Rugged 환경에서의 RFID 적용 기술개발(철도산업 적용 사례를 중심으로)

Development of Dual‐band Active RFID tag and Application software for Smart Management of Railway

KIC시스템즈㈜의 걸어온 길

철도산업환경 분석

기술개발의 목표 및 실현능력

사업화 전략

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2 3

매출·제품군·인력1

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1997 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015

준비기1997~2007

성장기2008~2012

도약기2013~2015

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200

400

600

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32

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철도차량스마트 운영관리를 위한 듀얼밴드의 맞춤형 능동형 태그 및

응용SW 개발사업 : Rugged Active RFID Platform(RARP)

고 신뢰성 해양센서노드 및 센싱요소 기술 개발사업 : 수질, 수온,

탁도, PH 및 모니터링 개발

Active RFID개발사업 : IPv6, Security, 상호호환성, 제품 신뢰성이

확보된 Device와 인증가이드 개발

GLIS사업 : RFID 인프라의 신뢰성 확보를 위한

플랫폼과 서비스 개발·상용화

지속적인 R&D 개발활동을 통해상용화된 제품의 시장 전개

2

5


6

Domestic Government/Private Logistic IT Business ( Land/ Aviation / Shipping etc.)Domestic Government/Private Logistic IT Business ( Land/ Aviation / Shipping etc.)

Korea & Japan Logistics IT MarketKorea & Japan Logistics IT Market

Global Logistics MarketGlobal Logistics Market

CSDACSD

MATTS

Sensing Tag

SSI PlatformEdge Middleware

433MHz RFID Data & Rich Tag

KTM (Tag Manager)

900MHzActive Tag

Dual BandActive Tag

WCDMA, GPS/GLONASEnabled Device

Tracking ship location

Container Security Management

CSD Reader

Ship Finder

RTLS(ISO24730)

RTLS + RFID Device

M2M* + RFID Device

SensorConverged Device

Activitiesof Standards

Asset Tagfor u-City

Passive Active RFID

3

7

1 2

- 글로벌 물류거점 2차 사업 (국토해양부)- 글로벌 물류거점 3차 사업 (국토해양부)

HF/UHFReader

CSD(433MHz)

RTLSTAG

(2.4GHz)

M2M 공급실적

-GPS, WCDMA, GSM, GLONASS-온도, 습도, 조도, 충격 Sensor

- 내륙물류거점 사업 (국토해양부)- GLIS 글로벌 시범사업 (LGH)- GLOVIS CKD 물류사업 (글로비스)

- Rechargeable Battery 적용

- 항만효율화사업 (국토해양부)

- 고소차 상태 모니터링 (현대중공업)- 승선인원관리 (현대중공업)

3

8




사업화 전략

우리나라 규모 : 매년 약 5.5조원 수준(간선철도 약 4.4조, 지하철 약 1.1조원, 2010년)

철도차량 시장 규모 : 약 5,000억원, 우리나라 철도시장 규모 약 6조원

세계 시장 : 2010년 1,310억 유로, 약 210조원

(철도차량(56.8%), 인프라(32.1%), 시스템(11.1%))

선진국 수준의 고부가가치 철도핵심기술

에너지 효율성 향상을 통한 에너지 소비 259만 TOE/년 감소유지보수 기술 확보를 통한 운영비용 15%절감 및 기술 국산화친환경 철도시스템 구축을 통한 이산화 탄소 연간 2,774만톤 /년 감소철도의 경쟁력 확보를 통한 국가정책 목표인 수송분담율 20% 달성안전한 철도시스템 구축으로 1억 킬로미터 당 사고율 10% 감소

건설교통기술 R&D 중장기계획(2013~2017)

RFID산업에 있어서 철도산업의 의미 매우 흥미로운 시장

2012.10월 유지보수 관리활동 현황조사(서울메트로 군자차량기지, 군자차량사업소 정비팀, 검수팀, 자재팀)

조사결과- 유지보수효율화 및 체계적인 부품관리 노력의 흔적이 보임- 부품종류 및 내부연한이 상이 체계적인 관리필요- 부품 식별 불명확 작업자의 판단과 작업내용에 의존- 기술자료의 형태:문서보관 적시·적소 제공 및 공유가 힘듬

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바코드(Bar-code) 기반 자재관리시스템

RFID 적용 차량 편성번호 및 위치 인식

차량 편성번호 및 위치 인식

부품의 결함 및 운행정보 습득

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+변전실

전차선 DC1500V/AC 25KV

물리적 장애전기적 장애 운영의 문제 기술 안정성

• 다량의 전기적장애요인을극복하지 못함

• 진동, 열, 먼지, 기름, 수분, 쇳가루 등

• 열악한 환경

• 검수주기를유지할 배터리문제

• 연구개발 및 시험등의 절차 없이RFID 도입에 따른문제 발생시어려움

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도입시

여객수송현황 (국내 1위): 14억 5천만명 (38.1%)

시설규모현황 (세계 4위): 세계 130개 도시 7,020역

8,009.4km – 서울 4위(292역, 315.4km)

서울메트로 2011년 소개자료

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(36%)




사업화 전략

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• 듀얼밴드 능동형 RFID • 상태 모니터링• 8년 운용• 하드웨어 보안 IP 모듈

능동형 RFID 태그 키 관리 및인증 서버 구조도

Network Protocol

RTLS

ISO/IEC 24730 MAC/PHY

Session Layer

Data Elements (Presentation Layer)

Application

ISO/IEC 18000-6C & 24730RFID System Structure

Memory Management

RFID

ISO/IEC 1800-6CMAC/PHY

Fixed ReaderGateway

Mobile Reader

Tags

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1. 듀얼벤드 능동형 RF 설계/구현

2. 초소형 고 신뢰성 페키징 개발

3. 저전력 및 에너지 하베스팅 인터페이스 설계/구현

4. 보안 프로토콜 및 경량화 AES 모듈 개발

5. 철도산업 환경 애로 해결 기술

Dual-band Tunable Impedance Matching Circuit

High efficiency Rectifier Circuit

High efficiency charger Circuit

Energy Harvesting

2 StageWake-up

Load MOD/DeMODDigital Base-bandMicro Controller

Low powerTEMP sensor

Power storagePowerManagement

Dual-band Tunable Impedance Matching Circuit

ISO 18000RF

Transceiver

ISO 24730RF

Transceiver

ARM Processor

(build in ISO 24791 IF)

IEEE 802.15.4RF

Transceiver

TCP/IPInterface 보안 IP

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• 부품실장 및 패키징 기술• 듀얼 밴드 안테나•

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※관련 보유 원천특허• 격자형 전송라인루프안테나구조(등록번호 제10-1194070호)• 평판 격자형 전송라인 루프 안테나(출원번호:10-2011-0013923)• 페라이트를 이용한 PIFA 안테나(출원번호:10-2011-0047348)• 고자파용 페라이트 및 제조방법(출원번호:10-2010-107430)• 적층형 태그(출원번호:10-2011-0013923)

격자형 전송라인루프안테나구조

고 지향성 듀얼밴드 리더 안테나누설전류 제거용 Balun 및 편파기술

ISO/IEC 18047-4, 6RFID conformance test

methods

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열차편성정보열차편성정보

유지보수 이력유지보수 이력

BOM

3D CAD3D CAD

열차편성정보

유지보수 이력

BOM

3D CAD

운영기관시스템(RIMS, 고장진단분석시스템

ERP…)

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• 3D PLM 시뮬레이터• 모바일 단말 기반•• 신뢰성 높은 능동형 RFID 시스템

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• RFID 시스템 및 S/W 요구사항• 철도 환경성 지표• 검증과 현장 적용

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• 1차년부터 단계적 3차년에는 2호선(시험선)

•

• 솔루션 3종- 시뮬레이터- 모바일 경량화- AR,VR 지원

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기술 정의 및요구사항 분석

핵심요소기술상세설계 및

연구시제품 개발

적용부품선정 및서비스 모델 개발

철도 환경성지표설계

기술개발 가이드라인 도출

• 요구사항 정의서• 기능규격정의서• 시스템 구조설계서• 핵심요소기술 연구시제품• RFID 적용부품 선정 보고서• 현장적용 서비스모델 설계서• 유지관리 시스템 표준 모델• 관련 핵심 특허 4건, 논문 3건 확보

철도기반 고 신뢰성 RFID기반통합 유지관리 시스템

시제품 개발

테스트베드 구축실증실험

국내 기술 표준안 개발

• 시스템시제품 상세설계서• 시스템시제품 형상• 시스템시제품 통합/연동 시험결과서• 현장 실증실험용 테스트베드• 현장 실증실험 결과보고서• RFID기반 유지관리 시스템 기술표준안• 관련 핵심 특허 4건, 논문 3건 확보

철도기반 고 신뢰성RFID기반

통합 유지관리 시스템상용시제품 개발 인증체계

구축/운영가이드라인

테스트베드 구축현장적용

서비스 가동

국가표준 제안

• 상용시제품 형상• 시스템 통합/연동 시험결과서• 시범서비스 적용 현장 테스트베드• 시범서비스 현장적용 결과보고서• RFID기반 유지관리 시스템 기술표준• 특허(의장 등 포함) 8건, 논문 3건 확보

적용 적용 적용

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사업화 전략

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운영기관사업연계

타분야사업확대

국내 수행중인 사업과 연계하여 사업화 수행중인 국내 철도사업의 PM(사업관리), SE(시스템엔지니어링), O&M (운영 및 유지보수) 컨설팅,

관리/운영사업 프로젝트 추진과 연계

– 의정부 경전철 O&M 컨설팅, 부산-김해 경전철 O&M 컨설팅/관리운영, 수도권광역급행철도(GTX) 기술자문/제안설계용역, 김포도시철도 건설공사 사업관리, 대곡-소사 복선 전철, 열차다이아시스템(한국철도공사), 고속철도 통합정보시스템 (한국철도공사), 통합시설물관리시스템 (한국철도공사), 철도시설관리 표준화 사업(철도기술연구원), 위험정보분석 프로그램 개발 (한국철도기술연구원), 고속철도 CAI 시스템(철도경영연수원)

해외 운영기관 연계하여 사업화 해외 철도관계자 운영 및 유지보수 기술 교육 시 본 개발시스템 제안 및 도입 추진

– 해외 : 라오스 비엔티엔 철도건설, 인도 하이데라바드 메트로 O&M사업, 말레이시아 메트로 암팜라인 연장사업, 몽골울란바트르 메트로 프로젝트

국내 운영기관 유지보수 시스템 개발 및 사업화 국내외 철도 운영기관 차량 및 부품관리시스템 발주 시 본 개발시스템 적용 제시

자동차, 조선, 국방 등 타 사업분야 부품관리로 사업확대

정기적인 유지보수와 부품의 관리가 필요한 제조업 및 서비스업 등을 대상으로 부품의유지보수 체계의 개선 및 정보화가 필요한 분야로 사업 확대

중장비, 조선, 플랜트, 항공서비스, 선박운행서비스, 철도서비스, 건설물관리서비스 등

참여사사업과연계한해외사업추진

사업파트너와 연계를 통한 해외사업 추진

기 추진 사업파트너(일본 JR)와 연계를 통해 철도시설 및 차량 유지보수, 기타 기간시스템분야 유지보수 및 실시간 추적과 관련하여 사업화 추진

RARP

유지보수 효율화 국가 경쟁력

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감사합니다. 차정훈 ([email protected])

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Rugged 환경에서의 RFID 적용 기술개발(철도산업 적용 사례를 중심으로)

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