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재난/안전

산업용 안전관리 모니터링 시스템

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1. 기술로드맵


[ 산업용 안전관리 모니터링 시스템 기술개발 로드맵 ]


핵심기술

다양한 산업 전반에서 위험 상황의 사전 감지, 이상 원인 진단 및 손실 최소화 제어, 인접 플랜트 및 지역 사회 실시간 정보 공유 및 작업자용 웨어러블 기기 개발

`23년

`24년

`25년

최종 목표

인체위험물, 파손물 자동감지 기술


위험 원인 물질 및 현장 위험물에 대한 분석과 실시간 모니터링 기술 개발

지능형 공정 위험요소 진단 및 예측 기술


클라우드 연계하여 90% 이상의 위험요소 실시간 감지 및 경고 체계 구축

AR을 통한 공정설비의 운영관리 시스템 개발

상황 인지 기반 차량 안전 제어 기술


실시간 분석을 통한 안전 제어 기술 개발

재난발생 시 정보공유 시스템 기술


초고속 무선통신(LTE/5G)으로 재난상황 실시간으로 정보 전송 및 공유

웨어러블 기기 활용 커뮤니케이션 기술

웨어러블 센서를 통한 개인별 위험상황을 전송하는 기술

* 출처 : 자체작성


2. 개요


가. 정의 및 필요성

□ 산업용 안전관리 모니터링 시스템이란 공장 내 작업자의 안전사고 예방 및 생산성 향상을 위한 작업장 안전 관리 솔루션으로 작업자의 타 어플리케이션과 연동하여 공장 내 유해물질과 작업자의 신체 위험 상태를 감지하여 작업자의 동선에 따른 안전상태를 가시화하고 관리

□ 산업용 안전관리 모니터링 시스템은 재난/안전 분야에서 사회재난 예방산업에 포함되는 전략품목으로, 효과적 대응강화를 통해 재난/안전 분야에 있어서 중소기업의 기술경쟁력 확보가 가능할 것으로 전망됨


[ 재난/안전 품목로드맵 내 산업용 안전관리 모니터링 시스템 ]


* 출처 : 자체작성

□ 고용노동부 ‘2020년 산업재해 사고 사망 통계’ 발표에 의하면 사고사망자 대부분이 건설업과 제조업에서 발생

▪ 사고사망자 수 중 건설업 종사자가 51.9%로 가장 큰 비중을 차지하고 제조업이 22.8%로 잇따름

▪ 규모별로는 50인 미만 소규모 사업장에서 81%, 5인 미만 사업장에서 35.4% 발생

▪ 재해유형별로는 ‘떨어짐’이 37.2%, ‘끼임’이 11.1%로 전체 원인에서 가장 큰 비중을 차지

나. 범위 및 분류

□ 후방산업에는 센서 산업, 빅데이터 산업, 무선 정보통신망 산업, 클라우드 산업 등이 포함됨

□ 전방산업에는 환경산업, 안전산업, 에너지관리 산업 등이 포함됨


[ 산업용 안전관리 모니터링 시스템 품목 산업구조 ]


후방산업

산업용 안전관리 모니터링 시스템

전방산업

센서 산업, 빅데이터 산업, 무선 정보통신망 산업, 클라우드 산업 등

(영상,센싱) 데이터 분석 등 산업용 안전관리 모니터링 시스템

환경산업, 안전 산업, 에너지관리 산업

* 출처 : 자체작성

□ 산업용 안전관리 모니터링 시스템은 안전 사회 망 구축과 IT 기반으로 한 융합기술 시대의 핵심 응용 기술로 주목

▪ 기존 기술 간의 융합과 신기술의 도입을 통해 교육, 재난, 안전, 생활 등 다양한 응용 산업에 적용


[ 용도별 분류 ]


용도

세부 내용

제조 공정

•반도체 제조 공정과 같이 가연성, 자연 발화성 및 유독성 가스가 있는 공정에서는 각종 안전장치를 누출 사고 예방을 위한 반도체 제조 장비의 공정용 챔버 내 가스누출을 방지하기 위해 가스의 흐름과 유해가스 누출을 감지하고 제어하는 등의 기술개발 진행

식품 유통

•RFID/USN을 활용한 안전/품질 관리, 유통정보 실시간 관리 및 스마트 센서를 활용한 유통 중 품질 관리 기술 등에 관한 관심이 높아지는 추세

원격의료

•고도 정보화 사회의 성숙과 컴퓨터 기술의 발전으로 성과가 기대

모니터링

홍수 위험에 대비해 제방에 센서를 설치해 실시간으로 위험정보를 수집, 분석해 경보를 전달하는 홍수 조기 경보시스템 등 안전사고 대응 지능형 모니터링 시스템의 활용

화재

•국내 건축물은 대형화, 복합화되는 반면, 화재 안전에 관한 규정은 부족, 화재로 인한 피해가 증가

범죄

•지능정보 핵심기술들이 융합해 새롭게 만들어낼 ICT 기반 범죄 테러 대응 시스템 개발 등에 대한 투자 강화

3. 산업 및 시장분석


가. 산업분석

◎ 안전에 대한 산업 특징

□ 미국, 독일, 영국 등 선진국에서는 자국 및 해외 안전 수요와 시장구조를 망라한 안전 솔루션을 제공하는 글로벌 기업이 활발하게 활동 중

▪ 건물 안전 및 방화시설의 검사 부분에서는 Bureau Veritas(프랑스), TÜV Rheinland(독일) 사가 서비스 제공 및 인증으로 기술‧사업적 우위

▪ 안전 장비 상위 업체는 Tyco(스위스), Honeywell(미국), Bosch(독일) 등으로 센서 및 ICT 요소 부품 등을 제작할 수 있는 업체들이 주류

□ 미국은 미국 통신정보 관리청 내에 FirstNet(First Responder Network Authority)이라는 독립 주체를 창설하여 운영 중

▪ 기존의 TETRA(Terrestrial Trunked Radio) 방식에서 LTE 방식으로 전환하기 시작

▪ FirstNet은 전국망으로 구축될 무선통신망의 배치 및 운용을 관리하게 되며, 관련 광대역 데이터망의 설계, 구축, 배치, 운용에 필요한 모든 부분을 배치

▪ 망 정책 결정 및 기술적으로 향상된 공공 안전망의 단일·전국적 아키텍처를 개발하고 기존의 상용 무선 인프라를 활용, 상용 망 공급자와 적절한 로밍 협약을 통한 지속 가능한 비즈니스 모델 개발

□ 유럽은 Horizon 2020을 바탕으로 자연 및 사회재난 대응 기술 연구, 재난구조 로봇 기술 연구 등의 프로젝트를 추진 중

▪ 재난 사고 수습 시 인간과 로봇 간 협력 체제 구축을 위해 TRADR 및 NIFTi 프로젝트를 진행

▪ 재난안전 통신망은 주파수공용 무선 통신시스템 표준의 TETRA를 기반으로 구축

□ 안전 산업의 개발제품 공급량을 늘리기 위해 관 주도의 구매가 이루어지면서 안전 재화와 서비스의 공급은 정부 규제와 공공수요에 의존

▪ 규제 의존성이 높아질수록 제품 품질의 저하와 일시적 수요증가 유인으로만 작용

▪ 국내 대부분의 안전 관련 업체가 법이 정하는 최저 설계 기준에만 충족하는 수준의 내수형 단순 제품 제조업에 종사

□ 스마트제조에 대한 관심과 함께 산업환경 안전 솔루션에 대한 관심도 증대

▪ 2019년 11월 개최된 독일 뒤셀도르프 A+A 전시회는 산업안전, 산업의학, 재난방지, 측정 기술, 보호장치, 방호복, 보안기술, 환경보호 등 산업안전 분야 제품과 솔루션을 포괄적으로 전시

▪ ‘A+A 2019’는 63개국 2,121개 사가 참가하고 134개국 7만3,000명 이상이 방문 신기록을 경신했고 국내 참가업체도 늘어 효성티앤씨, 성진나이스 등 44개 부스 개설

*설명: 날로 커지는 산업안전시장, 獨 A+A 관람객 사상 최대(한국섬유신문, 2019.11.15)


나. 시장분석

◎ 세계시장

□ 전 세계 산업안전 관련 시장규모는 2021년 약 59억 달러에서 연평균 성장률 6.40%를 보이며, 2026년에는 약 80억 달러로 성장할 것으로 전망


[ 산업 현장안전 관련 세계 시장규모 및 전망 ]

(단위 : 백만 달러, %)

구분

`20

`21

`22

`23

`24

`25

`26

CAGR

(`20~`26)

세계시장

5,545

5,900

6,278

6,679

7,107

7,562

8,046

6.40

* 출처 : Industrial and Workplace Safety Market Outlook (2022-2032)(Future Martket Insights Global and Consulting, 2022.03) 자료를 재구성하여 추산

◎ 국내시장

□ 국내 위기 및 사고 관리 시장 규모는 2021년 약 3.4조 원에서 연평균 9.50% 성장률을 보이며, 2026년에는 약 5.4조 원으로 성장할 것으로 전망됨


[ 국내 위기 및 사고 관리 시장규모 및 전망 ]

(단위 : 억 원, %)

구분

`20

`21

`22

`23

`24

`25

`26

CAGR

(`20~`26)

국내시장

31,096

34,050

37,285

40,827

44,706

48,953

53,603

9.50

* 출처 : 글로벌 시장동향보고서 - 위기 및 사고관리 시장(연구개발특구진흥재단, 2021.07) 자료를 재구성하여 추산


4. 기술개발 동향


가. 기술개발 이슈

□ 기술경쟁력

▪ 산업용 안전관리 모니터링 시스템은 미국이 최고기술국으로 평가되었으며, 우리나라는 최고기술국 대비 99.8%의 기술 수준을 보유하고 있으며, 최고기술국과의 기술격차는 0.6년으로 분석

▪ 중소기업의 기술경쟁력은 최고기술국 대비 89.7%, 기술격차는 1.4년으로 평가

▪ 한국(99.8%)>EU(96.7%)>일본(93.9%)>중국(72.3%)의 순으로 평가

□ 기술수명주기(TCT)

*설명: 기술수명주기(TCT, Technical Cycle Time): 특허 출원연도와 인용한 특허들의 출원연도 차이의 중앙값을 통해 기술 변화속도 및 기술의 경제적 수명을 예측

▪ 산업용 안전관리 모니터링 시스템은 4.59의 기술수명주기를 지닌 것으로 파악


나. 생태계 기술동향

□ (기술동향) 건물 안전 관리를 위한 IoT 센서와 긴급 신호 전달을 위해 표준화된 통신 프로토콜, 구조 현장에서의 인명피해 감소를 위한 로봇, 정밀화학 및 생활화학 제품의 공정개선 및 유해 물질 저감을 위한 수집 분석 플랫폼 등이 개발

□ (플레이어) Pilz(독), FLIR(미), Hikvision(중), Rockwell Automation(미), Siemens(독), 한화솔루션(한), 삼성SDS(한), KT파워텔(한), 현대중공업(한)

□ (중소기업) 유시스, 무스마, 선테크, 에스넷, 한컴MDS, 아이티공간 등


다. 국내 연구개발 기관 및 동향


[ 공장용 환경 안전 솔루션 주요 연구조직 현황 ]


기관

연구 분야

한국과학기술연구원

(KIST)

•산업용 비정상 상황 인지를 위한 스마트 영상 분석 시스템 개발

한국전자통신연구원

(ETRI)

•산업 및 사회 문제 해결을 위한 사물 분산지능 핵심원천 기술, 주력산업 고도화를 위한 지능형 상황인지 기반 기술, 소방관용 스마트 헬멧 개발(구조 및 구급대원용_육상) 개발



5. 전략품목 기술로드맵


가. 핵심기술 리스트


[ 산업용 안전관리 모니터링 시스템 핵심기술 ]


핵심기술

개요

인체위험물, 파손물 자동감지 기술

•유해가스, 진동 등 IoT 통합센서 모듈을 이용하여 작업장 내의 직접적인 위험을 실시간 모니터링하여 위험 상황 사전 감지

지능형 공정 위험요소 진단 및 예측 기술

•IoT 센서가 감지하기 어려운 작업 현장의 다양한 위험 요소와 작업자 위험 행동을 종합적으로 인지 및 예측기반의 경고(alarm) 위해 AI기술을 활용한 영상 및 공정정보 분석 기술

상황 인지 기반 차량 안전 제어 기술

•On-Device 형태의 비전, 실시간 객체 인식 및 딥러닝으로 돌발상황에 대한 손실최소화를 위한 셧다운을 포함하는 공정 제어 기술

재난발생 시 정보공유 시스템 기술

•드론을 통한 정밀 안전 정찰 임무 수행을 포함해, 재난 상황 발생 시 주변으로의 피해확산 최소화를 위한 실시간 정보 공유, 최적 초기 진압 및 대응 위한 현장 정보 공유 및 의사결정 지원 시스템

웨어러블 기기 활용 커뮤니케이션 기술

•웨어러블(휴대형) 게이트웨이를 활용하여 장소, 상황에 따른 작업자의 안전상황을 인지하여 상황정보를 전송하고 모니터링


나. 중소기업 기술개발 전략

□ ICT, 센서, 정보보안, AI 모듈 등 각 제조 중소기업 간 긴밀한 협력을 통해 융합 제품의 저가격화 실현

□ 취급 위험물 및 산업 제조 특성을 반영한 재난 발생 요인에 대한 체계적 분석 및 요인별 맞춤형 제품 기술개발

□ 제품의 신뢰성 향상을 위한 센서 수준 향상과 빅데이터 기반의 AI 딥러닝 분석 시스템 구축

□ 재난 안전장치 간 긴급 신호 전달을 위해서는 필수적으로 표준화된 공통 통신 프로토콜 필요

□ AI 시스템 개발 촉진을 위한 산업 유형별 표준 학습 데이터 축적 및 제공

□ 개발 산업용 안전관리 모니터링 시스템의 신뢰성 보장 위한 중소기업 테스트베드 제공


다. 기술개발 로드맵


[ 산업용 안전관리 모니터링 시스템 핵심기술 연구목표 ]


핵심기술

기술

요구사항

연차별 개발목표

최종목표

연계

R&D

유형

1년차

2년차

3년차

인체위험물, 파손물 자동감지 기술

위험물질 및 위험물에 대한 실시간 센서 측정

위험물질별 분석 기준 수립 및 센서 개발

위험물질별 분석 기준 수립 및 센서 개발

실시간 상황 정보 구축

위험 원인 물질 및 현장 위험물에 대한 분석과 실시간 모니터링 기술 개발

산학연

지능형 공정 위험요소 진단 및 예측 기술

AI 영상 및 공정정보 분석

실시간 상황 정보 구축 및 인지

실시간 인지 및 경고 시스템 구축

시스템 고도화

클라우드 연계하여 90% 이상의 위험요소 실시간 감지 및 경고 체계 구축

기술혁신

위험 인식 정보 정확성

인식률 85% 이상

인식률 90% 이상

인식률 95% 이상

AR을 통한 공정설비의 운영관리 시스템 개발

기술혁신

위험 상황에 대한 인식 정확도

위험 상황 인식 딥러닝

주요 위험물 식별

위험 인지를 통한 공정 제어 연동

실시간 분석을 통한 안전 제어 기술 개발

기술혁신

상황 인지 기반 차량 안전 제어 기술

운영기기 상호 연동

운영기기 통합운영

운영기기 통합 연동 100%

실시간 정보전송

초고속 무선통신(LTE/5G)으로 재난상황 실시간으로 정보 전송 및 공유

상용화

재난발생 시 정보공유 시스템 기술

웨어러블 기기 활용 커뮤니케이션 기술

데이터 신뢰성

3%이내

2%이내

-

웨어러블 센서를 통한 개인별 위험상황을 전송하는 기술

상용화


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