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보행자 인식해 자동으로 작동하는 볼라드 시스템 만든다

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보행자 인식해 자동으로 작동하는 볼라드 시스템 만든다

2019.11.11 18:50
볼라드는 보행자용 도로나 잔디에 자동차의 진입을 막기 위해 설치하는 구조물이다. 공용 전기 배전망과 전기 자동제어반 제조 전문업체인 ㈜대연씨앤아이와 한국생산기술연구원은 보행자나 차량을 센서로 인식해 볼라드의 높이를 자동으로 제어하는 ′다중 광학빔기반 공급전원 자립형 액티드 볼라드 시스템’을 개발 중이다. 한국생산기술연구원 제공
볼라드는 보행자용 도로나 잔디에 자동차의 진입을 막기 위해 설치하는 구조물이다. 공용 전기 배전망과 전기 자동제어반 제조 전문업체인 ㈜대연씨앤아이와 한국생산기술연구원은 보행자나 차량을 센서로 인식해 볼라드의 높이를 자동으로 제어하는 '다중 광학빔기반 공급전원 자립형 액티드 볼라드 시스템’을 개발 중이다. 한국생산기술연구원 제공

인도를 걷거나 자동차를 운전하다가 누구나 한번쯤은 기둥 모양의 철재 혹은 콘크리트로 만들어진 볼라드를 마주한다. 볼라드는 보행자용 도로나 잔디에 자동차의 진입을 막기 위해 설치하는 구조물로, 보행자의 안전을 지켜준다. 미국 등 외국에서는 건물을 향해 돌진해오는 테러 차량을 막기 위해 사용되기도 한다.

 

하지만 안전을 위해 설치하는 볼라드가 노인, 어린이, 시각장애인, 휠체어 장애인 등 교통 약자에게 오히려 위협이 되기도 한다. 거동이 불편한 교통 약자들은 볼라드에 걸려 넘어지거나 충돌하기 쉽다. 특히 휠체어 장애인들은 볼라드 충돌 위험에 노출되거나 이 같은 상황을 피하기 위해 보도가 아닌 도로 위를 주행해야 하는 상황에 마주치곤 한다. 또 시각장애인들을 위해 볼라드로부터 30㎝ 앞에 점자블록을 설치하도록 되어있지만 무분별한 설치와 관리 미비로 인해 관련 법규는 유명무실한 상황이다. 

 

공용 전기 배전망과 전기 자동제어반 제조 전문업체인 ㈜대연씨앤아이와 한국생산기술연구원은 이런 문제점을 인식하고 힘을 합쳐 ‘다중 광학빔기반 공급전원 자립형 액티드 볼라드 시스템’을 개발 중이다. 이 시스템은 보행자나 차량을 센서로 인식해 볼라드의 높이를 자동으로 제어하는 것이 핵심이다. 메카트로닉스융합기술그룹 김영진 수석연구원은 볼라드 시스템의 눈이 될 센서 개발을 맡았고 ㈜대연씨앤아이는 볼라드에 전력을 공급할 태양광 발전과 볼라드를 원격으로 제어하는 관제시스템 개발을 담당했다.

 

㈜대연씨앤아이 신대현 대표는 “이번 액티브 볼라드 시스템 개발에 있어 생기원이 다중 광학빔기반 센서 등 기술개발에 대한 중요사항을 제공했다”며 “교통 약자 보호 외에도 최근 발발한 아프리카돼지열병의 방역에 필요한 교통 통제에도 볼라드가 쓰일 것으로 기대하고 있다”고 말했다.

 

광학빔 센서는 볼라드의 ‘눈’…진입대상 인식하고 볼라드 작동 결정해

 

볼라드용 센싱 시스템은 위상차를 응용한 다중 광학빔 기반 센서로 보행자와 차량을 인식한다. 여러 각도에서 다가오는 차량이나 보행자의 속도 또는 면적정보를 검출할 수 있다. 한국생산기술연구원 제공
볼라드용 센싱 시스템은 위상차를 응용한 다중 광학빔 기반 센서로 보행자와 차량을 인식한다. 여러 각도에서 다가오는 차량이나 보행자의 속도 또는 면적정보를 검출할 수 있다. 한국생산기술연구원 제공

볼라드용 센싱 시스템은 위상차를 응용한 다중 광학빔 기반 센서로 보행자와 차량을 인식한다. 병렬로 배치된 광학빔 센서(16채널)가 차량이나 보행자로부터 반사된 신호를 각각 수신한다. 이를 통해 여러 각도에서 다가오는 차량이나 보행자의 속도 또는 면적정보를 검출할 수 있다. 

 

김 수석연구원은 “광학빔을 한 개 방향으로 조사하는 것보다 높이를 다르게 해 여러 곳에서 조사하게 되면 위상차가 발생한다”며 “위상차가 발생하면 시간에 대한 위상차가 검지대상 물체의 거리변화로 나타나서 마치 스테레오 카메라처럼 어느 한쪽에서 바라보고 있는 형상과 다른 각도에서의 형상을 동시에 볼 수 있다”고 설명했다.

 

기존 볼라드 시스템에는 보통 이런 검지 기능이 없다. 검지기능이 있는 경우에도 고가의 레이더(RADAR)를 이용해 진입차량 및 인원을 검지하는데 그 신뢰성이 상대적으로 낮다고 김 수석연구원은 설명했다. 다가오는 차량이나 보행자를 신뢰성 있게 구분해내지 못한다는 것이다. 반면 연구팀이 개발한 다중 광학빔 센서는 레이더에 비해 저렴하고 최대 50m 전부터 다가오는 차량이나 인원을 검지하는 것이 가능하다. 그래서 김 수석연구원은 “다중 광학빔 센서가 볼라드 시스템의 눈이 될 수 있다”고 말한다.

 

진입하는 대상의 크기, 속도, 거리에 따라 볼라드의 높이가 제어된다. 50m 전부터 진입대상을 센서가 감지하며 진입 대상에 대한 통제가 필요할 경우 볼라드는 최대 약 1m 정도 위로 솟아오른다. 연구팀은 개발한 볼라드가 600㎫(메가파스칼)의 충돌 하중을 견딜 수 있을 것으로 예상하고 있다. 1㎫는 1㎠ 면적이 10kg의 무게를 버틸 수 있는 강도를 뜻한다. 중대형 트럭이라도 쉽사리 볼라드를 넘지 못한다는 게 김 수석연구원의 설명이다. 

 

 

태양광 발전 이용해 전력공급 걱정 無

 

김광식 ㈜대연씨앤아이 기술본부장이 향후 구축될 네트워크 기반 통합 관제 시스템을 설명하고 있다. 동아사이언스DB
김광식 ㈜대연씨앤아이 기술본부장이 향후 구축될 네트워크 기반 통합 관제 시스템을 설명하고 있다. 동아사이언스DB

㈜대연씨앤아이는 자동 볼라드 시스템에 태양광 발전기술을 접목했다. 지난 2008년부터 태양광 발전 시스템으로 사업 영역을 넓혀 태양광용 접속반 및 모니터링 시스템을 설치 운용 중인데, 이런 경험을 기반으로 볼라드 시스템에서 필요한 전력을 태양광 발전을 통해 얻기로 했다.

 

김광식 ㈜대연씨앤아이 기술본부장은 “태양광을 이용해 볼라드 시스템을 운용한다면 정전이 되더라도 볼라드를 사용할 수 있다”며 “볼라드는 24시간 지속해서 움직이는 장치가 아니기 때문에 자체적으로 발전된 전력으로 운용하기 충분하다”고 말했다. 

 

또한 볼라드 통합 관제 시스템도 함께 개발 중이다. 향후 스마트시티가 등장한다면 볼라드를 통합적으로 관제할 시스템 구축이 필수적이라는 생각이다. 김 본부장은 “스마트시티가 활성화돼 자율주행차가 도로를 달리게 되면 보행자의 안전을 지켜줄 수 있는 것은 볼라드뿐”이라며 “많아질 볼라드의 숫자만큼 네트워크를 기반으로 통합 관제할 수 있는 시스템이 필요하다”고 말했다.

 

그는 “현재 볼라드는 유압식 또는 전기식으로 직접 구동제어를 한다”며 “네트워크를 기반으로 볼라드를 운용한다면 원격으로 제어 및 모니터링이 가능할 것”이라고 덧붙였다. 

 

신 대표는 “태양광 발전과 네트워크 기반 시스템을 활용할 경우 군부대 등 산 속에 있으면서 보안이 필요한 주요 시설에도 볼라드를 활용할 수 있을 것”이라며 “최근 주말에만 차량을 제한하는 차 없는 거리가 늘어나는 등 볼라드 통합 관제 시스템의 필요성이 커지고 있다”고 말했다.  

 

볼라드는 호주, 프랑스, 영국, 미국 등 외국에서는 이미 많이 사용되고 있다. 도로 위 신호등처럼 생활의 일부로 볼라드가 활용되고 있다는 게 김 수석연구원의 설명이다. 그는 “정보통신기술(IT) 활용도가 한국보다 상대적으로 떨어지는 외국에서 이번에 개발하고 있는 볼라드 시스템에 많은 관심을 표했다”고 말했다. 이에 따라 액티브 볼라드 시스템은 호주에 수출돼 본격 상용화될 예정이다.

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