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사회 안전 로봇을 이용한 시큐리티 시스템
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사회 안전 로봇을 이용한 시큐리티 시스템
  • CCTV뉴스
  • 승인 2011.08.05 00:00
  • 댓글 0
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안명석
과장
myungseok@samsung.com
삼성테크윈(주) Security Solution 사업부
SI사업팀 시스템/플랫폼 기획 담당



최근 시큐리티 시스템에 대한 시장의 다양한 수요와 적용 사례가 증가하고 있다. 수요처의 요구사항을 만족시키기 위해 여러 가지 장비들을 적용하고 운용하는데, 최근 사회 안전 로봇을 함께 운영하여 사용자의 요구를 만족시키는 경우가 생겨나기 시작하고 있다.

1. 일반적 시큐리티 시스템

9.11 테러 이후 각종 테러를 효과적이고 지능적으로 대비해야 한다는 목소리가 높아지고 있다. 기존의 고정형 카메라와 센서 중심의 감시 시스템은 침입자 탐지 등 특정한 이벤트가 존재할 경우 센서의 알람이나 카메라의 영상으로 그 이벤트를 관찰한다. 하지만 사용자는 카메라와 센서의 한계 성능으로 자세한 관찰이 쉽지 않고, 모니터링이 되더라도 수동적인 이상의 무엇인가를 하는 것은 쉽지가 않다. 이런 이유로 가깝고 적극적으로 관찰하고, 대처하고자 하는 사용자의 욕구가 증가하기 시작했다.

기존의 경비 산업의 패러다임은 80년대의 인경비 산업, 90년대의 수동형 무인경비 산업이었다. 21세기에는 네트워크 기술이 발전하면서 보안 시스템도 아날로그 카메라의 영상을 단순히 저장을 하고 관찰하는 형태에서 네트워크 카메라에서 데이터를 처리하는 형태의 시스템으로 발전을 하게 되었다. 영상압축 기술에 의해 원격 전송 기능으로 원격으로도 통제시스템 운영이 가능해지고 다양한 센서연동, 모바일 기능 등이 추가되어 유비쿼터스 기반의 발전을 하게 되었다.

보안 시스템이 약 30년 만에 큰 발전이 있었으나 제한된 위치에 고정으로 설치되는 센서와 카메라 장치들 때문에 입체적 감시 및 통제가 어려운 문제가 여전히 존재하였다. 또한 완벽한 감시와 감시 차원을 뛰어 넘는 예방으로의 기능 확대가 가능한 통제 시스템 구축의 필요성이 대두되면서 기존에 비해 복잡한 시스템을 보다 안전하고 쾌적하게 운용하기 위한 시스템 설계가 필요하게 되었다. 이를 위해 각종 영상분석 기술을 이용하여 영상 데이터를 지능적으로 관리하여 더 많은 카메라 영상을 관리하고, 각종 센서의 데이터를 수집하여 융합보안을 실현하려는 노력들이 지속적으로 진행되고는 있지만 기존의 시스템으로는 적극적인 예방 등의 목적을 달성하기는 어려웠다.
이런 이유로 수동형 보안·감시 시스템에 로봇을 동시에 운영하는 로봇 시스템의 개발이 시작되었다.

2. 사회 안전 로봇

사회 안전 로봇은 사회의 안전을 유지하기 위한 다양한 기능을 가진 로봇과 운영을 위한 인프라를 통칭한다. 사회의 안전을 위한 기능을 가진 로봇은 [표 1]과 같이 경비, 재난감시 및 복구 등의 다양한 기능을 수행한다. 이 로봇들은 각각의 목적에 따라 사건/사고의 상황 관찰, 감시, 복구 등의 기능을 수행한다. 이를 위해 로봇은 이동 및 운송 기능뿐만 아니라 집단을 구성하기도 하고 군집지능에 의해 다수의 로봇을 효율적으로 운용하며 기존의 시큐리티 시스템과 연동되는 기능도 포함되기도 한다.

사회 안전 로봇 분야에서 가장 많은 실용화가 시도 되는 부분이 감시/경비 로봇 분야이다.

감시/경비 로봇이란 지능형 서비스 로봇 중 경비를 주 목적으로 제작된 로봇으로, 경비 시스템과 연동하거나 독립적으로 제한적인 지역의 감시/보안 임무를 담당한다. 또한 재산과 인명을 위협으로부터 보호하는 기능도 제공하는 경비 서비스 로봇이다.

이 로봇의 적용 범위는 군용, 가정용, 빌딩용, 주요 시설용으로 범위를 한정할 수 있으며 최근 가정에서는 청소 기능 다음으로 필요성이 대두되고 있으며 빌딩용으로는 인경비 대체 수단으로서, 주요 시설용은 군사 범위에서 사회 전반적으로 개발 필요성과 요구가 증대되고 있다. 감시/경비 로봇은 인간에게 안전과 안심이라는 서비스를 제공한다는 차원에서 편의만을 제공하는 기본 서비스보다 더 높은 신뢰를 줄 수 있다. 그래서 고급 서비스 산업으로서 폭발적인 수요 잠재력을 보유하고 있다고 할 수 있다.  

3. 사회 안전 로봇을 이용한 시큐리티 시스템

3.1 시스템 구성
 
 사회 안전 로봇을 이용한 시큐리티 시스템은 [그림 2]와 같이 지역을 효율적으로 감시, 경비 활동을 수행하기 위하여 카메라를 포함한 각종 센서, 그리고 다양한 목적을 수행할 수 있는 로봇, 그리고 전체를 관장하는 중앙 통제 시스템으로 구성된다.
이 시스템은 목적과 크기에 따라 기본 사회 안전 로봇 시스템과 다양한 계층을 가진 사회 안전 시스템으로 설계가 가능하다. 이를 위해 시스템의 확장성과 로봇의 다양한 기능이 시큐리티 시스템과 원활히 연동될 수 있는 호환성이 매우 중요하다. 연동을 위해 카메라와 각종 센서의 동작과 로봇의 운영을 위한 시나리오는 단순히 시스템을 운영하는 것뿐만 아니라 상황의 관찰, 상황의 전파/복구/대처 등의 내용이 포함된다.

3.2 중앙 통제 시스템(Main Control System)

중앙 통제 시스템은 시큐리티 시스템과 각종 로봇을 통합하여 연동 운영하기 위해 구성된다. 통상 시스템 통합을 위한 주 제어 서버, 데이터 저장소, 클라이언트와 지능형 영상분석을 위한 영상 분석 서버(video analytic server)를 지능형 영상 감시 시스템으로 정의한다. 여기에 출입통제/침입탐지 등 다양한 기능을 가진 서버 등을 포함하여 중앙 통제 시스템을 완성한다.

중앙 통제 시스템에 로봇을 운영하기 위해 로봇운영 서버가 포함이 되는데, 이 서버는 로봇의 운영을 책임지면서 중앙 통제 시스템에 로봇을 연동시키는 것을 목적으로 한다. 로봇은 기존 시큐리티 시스템과 다르게 직접 이동하거나 움직여서 사용자가 원하는 데이터를 수집하거나 침입자 등을 제압하는 기능을 가지고 있기 때문에, 로봇의 운영 시나리오와 기존 시큐리티 시스템과의 원활한 연동이 핵심 기능으로 정의된다.

주 제어 서버와 클라인트(client)는 전체 경비 시스템의 통제, 시스템 설정 등 중앙 통제 시스템의 운영을 담당한다. 주 제어 서버는 각 시스템 간 명령, 상태 파악과 각 시스템간 연동, 상위 시스템으로의 상황 전파를 주도한다. 클라이언트는 시스템 운용에 필요한 서버의 각종 상황 정보 설정 등 운용자가 상황에 적절한 대응이 가능하도록 UI를 제공하며, 이는 Video display server를 통해 각종 표시장치에 효과적으로 출력된다.

영상분석 서버(Video Analytic Server)은 침입자 등을 탐지추적, 감지 등 다양한 영상분석 기능을 내장하여 각종 이벤트를 발생시킨다. 이 이벤트를 이용하여 로봇의 이동 등을 지시할 수 있도록 시스템이 설계 된다. 여러 대의 지능형 감시 카메라는 해당 감시 지역을 주기적으로 감시하면서 이동 물체를 탐지하여 이동 경로를 추적하거나 영상을 실시간으로 전송하여 대형 시스템에 사용자가 효과적으로 볼 수 있도록 영상을 출력한다.

침입 탐지 서버는 실내·외의 감지 센서들을 통합 관리하여 각각의 센서로부터 전송되는 신호를 처리하여 해당 지역의 정보를 전송한다. 실내·외의 다양한 종류의 센서들을 적용할 수 있도록 다양한 인터페이스를 제공한다. 실내의 움직임 및 화재 감지, 가스 누출, 원자력 발전소의 방사능 누출 감지뿐 아니라 외곽 펜스의 월책, 굴토, 절단을 감지한다. 이 이벤트 역시 로봇과 시나리오 연계를 하여 로봇을 운영하게 된다.

3.3 로봇 시스템과 운영 시나리오(Robot Manager)

로봇운영 시스템은 지능형 영상 감시 시스템과 함께 중앙 통제 시스템을 구성하여 로봇의 통제, 관리의 역할을 수행한다. 로봇으로부터 전송된 영상 및 상황 정보를 화면에 표시하고 각종 감시 시스템과 연동하여 상황에 적절하게 대응한다. 다수의 로봇을 효율적으로 제어하고 상호간의 정보 교환 및 상황 정보를 인지하며, 로봇으로부터 취득한 영상으로 이동물체 추적경로와 우선순위를 결정하고 상황 이해 및 인지를 통해 추가 대응을 지령한다.

로봇 시스템은 wireless mesh network와 같은 무선망을 이용하여 다수의 로봇을 제어하고, 중앙 시스템과의 통신상의 장애 발생을 대비해 WCDMA 등 back-up 통신망을 준비해 놓는 것이 일반적이다. 로봇의 정확한 제어를 위한 위치 추정을 위해 실외 고정밀 위치 추정용 베이스 스테이션이 디지털 GPS, RF장비 등 위치 추적 센서를 활용하여 로봇의 실내외의 위치를 얻는다. 로봇 운영 s/w는 중앙 통제 시스템과 좌표 정보를 공유하여 이상 상황 발생 위치, 로봇의 출동위치 파악 등 시스템 연동과 로봇 운영 시나리오를 활용한다.

로봇 시스템과 연동 운영되는 사회 안전 로봇은 실내외의 다양한 환경에서 운영되기 위해 다양한 기능들을 사용한다. 환경에 강한 카메라와 laser 센서 등을 이용하여 침입을 감지하고, 침입자에 대해 위협, 자기방어, Anti-masking 그리고 층간 이동을 위한 엘리베이터 버튼 조작 등의 기능을 가진다. 로봇통제 시스템과는 AP Zone간의 상호 운용성을 확보하여 Seamless 기반 통신방식을 사용한다. 침입자에 대한 위협을 위한 램프나 비살상 무기 등도 설치를 하며, 출동 요원과 휴대폰 및 PDA로 원거리에서 로봇의 영상을 수신 받아 경비구역의 상황을 모니터링 할 수 있는 Mobile 통신 기능을 적용하여 원격 영상 전송 서비스도 지원한다.

휴대용 소형 경비 로봇의 경우, 사람이 접근이 어렵거나 위험한 환경에서 대상 지역의 정보를 확인하고 적절한 대응을 위하여 효과적이다. 영상 카메라를 장착한 휴대용 소형 경비 로봇은 차량 밑과 같이 사람이나 중대형 로봇이 접근하기 어려운 협소지역, 위험지역 등의 정찰 및 경계가 가능하다. 또한 건물 붕괴와 같은 재난 현장의 생존자 탐색용, 가스나 방사능 오염도 측정, 위험물 탐색에도 적용이 가능하다.  
 

 경비 로봇은 로봇 통제 시스템의 순찰 스케줄에 따라 정해진 지역을 순찰한다. 정해진 시간에 일정 수량의 경비 로봇이 특정 위치에 도착하여 경비 업무를 수행한다. 특히 지능형 감시 카메라가 볼 수 없는 사각지대를 중점적으로 순찰을 한다. 지능형 영상 감시 시스템의 스케줄에 따라 감시 카메라는 정해진 지역을 주기적/비주기적으로 감시한다. 경우에 따라서는 야간 시간에는 보안 로봇으로 낮 시간에는 키오스크 등으로 적용하여 사용자들에게 각종 정보를 제공하고, 또 그 지역의 이상 상황 등을 함께 모니터링 하도록 적용이 될 수 있다.

중앙 통제 시스템은 경비 로봇의 이동 경로와 감시 카메라의 감시 지역을 지도상에 실시간으로 표시하여 현재 경비 상황을 알려준다. 필요에 따라서는 경비 로봇은 VIP 등의 실내 안내 서비스를 제공하고 공사장에 접근을 통제하며, 로봇 통제 시스템은 스케줄링을 통해 경비 로봇을 통제, 관리한다.

출입 제한 지역에 침입자가 발견되거나 외곽 펜스에서 침입을 알리는 신호가 확인되는 등 이상 상황이 발생할 경우, 해당 지역의 좌표를 중앙 통제 시스템은 로봇 통제 시스템과 공유하여 경비 로봇을 출동시킨다. 발견된 침입자는 지속적으로 감시 카메라를 통해 추적하여 실시간으로 감시한다. 침입자가 이동하여 한대의 카메라로 추적이 어려운 경우는 침입자가 이동하는 지역의 카메라와 연동하여 지속적인 추적을 수행한다.

이동된 좌표는 경비 로봇에게 실시간 공유하여 해당 지역으로 이동할 수 있도록 한다. 이러한 상황 정보들은 지도상에 표시하여 효과적인 상황 통제가 가능하도록 한다. 침입자의 신분 확인 및 검거를 위해서 경비업체나 경찰에 출동 지시를 내린다. 경비 로봇은 경비 인력이 현장에 도착하기 전에 현장의 상황 및 정보를 먼저 취득하여 중앙 통제 시스템에 전송한다. 이 로봇은 현장에서 직접적으로 운영되기 때문에 동작의 실수나 오동작으로 인한 사고 등에 대한 예방책이 필수적으로 시나리오에 적용이 된다.

4. 향후 전망

최근 시큐리티 시스템에 다양한 지능형 기능 등이 추가되면서 시장이 지속적으로 커지고 사용자의 다양한 유저의 목소리에도 불구하고 아직까지 수동적인 보안 시스템의 모습을 넘지는 못하고 있다. 그러나 사회 안전 로봇이라는 핵심 요소가 추가되면서 능동적인 시스템으로 면모를 갖추어 가기 시작하였다. 아직 로봇이라는 자체의 기능성과 가격적이 측면을 다양한 응용이 되고 있지는 못하지만, 그 기능의 다양성 때문에 시큐리티 시스템에 사회 안전 로봇의 응용성이 더욱 확대되면서 기존의 시큐리티 시장의 크기가 더욱 확대될 것으로 전망을 하고 있다. 2020년 전 세계 자동차 시장 규모를 추월, 약 5천억불 정도의 거대 시장을 형성할 것으로 예상을 한다. 현재 일본, 미국 등 주요 선진국에서는 로봇기반 기술을 바탕으로 국가 주도로 지능형 로봇 기술 개발에 주력하고 있고, 일부 업체에서 경비 로봇을 개발하여 상용화 중이다. 국내 무인 전자 경비 시장은 매년 30%의 고도성장을 하며 1998년 3900억원 규모에서 2000년 6500억 원 규모로 성장했으며, 무인 전자 경비를 포함한 보안시장 전체 규모는 1조3000억 원에 이르고, 업계에서는 앞으로 5년 동안 시장 규모가 약 3배로 성장할 것으로 보고 있다.사회 안전 로봇 시스템은 군사 분야의 경우 국경선 및 주둔지 과학화 경계 시스템 등 군 경비 자동화 개념으로 확장 운용이 가능하다. 국가 주요시설 분야의 경우 석유 및 가스 비축시설, 전력 및 통신을 위한 터널, 관공서 및 경찰서, 지자체의 다양한 단속 및 방범 시스템, 민간시설의 외곽 감시 등에 다양한 아이디로 적용이 가능할 것으로 예상하고 있다. 또한 지능형 빌딩 시스템과 연동을 통해 빌딩 제어와 보안 부분에서도 새로운 서비스로 적용되어 우리 생활에 더욱 밀접하게 로봇이 하나의 사회 안전을 위한 시스템으로 적용되리라 기대해본다.

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