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무선 랜이나 블루투스 등 무선신호 인프라가 설치되지 않은 건물에서도 동작할 수 있는 실내외 통합 GPS 시스템이 개발됐다.
이 시스템은 특정 건물에 한정되지 않고, 세계 모든 건물에서 위치 서비스를 이용할 수 있는 게 강점이다.

KAIST는 전산학부 지능형 서비스통합 연구실 한동수 교수 연구팀이 범용 실내외 통합 GPS 시스템 ‘카이로스(KAIST LOcating System·KAILOS)’을 개발했다고 12일 밝혔다.

카이로스는 서비스 범위를 소수의 특정 건물에 한정하지 않고, 세계 모든 건물로 확장하는 것이 강점이다.
이를 통해 앞으로는 무선 신호가 잡히지 않는 건물에서도 구동되는 소위 ‘범용적 실내외 통합 GPS 위치인식 서비스’ 제공이 가능할 것으로 기대된다.

우선 연구팀은 실내외 전환 탐지 인공지능 기법과 건물 출입구를 탐지하는 인공지능 기법을 통합한 센서 퓨전 위치인식 기법을 개발했다.

이 기법은 건물 출입구 탐지와 층 탐지, 계단 및 엘리베이터 등 랜드마크 탐지 기법이 보행자 항법 기법(PDR)과 연계돼 작동한다.

연구팀은 GPS 신호와 관성 센서로 얻은 신호를 복합적으로 활용해 사용자가 진입하는 건물을 판별하고, 건물에 진입하는 시점과 위치를 실시간 탐지하는 것도 가능하게 했다.

건물 안에서는 기압과 관성 센서를 활용해 계단 및 엘리베이터를 이용한 수직 이동을 탐지하고, 기압 정보로는 층을 탐지하는 기법을 함께 개발하면서다.

또 GPS·WiFi·블루투스 신호 칩과 관성센서·기압 센서·지자기 센서·조도 센서를 통합한 위치 전용 사물인터넷(IoT) 태그를 제작해 태그에 장착된 GPS 센서가 위성에서 직접 수신되는 L1 신호 뿐 아니라 건물에 반사되는 L5 신호까지 처리함으로써 도심 협곡에서도 높은 정확도를 달성할 수 있게 했다.

이를 토대로 연구팀은 위치 태그만 있으면 LTE 신호가 제공되는 세계 어느 건물에서도 실내외 구분 없이 위치를 추정할 수 있어 위치 기반의 다양한 실내외 통합 위치기반 응용 서비스를 개발할 수 있다고 설명했다.

사물인터넷(IoT) 태그에 따른 배터리 소모에서는 위치 서비스 주기에 따라 달라질 수 있지만, 실시간 서비스 조건이 완화된 환경에서는 배터리 충전 없이도 수일 동안 서비스를 제공할 수 있다는 것도 확인했다.

연구팀이 개발한 실내외 통합 GPS 시스템은 2022년 개발에 착수한 ‘한국형 GPS 시스템(KPS)’의 서비스 영역을 실내로 확장하는 데도 활용될 것으로 기대된다.

한 교수는 “카이로스 시스템은 위치 인프라가 설치되지 않은 건설 현장과 공장 건물에서 개발된 시스템의 기능과 성능을 평가하는 6차례의 개념 증명 과정을 거치며 상용화 가능성을 입증했다”며 “앞으로 어린이나 치매 노인 보호, 공장 작업자의 안전을 지키는 데 활용될 수 있을 것”이라고 말했다.

한편 이번 연구는 방위사업청과 국방과학연구소의 지원(미래도전 국방기술 연구개발사업)을 받아 수행됐다.