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이음 5G망 4가지 구축 모델 분석 - Part IV: 산업계 응용(28개 응용)과 이에 적합한 이음 5G망 구조
Analysis of 4 Models of Private 5G Network Deployment - Part IV: Industrial Applications
November 24, 2022 | By 손장우 (son@netmanias.com)
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1

이 장에서는 이음5G의 도입으로 산업계 디지털 전환을 구현시켜줄 산업계 응용/Use Case에 관해 살펴보고, 각 응용별로 효과적인 이음 5G망 구축 모델을 권고한다.

 

 

 

    손장우 (Harrison Jangwoo Son)

    넷매니아즈 | (주)엔앰씨컨설팅그룹 대표이사

    son@netmanias.com

 

 

       
  목차  
 
 
 
  Part I 1. 이음 5G망 구축 모델 옵션 -자가구축 모델과 이음 5G 사업자의 서비스 이용 모델
2. 이음 5G망 구축 모델 비교표
 
 
 
 
  Part II

3. 자가 구축 (On-Premise형)
4. 이음 5G 사업자의 서비스

    4.1 이음 5G 사업자의 서비스- On-Premise형
    4.2 이음 5G 사업자의 서비스- 5G Core 제어부 공유형
    4.3 이음 5G 사업자의 서비스- 5G Core 전체 공유형

 
 
 
 
  Part III

5. 제외국의 이음 5G 자가 구축 및 상용 서비스 사례

    5.1 자가 구축 (On-Premise형) 사례

    5.2 이음 5G 사업자의 On-Premise형 서비스 사례

    5.3 이음 5G 사업자의 5G Core 제어부 공유형 서비스 사례

    5.4 이음 5G 사업자의 5G Core 전체 공유형 서비스 사례

 
 
 
 
  Part IV

6. 산업계 이음 5G 응용/Use Cases

 
 
 
 
     

 

 

6. 산업계 응용/Use Cases

 

독일, 일본, 미국의 이음 5G의 응용, 상용 서비스, 실증사례를 분석한 결과, 사설 5G망이 TSN over 5G처럼 기존 공장의 유선 산업용 이더넷을 무선 5G망으로 대체하는 기계와 기계간 통신 사례 등도 중요하지만, 가장 두드러지는 특징은 기존에 사람이 수행하던 업무들을 사람의 눈과 귀에 해당하는 카메라/센서와, 사람의 수족/움직임/이동에 해당하는 로봇과 판단을 하는 사람의 뇌에 해당하는 인공 지능이 일체화/융합되어 솔루션을 만들어 내고 이는 산업 현장에서 인간을 대체하여 산업현장의 힘들고 반복적이고 어려운 작업을 수행한다는 점이다.

 

센싱(카메라, 다양한 센서)과 AI 기반 에지 컴퓨팅간에 대용량, 초저지연 무선 연결이 필요하며 사설 5G망이 기존에 유례없는 유선급의 고성능의 연결을 제공하여 산업계 DX의 초석이 될 것이다.


카메라/IoT 센서, 다양한 형태의 로봇, 수집된 데이터를 분석하여 상황을 판단하는 AI/ML, 그리고 디바이스와 에지 컴퓨팅간에 유선급의 연결을 제공해주는 사설 5G의 기술적 성숙으로 전통산업과 ICT가 융합하는 4차 산업 혁명이 현실로 다가 오고 있으며, 산업계 깊숙이 파고 들 것으로 예측된다.

 

  응용  산업분야
1   5G MEC 기반 AMR (Autonomous Mobile Robot): off-loading  물류, 창고, 공장, 농업, 광산, 스마트시티, 병원 등
2   TSN Over 5G: 유선을 무선으로 대체 공장/제조 등
3   Stationary Robot Motion Control (Machine Vision) 공장/제조, 물류 등
4   음향방출센서 기반 공작기계 이상감지: 유선을 무선으로 대체 공장/제조 등
5   원격 중장비기계 제어/조작 - 휴머노이드 로봇(쌍수, 쌍족) 원격조작 건설
6   중장비 기계(타워 크레인) 원격 조정  건설
7   RTG 크레인 원격 제어 항만
8   5G MEC 기반 드론 제어: off-loading  

물류, 공장, 농업, 방재,

스마트시티, 건설, 등

9   벌채현장에서 차량 원격조정으로 운전자 안전 확보 임업
10   로봇차량과 AI를 활용한 순시점검 (Dynamic Sensing)  발전소, 공장 등
11

  사족로봇 (Boston Dynamics Spot)과 AI를 활용한 순시점검

  (Dynamic Sensing)

발전소, 변전소, 공장, 건설,

스마트 시티, 방재 등

12   원격 지도 (용접) 공장, 건설, 조선 등
13   카메라와 AI를 활용한 육안검사의 자동화 (불량 판정 등) 공장
14   전철탑재 카메라와 AI를 활용한 무인 선로 순시 점검 (Dynamic Sensing) 전철, 철도, 도로
15   전철역내 고화질 카메라와 AI를 활용한 전철 폐문 판단 자동화 전철, 철도
16   카메라와 AI를 활용한 전철차량 무인 이상 검지 전철, 철도
17   카메라와 AI를 활용한 건설현장에서 작업자의 안전 확보 건설, 도로, 산업단지 등
18   원격감시제어형 자율주행 버스 공항, 스마트시티, 테마파크, 항만, 공장, 농장
19   자율주행차량과 AI를 활용한 과수의 병해감지, 숙도파악 (Dynamic Sensing) 농업
20   가축 건강이상 자동 조기 발견   농업
21   항구 입안 선박에 선박 조정 정보 제공  항만
22   자율주행차량과 AI를 활용한 스마트 지역 감시/방범 스마트시티
23   자연 재해 모니터링을 통한 신속한 주민 피난 유도  스마트시티, 방재
24   이벤트장에서 혼잡 감지와 방문자 통계   스마트시티
25   내시경 카메라와 MEC 기반 AI 용종 식별 병원
26   노인시설에서 원격 의료•케어    노인시설 (실버타운 등)
27   전문의의 원격 협진 및 지도   병원
28   얼굴인식 기반 환자 행동/컨디션 파악을 통한 예방진단 병원, 요양시설

 

하나씩 살펴보자.

 

1. 5G MEC 기반 AMR (자율주행로봇): off-loading           ^ 산업계 응용 리스트로 이동

 

 

 개념 설명

 
 

AMR(Autonomous Mobile Robot: 자율이동로봇)은 물류, 공장 분야에서 정해진 정적 라인을 주행하는 기존 AGV와 달리, 이동 경로를 스스로 생성하고 장애물을 자동으로 회피하며 운행하는 로봇 주행체이다. 현재의 AMR은 navigation(목적지로의 경로계획, 운행중 충돌회피), localization(지도내 로봇 위치 파악)의 intelligence 기능을 AMR에 탑재된 온보드 프러세싱으로 수행하고 있는 데, 이를 에지 클라우드로 off-loading하고 AMR과 에지클라우드간에 센싱데이터와 Control command를 대용량, 저지연의 전달 특성을 갖는 이음5G망을 통해 주고 받는다1,2,3.
5G MEC 기반 AMR의 장점으로 AMR 저가화(구매 비용 절감), 긴 배터리 수명/충전빈도 단축, AMR S/W(navigation engine, localization engine 등) 버전 업데이트 용이성/효율성 향상(모든 AMR별로 S/W 업데이트 수행이 아니라, 애지 클라우드상의 S/W만 업데이트하면 됨) 등을 들 수 있다.

 
 
 적용 분야  물류, 창고, 공장, 농업, 광산, 스마트시티, 병원 등
 응용 타입

 Performance KPI4: 광대역/eMBB(Video feed: uplink 1-100Mbps, Sensor data/command: <1Mbps), 초저지연/URLLC (Closed-loop control: End-to-end latency<transfer interval, transfer interval(cycle time): 10-100ms, AMR speed: 0-2.8m/s)

 

 
 5G망구조  On-Premise형 (O)      5G Core 제어부 공유형 (O)      5G Core 전체 공유형 (X)
 참고문헌
  1. Marcell Balogh, "Cloud-Controlled Autonomous Mobile Robot Platform," IEEE PIMRC, 2021
  2. Adlink, “Private 5G+AMR Smart Factory Architecture," Adlink Homepage, 2022년 접속
  3. 5G-Smart project D2.2, "5G-based Testbed for Trials with Industrial Robotics," 2022년 1월
  4. 5G-Smart project D1.1 Use Case 6, “Forward looking smart manufacturing use cases, requirements and KPIs,” 2020

 

 

2TSN Over 5G: 유선을 무선으로 대체                              ^ 산업계 응용 리스트로 이동

 

 

 개념 설명
 

 
 

제조환경에서 산업용 기계와 컨트롤러간에는 motion control command 기계의 status update 메시지를 주고 받는 통신망은 ms대의 지연과 99.9999%의 가용성을 요구된다. Field Bus, Profinet, EtherCAT 등 다양한 산업용 유선통신망이 출현했고 향후에는 실시간성, 신뢰성을 제공하는 TSN(Time-Sensitive Networking)로 대체될 전망이다.

 

그러나, 이러한 유선통신망은 생산라인을 구축하거나 변경할 때 시간과 비용이 많이 소요되는 것이 단점이며, 5G가 URLLC 통신을 제공하면서 유선망인 TSN의 일부 또는 전부를 무선망인 5G망으로 대체될 전망이다1,2.

 
 
 적용 분야  공장/제조 등
 응용 타입

 URLLC

  • Controller-to-controller: End-to-end latency<transfer interval, transfer interval (cycle time): 4-10ms
  • Controller-to-machine: End-to-end latency<transfer interval, transfer interval (cycle time) ≤ 1ms3

 5G망구조  On-Premise형 (O)      5G Core 제어부 공유형 (O)      5G Core 전체 공유형 (X)
 참고문헌
  1. 5G-Smart project D1.1 Use Case 7, “Forward looking smart manufacturing use cases, requirements and KPIs,” 2020
  2. János Farka, "5G-TSN integration meets networking requirements for industrial automation," Ericsson Technology Review, 2019
  3. 3GPP TS 22.104, V18.3.0 “Service requirements for cyber physical control applications in vertical domains: Stage 1(Rel18),” 2021.

 

 

3. Stationary Robot Motion Control (Machine Vision)     ^ 산업계 응용 리스트로 이동

 

 

 개념 설명
 

 
 

컨베이어와 팔레트상의 비정형의 다양한 사이즈의 박스를 3D 카메라로 스캔하여 식별하고 Vision AI가 컨베이어상의 박스를 팔레트에 옮기는 로봇팔의 경로를 계산하여 로봇에 전달한다. 물류시스템의 고강도 단순 노무의 자동화 및 무인화를 통해 물류산업에 종사하는 창고 작업자의 노동부하 경감 및 안정성·생산성 향상 기대. 수작업 인력 대체 및 24시간 365일 가동 가능

 
 
 적용 분야  물류, 공장/제조 등
 응용 타입

 URLLC (Stationary robot motion control):

 End-to-end latency (Round-trip)<Transfer interval (5~40ms)1, 2

 

 
 5G망구조  On-Premise형 (O)      5G Core 제어부 공유형 (O)      5G Core 전체 공유형 (X)
 참고문헌
  1. 5G-Smart project D1.1 Use Case 1, “Forward looking smart manufacturing use cases, requirements and KPIs,” 2020
  2. 5G-Smart project D2.1, “Design of 5G-based testbed for industrial robotics," 2020

 

 

4. 음향방출센서 기반 공작기계 이상감지: 유선을 무선으로 대체  ^ 산업계 응용 리스트로 이동

 

 

 개념 설명
 

 
 

음향방출(acoustic sensor, AE) 센서는 공작물과 공정 관련 기계 요소에서 발생하는 초음파 신호를 측정하여 공구 파손 여부, 기계 충돌, 재료 비균질성 등을 검출하는 장비이다. AE 센서는 공작기계 내부에 설치되어 케이블 연결이 어려운 경우가 많다. 이를 무선으로 연결하면 손쉬운 장착이 가능하고, 측정 결과를 바탕으로 적절한 제어를 실행할 수 있다. 이음5G망을 통해 전달되는 measurement data는 약 100Mbps 수준의 전송 속도가 요구되며 문제 발생(공구파손 등)시 신속한 감지를 위해 10ms이하의 낮은 지연성능이 필요하다1,2,3.

 
 
 적용 분야  공장/제조 등
 응용 타입
 

  eMBB(Measurement data: up to 100Mbps3), URLLC (end-to-end latency < 10ms2)

 
 5G망구조  On-Premise형 (O)      5G Core 제어부 공유형 (O)      5G Core 전체 공유형 (X)
 참고문헌
  1. 이상윤, "이음5G 서비스 국내외 동향과 활성화 정책방안," KJKIEES 저널, 2022년
  2. 5G-Smart project D1.1 Use Case 4, “Forward looking smart manufacturing use cases, requirements and KPIs,” 2020
  3. 5G-Smart project D3.1, "Report on Industrial Shop Floor Wireless Infrastructure," 2019

 

 

5. 원격 중장비기계 제어/조작 - 휴머노이드 로봇(쌍수, 쌍족) ^ 산업계 응용 리스트로 이동

 

 

 개념 설명
 

 
 

원격조작실에 위치한 사람이 건설현장의 중장비 기계의 운전석에 탑재한 휴머노이드 로봇(쌍수, 쌍족)을 원격으로 조작하고 로봇이 중장비 기계를 조종한다. 

 

로봇이 사람처럼 운전석에 앉아 조종하므로 기존의 중장비 기계는 별도의 개조없이 그대로 사용 가능하다는 것이 장점이다1.

 

중장비 기계에 4대의 카메라(전방, 후방, 우측, 좌측)와 3축 자이로센서, 휴머노이드 로봇이 설치되고, 건설현장부지에 작업영역전체를 부감으로 촬영하는 3대의 부감 카메라가 설치된다.

 

카메라영상과 센서 데이터는 이음5G망을 통해 원격조작실로 전송되고 원격조작실의 조종자는 카메라 영상, 현장음, 센서 데이터(운전자 몰입도를 높이기 위해 진동/기울기 데이터가 조종석 컨트롤러의 동작에 반영됨)의 도움을 받아 원격으로 중장비 기계(실제로는 휴머노이드 로봇)을 조종한다.

 
 
 적용 분야  건설 등
 응용 타입
 

  eMBB(상향 비디오), uRLLC(로봇 조작신호)

 
 5G망구조  On-Premise형 (O)      5G Core 제어부 공유형 (O)      5G Core 전체 공유형 (X)
 참고문헌
  1. Softbank 보도자료, “소프트뱅크와 Kanamoto, 건설기계의 원격 조종 실현을 위한 실증 실험 실시,” 2021년 5월

 

 

6. 중장비 기계(타워 크레인) 원격 조정                           ^ 산업계 응용 리스트로 이동

 

 

 개념 설명
 

 
 

고층 빌딩 건설에 사용하는 타워 크레인은 운전석까지 최대 50m정도의 사다리를 올라가야 하며, 작업 개시부터 종료까지 운전자가 장시간 운전석에 구속된다. 이로 인한 운전자의 신체적 부담의 경감과 작업 환경의 개선이 요구된다.

 

원격조종: 크레인내에 카메라(전방/후방/좌측/우측 카메라, 계기판 카메라) 영상이 이음5G망을 통해 지상의 원격 조작실로 전송되고 조작실의 운전자가 이 영상을 보면서 원격으로 조정한다1,2,3.

 

또한 타워 크레인 측에 설치된 자이로 센서에 의해 조종실 측에서 실제 타워 크레인의 진동, 흔들림을 체감 할 수 있으며 타워 크레인의 운전석에서의 조작과 동등한 환경을 구축한다.

 
 
 적용 분야  건설 등
 응용 타입
 

  eMBB (Video feed), URLLC (원격조작신호: 1-10ms4)

 
 5G망구조  On-Premise형 (O)      5G Core 제어부 공유형 (O)      5G Core 전체 공유형 (X)
 참고문헌
  1. Mikita Miyaguchi, "Application of Robots to the Construction Sites,” TAKENAKA TECHNICAL RESEARCH REPORT No.77 2021
  2. Kajima, “건설 RX 컨소시엄 시동," Kajima Digest 2022년 6월호
  3. 柿崎貴文, "타워크레인 원격 조작 기술 개발과 대처," 建設機械施工 Vol.72 No.7 July 2020
  4. Jessica Mendoza, ”5G for Construction: Use Cases and Solutions," Electronics 2021

 

 

7. RTG 크레인 원격 제어                                            ^ 산업계 응용 리스트로 이동

 

 

 개념 설명
 

 
 

현재의 RTG (이동식 컨테이너 크레인) 조작은 지상 21m의 RTG 운전실에서 운전자가 직접 조작하고 있어 운전자 위험이 상존한다. 이로 인해 신규 운전자 취업이 감소하고 있어 항만에서 RTG 작업 환경의 개선이 중요한 과제가 되고 있다.

 

RTG 운전자의 작업환경개선(위험 작업의 원격화)을 위해 RTG 운전실에 카메라를 설치하고 고화질 카메라 영상을 이음5G망을 통해 원격조작실로 전달하여 운전자가 컨테이너와 주변 상황을 영상을 통해 확인하면서 RTG를 원격으로 운전한다1.

 
 
 적용 분야  항만
 응용 타입
 

  eMBB(Video-feed), URLLC(원격조작)

 
 5G망구조  On-Premise형 (O)      5G Core 제어부 공유형 (O)      5G Core 전체 공유형 (X)
 참고문헌
  1. NTT 서일본, "항만·컨테이너 터미널 업무의 원격 조작 등에 의한 업무 효율화·생산성 향상의 실현," 총무성 로컬 5G 실증 사업 보고서, 2022년 3월

 

 

8. 5G MEC 기반 드론 제어: off-loading                         ^ 산업계 응용 리스트로 이동

 

 

 개념 설명
 

 적용 분야  물류, 공장, 농업, 방재, 스마트시티, 건설, 에너지 등
 응용 타입
 

  eMBB(카메라 등 센싱데이타), uRLLC (Closed-loop control)

 
 5G망구조  On-Premise형 (O)      5G Core 제어부 공유형 (O)      5G Core 전체 공유형 (X)
 참고문헌

  김수성 외, "드론 자율비행 기술 동향," ETRI 전자통신동향분석 36권 2호, 2021​

 

 

9. 벌채현장에서 차량 원격조정으로 운전자 안전 확보        ^ 산업계 응용 리스트로 이동

 

 

 개념 설명
 

 
 

목재 운반 차량에 탑재된 4대의 4K카메라 라이브 영상이 이음 5G망을 통해 원격조정실로 스트리밍된다. 원격조정실의 운전자는 수신되는 영상을 보며 차량을 원격조종한다.

 

운전자를 현장에 보내지 않고 안전한 실내 조종실에서 운전함으로써 운전자의 안전성도 확보할 수 있고, 작업소요 시간(현장에 올라가는 시간)도 줄여 필요한 타이밍에 작업을 개시할 수도 있다.

 

토나미위성TV사1가 실증 시험한 결과 조종실에서 전송한 제어신호(예, 정지)에 차량이 반응하는 화면이 조종실 모니터에 표시되는 데 걸리는 시간이 200ms이내이면 원격조종이 원활하게 동작되었고 400ms를 넘으면 원격조종이 곤란하거나 불가능했다(5G망 지연은 30ms정도 였고 영상 인코딩/디코딩 시간을 170ms이내로 제어함).

 

차량에서 운전할 때는 주로 한 방향만 보지만 원격조정실에서는 4대의 카메라 영상을 통해 차량 주변 환경이 모두 한 눈에 보여 운전을 안전성을 확보할 수 있다는 장점도 제공한다.

 

또한 실내에서 원격조종을 하므로 현장의 추위나 더위에 인한 집중력 저하를 피할 수 있다는 장점도 제공한다.

 
 
 적용 분야  임업
 응용 타입
 

  eMBB(4K 카메라 상향 스트리밍), 저지연(원격 제어 신호)

 
 5G망구조  On-Premise형 (O)      5G Core 제어부 공유형 (O)      5G Core 전체 공유형 (X)
 참고문헌

  1. 토나미 위성TV, "로컬 5G를 이용한 산간부 임업 현장에서의 생산성 향상 및 안전성 향상을 위한 실용화 모델 검증," 총무성 로컬 5G 실증 사업 보고서, 2022년 3월

 

 

10. 로봇차량과 AI를 활용한 순시점검 (Dynamic Sensing)   ^ 산업계 응용 리스트로 이동

 

 

 개념 설명

 
 

화력발전소의 발전설비들의 노후화로 디젤기관의 배관균열에 의한 누유, 누수 문제와 플랜트 설비 (중유 수용설비, 연료 탱크 등)의 부식에 의한 사고 발생이 우려되고 있는 상황이다.
기존에는 작업원의 오감과 경험에 의존하여 설비를 이상여부 식별, 유지보수를 수행해 왔으나 순시점검 업무를 로봇과 AI로 대체하여 유지보수를 효율화, 자동화하여 작업자의 현장 근무를 최소화하고 현장 안전사고 발생 예방 및 근무 환경을 개선시킨다.

 

Dynamic Sensing의 장점: Dynamic Sensing은 고정 카메라 방식에 비해 장점은 1) 센서와 통신 모듈이 필요없다는 점, 2) 센서와 AI응용간에 유선통신망이 필요없다는 점을 들 수 있다

 
 
 적용 분야  발전소, 변전소, 공장 등
 응용 타입
 

  eMBB (카메라 영상 스트리밍을 위한 대용량 상향 대역폭이 요구됨)

 
 5G망구조  On-Premise형 (O)      5G Core 제어부 공유형 (O)      5G Core 전체 공유형 (O)
 참고문헌

 정흥전기제작소, "로컬 5G를 활용한 낙도 발전소에서 순시점검 로봇 운용," 총무성 로컬 5G 실증 사업 보고서, 2022년 3월

 

 

11. 사족로봇 (Boston Dynamics Spot)과 AI를 활용한 순시점검 (Dynamic Sensing)

^ 산업계 응용 리스트로 이동

 

 

 개념 설명
 

 
 

바퀴형 이동체가 운행하기 어려운/불가능한 복잡한 실내외 환경(급경사, 계단 오르기, 문 열고 닫기 등)에서 사족로봇이 보행하며 주변 영상(게이지, 밸브, 램프, 열화상, 음향 등)을 촬영하여 이음5G망을 통해 예방진단시스템(센터)으로 스트리밍한다. 예방진단시스템이 AI 영상분석을 통해 실시간 설비 이상 징후를 탐지하고 문제 발생시 관리자에게 알람을 보낸다.

 

Dynamic Sensing은 카메라가 탑재된 이동체가 다양한 장소에 위치한 센서들의 수치/상태를 촬영하여 이동망을 통해 보내면 AI가 영상 판독하여 센서값/상태를 읽어내므로, 센서에 통신 모듈이 필요없다는 점과 센서와 AI 응용간에 유선통신망이 필요없다는 점이 큰 장점이다. 이로인해 센서를 계속 추가해도 추가적인 통신 비용이 들지 않아 강력한 확장성을 제공한다1.

 

또한, 고정 카메라 + AI 방식에 대해 장점은 사각지대를 없애기 위해 많은 수의 카메라가 필요없다는 점을 들 수 있다.

 
 
 적용 분야  발전소, 변전소, 공장, 건설, 스마트 시티, 방재 등
 응용 타입
 

  eMBB (카메라 영상 스트리밍을 위한 대용량 상향 대역폭이 요구됨)

 
 5G망구조  On-Premise형 (O)      5G Core 제어부 공유형 (O)      5G Core 전체 공유형 (O)
 참고문헌  Michelle Cloutier, "Edge-based analytics drive smarter operations: Mobile robots outfitted with AI extend the workforce," IBM Case Study, 2021

 

 

12. 원격 지도 (용접)                                                 ^ 산업계 응용 리스트로 이동

 

 

 개념 설명
 

 
 

중공업 업계에 있어서는 고도의 용접 기능에 관한 숙련자 부족과 기능 계승의 지연과 같은 과제가 존재하여 원격지도가 대안으로 제시되고 있다. 

 

용접의 원격지도를 위해서는 영상이나 전류·전압, 용접음 등의 현장 데이터를 실시간으로 동시에 확인하는 것이 중요하다.

 

용접시의 영상, 용접음, 전류•전압 데이터를 대용량의 이음5G망을 통해 원격지 PC의 대시보드에 표시하고, 원격지 숙련자가 실시간으로 현장 용접자를 음성으로 원격지도함으로써, 숙련자의 부족, 기술 계승 기회의 저하라고 하는 제조 현장에 있어서의 과제를 해결한다1.

 
 
 적용 분야  공장, 건설, 조선 등
 응용 타입
 

  eMBB(퓨전 데이터 업로드)

 
 5G망구조  On-Premise형 (O)      5G Core 제어부 공유형 (O)      5G Core 전체 공유형 (O)
 참고문헌
  1.  PwC컨설팅, "5G 및 데이터퓨전 기반 숙련용접사의 원격지도," 총무성 로컬 5G 실증 사업 보고서, 2022년 3월

 

 

13. 카메라와 AI를 활용한 육안검사의 자동화 (불량 판정 등) ^ 산업계 응용 리스트로 이동

 

 

 개념 설명
 

 
 

제조물의 품질을 유지/보증하기 위해 실시하는 외관검사는 주로 숙련자의 육안검사로 행해지고 있다. 최근에는 고화질 카메라와 AI 영상 분석을 활용한 검사 작업의 효율화/자동화가 추진되고 있다. 

 

이를 위해 공장 현장의 카메라와 클라우드의 AI 응용간에는 대용량, 높은 안정성을 제공하는 네트워크가 필요하다. 

 

기존의 유선망은 제조라인 변경시 케이블 공사가 복잡하며 긴 시간이 걸리는 게 문제인데, 이음5G가 출현하면서 공장내 유선 케이블 없는 무선망화가 가능해졌다1.

 
 
 적용 분야  공장
 응용 타입
 

  eMBB (라인스캔 카메라 상향 화상 전송)

 
 5G망구조  On-Premise형 (O)      5G Core 제어부 공유형 (O)      5G Core 전체 공유형 (O)
 참고문헌
  1. 스미모토 상사, "육안 검사의 자동화의 실현," 총무성 로컬 5G 실증 사업 보고서, 2021년 3월

 

 

14. 전철탑재 카메라와 AI를 활용한 무인 선로 순시 점검 (Dynamic Sensing)

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 개념 설명
 

 
 

철도 선로 유지보수 분야에서 현재는 사람이 역과 역간의 선로를 수~수십Km를 걸어 이동하며 육안으로 선로의 이상 유무를 확인하고 있어 많은 인력이 필요해 큰 비용이 발생하고 있다.

 

이런 비효율성을 개선하기 위해 전철 탑재 카메라와 AI 영상 분석을 이용하여 선로 순시 업무를 자동화하여 철도 수송의 안전성을 향상시키고 유지보수 비용을 줄이고 유지보수 인력의 안전사고를 근절시킬 수 있다1.

 
 
 적용 분야  전철, 철도, 도로
 응용 타입
 

  eMBB (30초의 정차시간내 카메라 영상 업로드를 완료하기 위해 대용량 상향 대역폭이 요구됨)

 
 5G망구조  On-Premise형 (O)      5G Core 제어부 공유형 (O)      5G Core 전체 공유형 (O)
 참고문헌
  1. 스미모토 상사, "로컬 5G를 활용한 철도역 선로순시업무·운전지원 업무의 고도화," 총무성 로컬 5G 실증 사업 보고서, 2022년 3월

 

 

15. 전철역내 고화질 카메라와 AI를 활용한 전철 폐문 판단 자동화

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 개념 설명
 

 
 

전철역에 설치한 고화질 4K카메라 영상을 이음 5G망을 통해 AI 응용으로 스트리밍하고 AI응용이 영상을 분석하여 전철 폐문을 판단하고 전철운전기사 테블릿으로 탑승 완료된 영상을 보내 폐문 신호 업무를 효율화, 고도화한다. 인건비 절감(수신호 직원이 역마다 2명)1.

 
 
 적용 분야  전철, 철도
 응용 타입
 

  eMBB (영상 스트리밍을 위한 대용량 상향, 하향 대역폭이 요구됨, 응용레벨 지연 목표치

  900ms (카메라 촬영부터 이음5G망 전송, AI 분석, 테블릿 화면 표시까지 전체 지연시간,

  즉 테블릿 화면에는 0.9초 전의 화면이 디스플레이됨))

 
 5G망구조  On-Premise형 (O)      5G Core 제어부 공유형 (O)      5G Core 전체 공유형 (O)
 참고문헌
  1. 스미모토 상사, "로컬 5G를 활용한 철도역 선로순시업무·운전지원 업무의 고도화," 총무성 로컬 5G 실증 사업 보고서, 2022년 3월

 

 

16. 카메라와 AI를 활용한 전철차량 무인 이상 검지

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 개념 설명
 

 
 

전철 차량의 노후화와 유지보수 인력의 부족, 검사소에서 1주일에 한번 정도의 긴 검사 주기 문제를 해결하기 위해 고화질 카메라, 이음 5G망 그리고 AI 영상 분석 응용을 도입하여 차량 검사의 원격화•자동화 시스템을 구축한다.

 

따로 검사소에 가지 않고, 전철 차량이 전철역에 발착하는 시간동안에 자동검사를 수행하여 전 차량 상시 검사가 가능하다. 이로써 유지보수 인력 부족 문제를 해소하고 전철 운행의 안정성 향상을 실현한다1.

 
 
 적용 분야  전철, 철도
 응용 타입
 

  eMBB (카메라 영상 스트리밍을 위한 대용량 상향 대역폭이 요구됨)

 
 5G망구조  On-Premise형 (O)      5G Core 제어부 공유형 (O)      5G Core 전체 공유형 (O)
 참고문헌
  1. 게이큐 급행전철, "로컬 5G와 AI 기술을 이용한 철도역에서의 차량 감시의 고도화," 총무성 로컬 5G 실증 사업 보고서, 2022년 3월

 

 

17. 카메라와 AI를 활용한 건설현장에서 작업자의 안전 확보

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 개념 설명
 

 
 

작업 현장에 고화질 카메라를 설치하고 카메라 영상을 이음5G망을 통해 클라우드의 AI 영상분석 응용으로 스트리밍한다. AI 영상 분석 응용은 안전모/안전조끼 미착용, 작업원의 위험지역 진입, 작업원과 중장비 기계 근접, 과적 등을 감지하고 알람을 보내 위험 요소를 신속하게 조기발견하여 작업원의 안전성을 확보함1,2.

 
 
 적용 분야  건설, 도로, 산업단지 등
 응용 타입
 

  eMBB (카메라 영상 스트리밍을 위한 대용량 상향 대역폭이 요구됨)

 
 5G망구조  On-Premise형 (O)      5G Core 제어부 공유형 (O)      5G Core 전체 공유형 (O)
 참고문헌
  1. 엑시오 그룹, "로컬 5G를 활용한 고속도로터널내 유지보수 작업의 효율· 안전성 향상," 총무성 로컬 5G 실증 사업 보고서, 2022년 3월
  2. 시미즈 건설, “고속도로 상공의 토목 건설 현장의 안전관리," 총무성 로컬 5G 실증 사업 보고서, 2022년 3월

 

18. 원격감시제어형 자율주행 버스                                ^ 산업계 응용 리스트로 이동

 

 

 개념 설명
 

 
 

차량내 운전자가 없는 자율주행환경에 자율주행차량이 가지는 인지·판단·조작 능력은 한계가 있어 사람의 개입(원격 감시와 원격 조작: 자율주행차량의 정상운행 실시간 확인, 유사시 원격 도어 개폐, 긴급정지, 사고시 안내, 대응 인력 현장에 급파 등)을 통해 자율주행 운행의 안정성 확보함1.

 
 
 적용 분야  공항, 스마트시티, 테마파크, 항만, 공장, 농장 등
 응용 타입
 

  eMBB (카메라 영상 스트리밍을 위한 대용량 상향 대역폭이 요구됨)

 
 5G망구조  On-Premise형 (O)      5G Core 제어부 공유형 (O)      5G Core 전체 공유형 (O)
 참고문헌
  1. NTT동일본, "공항에서의 원격 감시형 자동 운전을 위한 영상 감시 기술의 실현," 총무성 로컬 5G 실증 사업 보고서, 2022년 3월

 

 

19. 자율주행차량과 AI를 활용한 과수의 병해감지, 숙도파악 (Dynamic Sensing)

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 개념 설명
 

 
 

농원내 이음5G망과 고화질 카메라가 탑재된 자율주행로봇을 도입하고 카메라 영상을 AI 응용이 분석하여 과수의 병해를 조기에 감지하고, 과수 숙도별 수량을 파악하여 내방객수를 조절함으로써 농원의 생산성과 수익 향상 모델을 창출함1.

 
 
 적용 분야  공항, 스마트시티, 테마파크, 항만, 공장, 농장 등
 응용 타입
 

  eMBB (카메라 영상 스트리밍을 위한 대용량 상향 대역폭이 요구됨)

 
 5G망구조  On-Premise형 (O)      5G Core 제어부 공유형 (O)      5G Core 전체 공유형 (O)
 참고문헌
  1. NTT 동일본, "과수재배(딸기)의 지능화·자동화의 실현," 총무성 로컬 5G 실증 사업 보고서, 2022년 3월

 

 

20. 가축 건강이상 자동 조기 발견                                                  ^ 산업계 응용 리스트로 이동

 

 

 개념 설명
 

 
 

로컬 5G망을 통한 고화질 영상 전달과 AI영상분석 시스템을 이용해 젖소의 건강이상을 자동으로 조기 발견하고, 수의사가 원격지도 시스템을 이용해 실시간 진단 및 처방함으로써 이상 젖소의 중증화를 미연에 방지한다. 농장의 생산성 향상에 기여, 농장 인건비 절감1.

 
 
 적용 분야  농업
 응용 타입
 

  eMBB (카메라 영상 스트리밍을 위한 대용량 상향 대역폭이 요구됨)

 
 5G망구조  On-Premise형 (O)      5G Core 제어부 공유형 (O)      5G Core 전체 공유형 (O)
 참고문헌
  1. NTT 데이터 경영 연구소, "프리스톨 우사에서 가축 건강 관리 작업의 효율화," 총무성 로컬 5G 실증 사업 보고서, 2022년 3월

 

 

21. 항구 입안 선박에 선박 조정 정보 제공                                   ^ 산업계 응용 리스트로 이동

 

 

 개념 설명
 

 
 

항만 분야에서 선박의 노후화로 인한 사고 우려와 일본 사회 전체에 걸쳐 일어나고 있는 인력 문제가 선박업계에도 마찬가지로 발생(선원의 고령화와 신규 인력 부족) 하고 있으며, 항만/부두내 선박의 안정적인 운항이 문제가 되고 있다.

 

이에 관한 해결책으로 로컬 5G망과 선박조정 시스템을 항만에 도입하여, 기존 항만 작업원들의 부하를 경감시키고, 사고를 억제하고, 부두에 이착안하는 선박들의 안전한 운항을 도모한다1.

 
 
 적용 분야  항만
 응용 타입
 

  eMBB (카메라 영상과 대시보드 화면 스트리밍을 위한 대용량 상향, 하향 대역폭이 요구됨)

 
 5G망구조  On-Premise형 (O)      5G Core 제어부 공유형 (O)      5G Core 전체 공유형 (O)
 참고문헌
  1. ZTV, "로컬 5G를 활용한 선박조정 정보의 제공 및 영상 감시," 총무성 로컬 5G 실증 사업 보고서, 2022년 3월​

 

 

22. 자율주행차량과 AI를 활용한 스마트 지역 감시/방범          ^ 산업계 응용 리스트로 이동

 

 

 개념 설명
 

 
 

자율주행차량에 탑재된 카메라의 영상이 이음5G망을 통해 AI 응용로 스트리밍되며 AI 응용이 수상한 사람을 검지(주택침입시도, 아동 납치 등)하여 조치(현장 이미지, 감지 위치를 경비원에게 보냄)를 취함으로써 안전한 방범을 달성할 뿐만 아니라, 길거리에서 쓰러진 노인을 실시간으로 식별하여 보호자에게 연락하여 지역 감시의 효과도 얻는다1.

 
 
 적용 분야  스마트 시티
 응용 타입
 

  eMBB (카메라 영상 스트리밍을 위한 대용량 상향 대역폭이 요구됨)

 
 5G망구조  On-Premise형 (O)      5G Core 제어부 공유형 (O)      5G Core 전체 공유형 (O)
 참고문헌
  1. (주)장대(건설사), "이동체 탑재 카메라·AI 비디오인식에 의한 지역감시/방범," 총무성 로컬 5G 실증 사업 보고서, 2022년 3월

 

 

23. 자연 재해 모니터링을 통한 신속한 주민 피난 유도          ^ 산업계 응용 리스트로 이동

 

 

 개념 설명
 

 
 

태풍, 홍수 등 재해 발생시 하천 수위/상황 감시와 AI를 통한 수위 예측을 통해 주민들에게 재해 정보를 신속하고 정확하게 제공하여 신속한 피난을 유도한다.

 

하천에 4K 카메라가 설치되고 카메라 영상이 이음5G망을 통해 센터에 위치한 AI 영상 분석 응용으로 스트리밍된다. AI 영상 분석 응용은 하천 카메라 영상을 기반으로 수위를 예측하고 범람이 예측되면 경보를 발령한다.

 

이 영상과 수위예측정보는 시청 방재과의 모니터로 스트리밍되어 시청방재과는 AI를 활용한 공식 피난 경보를 발령한다. 또한 주민들에게 Youtube를 통해 라이브로 전달되어 주민들의 자발적이고 신속한 피난을 유도한다.

 

문자나 음성으로 대피를 권고하면 주민의 위기의식이 높아지기 어렵고 대비가 지연되는 문제가 있는 데, 재해의 라이브 영상을 시청하면 위기 의식이 높아져 신속한 대비가 가능하다1.

 
 
 적용 분야  스마트 시티, 방재
 응용 타입
 

  eMBB (카메라 영상 스트리밍을 위한 대용량 상향 대역폭이 요구됨)

 
 5G망구조  On-Premise형 (O)      5G Core 제어부 공유형 (O)      5G Core 전체 공유형 (O)
 참고문헌
  1. 지역무선일본, "방재업무의 고도화 및 신속한 주민 피난 행동의 실현," 총무성 로컬 5G 실증 사업 보고서, 2022년 3월

 

 

24. 이벤트장에서 혼잡 감지와 방문자 통계                               ^ 산업계 응용 리스트로 이동

 

 

 개념 설명
 

 
 

행사장내 카메라 영상(스마트폰 카메라)이 이음 5G망을 영상분석 AI 응용으로 전달되고, AI 응용은 현재의 행사장내 방문객 혼잡상황 - 현재 체류자수, 지리적 밀집도 등 - 을 실시간 분석하여 행사장의 사이니지로 전달해준다1

 

방문객은 사이니지 화면에 실시간 표시되는 행사장내 혼잡상황을 통해 행사장내 자신의 동선을 정하는 데 도움을 받는다.

 

또한 AI 응용은 행사기간중 - 행사장내 혼잡검지 (시간대별 체류자수와 행사장내 지리적 분포), 체류자 속성 파악(시간대별 체류자수, 성별/연령별 방문자수), 통행량 감지(총 출입 인원수)를 - 수행하고 결과를 행사 개최측에 전달해준다. 행사 개최측은 이 정보를 활용하여 방문객 현황, 인기 부스 등을 파악한다.

 

방문객이 많은 대규모 시설에서 이통사의 5G을 활용하는 경우, 방문객들의 스마트폰 트래픽으로 인해 통신 혼잡(Congestion)의 문제가 발생하고 있어, 행사장내 이통사5G망과 독립적인 이음 5G망을 구축한다.

 
 
 적용 분야  스마트 시티
 응용 타입
 

  eMBB (카메라 영상 스트리밍을 위한 대용량 상향, 하향 대역폭이 요구됨)

 
 5G망구조  On-Premise형 (O)      5G Core 제어부 공유형 (O)      5G Core 전체 공유형 (O)
 참고문헌
  1.  노무라 종합 연구소, "대형국제회의시설에서 원격 감시, 혼잡검지에 의한 안전한 이벤트 개최," 총무성 로컬 5G 실증 사업 보고서, 2022년 3월

 

 

25. 내시경 카메라와 MEC 기반 AI 용종 식별                       ^ 산업계 응용 리스트로 이동

 

 

 개념 설명
 

 
 

에지 클라우드(MEC)내 AI 용종식별 응용이 의사가 내시경 검사시 용종을 발견해내는 데 도움을 준다. 내시경 검사중 내시경 영상이 이음5G망을 통해 에지 클라우드의 AI 용종 식별 응용으로 스트리밍된다. 

 

AI 응용은 실시간으로 용종을 식별하여 마크된 영상을 병원 내시경검사실 모니터로 스트리밍해준다. 의사는 AI가 제공해주는 영상의 도움을 받아 용종 식별을 한다1,2.

 
 
 적용 분야  병원
 응용 타입
 

  대용량(상하향 비디오), 저지연(End-to-end-latency <20ms3)

 

* 상기 서비스를 상용화한 Verizon의 경우, 고객 병원내 5G RAN을 구축해주고 5G 코어와 MEC(AI용종식별 응용)는 Verizon 5G망내 5G Edge(AWS Outpost)에 위치하여 여러 병원이 공유한다.
용종 식별 응용의 end-to-end latency가 20ms이내이어야 하므로 AI 영상분석 응용의 분석시간과 이음5G망내 전달시간의 합이 20ms를 넘지 않게 UPF가 있는 센터의 위치가 병원에서 너무 멀면 안됨

 
 5G망구조  On-Premise형 (O)      5G Core 제어부 공유형 (O)      5G Core 전체 공유형 (X)
 참고문헌
  1. AWS Blog, "Verizon and AWS deliver mobile edge computing to customers in Boston and the Bay Area," 2020년 8월
  2. Avesha,"5G in Healthcare," Avesha 동영상
  3. AWS, "Architecting 5G apps for ultra-low latency on AWS Wavelength," AWS re:Invent 2020  

 

 

26. 노인시설에서 원격 의료•케어                                   ^ 산업계 응용 리스트로 이동

 

 

 개념 설명
 

 
 

의사가 상주하지 않는 노인시설에서 4K 카메라영상과 스마트글래스 영상, 음성을 원격의 의사와 공유하여 원격 진료와 고급 케어를 제공1

 
 
 적용 분야  노인시설 (실버타운 등)
 응용 타입
 

  eMBB (카메라 영상 스트리밍을 위한 대용량 상향 대역폭이 요구됨)

 
 5G망구조  On-Premise형 (O)      5G Core 제어부 공유형 (O)      5G Core 전체 공유형 (O)
 참고문헌
  1. NTT 필드 테크노, "전문의의 원격지원," 총무성 로컬 5G 실증 사업 보고서, 2021년 3월

 

 

27. 전문의의 원격 협진 및 지도                                      ^ 산업계 응용 리스트로 이동

 

 

 개념 설명
 

 
 

지방이나 낙도 등 의사부족이나 지리적인 요인으로 고도의 전문 의료 혜택을 받지 못하고 있는 지역병원 등에서 수술을 실시할 때, 이음5G망을 이용해 대도시 대학병원 등의 고도의 전문의들의 원격 협진과 원격지도 등의 지원을 받는다.

 

집도의의 시각과 수술실 전체의 움직임을 스마트글래스와 4K 카메라로 촬영하여 이음5G망을 통해 협진실로 실시간 스트리밍한다. 집도의는 협진실의 다수 전문의와 협의하고 지도를 받아가며 수술을 진행한다1.

 
 
 적용 분야  병원, 요양/돌봄 시설
 응용 타입
 

  eMBB (카메라 영상 스트리밍을 위한 대용량 상향 대역폭이 요구됨)

 
 5G망구조  On-Premise형 (O)      5G Core 제어부 공유형 (O)      5G Core 전체 공유형 (O)
 참고문헌
  1. NTT 필드 테크노, "전문의의 원격지원," 총무성 로컬 5G 실증 사업 보고서, 2021년 3월

 

 

28. 얼굴인식 기반 환자 행동/컨디션 파악을 통한 예방진단    ^ 산업계 응용 리스트로 이동

 

 

 개념 설명
 

 
 

환자는 병원, 요양시설 입소시 얼굴을 등록한다. 시설내 식당, 담화실, 복도 등에 설치된 카메라 영상이 이음 5G망을 통해 AI 응용으로 스트리밍되고 AI 응용은 영상내 환자를 특정하고 식사량, 회화빈도, 얼굴 감정, 걸음 걸이 등을 검지하여 환자의 컨디션 변화를 파악하여 적절한 조치를 취한다1,2.

 
 
 적용 분야  병원, 요양/돌봄 시설
 응용 타입
 

  eMBB (카메라 영상 스트리밍을 위한 대용량 상향 대역폭이 요구됨)

 
 5G망구조  On-Premise형 (O)      5G Core 제어부 공유형 (O)      5G Core 전체 공유형 (O)
 참고문헌
  1. NTT Docomo 1-1-3, "2019년도 총무성 「5G 종합 실증 시험」의 성과," 2020년 3월

  2. SOMPO, “5G를 활용한 고정밀 얼굴 인증 및 센서에 의한 모니터링을 통한 행동/컨디션 파악,” 2019

 

 

 

위 컨텐츠는 한국방송통신전파진흥원의 출연에 의한 재정지원으로 작성되었습니다.

 

 

 

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