 의한 차단이 불가능하고 전달 범위가 터널출구에서 100m이상에 이름.
- 미기압파 발생 억제를 위한 터널 시스템의 개발 및 열차 전두부 형상 최적화 기술을 개발함.
미기압파 발생 개념도
미래 운영 및 유지보수 최적화
최근 심한 교통체증으로 인해 차량이동성이 급격히 떨어지고 있는 추세로서, 차량의 비효율적인 이동은 생산성 감소, 에너지 낭비 및 자동차 배기물 증가를 초래하여 삶의 질을 악화시킴.
- 고속철도 주행패턴(가속, 감속, 곡선주행)에 따른 마모 현상을 연구함.
- 차륜-레일간 인터페이스 및 마모 시뮬레이션을 기반으로한 최적의 유지보수 방안을 연구함.
- 고속철도 교량 진동 저감형 차량제작기술을 개발함.
- 비접촉식 계측장비를 이용한 선로 실시간 모니터링 시스템을 개발함.
- 철도 터널 및 교량의 최적 보수/보강공법 기술을 개발함.
- 자갈노반에서 콘크리트 노반으로 전환기술을 개발함.
IT융합 + 철도 미래 기술
고속철에서의 Internet 사용증대, 안전 모니터링을 위한 무선데이터 통신증대 등에 대한 hand over 주기대응 등 고속 IT와의 융합의 필요성 증가에 따라,
- 500km 이상의 고속 주행에서도 끊어짐이 없는 Stream 정보전송 기술 등에 대한 기법을 연구함.
- 차량내 방송청취 및 데이터 통신용 IT 기법 분석 및 신뢰성 향상방안을 연구함.
- 고속철도 시스템에 대한 고속 IT기술 융합 및 시스템을 개발함.
연구성과의 기대효과
기술적 기대효과
- 미래철도 원천기술 선점 및 기술표준화를 통한 글로벌 경쟁력 강화
- 초고속열차시대에서 미래철도강국으로서의 융합기술 경쟁력 확보
- 무선전력전송을 통한 고안전/고신뢰성 전력공급 기술 확보
- 전국 통합형 초고속 상용열차 기술 확보
사회경제적 기대효과
- 철도건설, 운영비 절감으로 예산 및 운임절감, 사업성 확보
- 초고속열차 개발로 전국을 하나의 도시권화 등 교통혁명을 선도
- IT융합기술의 확보를 통한 경제적 부가가치 창출
- 응용기술개발을 통한 추가적인 부가가치 창출
환경적 기대효과
- 초고속 열차의 차량 소음 및 진동의 저감을 통한 환경소음개선
- 저탄소 녹색성장 기여
- 고속철 주변의 미관 개선 및 친환경적인 고속철도 구축
미래해상수송
연구방향
차세대 해양 운송 수단에 관련한 원천기술 및 이를 기반으로한 시스템을 개발함.
세부연구분야
모바일하버
해상에서 컨테이너선과 도킹 후, 고속·정밀하게 컨테이너를 상하역하여 부두로 이송하는 도전적 원천기술이 적용된 신개념 해상 컨테이너 운송수단으로서,
- 세계최초 안정화 크레인 및 선박 간 자동도킹시스템을 개발: 기술적 고난이도가 요구되는 난제인 “대형 선박간 도킹 및 컨테이너의 해상 직접 하역문제”를 창의적 원천기술 개발로 극복함.
- 국내특허 161건, 국제특허 23건을 출원하고, 2011년 6월 29일 및 7월 7일 부산에서 1/3 크기 시제품 해상시연을 통하여 성능을 검증함.
해상풍력 설치시스템
풍력발전을 이용한 신재생 에너지 사업은 온실가스 배출억제와 화석에너지 고갈문제를 동시에 해결할 수 있는 친환경 성장사업임. 특히, 기존 육상풍력이 가지는 용지확보의 어려움, 발전 저효율성, 소음 및 외관 문제 등에 대한 해결안으로 최근 해상풍력이 각광을 받고 있음. 다만, 해상풍력의 경우 열악한 설치 환경으로 인해 설치비용이 육상풍력 대비 2배가량 더 소요되며, 설치소요기간도 해상환경에 큰 영향을 받게 됨.
- 해상에서의 파도 및 바람 조건 하에서도 거대 중량물인 풍력발전기를 정밀하고 안전하게 설치할 수 있는 신개념 해상수송시스템 기술을 개발함.
※ 기 개발된 모바일하버 원천기술을 기반으로 안정화 제어에 관련한 구동/센싱/제어기술을 개발 중.
※ KAIST내 여러 학과와 함께 DTU(Technical University of Denmark)와의 해상풍력발전 관련 공동 연구개발 추진 중.
해상풍력 설치시스템 개념도 (출처 : www.zpmc.com)
수중 무접점 충전시스템
최근 다양한 (심해) 해양 첨단 장비의 수요가 급증함에 따라 해난사고 대응 장비 (천안함 사건, 멕시코만 유전사고, 허베이스피릿호 오염사고 등), 해양 에너지 (풍력, 조력, 파력, 온도차 발전 등)의 시설 설치, 유지 및 보수 장비, 심해 자원 탐사 및 개발 장비 등의 개발이 요구되고 있으나 전원 케이블 방식은 수중에서의 신속한 장비 이동, 투입, 관리에 불리함.
- 장비의 수중 실시간 충전을 위한 수중 무접점 충전기술을 개발함.
※ 평면이 아닌 내압용기에서 전력 전송이 가능한 새로운 형태의 코일 적용 기술에 대한 연구 수행 중.
수중 장비및 구조물의 예 (출처 : www.fmctechnologies.com)
수중 무접점 충전 시스템 구성도
연구성과의 기대효과
기술적 기대효과
- 원천기술 선점 및 기술표준화를 통한 글로벌 경쟁력 강화
- 조선해양강국으로서의 조선기술 경쟁력 확보
- 요소 기술 응용을 통한 응용기술파급 및 확산 (민.군)
사회경제적 기대효과
- 조선강국 위상 강화, 수출기여 및 관련 산업 활성화
- 해운 물류 혁신을 통한 경제적 부가가치 창출
- 국내 항만의 질적 성장 기대
- 모바일하버와 같은 신개념 선박에 대한 고급 기술 인력 고용 창출
- 응용기술개발을 통한 추가적인 부가가치 창출 (관련 분야 및 산업)
환경적 기대효과
- 육상에 편중된 물류체계 혁신
- 항만 신설 및 증설로 인한 환경 파괴 방지
- 저탄소 녹색성장 기여
미래항법 및 항행
연구방향
미래 항법 (항공 자동 항법, 자동차 자동주행, 개인 항법 등) 시스템의 중추 기술인 미래 위성항법 시스템, 무선 측위 및 영상 기반 항법 기술을 바탕으로, 통신 시스템과 미래 항법 시스템의 핵심 기술 융합을 통한 미래항법시스템 관련 기술을 개발함.
세부연구분야
자율 항법 시스템 (Self-Navigation Systems)
자율 항법 시스템은 비행체 및 지상 로봇의 진행을 위한 지능형 항법 시스템으로써, 자체적으로 다양한 센서와 통신망을 이용하여 자체 위치와 주변 환경 및 장애물 등에 대한 정보를 파악하여 최적의 진행 방향과 진행 궤적을 계획하고 제어하는 시스템으로서, 진행체의 위치, 방향, 속도 등과 주변을 탐지하는 센서 시스템과 3차원으로 주변 환경을 인식하고 대상을 분석하여 진행 방향을 계획하는 지능 시스템 간의 융합 시스템 (GPS, 관성항법/INS 등과 레이더, 비전/MultiCamera 및 지능형 알고리즘 등의 융합 시스템)을 기반으로 미래 비행기, 자동차, 선박에서 증강현실(Augmented Reality) 기반의 개인 항법 및 위치 정보 서비스를 가능하게 함.
교통계획 및 정책과정
차세대 위성항법 시스템 (Next Generation GNSS)
전 세계적으로 현재까지도 초기 단계의 연구 분야로써, 현재의 GPS의 단점을 극복하고 다양한 서비스를 구현하기 위하여 차세대 위성항법 시스템 (Next generation GNSS)의 표준 기술에 대한 선행 연구 및 시스템을 개발함.
최근 위성항법 시스템(GNSS)은 항공공학, 전자공학 및 교통공학의 기술적 융합으로 항공기의 자동 항법과 항공 교통 뿐만 아니라 개인의 위치정보 및 자동차 항법 시스템에 이르기까지 혁신적인 변화를 일으키고 있으나, 현재까지의 위성항법시스템은 전파 수신에 장애물이 없고 난반사가 없는 항공 환경에서만 적합하도록 설계되어 있어서, 건물 등에 의하여 난반사가 일어나는 도시 환경이나 위성 신호가 수신되지 않는 실내 환경에서 정확한 위치 파악과 자동항법이 거의 불가능함. 또한, 기존 GPS 신호는 간섭이나 재밍(Jamming) 신호 발생 시 위치 측정이 불가능해지는 등 여러 가지 문제점을 가지고 있음.
첨단 통신 기술과 융합하는 미래 위성 항법 시스템은 가까운 시일 내에 현재의 GPS가 가진 미흡한 점을 혁신적으로 개선할 것으로 기대되고 있음. 이동통신 기술과 마찬가지로 실내에서도 신호를 수신하고 위치를 파악하며, 도심 환경과 같은 난반사 환경에서도 정확한 위치를 측정할 수 있는 초정밀 측정 (Super-Resolution) 기술의 개발 및 간섭과 재밍에 강인한 기술을 도입하여 시스템의 성능과 활용도가 크게 개선될 것으로 예상됨.
탐지 및 추적 시스템
다양한 항법 및 항행 시스템에 있어서 레이더 및 영상을 이용한 주변/원거리 대상의 탐지와 추적 시스템은 중요한 요소 시스템으로써, 특히 군사, 항공, 우주 탐사, Remote Sensing, 자율 항법, 무인 탐사, ITS, 항공 교통 시스템 등 폭넓은 분야에서 활용됨.
초정밀 측정 (Super-Resolution) 기술 및 압축 센싱 (Compressed Sensing) 기술의 실현으로 탐지 및 추적 시스템의 정확도를 크게 높이는 동시에 정보 탐지를 위한 측정 데이터 양은 최소화 시키는 기술의 연구 개발로 탐지 및 추적 시스템의 응용 분야는 모든 지상 교통 및 항공 탐지 분야로도 그 활용 폭이 넓어지고 있음.
차세대 항행 시스템 (CNS/ATM)
2025년을 목표로 전 세계 항공 항행 시스템의 국제 규격이 되는 차세대 항행 시스템은 첨단 통신/항법/관측 시스템을 기반으로 자동교통관리(Autonomous Traffic Management)를 가능하게 함. 통신 시스템은 단순한 지상관제 센터와 항공기 간뿐만 아니라 항공기 간 다양한 유동적인 통신 망 구축이 가능해지는 형태에 첨단 이동 통신 기술을 활용하여 발전할 것으로 예상되고 있으며 (표준화 진행 중), 항법 및 관측 시스템은 항공기가 원하는 목적지까지 안전하게 비행할 수 있도록 방위 및 거리정보와 정밀착륙에 필요한 정보를 제공하는 기술과 항공기의 원활한 소통 유지와 안전을 위한 실시간 항공기의 비행 위치 및 비행 궤도를 파악하여 항공 교통 효율을 극대화하는 기술로 진화하고 있음.
- 차세대 항행 시스템의 표준 기술 개발을 위한 연구 및 항행 시스템의 중추가 되는 차세대 지상 레이더 시스템을 개발함.
무인기 무선전력공급 시스템
항공기가 사용하는 연료의 대부분은 이륙 시 소모되는데, 항공기 무선전력공급 시스템 적용 시 연료 공급을 위한 이착륙이 따로 필요 없게 되어 운항에 소요되는 에너지를 크게 저감 시킬 수 있음. 연료의 재충전 없이 이동할 수 있는 범위를 극대화 할 수 있다는 장점으로 인해 정찰 및 자료 수집을 위한 무인기에 활용될 수 있음.
- 레이저 또는 마이크로웨이브를 이용하여 무인기 (또는 항공기)가 필요로 하는 에너지를 지상으로부터 무선으로 공급하는 시스템을 개발함.
레이저를 이용한 항공기 무선전력전송 기술 개념과 적용사례 (출처 : Laser Motive)
연구성과의 기대효과
자율 주행 (Autonomous Driving) 시스템은 지상 교통 시스템뿐만 아니라 지능형 로봇, 무인 탐사 시스템, 무인 항공기 등의 분야에 요구되는 핵심 요소 기술로써 자동차 및 IT 산업 전 분야에 걸쳐 크게 기여할 수 있으며, 또한 아직 해결하지 못하는 기술적 난제를 극복함으로써 미래 기술을 보다 빨리 구현할 수 있음.
정확도와 활용성이 향상된 차세대 GNSS 시스템에 대한 선행 연구와 개발을 통해 기존 위치 측위 및 항법 기술의 고도화에 필요한 핵심 기술 개발. 기존 GNSS의 기술적 한계로 가능하지 못했던 도시 환경에서의 정밀 항법, 실내 3차원 위치 파악과 서비스, 국가 기간망 및 국방 시스템의 견고화 등에 기여함.
항공 교통의 안전성 강화, 항공수용 능력 확대, 지연시간 감소 및 운영비용 절감 등의 효과로 항공시스템의 효율성과 경제성 개선과 더불어 친환경 항공 서비스를 실현하는데 기여함.
