유비쿼터스 해양환경 관측 센서 개발 기획연구

유비쿼터스 해양환경 모니터링 센서 개발 기획 및 연구 글로벌 제품경쟁력을 갖춘 해양환경관측용 신규 센서 개발 및 상용화

사업개요

추진배경

운영 해양학 구현을 위한 글로벌 해양관측망 구축 국립해양관측망(KOOS)이 초기 운영에 돌입했다.

[그림 1-1] u-Korea 기본계획(2006)의 비전 (자료: 정보통신부, 2006)

새로운 해양환경관측센서의 필요성

해양관측시스템에 필요한 센서로는 용존산소, 질산염, 암모니아, 요소 등 다양한 전기화학적 센서와 탄소나노튜브 센서가 해양에서 사용될 것으로 예상된다. 질문 4) 한국에서 새로운 개념의 해양관측센서 개발이 필요하다고 생각하십니까?

질문 5) 해양화학 및 해양생물에 필요한 해양관측용 센서가 국내에서 개발된다면 어떤 아이템이 개발되어야 한다고 생각하십니까?

선박의 총용존유기탄소 및 총알카리도를 측정하는 방법으로 널리 사용되고 있다. NDIR을 이용하여 이산화탄소의 분압을 측정하는 방법은 과학 연구에 널리 사용됩니다. 물 입자 산란을 사용하여 탁도를 측정하는 센서가 널리 상용화되었습니다.

비디오 플랑크톤은 식물성 플랑크톤 입자의 전방 산란을 측정합니다.

[표 1-2] 용존산소 센서의 현황 (자료: Daly et al., 2004)

여건변화와 전망

해양관측대는 건설비가 많이 들고 유지보수가 어려운 특성을 가지고 있다. 새로 개발된 센서는 표준 프로토콜을 따라야 하며 이러한 기존 관측 플랫폼과 호환되도록 개발될 것으로 예상됩니다. 새로운 관측 장비의 개발을 최우선으로 해야 하며 다양한 현장 플랫폼의 운영 기술을 확보해야 합니다.

새로운 관측센서의 개발은 앞으로 구축될 해양관측시스템을 혁신하는 주요 요인이 될 것이며, 엄청난 부가가치를 창출할 수 있는 새로운 시장을 여는 원동력이 될 것으로 기대된다.

개발 타당성 분석 및 평가

시장성 평가

해양 환경 센서 및 모니터링 관련 시장 규모. 그러나 해양 영역에서 바이오센서의 응용은 거의 없다. 해양환경 센서 및 모니터링 시장 내에서 개별 장비에 대한 시장 예측은 매우 어려우며, 향후 개발될 신규 센서의 시장 규모 예측은 더욱 어렵다.

시장 조사 결과는 전체 시장 규모를 파악하여 신규 센서 개발에 미칠 수 있는 영향에 따라 새로운 시장을 얼마나 개척할 수 있는지를 판단하는 간접 자료로 활용될 수 있다.

[그림 2-1] 2005∼2011년의 전세계 해양관측시스템 시장 규모 예측(백만불) (자료: Douglas-Westwood, 2006)

활용도 평가

물리적 매개변수의 순위 화학적 매개변수의 순위 생물학적 매개변수의 순위 기상통계 순위 국가통계 순위 건강/이용통계 순위 연안해양관측시스템의 주요 측정항목 분석.

GOOS(Global Ocean Observing System)의 COOP(Coastal Module) 설계에서 해양 데이터 및 정보를 이용하여 최대 사용자 그룹에 필요한 최소 관측 요소를 찾아 공통변수를 도출하였다(UNESCO-IOC, 2003).

기술 수준 평가

새로운 해양환경관측 센서는 Argo Drifter, 글라이더 또는 부표에 장착할 수 있을 정도로 작아야 하며, 초저전력 소모로 설계되어 배터리로 6개월에서 3년까지 장기간 사용할 수 있어야 합니다. 가능하면 하나의 센서나 장비로 여러 대상을 측정할 수 있어야 하고, 전통적으로 사용되던 기존 측정 방법과 높은 상관관계와 선형성을 가져야 한다. 센서는 자가진단 기능이 있어야 하며, 고장이 났을 경우 자동으로 처리하고 자가 치유 기능이 있어야 합니다.

새로 개발된 해양환경관측센서의 현장성능 검증을 위해서는 실험단계 또는 R&D단계에 있는 항목을 선정하는 것이 바람직하다.

[그림 2-3] 해양관측망의 다양한 해양관측 플랫포옴 (자료: Dickey, 2002)

문제점 분석 및 해결방안 도출

지식재산권 문제로 인해 외국 연구기관과의 공동연구 방식으로 새로운 관측 장비를 개발하는 데는 한계가 있다. 해상감지센서 개발에 앞서 철저한 시장조사와 타당성 분석이 선행되어야 상용화 및 개발이 성공할 수 있다. 해양관측용 센서를 개발하는 업체는 대부분 자금력이 부족한 중소기업이기 때문에 제품 개발 후 해외 마케팅 지원이 필수적이다.

아마도 시장 진입의 핵심은 새로 개발된 센서가 현장의 기존 제품보다 훨씬 더 나은 동작, 정확도 및 정밀도로 작동할 수 있음을 직접 입증하는 것입니다.

연구개발 추진계획

연구개발 목표

추진전략

현장 성능 검증을 위한 테스트베드 설치 및 운영 개발된 시제품 및 상용화된 센서 제품의 성능을 장기간에 걸쳐 현장에서 테스트할 수 있도록 테스트베드를 구축 및 운영합니다. 신개념 센서가 조기에 시장에 진입할 수 있도록 국제협력을 통해 해외 테스트베드에서 성능 검증 실험을 진행합니다.

개발된 센서를 Global Ocean Observation Network 및 미국 IOOS에 무료로 기증하여 성능을 입증합니다.

세부 연구개발 과제 도출

단계별 추진계획

사업규모

해양환경 및 생태계 요소 실시간 관찰에 필요한 신규 센서 상용화를 통해 관련 기술을 기업에 이전 GOOS(Global Ocean Observation Network)의 기본원칙인 ①장기적, ②체계적, ③비용 효율적, ④일상적인 해양환경관측을 구현하여 해양환경의 변화와 추이를 정확하게 예측하는 최신기술 확보 저농도, 생물 오염, 진동 및 부식성과 같은 극한 환경을 극복하여 해양 모니터링 네트워크의 운영 노력을 줄입니다.

국가해양관측망 기본계획에 따른 운영해양시스템 구축계획

연구개발 결과의 활용방안 및 기대효과