치매노인과 미아 쉽게 찾을 수 있는 GPS 시스템 개

KAIST 연구진이 무선랜이나 블루투스 등 무선신호 인프라가 설치되지 않은 곳에서도 치매 노인을 찾아낼 수 있는 ‘실내외 통합 위성항법장치(GPS) 시스템’을 개발했다. 이에 따라 길을 잃은 어린이, 치매 노인 찾기 등은 물론, 건설 현장이나 공장 건물 안전성 등에서도 활용될 수 있을 전망이다.

KAIST는 한동수 전산학부 지능형 서비스통합 연구실 교수 연구팀이 전 세계 모든 건물에서 위치 서비스를 제공할 수 있는 범용 실내외 통합 GPS 시스템 ‘카이로스(KAILOS)’을 개발했다고 12일 밝혔다.

카이로스는 서비스 범위를 소수의 특정된 건물에서 벗어나 전 세계 모든 건물로 확장했다. 앞으로는 무선 신호가 부재한 건물에서도 범용적인 실내외 통합 GPS 위치인식 서비스가 가능해질 전망이다.

연구팀은 실내외 전환 탐지 AI 기법과 건물 출입구를 탐지하는 AI 기법을 통합시킨 센서퓨전 위치인식 기법을 개발했다. 해당 기법들은 건물 출입구 탐지, 층 탐지, 계단·엘리베이터와 같은 랜드마크 탐지 기법이 보행자 항법 기법(PDR)과 연계돼 작동한다.

구체적으로 GPS 신호와 관성 센서로부터 얻어지는 신호를 활용해 사용자가 진입하는 건물을 판별하고, 건물에 진입하는 시점과 위치를 실시간 탐지하는 기법 등이 고안됐다. 건물 내에서는 기압과 관성 센서로 계단·엘리베이터를 이용한 수직 이동이 탐지되고, 기압 정보를 활용해 층을 탐지하는 기법도 개발됐다.

이와 함께 연구팀은 GPS, 와이파이, 블루투스 신호 칩과 관성 센서, 기압 센서, 지자기 센서, 조도 센서 등을 통합시킨 위치 전용 사물인터넷(IoT) 태그도 제작했다. 개발된 태그에 장착된 GPS 센서는 위성에서 직접 수신되는 L1 신호뿐 아니라 건물에 반사되는 L5 신호도 처리할 수 있다.

또 위치 태그만 있으면 LTE 신호가 제공되는 전 세계 어느 건물에서도 실내외 구분 없이 위치 추정이 가능하고, 추정된 위치에 기반한 다양한 실내외 통합 위치기반 응용 서비스를 개발할 수 있다. IoT 태그는 실시간 서비스 조건이 완화된 환경에서 배터리 충전 없이 수일 동안 서비스를 제공할 수 있다.

한동수 KAIST 전산학부 교수. [KAIST 제공]

아울러 연구팀은 스마트폰에서 구동되는 실내외 통합 GPS 앱도 함께 만들었다. 향후 도시 및 국가 수준의 라디오맵이 구축되면 신뢰도 높고 정확한 실내외 통합 GPS 서비스를 할 수 있다.

한동수 교수는 “카이로스 실내외 통합 GPS 시스템은 위치 인프라가 설치되지 않은 건설 현장과 공장 건물에서 개발된 시스템의 기능과 성능을 평가하는 6차례의 개념 증명 과정도 수행해 상용화 가능성을 입증했다”며 “어린이나 치매 노인 보호 뿐만 아니라 건설 현장, 조선소, 제철소와 같은 공장 작업자의 안전에 적용이 쉽고, 소방관이나 경찰의 도움이 필요한 구조 요청에도 신속하게 대응할 수 있다”고 말했다.

한편, 이번 연구는 방위사업청의 재원을 받아 국방과학연구소의 지원(미래도전 국방기술 연구개발사업)으로 수행됐다.