건대 IMOK, ‘사각지대가 없는 전방위 CCTV’로 범죄가 없어졌으면
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건대 IMOK, ‘사각지대가 없는 전방위 CCTV’로 범죄가 없어졌으면
  • CCTV뉴스
  • 승인 2011.12.06 00:00
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11월 8일~9일 건국대 새천년관에서는 공과대학, 정보통신대학 등 공학계열 학생 3,000여명이 참여한 '2011 창의설계경진대회'를 개최했다. 그 중 '사각지대가 없는 전방위 CCTV'라는 이름을 가진 작품이 있었다. 본지의 기자는 '사각지대가 없는 CCTV가 가능할까'라는 생각에 인터뷰를 요청했고, 학과 교수님들의 적극적인 협조로 학생들을 만날 수 있었다. 총 10명의 건국대학교 학부생들로 이뤄진 소모임 형식의 동아리였다. 몇 일전 행사가 끝나 어수선한 분위기였지만, 학생들의 열정을 느끼고 싶어 땀과 희망이 베어있을 동아리방으로 찾아가 학생들을 만나봤다.

■ IMOK? 이목?

IMOK은 'Inventive Men If Konkuk univ'의 약자로, '건국대의 창의적인 사람들'이라는 뜻이다. 이 동아리는 2009년 기계과 소모임으로 만들어져 1년 동안의 가등록 기간을 거쳐 이번 2011년 정식 중앙 동아리가 됐다. 창립 당시, 분원인 충주캠퍼스에는 발명동아리가 활성화 돼 있었으나, 본원에서는 활성화 돼 있지 않은 상태로 발명의 의의를 둔 기계공학과 학생들이 만들게 된 것이 동기가 됐다. 그 후, 발명에는 기술을 갖고 있는 것도 물론 중요하지만 그 외 경영, 디자인 등 여러 분야가 복합적으로 필요하다는 것을 깨달아 중앙동아리에 신청을 하게 됐다.

■ '카메라가 움직이면 어떨까?'

-360도 움직이는 카메라

왜 하필 사각지대가 없는 전방위 CCTV를 개발하게 됐다는 기자의 물음에 학생들은 하나같이 범죄를 예방하기 위해서 개발을 도모했다고 언급했다. 소모임으로 만들어질 2009년 당시, 일명 '조두순 사건'이라는 충격적인 범죄로 인해 피해자 뿐 아니라 국민 전체가 범죄에 대한 경각심을 고취시킨 일이 있었다. 당시 대학생이었던 이들에게도 이일은 엄청난 충격으로 다가왔고, 이러한 범죄를 예방하기 위해 어떠한 방안이 있을까라는 생각을 하다 CCTV를 생각해냈다고 한다. 많은 지역, 장소에 현재 CCTV가 배치돼 있는 것은 사실이지만 CCTV의 촬영각에 포함되지 않는 사각지대가 발생할 수 있어 그 곳에 들어가게 되면 범죄를 저질러도 영상으로 확인이 되거나, 범인을 잡기가 어렵기 때문이다.
우선 이들이 생각한 것은 360도 움직이는 카메라였다. 보통의 CCTV 카메라는 일정한 촬영각으로 인해 그 각도를 벗어나게 되면 촬영을 하지 못하는데, 360도로 움직이는 카메라의 경우 전 방위로 촬영이 가능해 사각지대가 만들어지지 않을 것이라고 생각했기 때문이다. 시도는 괜찮았다. 이 기술로 인해 특허까지 냈지만, 이들은 뭔가 아직도 부족하다고 느꼈다.

- 기둥을 타고 상하로 움직이는 카메라

그것은 바로 위에서만 360도를 촬영하면 아래의 상황은 볼 수 없다는 생각을 했기 때문이다. 보통 TV에 보도되는 범죄자들은 창이 있는 모자를 깊게 눌러쓴다거나, 아니면 마스크의 착용으로 자신의 신상이 드러나지 않도록 하는 행동과 복장을 하고 다닌다. 그렇게 되면 위에서만 촬영이 가능한 카메라의 경우 범죄자의 얼굴이 상세하게 나오지 않기 때문에 그동안 범죄자를 식별하는 부분이 정해져 있어 수사가 한정 될 수 있고, 이로 인해 범죄의 수사가 늦어지거나 범인을 검거하지 못하는 등 어려움이 있다고 업계 관계자들이 전하는 말을 들었다. 이러한 부분에서 개선할 사항이 없을까라는 생각을 하게 됐고, 그러던 중 신입생과의 아이디어 회의에서 카메라가 기둥을 타고 위와 아래로 오르내리면서 이동하는 카메라를 만들면 어떨까 하는 아이디어에서 비롯, 지금의 발명품까지 발명해 냈다.
그렇게 되면 의문점이 생긴다. "범죄자로 보이는 사람에게 다가가(지능형 카메라가 인식을 할 수 있는) 촬영을 한 후, 혹은 촬영을 하기 위해 아래로 내려갈 경우에 카메라를 파괴하려는 목적으로 타격을 가하면 어떻게 해야 할까?" 이다. 그것에 대해 의문을 제기하는 본지의 기자에게 학생들은 "그러한 상황도 고려하고 있다. 그래서 타격의 상황이 인식 되면 카메라는 다시 제 위치로 올라간다. 사람의 손이 올라갈 수 있는 최고의 길이가 약 3M라고 가정을 하고, 그곳까지 올라가는 시간이 약 2초~3초정도 밖에 걸리지 않는다."고 의문점에 답해줬다.

■ 애정 아닌 애증?  부제: 팀워크 때문에

'IMOK'은 학과을 하면서 얻을 수 있는 한정적인 부분들을 발명을 하면서 지식을 쌓고 부족할 수도 있는 부분들을 충족시켰다고 언급했다. 조립을 할 때나 가공을 할 때에도 IMOK회원들이 손수 작업을 했기 때문이다. 그렇다보니 제품에 대한 느낌도 남다르다고 전했다. IMOK회장은 "이 제품을 만들면서 2년 동안 고생을 해 더 이상 쳐다보기도 싫다."고 퉁명스럽게 말했지만 기자가 볼 때는 발명품을 만지는 손끝 하나하나에 애정이 담겨있었다. 마치 엄마들이 속을 썩이는 자식을 보고 '애물단지'라고 말을 하는 것처럼. 그리고 그 애정 때문에 재미난 일들도 많았단다. 발명품에 애정이 많다보면 욕심이 생기기 마련이다.
대회 전날이었다고 회상했다. 대회 전 오류나 다른 문제가 생기지 않기 위해 마지막 전력을 다해 진행하던 중 동아리원들은 티격태격하며 서로의 의견을 나눴다. 이러한 모습을 지켜 본 전(前)회장은 자리를 조용히 일어났다. 그 후, 동아리원들은 티격태격 하면서도 확인 작업을 마친 후 결전의 순간을 생각하며 잠자리에 들어갔다. 그러나 그 뒤, 동아리 방으로 몰래 들어온 사람이 있었으니. 그 사람은 바로 싸움을 보며 조용히 나갔던 전회장. 전회장은 이들이 티격태격하는 모습이 좋지 않게 느껴졌나보다. 갑자기 그는 무선카메라의 안테나를 빼버렸다. 그 다음 날 아침, 회원들은 어떻게 된 것 이냐며 어제까지만 해도 작동이 잘 됐는데, 갑자기 왜 이렇게 됐냐고 아우성을 쳤었단다. 회원들은 대회 전 부랴부랴 팀워크를 발휘해 카메라 업체에 가서 안테나도 붙이고, 카메라 내부 청소까지 마친 후 출전을 했다. 기자가 가기 전까지 그 사건을 만든 사람을 암암리에 알고 있었으나 묵인하고 있었는데, 에피소드를 물으니 이야기가 나온 것이다. 옆에 앉아 있던 전회장은 얼굴을 붉어졌지만 팀워크 때문이라는 말을 남겼다.



■ 아이디어는 '무궁무진', 지원은 '거의없어'

발명 중 에피소드도 많고, 같은 목표를 향해 달려간다는 취지는 좋았지만, 발명은 아이디어만으로 해결되는 문제는 아니었다. 그 이유는 바로 기술개발, 발명품에 대한 지원이 많지 않아 머릿속으로는 그릴 수 있지만 막상 발명품을 만들 수가 없었기 때문이다. 가까운 일본만 봐도 발명에 대한 지원이 많은 것으로 알고 있지만, 우리나라는 지원이 많지 않아 발명품을 개발하는데 힘이 들었다는 것.
다행하게도 'IMOK'의 경우 초창기 교수님의 지원과 함께 학교에서도 지원을 해줬으나 그럼에도 불구하고 경제적인 면이 가장 힘들었다고 전했다. 차츰 기술에 대해 익혀가고, 발명품이 점차적으로 완성이 돼가는 모습으로 변해 공모전을 비롯한 각종 대회에 나가 입상을 하게 되면서 지원은 더욱 많아졌다. 그리고 2011년 올해부터 정식으로 대학교 중앙동아리에 들어가게 돼 지원이 생겼다고 덧붙였다. 그러나 아직까지 기술개발을 하려는 많은 학생들은 지원을 받지 못하는 상황에 처해있기 때문에 학생들이 좀 더 발명을 할 수 있도록 지원하는 지원책이 나왔으면 하는 바람도 함께 알려줬다.

이들은 CCTV카메라를 개발해 현재까지 총 8개의 상과 1개의 특허를 받았다. IMOK의 전(前회)회장은 이제 곧 졸업을 앞두고 있다. 이 기술을 지속적으로 후배들이 개발해줬으면 싶은가에 대한 질문에 "본인들이 더 좋은 아이디어가 있다면 항상 거기에 대해 밀어주고 싶다. 이 제품에 대해 끝까지 하는 것 보다 더욱 진보된 생각이 있으면 그것을 해봤으면 좋겠다. 그래서 여기라는 우물만 있는 것이 아니라 바다를 바라봤으면 좋겠다. 더 넓은 세상을 봐라 는 말을 해주고 싶다"고 전했다.

이렇게 1년~2년 가까이 사각지대를 없애기 위한 CCTV를 개발해 온, 'IMOK'. 앞으로도 꾸준한 기술 개발로 한발 더 빨리 나아서길 기대하며, IMOK의 건승을 빌어본다. 


RCR 로봇 수상 연혁
 
2009 건국대학교 켑스턴 디자인대회 동상
2010 대학 창의 발명 대회 1차 2차 통과(3차 준비중)
2010 보안용 카메라 특허 출원.
2010 광주 과학기술원 메카트로닉스 경진대회 1등 최우수상
2010 건국대학교) 창의설계경진대회 은상
2010 대학창의 발명대회 장관상 수상

2011년도 건국대학교 창의설계 경진대회 동상 수상
2011년도 포항지능로봇경진대회 심사서류 통과
2011년도 건국대학교 전국 벤처창업 경진대회 ''나는 벤처기업 CEO다'' 입상



■ 제품보고서

로   봇   개   요

 

로   봇   사   진



기둥에 설치된 모습


바닥에 내려 놓은 모습

로   봇   도   면


[3D캐드로 설계한 모델]

1. 개발 동기
 

일반적인 감시 카메라는 기둥 최상부에 고정된 위치에서 고정된 시야만을 확보하여 감시를 하게 된다. 이 때 사각이 발생하게 되는데, 이를 위해서 경비원을 추가로 고용하거나, 다른 카메라를 설치하는 등 추가 비용이 발생하게 된다. 이를 타개하기 위한 개선책으로 사각지대의 발생 요인인, 고정된 위치와 고정된 시야를 확장하여 기둥을 오르내리며, 동시에 회전하며 대상을 추적 감시 가능한 감시 카메라형 로봇을 제안하게 되었다.

2. 개발 특징

 a. 기둥을 오르내리는 운동 모션:
기둥을 위 아래로 오르내림으로서, 카메라 하단의 사각이 존재하지 않게 된다.
 b. 원주 방향으로 궤도운동을 하는 카메라:
원을 그리며 궤도운동을 하므로서, 전 방위 감시가 가능하며, 카메라가 설치되지 아니한 부위에 대한 사각이 존재하지 않는다.
 c. 대상을 추적하는 기능:
 카메라에 인식된 대상을 추적 감시하여 도난 등 불미스러운 사건을 미연에 방지하는 기능을 수행한다.
또한, 상기 제시된 기능 이외에도, 주 구동모터의 출력이 달라서 발생될 수 있는 자세제어 및 본체와 카메라 위치제어 등을 수행하게 된다.
정밀 기기인 감시 카메라에 있어서 진동은 불안정을 초래할 수 있는 요소 이므로 소음을 발생 시킬 정도의 큰 진동은 최대한 줄여서 설계하였다.


로 봇 특 징

a. 기둥을 오르내리는 운동
  기둥을 타고 오르내리는 운동의 잇점은 바로 사각을 없애는 데 있다. 이를 가능하게 하도록 하기 위해서는 1)프로토 타입 모델에 적용된 나선형으로 올라가는 형태의 운동 방식과, 2)개량 모델에 적용된 수직 상승 하강하는 운동 방식을 취하였다.
 이 때 나선형 운동방식을 수직 상승 하강하는 방식으로 개량한 이유는 첫째. 소음 및 진동이었다. 또한 두 번째로 로봇의 크기와 무게였다. 약한 힘을 가진 모터로 로봇을 기둥 위에
지지할 수 있는 나선형운동, 마찰력을 이용한 정지 등은 얻는 효과에 비해 부피를 크게 하였으므로 수직 상승 하강 운동방식에 밀려나게 되었다.

수직으로 상승 하강되는 운동방식은 일단 모터의 무게와 부피가 크다는 단점이 있으나, 안정성 제어 편이성 등에서 프로토 타입 모델보다 앞선 면을 보였다.

b. 원주 방향으로 궤도운동을 하는 카메라


원형의 단면을 가지도록 설계된 로봇의 원주방향으로 카메라가 궤도 회전 운동을 하도록 하였다.
이는 전후좌우 모든 곳을 촬영 할 수 있다는 이점이 있어서 카메라 2~3대 분량의 지역을 혼자서 감시 가능하거나, 혹은 설치시 훨씬 자세한 감시가 가능하다는 장점이 있는 반면에, 배선문제에 봉착하게 된다.
로봇의 원통형 기구적 구조와, 그 외경에 위치한 카메라는 선으로 연결되면 반드시 선이 꼬이는 등의 위험한 문제가 발생 할 수 있다.
이는 무선카메라를 사용 하게 되어 해결할 수 있었으며, 원주방향으로 만들어진, 레일에 전도체로 이루어진 링을 달아, 레일 자체가 전도체로서의 역할을 수행할 수 있도록 하였다. 이는 레일을 따라 돌 수 있도록 설계된 카메라의 바퀴 또한 전도체로 만들어 동력전달까지 선이 필요없는 형태로 만들 수 있게 된 것이다.

c. 대상을 추적하는 기능

현재 프로토 타입에 장착되어 있는 PIR센서는 인체의 적외선을 감지하여 미분형 센서로 출력하는 일반 적인 방식을 취하고 있었으나, 출력량이 작아 OB-AMP로 증폭하고 디지털 펄스로 변환후 마이콤 외부인터럽트를 사용 하였다. 하지만 PIR센서는 지나치게 예민하여 조금만 바람이 불거나 진동이 생겨도 오작동을 하는 경우가 많았기에 안정성 측면에서 배제하고 초음파 센서를 사용하기로 하였다.

개량모델에 적용될 초음파 센서 모듈(▲)과 회로도(‹)이다. Deventech사의 SRF0를 사용하게 되었다. 초음파 센서는 전력증폭을 안해도 되며,  Timer/Counter, PWM, 외부 interrupt , polling 을 사용하여 구현하기 수월하다.
 이 센서로 인식된 대상을 카메라가 추적하고 필요하다면, 고도를 변경하게 된다.
이 일련의 알고리즘을 통하여 특정 대상을 추적하여 따라가며 촬영하는 동작을 수행 가능하게 되었다.


기존 기술보다 신규 및 진보된 내용

  a. 기둥을 오르내리는 운동
  b. 원주 방향으로 궤도운동을 하는 카메라
  c. 대상을 추적하는 기능
  
 +여러 대의 CCTV를 대체하는 가치효과.


현재 안산시는 563개의 CCTV와 84개의 DVR로 관할 할 수 있는 분양소와 169개의 센서로 배치되어 있다. 하나의 고정프레임에 설치 된 CCTV의 수는 4대이다. 위의 통계를 통한 현재 CCTV의 설치 단가를 통한 계산해보았을 때,
 Min : 371,580,000 ~ Max : 563,000,000
위의 단가와 R.C.R 의 로봇의 단가를 계산 화하여 비교 분석을 해보면,



CCTV 4대 설치 : (Min) 2,640,000 ~ Max : 4,000,000
사방촬영가능 R . C . R  : 1,259,800
경제적인 측면에 이어서, 본 로봇은 앞으로 기둥이라는 공간을 자유롭게 활용할 수 있는 모든 발명품의 기초적인 접목으로 활용이 가능하다는 것을 알 수 있다.

참   고   문   헌
기계공학제도
 -김종원 저 , 문운당
디지털 공학 : 논리 회로 설계와 응용
 -백주기,장홍주 저 , 성안당
센서 계측공학
 -이병렬 저 , 홍릉과학출판사
기계요소설계
 -권현규 등 저 , 텍스트북스

 

 

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