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본 기술은 전파 환경이 열악한 환경에서 최적화된 무선통신 인프라를 제공하기 위한 LoRaWAN 표준이 적용된 Private LoRa 네트워크를 운용할 수 있는 기술로서 기본적인 네트워크의 구성요소는 LoRa End Device, LoRa Relay, LoRa Gateway, LoRa Network Server이며, 다른 시스템과의 호환을 위해서 서로 다른 무선 통신 기술을 적용할 수 있도록 한다. LoRa Gateway에 직접 연결된 LoRa End Device와 LoRa Relay를 통해서 정보를 전달하는 LoRa End Device가 있으며, LoRa 이외의 통신시스템을 가지고 있는 장비의 연결도 LoRa Gateway에서 지원해 준다. 해당 LoRa Gateway를 통해서 수집된 정보는Wi-Fi, Ethernet, LTE 등의 IP 네트워크를 통해서 원격지에 위치하고 있는 LoRa Network Server에 전달이 되며, 해당 정보는 Database 등을 통해서 외부 시스템과 연동된다.

- 선박건조 및 해양 플랜트 작업장과 같이 위험이 산재한 작업현장에서 작업장 및 작업자 상태, 작업현황 등 온/오프라인 정보를 기반으로 작업자의 안전과 작업장의 환경을 모니터링하고, 작업자의 위험을 예측하여 안전사고를 예방하기 위한 시스템이 요구됨.
- 특히 조선해양 작업 환경에서는 전체 구조물이 여러 형태의 블록으로 나누어 건설될 뿐 아니라 다양한 작업용 시설물이 설치 및 제거되는 등 작업장의 구조가 크게 변하는 특징을 가지므로 고정된 유선망을 활용한 통신 시스템 구축은 현실적으로 어려움. 또한 다수의 철골 구조물로 인해 전파 환경이 나쁘고 특히 밀폐공간의 경우 음영지역이 발생하여 기존의 LTE, Zigbee 등과 같은 무선 통신 기반의 통신 시스템은 적용이 불가능함.
- 따라서 통신환경이 열악한 작업장에서 작업자의 안전 및 작업장의 환경을 모니터링 하기 위해서는 작업장 구조나 환경적 특징과 관계없이 안정적인 통신을 제공할 수 있는 LoRa의 필요성이 대두되고 있음.
- 상용 LoRa 서비스의 경우 게이트웨이에서 서버까지는 SK LTE망을 이용하도록 되어 있음. 데이터의 관리 및 처리 역시 SK 내부 서버를 통해 이루어지게 되어 있음. 따라서 보안이 요구되는 조선/해양플랜트 작업장에서 자체적인 LoRa망을 구성하기 위한 Private LoRa 망 기술이 반드시 필요함.
- 선박 건조 등의 밀폐 공간, 특히 철골 구조로 이루어진 환경에서는 신호의 감쇄 및 반사파의 영향으로 인해 낮은 SNR 환경에서도 높은 디코딩 능력을 가지는 LoRa를 사용하더라도 원활한 통신이 이루어지기 어려운 환경으로 되어 있음. 이와 같은 통신 환경에서도 통신 안정성을 제공하기 위해서는 LoRa 표준에는 제공하지 않는 Relay 기능 등을 제공함으로써 통해 통신의 안정성을 보장할 수 있어야 함.

1. Private LoRa망 구축을 위한 LoRaTM 통신 모듈 End Device
- 산업 현장에서 센싱한 정보를 수집하는 장치에 LoRaWAN 프로토콜을 지원
- 통신 모듈레이션 방식은 LoRaTM을 사용해 LoRa Gateway 또는 LoRa Relay로 데이터를 전송하게 되고, LoRaTM 은 CSS 기술을 기반으로 저전력 장거리 통신 기능을 제공
- LoRaWAN은 표준에 정의된 Class A를 기본으로 지원하며, 요구되는 어플리케이션에 맞추어 통신 전달 방식을 변경할 수 있는 Class X 기술을 적용 가능
- AT 커멘트 기능을 통하여 LoRa End Device의 설정을 변경 가능

2. 음영 지역 극복을 위한 LoRa Relay
- LoRa End Deivce, LoRa Gateway 간 통신에 LoRaTM 모듈레이션을 지원함으로써 통신 음역지역을 극복
- Rx와 Tx를 각각 독립적으로 운용해야 하며, 2개의 LoRa 통신 칩으로 구성해서 실시간 통신 중계 환경을 제공
- 서로 다른 LoRa 통신 칩은 독립적으로 통신 채널을 구성할 수 있으며, 해당 채널을 통해서 송수신의 간섭 영향을 최소화 할 수 있음
- 상시 전원 및 배터리 구동이 모두 가능하며, 요구 상황에 맞추어 사용이 가능

3. LoRa 다중채널 및 이기종 네트워크 지원 LoRa Gateway
- 8개의 LoRa 채널을 동시에 사용하여 다수의 LoRa End Device 또는 LoRa Relay로부터 수신되는 데이터를 수집
- 관리자에 의해서 설정 가능한 2개의 채널 set(한 채널 set 당 4개의 채널 묶음)로 구성이 되며, 수신과 송신 기능을 지원
- LoRa 통신망으로만 네트워크가 구축이 어려운 경우나 대용량의 데이터와 같은 LoRa 통신으로는 처리하기 어려운 상황을 해소하는 이기종 통신 지원

4. Private LoRa 네트워크 서버 및 DB
- LoRaWANTM 기반의 통신 프로토콜을 처리할 수 있으며, Database와 연동하여 LoRa End Device를 통하여 수집된 정보를 저장
- LoRa End Device의 채널 관리, 단말 관리 기능을 제공

단계 : 6 기술의 성숙도란?

- 작업자 및 작업장의 상태정보를 안정적으로 수집할 수 있는 LoRa 표준 기반 네트워크를 자체적으로 운용하는 방법을 제공하고 Relay 등의 특수 기능을 통해 LoRa 표준이 제공하지 못하는 특수한 통신환경에서의 안정적인 통신을 제공함으로써 고위험 작업장에서 작업장/작업자 안전관리 시스템을 구축할 수 있도록 돕는다.

A. 기술명 : Private LoRa End Device 기술
개인보호장비들과 센서 및 통신이 필요한 단말 등에 설치되어 정보 수집하고 이를 CSS 기술 기반의 저전력 장거리 통신 모듈레이션인 LoRaTM을 사용해 LoRa Gateway 또는 LoRa Relay로 전달하는 하는 기능을 제공하는 기술

B. 기술명 : Private LoRa Relay 기술
LoRa End Deivce, LoRa Gateway 간 통신에 LoRaTM 모듈레이션을 지원하는 LoRa Relay을 통해 통신 음역지역을 극복하고 통신의 안정성을 제공하는 기술

C. 기술명 : Private LoRa Multi-channel Gateway 기술
8개의 LoRa 채널을 동시에 사용하여 다수의 LoRa End Device 또는 LoRa Relay로부터 수신되는 데이터를 수집하며 LoRa 통신망으로만 네트워크가 구축이 어려운 경우나 대용량의 데이터와 같은 LoRa 통신으로는 처리하기 어려운 상황을 해소하는 이기종 통신 지원 게이트웨이 기술

D. 기술명 : Private LoRa Network Server 기술
LoRaWANTM 기반의 통신 프로토콜을 처리할 수 있으며, Database와 연동하여 LoRa End Device를 통하여 수집된 정보를 저장하고 LoRa End Device의 채널 관리, 단말 관리 기능을 제공하는 기술
A. 기술명 : Private LoRa End Device 기술
1)기술문서
- Private LoRa 통신 시스템 요구사항 정의서
- Private LoRa 통신 시스템 End Device 설계서
- Private LoRa 통신 시스템 시험 절차서/결과서
2)소프트웨어
- Private LoRa End Device 소스

B. 기술명 : Private LoRa Relay 기술
- Private LoRa 통신 시스템 요구사항 정의서
- Private LoRa 통신 시스템 Relay 설계서
- Private LoRa 통신 시스템 시험 절차서/결과서
2)소프트웨어
- Private LoRa Relay 소스

C. 기술명 : Private LoRa Multi-channel Gateway 기술
- Private LoRa 통신 시스템 요구사항 정의서
- Private LoRa 통신 시스템 Multi-channel Gateway 설계서
- Private LoRa 통신 시스템 시험 절차서/결과서
2)소프트웨어
- Private LoRa Multi-channel Gateway 소스

D. 기술명 : Private LoRa Network Server 기술
- Private LoRa 통신 시스템 요구사항 정의서
- Private LoRa 통신 시스템 Network Server 설계서
- Private LoRa 통신 시스템 시험 절차서/결과서
2)소프트웨어
- Private LoRa Network Server 소스

비독점적 통상실시권 계약체결일로부터 5 년간 ※ 착수기본료(단위:천원)

구분	중소기업	중견기업	대기업
착수기본료	100,000	200,000	200,000
매출정률사용료(%)	1.25	3.75	5

2 개월 / 833.6 천원정(부가세 별도) 주) 세부기술 이전가능 : 매출정률사용료 동일, 단위:천원
- 1세부기술 : Private LoRa End Device 기술
중소 : 30,000 중견/대기업 : 60,000
- 2세부기술 : Private LoRa Relay 기술
중소 : 20,000 중견/대기업 : 40,000
- 3세부기술 : Private LoRa Multi-channel Gateway 기술
중소 : 20,000 중견/대기업 : 40,000
- 4세부기술 : Private LoRa NetworkServer 기술
중소 : 30,000 중견/대기업 : 60,000

기술개발 발표당시	울산공동연구실 유대승 (052-240-3023, ooseyds@etri.re.kr)
현재	울산지능화융합연구실 유대승 (052-240-3023, ooseyds@etri.re.kr)

기술이전실 안희진 (042-860-5784, ahj@etri.re.kr)