indoor location tracking

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기술정보유통의 중심 FirstSteptoTechnologyInformation www.firstep.or.kr 기술시장정보 로봇용 위치인식 모듈 (위치인식,자연표식,인공표식,지능형로봇) 2008.12 정보제작기관 ( ): 한국부품소재산업진흥원 장현덕([email protected]) 본 자료는 기술평가정보 유통 활성화를 지원할 목적으로 작성된 것으로서, 본 자료에 수록 된 내용은 신뢰할만한 자료로부터 얻은 것이나, 그 정확성이나 완전성을 보장할 수 없습니 . 따라서 본 자료는 어떠한 경우에도 법적 책임소재에 대한 증빙자료로 사용될 수 없습니 . 또한, 본 보고서의 내용을 인용하고자 하는 경우에는 반드시 그 출처가 기술평가정보유통시 스템임을 밝혀야 합니다.

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Page 1: Indoor Location Tracking

기술정보유통의 심

FirstSteptoTechnologyInformation

www.firstep.or.kr

기술시장정보

로 용 치인식 모듈

( 치인식,자연표식,인공표식,지능형 로 )

2008.12

정보제작기 (명):한국부품소재산업진흥원

장 덕([email protected])

본 자료는 기술평가정보 유통 활성화를 지원할 목 으로 작성된 것으로서,본 자료에 수록

된 내용은 신뢰할만한 자료로부터 얻은 것이나,그 정확성이나 완 성을 보장할 수 없습니

다.따라서 본 자료는 어떠한 경우에도 법 책임소재에 한 증빙자료로 사용될 수 없습니

다.

한,본 보고서의 내용을 인용하고자 하는 경우에는 반드시 그 출처가 기술평가정보유통시

스템임을 밝 야 합니다.

Page 2: Indoor Location Tracking

목 차

I.기술성 분석············································································································1

1.기술(제품)의 특징··································································································1

가.개 요··················································································································1

나.용 도··················································································································2

2.기술 동향·················································································································3

가.국내 기술 동향································································································5

나.해외 기술 동향······························································································10

II.시장성 분석·········································································································13

1.시장 특성···············································································································13

가.시장 정의········································································································13

나.시장 개요 특성························································································13

다.시장 진입 장벽······························································································15

2.시장 황···············································································································17

가.국내 시장 동향······························································································18

나.해외 해외 동향······························································································21

3.환경 분석···············································································································24

가.경쟁 황········································································································24

나.정비 지원 기술개발 로드맵··································································25

Ⅲ.참고 문헌············································································································26

Page 3: Indoor Location Tracking

그림 목차

그림 1.실내용 치인식 모듈 ···········································································1

그림 2.인공 표식 방식의 치인식모듈·······························································2

그림 3.나인티시스템의 iGS-U테그 비컨······················································6

그림 4.지능로 용 치인식센서 모듈 StarGazerTM·······································6

그림 5. 치인식센서모듈,StarGazerTM 한ID를지닌Passive랜드마크······7

그림 6.코 포인트 추출 결과···············································································7

그림 7.물체 데이터베이스(좌) 인식 결과(우)···············································8

그림 8.지도 작성 결과·····························································································8

그림 9.물체 데이터베이스·······················································································9

그림 10. 치추정 결과·····························································································9

그림 11.UpennOmni-CameraSLAM &EvolutionRoboticsvSLAM······12

그림 12. 치인식기술 시장 특징·········································································13

그림 13.Fiveforce모형 분석··············································································15

그림 14. 내 치 식 듈 시 주체 ·····································19

그림 15.국내 표 로 용 치인식 모듈 시장 구성 체계도·······················19

그림 16.세계 로 시장 망···············································································21

그림 17.지능형로 기술 로드맵 (지식경제부)··············································25

Page 4: Indoor Location Tracking

표 목차

표 1.로 용 치인식 모듈의 분류 개요·······················································4

표 2.로 자기 치인식기술 분야별 국내로 기술수 ·································5

표 3.국내 기술개발 황·······················································································10

표 4.해외 주요국의 비젼기술기반 치인식 모듈개발 황·························12

표 5.Five-forcesmodel··························································································17

표 6. 치인식 제품의 국내 시장 규모·······························································20

표 7. 치인식 제품의 국내 생산 동향·······························································20

표 8. 치인식 제품의 국내 시장 망·······························································21

표 9.세계 국내 로 시장 망·······································································21

표 10.세계 국내 로 센서 시장 망·························································22

표 11.세계 국내 로 용 치인식센서·모듈 시장 망···························22

표 12. 치인식 제품의 세계시장 규모·······························································23

표 13. 치인식 제품의 세계시장 망·······························································23

Page 5: Indoor Location Tracking

- 1 -

I.기술성 분석

1.기술(제품)의 특징

가.개요

로 용 치인식 모듈은 최근 지능형․모바일 로 에서 사용되는 자기 치 인식 모

듈을 말한다.매니풀 이터와 정해진 Line을 이동하는 기존 산업용 로 과는 달리 지

능형․모바일 로 은 자율주행기술이 필요하며 정해진 서비스를 인간에게 제공하기

하여 여러 가지 센서를 사용하여 환경구조 와 환경변화를 감지하며,로 스스로 자기

치를 인식하는 기술이 일체화된 H/W S/W 모듈이다.

특히 실내에서 사용되는 치인식 기술은 실외에서 사용되는 GPS 는 DGPS의 개

념과는 달리 다양한 고정 ,동 장애물,실내 구조물 등을 정 한 오차 이내로 측정

해야하는 문제 이 존재한다. 재 시장에 출품되는 부분의 로 용 치인식 모듈은

실내용 치인식 모듈에 해당되며,본 문서에서는 실내용 치인식 모듈에 한하여 언

하고자 한다.

<그림 1.실내용 치인식 모듈 >

최근 모바일 기능이 장착된 지능형 로 산업이 확 되면서 인간에게 편리한 서비스

를 제공하기 해 로 이 자기 치인식을 우선 수행해야 한다.자기 치를 인식하는

것은 로 서비스를 수행하기 한 기본 기능이나 기술 ,비용,환경 인 요인에 의하

여 좀처럼 극복되지 않는 보틀넥 기술에 해당한다.

치인식 모듈은 연구기 , 학,산업체 반 으로 많은 인력과 시간을 투자하여

개발하고 있으며,기술 선도성은 있으나,가격 기술신뢰성,기술완성도 면에서 부족

하여 실용성에 한 장벽이 있다.그러나 최근 다양한 센서의 개발과 마이크로 로세

서의 연산능력 등의 향상으로 청소로 등의 모듈에 탑재되어 제품이 생산되고 있다.

Page 6: Indoor Location Tracking

- 2 -

재 개발되고 있는 자율이동 로 을 한 자연표식 (SW기반,HW의존 ) 인공표

식(설치물)기반 치인식 기술들은 최 화 porting,고사양 HW,설치/Calibration

신뢰성 문제로 인하여,기업들의 로 상품화에 용하지 못하고 있으며,다양한

치 이동성 기반 로 응용 개발이 되고 있으나 소비자의 기 수 을 충족하고 있지

못하고 있다.로 상품화에 용될 수 있는 지능형 로 치인식 기술의 부재는 로

산업화의 보틀넥으로 작용 되고 있는 상황이라고 할 수 있다.

치인식기술은 지능형로 (개인, 문 서비스)의 완성도를 가름하는 핵심 기술로서

산업화의 걸림돌이 되고 있는 수요자의 가격 인 수용도와 성능의 만족도를 동시에 해

결할 수 있는 로 산업 활성화의 핵심 기술이며,고기능/ 가격 치인식 모듈의 개발

은 로 의 수요를 획기 으로 창출 할 수 있는 기술이며 이러한 기술을 바탕으로 개인

서비스 로 이 각 가정으로 보 되는 매 역할을 할 것으로 상된다.

인간 삶의 질 향상과 련된 산업이 미래 기술로서 부각되고 있다.이러한 개념에 부

합하는 웰빙 패러다임으로서 지능형 로 이 주요한 기여를 할 것으로 상됨에 따라

치인식 기술 한 반드시 필요한 기술이며 지능형 로 산업계가 우선 으로 풀어야

할 숙제임에 틀림없다.

나.용도

지능형 로 의 치인식 모듈의 목 인 사용자의 개입 없이 스스로 환경을 분석하고

로 이 자기 치를 환경 속에서 인식하여 로 이 인간의 명령을 수행하는 기본 정보로

활용하게끔 하는 것이다.로 은 공간상에서 2차원 치 정보와 방향정보를 가지거

나 3차원 치정보와 방향정보를 가질 수 있으며,주 환경에 한 지도를 가지고 있

을 수 도 있다.

IR인공표식방식 개념도(왼쪽), 카메라상의 이미지(오른쪽)>

<그림 2>인공 표식 방식의 치인식모듈

Page 7: Indoor Location Tracking

- 3 -

2.기술 동향

지능형 서비스 로 의 행동기능을 한 자율주행을 구성하는 핵심기술인 자기 치인

식 기술은 지능형 서비스 로 의 인간에 한 서비스 제공을 한 핵심 공통 기술이므

로,선진기술 비 취약한 로 원천기술에 해당되며 선진국에서는 산업 국방 안보

차원에서 극 인 투자를 시행하여 기술개발이 진행되고 있다.

지능형 서비스 로 의 개발 상품화를 한 보틀넥 기술인 자율주행에 필요한

치감지 기능이 센서와 함께 모듈화가 이루어지면,이를 기반으로 로 작업제어 기술

들의 비약 인 발 으로 연결되며,로 자율주행 자기 치 인식기술에 해 개발

된 원천·공통 기술은 타 산업분야의 지능화에 활용 가능하며 산업 반에 걸쳐 기술

효과가 지 하다.

재까지 개발되어오고 있는 지능형 자기 치인식 기술의 문제 인 환경 응성을 확

보하기 한 핵심 알고리즘 센서모듈의 개발을 통해 다양한 로 시스템에 신속하

게 용이 가능하도록,인식 신뢰도를 갖춘 공통 랫폼의 개발을 통해 로 자율주행

원천 기술의 경쟁력을 확보할 수 있으며,지능형 서비스 로 의 지능요소와 함께 로

의 핵심 기능을 정의할 수 있는 로 자율주행에 특화된 자기 치 인식 기술의 확보를

통해 자율주행 기술의 원천성을 확보할 수 있다.

주행기술이 핵심을 이루는 청소로 ,정보서비스로 등 가정용/개인용 로 의 체

서비스 성능을 좌우하는 로 이동기술의 기능을 구 하는 자기 치 인식 기술의

개발을 통해 로 시스템 구 기술의 신뢰도를 높일 수 있다.

RF신호기반 치인식 기술은 향후 유비쿼터스 정보 네트워크와 병행한 표 화 기술

로 홈 네트워크,의료용등 다양한 응용이 가능할 뿐만 아니라 상기반 치인식 기술

은 인간지능과 같이 궁극 으로 달성해야할 기술로 상신호처리 뿐만 아니라,계산지

능, 학, 상하드웨어 등 많은 련 분야의 연구를 진할 수 있다.

Page 8: Indoor Location Tracking

- 4 -

<표 1>로 용 치인식 모듈의 분류 개요

상 치 식 시스템 술

개 과술내 능* 수 비고

수동

NorthStar(ER,미 )

천 에 spot 생

projector

Detector/ 치

차 ± 10cm

차 ± 5deg

6 X 6 m / o n e

projector

projector 치없

집안 사 가능

Non-planar 천

사 가능

(약60$, 10만

개 )

eVac 청

StarGazer(하 닉,한

)

천 에 공 식 착

상 치 식

3mm 내 복

2X2m/1 식 미 해치는 착

물 치 없

치/Calibration없

는 사 편리

Non-planar천 사

가능

애물 환경에 향

지 않는 시스템

(152만원/ea)

공 식 사 한 주

행 치

공 식 천 착

상 치 식

차 ± 4cm

차 ± 5deg개 진행과

능동

StarLite(한 , ETRI)

신 공 식

천 착

상 치 식

차 ± 5cm

차 ± 1deg

10X10m 공간

스마트 랜드마크

치 식

PSD RFID

식 치 식

차 ± 10cm

(PSD )개 진행과

식 시스템 신 (4개)

수신 /각 신

터 거리측

차 ± 3cm

10X10m 공간개 진행과

Indoor GPS 시

스템 (나 티시스템,

한 )

차 ± 2cm

15X15m 공간

(약200만원

/ea)

ERSP-vSL

AM(ER, 미

)

상 연 식

상 연 식

식/매핑 통한 치

차 ± 30cm

차± 10deg

(2fps)

신뢰 는 치

식 (filter 산 문

)

10fps 상 처리

도 ( 상 )

플랫폼 식

Loop closing 문

해결 한

exploration 능

가 시스템

사 가능

가 드 시

스템 가능

Dynamic 환경

가능

상 PC SW 듈 (HW ,

포 /시스템 화 문 )

홈 니터링 시스템

( 본, PC에 상 )

청 / 경비

치 식

상 연 식

상 연 식

식/매핑 통한 치

빠 처리시간

차 ± 20cm

차± 8deg

(5fps)

개 진행

IR스캐

사 한

치 식

거리/ 상 보 합

상/거리

연 식 / 식

고가

고가 HW 시스

템 필

차 ± 35cm

차± 8deg개 진행

시 스 템 에

가능한

가형

치 식

가 엔코

가 거리

( PSD , 개

당 약 5,000원)

형화 환경 가

한 시스템

차 ± 20cm

(40평형 아 트, 미끄

러짐 없는 닥환경)

닥환경에 향

지 않는 치 식

시스템

형화 지 않

환경에 가능

한 시스템

개 진행

Page 9: Indoor Location Tracking

- 5 -

가.국내기술동향

<표 2>로 자기 치인식기술 분야별 국내로 기술수

분야 기술 항목 기술

수분류 분류 소분류

자율이동

치인식

기술

인식기술

지도작성 ▼RF기반 치인식 ▽

인공표식 시각기반 치추정 ▽자연표식 시각기반 치추정 ▼

센서기반 치인식 ▼지도작성 치 동시 추정 (SLAM) ▼

학습기반 치추정 ▼

(범례:● 우월,◎ 다소우월,○ 동등,▽ 다소부족,▼ 부족)

□ 국내 업체로는 (주)나인티시스템에서 개발한 iGS(그림 3),한국LPS에서 개발한

U-SAT가 있음.iGS의 경우 치정 도는 ±10cm,방 각은 ±2°임.양사의 제품 모

두 블록확장이 가능하여 넓은 역에서 사용이 가능하나 비컨의 크기가 비교 크

고 가격이 싸지 않아 가정용도로 사용하기에는 부담이 따른다.

<그림 3>나인티시스템의 iGS-U테그 비컨

□ 하기소닉에서는 고정 치인식을 한 복합 (Natural+Artificial)Landmark기술

을 개발하 음.세계최고의 정 도,편의성,경제성을 지닌 것으로 검증된 인공표식

(artificailpassivelandmark)을 활용한 기술인 치인식센서·모듈 StarGazerTM을

확장,응용한 vision기법을 사용하 다.

기존 치인식센서·모듈 StarGazerTM은 ID를 지닌 landmark를 천장에 붙이는 반

면 이 기술은 실내 한정된 공간의 벽면에 부착하여 StarGazerTM에 채용된 camera

(야간 이용이 가능하도록 외선 감지가 가능한)로 인식하여 치의 기 는

치교정 표식으로 삼는다. 한 동시에 동일 카메라에 인식된 로 주 의 자연표

식 (naturallandmark)을 분석하고 인공표식과 연계하여 치와 방향을 산출한다.

Page 10: Indoor Location Tracking

- 6 -

<그림 4>지능로 용 치인식센서 모듈 StarGazerTM

<그림 5> 치인식센서 모듈,StarGazerTM 한 ID를 지닌 Passive랜드마크

□ CV-SLAM(CeilingVision-BasedSLAM,서울 )

천장을 향해 수직으로 MonocularCamera를 설치하고,여기서 획득한 상을 통해

형 등,천장의 무늬 등에서 코 포인트를 근거로 한 특징 을 추출하고,이를

KalmanFilter에 용하여 로 의 치를 구하는 알고리듬을 개발하 다(그림

참조).최근에는 KalmanFilter 신에 좋은 성능을 보이는 ParticleFilter를 용하

여 치인식을 수행한다.

Page 11: Indoor Location Tracking

- 7 -

<그림 6>코 포인트 추출 결과

□ VisualObject와 RobustSonarFeature를 이용한 가정환경에서의 실용 인 SLAM

기법 개발(포항공 )

스테 오 비 센서를 이용하는 시각 불변 특징 과 특징량에 기반한 물체인식 기

법과 음 센서를 이용한 선 형상 추출 기법을 조합하여 가정환경 내에서

의 SLAM 기술을 구 하 다.

<그림 7>물체 데이터베이스(좌) 인식 결과(우)

Page 12: Indoor Location Tracking

- 8 -

<그림 8>지도 작성 결과

□ LocalizationofaMobileRobotUsingSIFT-basedObjectRecognitionandMCL

Technique(고려 학교)

가센서인 단일 카메라와 IR Scanner의 융합으로 이동로 의 강인한 치추정을

구 하 다.단일 카메라를 통해 얻은 상에 SIFT를 용하여 특징 을 구하고 이

를 매칭한 값과 IRScanner를 통해 얻은 물체의 Profile정보를 융합하여 역 치

추정을 구 하 다.

<그림 9>물체 데이터베이스(좌) 인식 결과(우)

Page 13: Indoor Location Tracking

- 9 -

<그림 10> 치추정 결과

<표 3>국내 기술개발 황

구분 기술명개발

단계개발 내용 개발주체

비컨기반

치인식모듈

상용화

RF 음 기반 치인식 나인트시스템

음 비컨 기반 치인식 한국LPS

복합 랜드마크

인식

비컨의 고유 외선 반사 상을

인식하여 치추정하기소닉

비 기반

자율주행Pilot

비 기반 자율주행 청소로 LG 자

CV-SLAM 기반 자율주행 서울 학교

비 기반 자율주행 경비로 다사로

치/물체인

식 알고리즘기술검토

G-RIF기반 특징 추출

매칭기술KAIST

MCL기반 치인식 고려 학교

SARG물체인식 기법 서울 학교

물체/범주 인식 KIST

DoW 기반 특징 추출기술 KETI

※출처 :지능형 로 경제성 평가 보고서 2007.산업자원부,“지능형 로 산업의 기반조성을 한 종

합지원체계 구축 기획보고서”,2004,산업자원부,“제2차 로 산업정책포럼”,2007.

Page 14: Indoor Location Tracking

- 10 -

나.해외기술동향

□ 치인식 기술의 국외동향으로 미국 DARPA에서 주최하는 그랜드챌린지 회는 로

차량이 사막이 아닌 실제 도시거리를 주행하여 성능을 검증하는 회로서 이 회 참

가 의 치인식 기술 수 을 간 으로 로 의 치인식 기술에 비교할 수 있다.

□ 2004년 1회 회의 경우 142마일(229km)을 완주한 로 차량은 없었으며,7마일

(11km)를 주행한 로 차량이 가장 많은 주행거리를 기록했고,2005년 회의 경우

스탠퍼드 학 이 131마일(210km)을 7시간의 기록으로 우승을 하 다.

□ 미국 MIT의 경우 음 센서만을 이용하여 SLAM 알고리즘을 개발하 다.100m

주행시 40cm 정도의 오차를 보임. 이 센서를 사용한 경우 치 오차는 2cm 정

도 으나 이 센서가 고가라는 단 이 있다.

□ 독일의 Freiburg 학에서 역지도를 사용한 지도작성과 주행에 한 알고리즘을

개발.400m 주행 후 5개의 순환구간에 한 지도를 작성한다.역시 고가의 이

센서를 사용 하 다.

□ 미국 CMU의 경우 16개의 음 어 이 센서를 이용하여 치인식,지도작성,자

율주행에 한 알고리즘을 제안하 다.정 이고 주변이 직선 주로 구성된 환경에

서만 작동함.다른 제안방법은 확률 계산방법을 사용하는 치인식 알고리즘을

제안,미리 지도가 주어져야 하고 이 센서를 사용해야 한다.

□ 호주의 Sydney 학의 경우 외부환경에서 나무를 Landmark로 활용하며 Extended

KalmanFilter기반의 SLAM 모듈을 개발. 이 센서가 사용되며 치오차는 약

50cm 이하,나무 랜드마크가 검출되지 않는 역에서 성능이 감소하 다.

□ 미국 Upenn 학 GRASP연구소에서는 각의 Omni-Camera를 사용한 Vision시스

템을 기반으로 로 의 자율 주행 기술을 연구하고 있다.Optical-Flow를 기반으로

엔코더 값을 고려하여 오차를 정 보정하여 주행하는 방법을 채택하고 있으며 연

구된 알고리즘을 Soc화 하여 단일 보드에 탑재된 임베디드 모듈에 응용하는 연구를

진행하고 있다.

□ 미국의 EvolutionRobotics사의 NorthStar는 국내에서 유진 로보틱스사에 의하여 쥬

피터에 용되어 상용화 되었으나 인공 표식을 제공하는 설치물을 부착하여야 하는

Page 15: Indoor Location Tracking

- 11 -

단 이 있다.이를 극복하기 하여 자연표식기반의 SLAM을 제공하고 있으나 이식

성 고사양 H/W 의 필요로 함에 따라 로 에 분리된 HostPC형태의 제품으로

연결되어 시장에 진입하고 있는 상황 이다.

□ 엔코더의 치추정 오차를 보정하여 치기반 실내용 로 의 서비스를 창출하기

하여 학,연구소 기업에서 자연표식을 이용한 SW모듈 가의 인공표식(설

치물)기반 센서모듈을 개발하여 가형 청소로 을 심으로 제품에 용하고 있

으며, /고가의 로 제품을 한 설치물이 필요 없는 자연표식 기반 치보정

SW 기술이 연구되고 있다.

<그림 11>UpennGRASPOmni-CameraSLAM &EvolutionRoboticsvSLAM

기술명 개발단계 개발 내용 개발주체

Vision기반 SLAM

SDK상용화

ERSP® :vSLAM단일 카메라 기반

자율주행모듈美 ER사

SIFT추출기법캐나다 British

Columbia 학

NorthStarTM Vision 인공표식( 외선)기반

치인식美 ER사

Cricket Pilot비 과 음 센서를 융합한

치정 도 향상 기술美 MIT 학

SURF(SpeededUp

RobustFeatures)

기술검토

회 변화에 불변하는 특징 감지기술스 스 ETH

ZurichDescriptor를 생성하는 방법 벨기에 Leuven사

AdaptiveScene

Dependent

Filters(ASDF)

실시간으로 이미지 세그멘테이션의

학습 기술

독일

Bielefeld 학

<표 4>해외 주요국의 비젼기술기반 치인식 모듈개발 황

※출처 :http://ieeexplore.ieee.org,http://www.ibm.com/ibm/licensing/,지능형 로 경제성 평가 보고

서 2007.산업자원부,“지능형 로 산업의 기반조성을 한 종합지원체계 구축 기획보고서”,2004

Page 16: Indoor Location Tracking

- 12 -

II.시장성 분석

1.시장 특성

가.시장 정의

치인식 기술은 공간상에서 이동로 의 좌표와 방향을 악하는 것으로 자율주행과

같은 치기반 서비스의 기본 제가 되는 핵심기술이며, 재 개발되고 있는 자율이

동 로 을 한 자연표식 (S/W기반,H/W의존 ) 인공표식(설치물)기반 치인식

기술들은 최 화 porting,고사양 H/W,설치/Calibration 신뢰성 문제로 인하여,

기업들의 로 상품화에 용하지 못하고 있으며,다양한 치 이동성 기반 로

어 리 이션 개발이 제한되고 있다.

<그림 12> 치인식기술 시장 특징

나.시장 개요 특성

소비자의 기 수 을 충족할 수 있으며,로 상품화에 용될 수 있는 지능형 로

치인식 기술의 부재는 로 산업화의 Neck-point가 되고 있는 상황이다.

일반 으로 사람들은 평소에 치인식의 필요성을 느끼지 못하므로 매우 쉬운 것으

로 생각하는 경향이 있어,로 에 한 소비자의 기 수 과 재 기술수 과의 괴리

가 매우 크게 되는 원인의 하나 이다.

궁극 으로는 인간지능과 같이 내부센서를 통해 얻은 주변정보를 역지도 데이터베

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이스와 정합함으로서 역 치를 인식하는 고 지능 기술이 필요하나,환경 변화에

한 처 능력 부족으로 인해 신뢰성 있는 결과를 얻지 못하고 있다.

따라서 환경변화에 처 가능하도록 환경정보 뿐만이 아닌 보다 정확한 로 의

Internal속성을 추정함으로써 치보정 신뢰성을 증가 시킬 필요가 있으며,이에 한

센서 보정 알고리즘의 새로운 개발이 필요한 실이다. 치인식 기술은 컴퓨터에

서 운 체제에 해당하는 기반기술이므로, 와 같은 기술 한계 들이 극복된다면,로

개발 Thirdparty업체들은 신뢰성이 확보된 치인식 기반기술을 바탕으로 다양한

환경에서 다양한 수 의 치기반 서비스 어 리 이션을 개발할 수 있다.

따라서 재의 단순 반복 인 왕복 주행에서 벗어나 소비자의 다양한 기 수 을 맞

춤으로써 소비자의 구매력을 자극할 수 있는 제품군 개발이 가능하게 되기에,향후

문서비스,개인서비스를 한 지능로 은 가정은 물론 실외(Field)에서 인간과의 인터랙

션,인지기능을 기반으로 다양한 이동,조작기능이 강조되는 만큼 치인식 기술의 완

성도가 문서비스,개인서비스 로 의 산업화 시장 활성화에 결정 인 역할을 할

것으로 상된다.

로 의 자율주행 기술을 기반으로 지능형 로 은 가사 지원로 ,노약자 지원로 ,

교육용 로 등 가정용/개인용 서비스 로 을 비롯하여 유해물질 핸들링이 필요한 재

난방재로 ,국방로 ,인명구조로 등 Filed로 의 형태가 될 것이며,이 분야는 지

능형 서비스 로 의 핵심 응용분야로써 일본 로 공업회가 발표한 로 시장 측에

의하면 향후 3년 후부터 비약 인 성장이 기 되는 시장으로 측된다.

지능형 서비스 로 의 자율주행 기술은 기계, 기· 자,S/W,제어,재료 등 다양한

분야의 첨단 기술의 선도가 가능하며,자기 치인식 자율주행 기술의 로 용

과정을 통해 타 분야의 연구방향을 선도 할 수 있으며,자동차,지능가 ,스마트 홈

등 산업 반에 걸쳐 지능화 기술 이 가능하다.

로 자율주행 센서 기술 용되는 지능형 서비스 로 은 국내 산업 여건상 매우

합한 분야이며,새로운 아이디어를 바탕으로 세계를 상으로 상품을 개발하고,사업을

개시킬 수 있는 고부가가치의 수익을 창출할 수 있는 분야이며,2015년,세계시장

유율 15%,지능형로 산업 시장규모 100억불 달성이 상된다.

2006년도 연간 약 100만 (WorldRobotics2006집계)의 가정용 서비스 로 이 시장

에 공 되었고,향후 기하 수 인 성장이 상되는 로 제품개발에 필수 으로 사

용되는 기술인 로 자율주행 핵심 기술인 자기 친인식 기술개발 제품 국산화로

인하여,수입 체 국내 로 생산 기업들의 국제 가격/품질 경쟁력 확보로 인한

시장선 확 가 가능하다.

정통부 URC로 ,청소,경비 등 Mobility기반 서비스를 제공하는 다양한 로 제품에

서 가격 성능 기 수 을 충족시킬 수 있는 치인식 시스템의 부재로 신뢰성 있는

상용 제품이 이루어지지 않는 상황을 Breakthrough할 수 있으며,최근에는 다양한

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환경 가격 별 치인식 기술이 개발되어,가격 성능 비를 만족할 수 있는 어

리 이션 개발을 가능하게 함으로써,로 제품에 한 소비자의 기 수 을 맞출

수 있는 상용제품 출시로 연결 수 있을 것으로 기 된다.

다.시장진입장벽

○ 로 용 치인식 모듈 FiveForce모형 분석

<그림13>Fiveforce모형 분석

체재 체 비스 협

신규진 협

매자

비 매

공 매

부품공급자

l A 기술/장비

l B 기술/장비

l C 기술/장비

l D 기술/장비 등 대체품

l 초기 투자비용 등

의 잠재진입자의

위협 요인을 정리

잠재 진입자 l 높은 철수장벽

l 제품의 차별화 정도

l 사업자간 동질성 등

기존 산업내 경재자의

위협요인을 정리

산업경쟁자

기존 기업들간의 경쟁

□ 산업 경쟁자

-로 용 인지모델기반 비 을 이용한 치인식 기술시장은 아직 태동기의 시장으로

서 경쟁기업은 많지 않은 상태이지만 일본,미국 등의 선진 기업 연구 기 에서

는 15년 부터 본 기술 개발에 열 해 왔으며,이에 따라 선진 기술 특허를 확

보 한 상태로서 기존 산업에서의 핵심 부품 공 자로서의 상을 로 에서도

할 태세이다.따라서 국가 산업의 발 경쟁력 확보를 해서는 산학연 모두 각

핵심 부품 개발을 한 집 투자가 필요한 상황이다.

-로 시장이 성숙 되는 단계에서는 많은 센서,모듈,시스템,S/W 업체에서 사업

에 참여 할 것이며,따라서 그 경쟁이 심화 될 것으로 상되며 이에 따라 기술 발

의 가속화 등의 정 인 요소와 가격 경쟁 심화 등의 부정 인 요소가 함께 나

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타날 것으로 단 되고 있다.

□ 잠재 진입자

-일본의 경우에는 아직 세계 시장이 성숙되지 않아 그 수 의 정도를 정확하게 악

하지 못하고 있으나 상당한 기술 수 을 확보한 것으로 단되고 있으며 이에 따

라 시장 성숙 시 일본 기업들의 치인식용 핵심 부품에 한 시장 유율은 매우

높을 것으로 단됨. 한 재는 참여 하고 있지 않지만 치인식기술의 시장은

지능형로 산업의 성숙 시 로 기능의 Upgrade와 서비스 제공 특화를 해 매우

매력 인 시장으로서 많은 기업들의 참여가 상되고 있어 규모의 경제가 실

될 것으로 단된다.

□ 부품공 자

-부품 공 자의 경우 센서,메커니즘,SoC경우에는 경쟁력이 심화 되어 수요자의

구매력이 앞서는 시장이 형성 될 것으로 단되지만 환경에 한 강인성을 보유한

특수 비 센서에 해서는 공 자의 우선권이 주어져 높은 가격 가 형성 될 것

으로 단되며 알고리즘 개발은 각 기업의 경쟁력을 갖는 핵심 기술로서 내부에서

이루어질 것으로 단 되고 있다.

- 한 치인식기술 알고리즘의 성능도 요하지만 로 시스템과의 Interface기술

역시 핵심 기술로서 이에 한 최 화 노력이 경쟁의 한 요소로 작용할 것으로

단된다.

□ 수요자

-개인서비스용 로 을 비롯하여 부분의 지능형 로 에는 이동기능을 보유하기

해 필수 인 치인식모듈이 채택될 것으로 상되며 필요 요구 특성에 따라 그

정도는 달라질 것임.조작서비스를 제공하기 한이동 랫폼의 치인식 성능은

정 도가 요할 것이며,안내 청소와 같이 공간 이동이 요시되는 로 시스템

의 경우 정 도 보다는 이동 신뢰성이 요시 될 것으로 추정된다.

- 한,차세 로 의 활성화 단계에서는 가격 인 측면이 구매의 요소로 작용

할 가능성이 많아 모든 기능을 갖춘 치인식 모듈보다는 용될 로 의 기능에

맞춰 최 화된 모듈이 사용 되고,기본 표 제품에 옵션 형태의 부가기능을 추가

한 형태의 시장이 형성될 것으로 단됨.따라서 수요자의 요구에 따른 주문 생산

방식 형태가 주류를 이룰 것으로 보인다.

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-비 기반 치인식을 체할만한 제품이 없고 기술 인 진입장벽이 높고 시장의

성숙이 늦어 질 경우 진입 업체의 수가 한정 될 수가 있어 수요자 입장에서만 시

장이 형성 되지는 않을 망이다.

□ 체품

-정해진 이동 기능만을 가지는 지능형서비스 로 의 경우 외부 환경에 기계 인

Guide를 두거나,센서를 공간내에 모두 설치하여,이동작업을 수행할 수 있으나,

차세 지능형서비스로 은 독립형으로 자율 주행 기능을 가져야하므로,인간에

한 서비스 제공을 해 치인식 기능은 필수 이기에 향후 체품은 없을 것으로

사료된다.

<표 5>Five-forcesmodel

요소 내부경쟁자 잠재경쟁자 수요자 공 자 체품

정도

(상, ,하)강 하

2.시장 황

지능로 의 3 기능 외부환경을 스스로 인식(Perception)하고 단(Cognition)하며

자율 인 동작(Mobility& Manipulation)할 수 있는 기능이 있어야 하며,정확한 치

인식을 하여 내부센서와 외부센서를 동시에 사용하게 되며 엔코더와 같은 내부센서

정보를 이용하되 오차를 감안하여 외부센서를 이용하여 치를 보정하는 방식이

주로 사용되고 있다.

지능로 의 용분야에 따라 문서비스용,개인서비스용,제조업용으로 분류할 수

있음.이 동작(Mobility& Manipulation)이 핵심 기능이 되는 문서비스용,개인서

비스용 로 의 경우 치인식 기술의 완성도가 제품의 완성도를 결정할 만큼 요한

역할을 한다.

치인식 기술이 지능로 산업화의 Bottle-neck의 원인으로 지 되고 있는 상황에서

모듈형태로의 제품은 표식(Beacon)의 형태에 따라서 분류할 수 있으며,RF-IDtag혹은

반사물질인 인공표식을 벽이나 천장에 부착하여 로 에 장착된 인식모듈을 이용하여

치를 인식하는 방식으로 표 인 제품으로 (주)하기소닉의 StarGazerTM 이 시

임. 치인식을 한 면 확장측면에는 장 이 있으나,Shadowing문제와 인공표식을

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부착해야 하는 이 불편함이 있다.

IR조명 Spot을 로젝터에서 천정 역으로 조사하고 용 디텍터에서 인식 하여

치를 추정하는 방식의 제품으로 EvolutionRobotics사의 NorthStar® 모듈이 상용화되

어있다.

치인식 HRI 응에 유리한 카메라를 이용하여 자연표식 인식 기반의 제품으로

는 EvolutionRobotics사의 ERSP®제품이 SDK형태로 출시되었음. 방 단일 카메라를

기반으로 SLAM 기능을 갖추고 있다.

치인식 기능이 요한 문서비스용,개인서비스용 지능로 에 탑재하여 가격 비

성능을 만족할 제품은 재까지 없으나,향후 문서비스,개인서비스를 한 지능로

은 가정은 물론 실외(Field)에서 인간과의 인터랙션,인지기능을 기반으로 다양한 이동,

조작기능이 강조되는 만큼 치인식 기술의 완성도가 문서비스,개인서비스 로 의

산업화 시장 활성화에 결정 인 역할을 할 것으로 상된다.

가.국내시장 동향

재 국내에서 생산되는 로 의 자율주행용 거리(장애물)감지 센서는 음

외선을 이용한 센서의 단품을 수입하여 로 의 어 리 이션에 맞추어 모듈형태를 구

성하는 형태를 이루며 개발되고 있는 상황이며,로 HW에 의존 이지 않은 고가의

독립형 음 장애물 감지 센서 모듈을 하기소닉(주)등의 산업용 센서 시스템 회

사들이 로 용의로 개발하고 있다.

국내 치감지 센서 모듈은 학,연구소 기업에서 자연표식을 이용한 SW

인공표식(설치물)기반 센서모듈을 개발하고 있으나,상품성을 갖춘 로 제품 개발에

연결되고 있지 않고 있는 상황이다.

국내 치인식용 모듈시장은 크게 아래와 같이 5주체로 분류가 가능하다.

1.부품공 자

2.모듈생산업자

3.1차사용자

4.2차사용자

5.고객

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<그림 14>국내 로 용 치인식 모듈 시장 주체 분류

치인식 분야에서 완제품 수 의 국내기업은 재 인공 Landmark기반의 치인식

을 해 고유의 Landmark생성 기술과 이의 수신 기능을 내장한 Localization센서모

듈을 제공하는 (주)나인티시스템과 (주)하기소닉 등을 들 수 있으며,아직 참여하지 않

고 있으나,각 요소별 부품 모듈을 생산하고 있는 잠재 시장참여자 로 을 생

산하는 수요자는 형성이 되어있는 상태이다.

치인식을 한 S/W Package의 경우,시장 참여자는 E/R등이 S/W Package모듈

의 강자로서 자리매김 상태이며, 재 v-SLAM 제품을 물체인식 S/W Package와 함께

제품으로 매 이다.

치인식용 센서에 한 시장참여자로는 국내에는 삼성 기,LG이노텍 등이 국내의

표 인 회사이며,비 모듈 등 임베디드 시스템 벨의 시장참여자는 벤처기업인

넥스트아이,시냅스 이미징 등이 있다.

<그림 15>국내 표 로 용 치인식 모듈 시장 구성 체계도

삼 전기삼 전기 ㈜㈜나 티시스템나 티시스템

Indoor GPS

ERER

SLAM S/W

ERER

NorthStar

㈜㈜하기 닉하기 닉

StarGazer

LG LG 전전

청 로

진로보틱스진로보틱스

비스로

다사로다사로

경비로

한울로보틱스한울로보틱스

안내로

메가비전메가비전

Embedded Vision Module

비 기반비 기반

위치인식위치인식시장시장

향후 세계 시장과 마찬가지로 국내시장 한 2010년 이후 지능형로 시장이 확 되

면서 이동형 서비스로 의 핵심 기능을 구 하는 제품으로 용이 활발히 이루어 질

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것이며,S/W Package와 더불어,외부 Landmark를 기반으로 하는 치인식 센서모듈

제품 한 큰 성장을 보일 것으로 상된다.

○ 국내시장 규모

<표 6> 치인식 제품의 국내 시장 규모

(단 :물량-천 , 액-억원)

구분 2001년 2002년 2003년 2004년 2005년 2006년 2007년

물량 24 31 36 42 50 62 77

액 189.0 247.5 290.7 337.5 399.6 499.5 615.3

※출처 :산업자원부,“로 산업조사통계”,2006.12

산업자원부 “헬스 어 &엔터테인먼트로 ”기획보고서,2006.

자정보센터 (EIC)"로 시장통계“,2006

○ 국내시장 동향

<표 7> 치인식 제품의 국내 생산 동향

(단 :물량- , 액-억원)

구분 구분 2001년 2002년 2003년 2004년 2005년 2006년 2007년

생산물량 8,663 3,225 11,250 14,175 18,113 22,388 26,313

액 69.3 25.8 90.0 113.4 144.9 179.1 210.5

수출물량 - - 1,125 1,350 1,800 2,250 2,938

액 - - 9.0 10.8 14.4 18 23.5

수입물량 14,963 7,088 23,963 26,663 30,038 37,800 47,663

액 119.7 56.7 191.7 213.3 240.3 302.4 381.3

※출처 :지능형 로 경제성 평가 보고서 2007,

산업자원부 “로 산업 조사통계”2006.12

자정보센터 (EIC)"로 시장통계“2006.

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○ 국내시장 망

<표 8> 치인식 제품의 국내 시장 망

(단 :물량-천 , 액-억원)

구분 2008년 2010년 2012년 2014년 2016년 2018년 2020년

물량 169 315 1,447 1,935 2,891 6,379 14,033

액 1,349 2,520 11,574 15,480 23,130 51,030 112,266

※출처 :지능형 로 경제성 평가 보고서 2007,

산업자원부 “로 산업 조사통계”2006.12

자정보센터 (EIC)"로 시장통계“2006.

나.해외시장 동향

지능로 용 개별 부품의 시장규모 악은 정확한 근거 데이터를 제시하는 것은 어렵

지만 국내외의 여러 기 에서 제시한 로 시장에 한 측을 가지고 추정해볼 수 있

다.지능형 서비스 로 의 핵심부품이 되는 센서시장은 로 시장의 10%,이 치인

식 센서가 차지하는 비 은 센서부품들의 30%,즉 체로 시장의 3% 정도의 비 을

차지할 것으로 추정해볼 수 있다.많은 보고서에 지능형 서비스 로 시장은 향후 8년

내에 가 시장을 추월할 것으로 상하고 있는데 2007년도에 산업자원부에서 발표한

보고 단기핵심기술개발사업 보고자료 산업기술로드맵에서는 IFRWorldRobotics

2002,21CFAVision(‘02년),국내정보편람(‘03년)보고를 인용해 발표한 바 있다.

이 보고서에 따르면 세계 로 시장은 2010년 1,500억불,2020년 5,000억불에 이를 것

으로 측하고 있다.2007년도 자신문에서 보도한 JRA자료 인용에 따르면 많게는

2010년 1,800억불,2020년에 1조4000억불 시장으로 측하기도 한다.

□ 시장 규모

구분 2001년 2002년 2003년 2004년 2005년 2006년

액 0.06 0.54 0.6 0.67 0.72 0.96

<표 9>세계 국내 로 시장 망

(단 :억불)

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<그림 16>세계 로 시장 망

[007.1.19 자신문] [2007.1.16 자신문]

따라서 로 시장의 3%로 부품시장을 추정하면 치인식 센서,모듈의 세계 국내

시장은 다음 표에 나타낸 바와 같이 측된다.즉 2010년 세계시장 45억불,2020년 150

억불로 성장할 것으로 측된다.

□ 시장 망

구분상 시장규모

2010년 2020년

세계 시장 규모 (억불) 150 500

한국 시장 규모 (조원) 1 10

<표 10>세계 국내 로 센서 시장 망

(로 시장의 10%)

구분상 시장규모

2010년 2020년

세계 시장 규모 (억불) 45 150

한국 시장 규모 (억원) 3,000 30,000

<표 11>세계 국내 로 용 치인식센서·모듈 시장 망

(로 시장의 3%,센서시장의 30%)

※ IFRWorldRobotics2002,21CFAVision(‘02년),국내정보편람(‘03년)(산업자원부

단기핵심기술개발사업 보고자료 산업기술로드맵에서 발췌)

Page 26: Indoor Location Tracking

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□ 지능형 로 에 용되는 치인식 제품의 추이를 살펴보면 2002년 5.4억불 규모에

서 2003년 6.0억불로,2004년에는 6.75억불로 년 평균 15%의 성장세를 나타내고 있

으며,최근에 들어 치인식 Package형 S/W 센서모듈 등이 시 되고 있다.

□ 2010년 이후 지능형서비스로 시장이 기하 수 으로 확 될 것으로 상되고 있

으며,90% 이상의 서비스로 의 이동기능 구 을 해 치인식 제품이 용될 것

으로 상되어,2012년 360억불,2014년 1,080억불의 시장을 형성하고 이 후 연평균

약 20%의 성장률을 보이며 시장 확 를 이룰 것으로 상된다.

○ 세계시장 규모

<표 12> 치인식 제품의 세계시장 규모

(단 :물량-천 , 액-백만불)

구분 2001년 2002년 2003년 2004년 2005년 2006년 2007년

물량 75 675 750 843 900 1,200 1,400

액 0.6 5.4 6.0 6.75 7.2 9.6 11.2

※출처 :산업자원부,“로 산업조사통계”,2006.12

산업자원부 “헬스 어 &엔터테인먼트로 ”기획보고서,2006.

자정보센터 (EIC)"로 시장통계“,2006

○ 세계 시장 망

<표 13> 치인식 제품의 세계시장 망

(단 :물량-천 , 액-억불)

구분 2008년 2010년 2012년 2014년 2016년 2018년 2020년

물량 2,150 2,850 4,500 13,500 15,750 19,500 23,200

액 17.2 22.8 36.0 108.0 144.0 156.0 185.6

※출처 :산업자원부,“로 산업조사통계”,2006.12

산업자원부 “헬스 어 &엔터테인먼트로 ”기획보고서,2006.

자정보센터 (EIC)"로 시장통계“,2006

Page 27: Indoor Location Tracking

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3.환경 분석

가.경쟁 황

지능형 서비스 로 의 자율주행을 한 핵심기술인 자기 치인식 기술은 서비스 제

공을 한 지능형 로 의 고유 기술이며,시장창출에 필수 인 행동능력을 결정하는

기술로 로 공통 핵심 기반기술로 기술 완성도의 확보가 시 하다.

지능형 치인식 기술은 서비스로 공통기술임과 동시에 수요자 Needs를 만족시키

기 한 로 성능 Criteria를 결정하는 로 의 산업화에 필수불가결한 돌

(Breakthrough)기술이기 때문에,정부의 과감한 선투자를 통한 원천·핵심기술 확보 노

력이 필수 이다.

로 자기 치인식 기술은 다양한 로 에 공통 으로 활용 가능한 공통기반기술임에

도 불구하고, 재 서비스로 특화되어 개발되고 있는 여러 로 개발과제 (성장동력,

론티어,부품,지역 등)에서 산발 으로 개발이 이루어지고 있다.

이 게 로 공통 핵심 인식 기술에 한 R&D에 연간 400억원을 투자하고 있으나,

사업별 칸막이 구조로 인해 로 자기 친인식 기술과 같은 로 공통 핵심 요소 기술

에 한 체계 인 로 R&D 략수립이 어려운 계로 로 공통 랫폼의 용을

한 체계 통합 개발 략이 요구된다.

지능형 자기 치 인식기술은 지능형서비스로 단일 제품을 개발하기 한 공통 원

천 기반기술임과 동시에,로 application별로 공통 으로 용 가능한 기술이기 때문

에 원천기술 확보를 한 패키지형 지원이 시 하다.

공통기반 기술인 지능형 자기 치 인식기술의 개발은 지능형 서비스로 의 기 시

장 창출을 유도하기 해 략기술개발사업을 통해 기존 사업체계를 개편,기업이 공

동으로 결과를 활용할 수 있는 핵심기술 공유체제로 추진 필요하다.

로 자기 치인식 기술은 높은 기술 난이도로 인하여,다양한 로 제품의 수요가

있음에도 불구하고,민간기업이 독자 으로 치인식 원천·핵심기술을 개발하기에는 역

부족인 상황이다.

로 치인식 기술과 같은 기술투자가 막 하게 이루어져야 하는 기술을 민간 기업

을 통해 제품화하기에는 로 산업기반 연구축 량이 부족한 상황에서,기술 투자

로 인한 높은 제품원가 등 시장 진입장벽을 해결하기 해 정부 차원이 략기술개발

사업을 통한 지원이 필요하다.

Page 28: Indoor Location Tracking

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나.정부지원 정부 기술개발 로드맵

비 센서기반의 로 자기 치인식 기술은 치인식의 기반을 이루는 로 환경 지

도의 효율 생성 장 기술이 우선시 되며,비 센서를 비롯한 여러 센서들의 융

합을 통해 지도구축을 한 다양한 데이터 Structure의 구축 방법 개발이 시도되고 있

는 단계이다.

효과 인 로 자기 치 인식을 한 환경지도 생성기술과 이를 통한 치 오류수정

치인식 알고리즘 기술개발이 필요함을 정부에서도 극 으로 인식하고 처하고

있다.

<그림 17>지능형로 기술 로드맵 (지식경제부)

Page 29: Indoor Location Tracking

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Ⅲ.참고 문헌

[1]지능형 로 개발 보 진 법안 과 산업자원 원회 검토 보고서

[2]지능형 로 경제성 평가 보고서 2007.지식경제부

[3]“지능형 로 산업의 기반조성을 한 종합지원체계 구축 기획보고서”,2004,(구)

산업자원부,

[4]“제2차 로 산업정책포럼”,2007.

[5]로 발 잔략,2008,신성장동력기획단 신산업분과 로 소 원회

[6]로 통합로드맵 기술체계도,2008,지식경제부

[7]지능형 로 2008,산업은행

[8]지능형 로 의 시각시스템 기술,2007년도 산업기술동향 분석,한국산업기술평가

[9]유망 자부품 기기 황분석,“가정용로 기기”, 자부품연구원 사업기획개발센

터,2007

[10]“최근로 산업 트 드와 망“,EIC,티엔티