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기술정보유통의 심
FirstSteptoTechnologyInformation
www.firstep.or.kr
기술시장정보
로 용 치인식 모듈
( 치인식,자연표식,인공표식,지능형 로 )
2008.12
정보제작기 (명):한국부품소재산업진흥원
장 덕([email protected])
본 자료는 기술평가정보 유통 활성화를 지원할 목 으로 작성된 것으로서,본 자료에 수록
된 내용은 신뢰할만한 자료로부터 얻은 것이나,그 정확성이나 완 성을 보장할 수 없습니
다.따라서 본 자료는 어떠한 경우에도 법 책임소재에 한 증빙자료로 사용될 수 없습니
다.
한,본 보고서의 내용을 인용하고자 하는 경우에는 반드시 그 출처가 기술평가정보유통시
스템임을 밝 야 합니다.
목 차
I.기술성 분석············································································································1
1.기술(제품)의 특징··································································································1
가.개 요··················································································································1
나.용 도··················································································································2
2.기술 동향·················································································································3
가.국내 기술 동향································································································5
나.해외 기술 동향······························································································10
II.시장성 분석·········································································································13
1.시장 특성···············································································································13
가.시장 정의········································································································13
나.시장 개요 특성························································································13
다.시장 진입 장벽······························································································15
2.시장 황···············································································································17
가.국내 시장 동향······························································································18
나.해외 해외 동향······························································································21
3.환경 분석···············································································································24
가.경쟁 황········································································································24
나.정비 지원 기술개발 로드맵··································································25
Ⅲ.참고 문헌············································································································26
그림 목차
그림 1.실내용 치인식 모듈 ···········································································1
그림 2.인공 표식 방식의 치인식모듈·······························································2
그림 3.나인티시스템의 iGS-U테그 비컨······················································6
그림 4.지능로 용 치인식센서 모듈 StarGazerTM·······································6
그림 5. 치인식센서모듈,StarGazerTM 한ID를지닌Passive랜드마크······7
그림 6.코 포인트 추출 결과···············································································7
그림 7.물체 데이터베이스(좌) 인식 결과(우)···············································8
그림 8.지도 작성 결과·····························································································8
그림 9.물체 데이터베이스·······················································································9
그림 10. 치추정 결과·····························································································9
그림 11.UpennOmni-CameraSLAM &EvolutionRoboticsvSLAM······12
그림 12. 치인식기술 시장 특징·········································································13
그림 13.Fiveforce모형 분석··············································································15
그림 14. 내 치 식 듈 시 주체 ·····································19
그림 15.국내 표 로 용 치인식 모듈 시장 구성 체계도·······················19
그림 16.세계 로 시장 망···············································································21
그림 17.지능형로 기술 로드맵 (지식경제부)··············································25
표 목차
표 1.로 용 치인식 모듈의 분류 개요·······················································4
표 2.로 자기 치인식기술 분야별 국내로 기술수 ·································5
표 3.국내 기술개발 황·······················································································10
표 4.해외 주요국의 비젼기술기반 치인식 모듈개발 황·························12
표 5.Five-forcesmodel··························································································17
표 6. 치인식 제품의 국내 시장 규모·······························································20
표 7. 치인식 제품의 국내 생산 동향·······························································20
표 8. 치인식 제품의 국내 시장 망·······························································21
표 9.세계 국내 로 시장 망·······································································21
표 10.세계 국내 로 센서 시장 망·························································22
표 11.세계 국내 로 용 치인식센서·모듈 시장 망···························22
표 12. 치인식 제품의 세계시장 규모·······························································23
표 13. 치인식 제품의 세계시장 망·······························································23
- 1 -
I.기술성 분석
1.기술(제품)의 특징
가.개요
로 용 치인식 모듈은 최근 지능형․모바일 로 에서 사용되는 자기 치 인식 모
듈을 말한다.매니풀 이터와 정해진 Line을 이동하는 기존 산업용 로 과는 달리 지
능형․모바일 로 은 자율주행기술이 필요하며 정해진 서비스를 인간에게 제공하기
하여 여러 가지 센서를 사용하여 환경구조 와 환경변화를 감지하며,로 스스로 자기
치를 인식하는 기술이 일체화된 H/W S/W 모듈이다.
특히 실내에서 사용되는 치인식 기술은 실외에서 사용되는 GPS 는 DGPS의 개
념과는 달리 다양한 고정 ,동 장애물,실내 구조물 등을 정 한 오차 이내로 측정
해야하는 문제 이 존재한다. 재 시장에 출품되는 부분의 로 용 치인식 모듈은
실내용 치인식 모듈에 해당되며,본 문서에서는 실내용 치인식 모듈에 한하여 언
하고자 한다.
<그림 1.실내용 치인식 모듈 >
최근 모바일 기능이 장착된 지능형 로 산업이 확 되면서 인간에게 편리한 서비스
를 제공하기 해 로 이 자기 치인식을 우선 수행해야 한다.자기 치를 인식하는
것은 로 서비스를 수행하기 한 기본 기능이나 기술 ,비용,환경 인 요인에 의하
여 좀처럼 극복되지 않는 보틀넥 기술에 해당한다.
치인식 모듈은 연구기 , 학,산업체 반 으로 많은 인력과 시간을 투자하여
개발하고 있으며,기술 선도성은 있으나,가격 기술신뢰성,기술완성도 면에서 부족
하여 실용성에 한 장벽이 있다.그러나 최근 다양한 센서의 개발과 마이크로 로세
서의 연산능력 등의 향상으로 청소로 등의 모듈에 탑재되어 제품이 생산되고 있다.
- 2 -
재 개발되고 있는 자율이동 로 을 한 자연표식 (SW기반,HW의존 ) 인공표
식(설치물)기반 치인식 기술들은 최 화 porting,고사양 HW,설치/Calibration
신뢰성 문제로 인하여,기업들의 로 상품화에 용하지 못하고 있으며,다양한
치 이동성 기반 로 응용 개발이 되고 있으나 소비자의 기 수 을 충족하고 있지
못하고 있다.로 상품화에 용될 수 있는 지능형 로 치인식 기술의 부재는 로
산업화의 보틀넥으로 작용 되고 있는 상황이라고 할 수 있다.
치인식기술은 지능형로 (개인, 문 서비스)의 완성도를 가름하는 핵심 기술로서
산업화의 걸림돌이 되고 있는 수요자의 가격 인 수용도와 성능의 만족도를 동시에 해
결할 수 있는 로 산업 활성화의 핵심 기술이며,고기능/ 가격 치인식 모듈의 개발
은 로 의 수요를 획기 으로 창출 할 수 있는 기술이며 이러한 기술을 바탕으로 개인
서비스 로 이 각 가정으로 보 되는 매 역할을 할 것으로 상된다.
인간 삶의 질 향상과 련된 산업이 미래 기술로서 부각되고 있다.이러한 개념에 부
합하는 웰빙 패러다임으로서 지능형 로 이 주요한 기여를 할 것으로 상됨에 따라
치인식 기술 한 반드시 필요한 기술이며 지능형 로 산업계가 우선 으로 풀어야
할 숙제임에 틀림없다.
나.용도
지능형 로 의 치인식 모듈의 목 인 사용자의 개입 없이 스스로 환경을 분석하고
로 이 자기 치를 환경 속에서 인식하여 로 이 인간의 명령을 수행하는 기본 정보로
활용하게끔 하는 것이다.로 은 공간상에서 2차원 치 정보와 방향정보를 가지거
나 3차원 치정보와 방향정보를 가질 수 있으며,주 환경에 한 지도를 가지고 있
을 수 도 있다.
IR인공표식방식 개념도(왼쪽), 카메라상의 이미지(오른쪽)>
<그림 2>인공 표식 방식의 치인식모듈
- 3 -
2.기술 동향
지능형 서비스 로 의 행동기능을 한 자율주행을 구성하는 핵심기술인 자기 치인
식 기술은 지능형 서비스 로 의 인간에 한 서비스 제공을 한 핵심 공통 기술이므
로,선진기술 비 취약한 로 원천기술에 해당되며 선진국에서는 산업 국방 안보
차원에서 극 인 투자를 시행하여 기술개발이 진행되고 있다.
지능형 서비스 로 의 개발 상품화를 한 보틀넥 기술인 자율주행에 필요한
치감지 기능이 센서와 함께 모듈화가 이루어지면,이를 기반으로 로 작업제어 기술
들의 비약 인 발 으로 연결되며,로 자율주행 자기 치 인식기술에 해 개발
된 원천·공통 기술은 타 산업분야의 지능화에 활용 가능하며 산업 반에 걸쳐 기술
효과가 지 하다.
재까지 개발되어오고 있는 지능형 자기 치인식 기술의 문제 인 환경 응성을 확
보하기 한 핵심 알고리즘 센서모듈의 개발을 통해 다양한 로 시스템에 신속하
게 용이 가능하도록,인식 신뢰도를 갖춘 공통 랫폼의 개발을 통해 로 자율주행
원천 기술의 경쟁력을 확보할 수 있으며,지능형 서비스 로 의 지능요소와 함께 로
의 핵심 기능을 정의할 수 있는 로 자율주행에 특화된 자기 치 인식 기술의 확보를
통해 자율주행 기술의 원천성을 확보할 수 있다.
주행기술이 핵심을 이루는 청소로 ,정보서비스로 등 가정용/개인용 로 의 체
서비스 성능을 좌우하는 로 이동기술의 기능을 구 하는 자기 치 인식 기술의
개발을 통해 로 시스템 구 기술의 신뢰도를 높일 수 있다.
RF신호기반 치인식 기술은 향후 유비쿼터스 정보 네트워크와 병행한 표 화 기술
로 홈 네트워크,의료용등 다양한 응용이 가능할 뿐만 아니라 상기반 치인식 기술
은 인간지능과 같이 궁극 으로 달성해야할 기술로 상신호처리 뿐만 아니라,계산지
능, 학, 상하드웨어 등 많은 련 분야의 연구를 진할 수 있다.
- 4 -
<표 1>로 용 치인식 모듈의 분류 개요
상 치 식 시스템 술
개 과술내 능* 수 비고
공
식
수동
NorthStar(ER,미 )
천 에 spot 생
projector
Detector/ 치
식
차 ± 10cm
차 ± 5deg
6 X 6 m / o n e
projector
projector 치없
집안 사 가능
Non-planar 천
사 가능
상
(약60$, 10만
개 )
eVac 청
StarGazer(하 닉,한
)
천 에 공 식 착
상 치 식
3mm 내 복
도
2X2m/1 식 미 해치는 착
물 치 없
치/Calibration없
는 사 편리
Non-planar천 사
가능
애물 환경에 향
지 않는 시스템
상
(152만원/ea)
공 식 사 한 주
행 치
공 식 천 착
상 치 식
차 ± 4cm
차 ± 5deg개 진행과
능동
StarLite(한 , ETRI)
신 공 식
천 착
상 치 식
차 ± 5cm
차 ± 1deg
10X10m 공간
시
스마트 랜드마크
치 식
PSD RFID
식 치 식
차 ± 10cm
(PSD )개 진행과
치
식 시스템 신 (4개)
수신 /각 신
터 거리측
치
차 ± 3cm
10X10m 공간개 진행과
Indoor GPS 시
스템 (나 티시스템,
한 )
차 ± 2cm
15X15m 공간
상
(약200만원
/ea)
연
식
연
식
ERSP-vSL
AM(ER, 미
)
상 연 식
상 연 식
식/매핑 통한 치
식
차 ± 30cm
차± 10deg
(2fps)
신뢰 는 치
식 (filter 산 문
)
10fps 상 처리
도 ( 상 )
플랫폼 식
Loop closing 문
해결 한
exploration 능
가 시스템
사 가능
가 드 시
스템 가능
Dynamic 환경
가능
상 PC SW 듈 (HW ,
포 /시스템 화 문 )
홈 니터링 시스템
( 본, PC에 상 )
청 / 경비
한
상
치 식
상 연 식
상 연 식
식/매핑 통한 치
식
빠 처리시간
차 ± 20cm
차± 8deg
(5fps)
개 진행
비
IR스캐
사 한
치 식
거리/ 상 보 합
상/거리
연 식 / 식
고가
고가 HW 시스
템 필
차 ± 35cm
차± 8deg개 진행
드
시 스 템 에
가능한
가형
치 식
가 엔코
가 거리
( PSD , 개
당 약 5,000원)
형화 환경 가
한 시스템
차 ± 20cm
(40평형 아 트, 미끄
러짐 없는 닥환경)
닥환경에 향
지 않는 치 식
시스템
형화 지 않
환경에 가능
한 시스템
개 진행
- 5 -
가.국내기술동향
<표 2>로 자기 치인식기술 분야별 국내로 기술수
분야 기술 항목 기술
수분류 분류 소분류
자율이동
치인식
기술
치
인식기술
지도작성 ▼RF기반 치인식 ▽
인공표식 시각기반 치추정 ▽자연표식 시각기반 치추정 ▼
센서기반 치인식 ▼지도작성 치 동시 추정 (SLAM) ▼
학습기반 치추정 ▼
(범례:● 우월,◎ 다소우월,○ 동등,▽ 다소부족,▼ 부족)
□ 국내 업체로는 (주)나인티시스템에서 개발한 iGS(그림 3),한국LPS에서 개발한
U-SAT가 있음.iGS의 경우 치정 도는 ±10cm,방 각은 ±2°임.양사의 제품 모
두 블록확장이 가능하여 넓은 역에서 사용이 가능하나 비컨의 크기가 비교 크
고 가격이 싸지 않아 가정용도로 사용하기에는 부담이 따른다.
<그림 3>나인티시스템의 iGS-U테그 비컨
□ 하기소닉에서는 고정 치인식을 한 복합 (Natural+Artificial)Landmark기술
을 개발하 음.세계최고의 정 도,편의성,경제성을 지닌 것으로 검증된 인공표식
(artificailpassivelandmark)을 활용한 기술인 치인식센서·모듈 StarGazerTM을
확장,응용한 vision기법을 사용하 다.
기존 치인식센서·모듈 StarGazerTM은 ID를 지닌 landmark를 천장에 붙이는 반
면 이 기술은 실내 한정된 공간의 벽면에 부착하여 StarGazerTM에 채용된 camera
(야간 이용이 가능하도록 외선 감지가 가능한)로 인식하여 치의 기 는
치교정 표식으로 삼는다. 한 동시에 동일 카메라에 인식된 로 주 의 자연표
식 (naturallandmark)을 분석하고 인공표식과 연계하여 치와 방향을 산출한다.
- 6 -
<그림 4>지능로 용 치인식센서 모듈 StarGazerTM
<그림 5> 치인식센서 모듈,StarGazerTM 한 ID를 지닌 Passive랜드마크
□ CV-SLAM(CeilingVision-BasedSLAM,서울 )
천장을 향해 수직으로 MonocularCamera를 설치하고,여기서 획득한 상을 통해
형 등,천장의 무늬 등에서 코 포인트를 근거로 한 특징 을 추출하고,이를
KalmanFilter에 용하여 로 의 치를 구하는 알고리듬을 개발하 다(그림
참조).최근에는 KalmanFilter 신에 좋은 성능을 보이는 ParticleFilter를 용하
여 치인식을 수행한다.
- 7 -
<그림 6>코 포인트 추출 결과
□ VisualObject와 RobustSonarFeature를 이용한 가정환경에서의 실용 인 SLAM
기법 개발(포항공 )
스테 오 비 센서를 이용하는 시각 불변 특징 과 특징량에 기반한 물체인식 기
법과 음 센서를 이용한 선 형상 추출 기법을 조합하여 가정환경 내에서
의 SLAM 기술을 구 하 다.
<그림 7>물체 데이터베이스(좌) 인식 결과(우)
- 8 -
<그림 8>지도 작성 결과
□ LocalizationofaMobileRobotUsingSIFT-basedObjectRecognitionandMCL
Technique(고려 학교)
가센서인 단일 카메라와 IR Scanner의 융합으로 이동로 의 강인한 치추정을
구 하 다.단일 카메라를 통해 얻은 상에 SIFT를 용하여 특징 을 구하고 이
를 매칭한 값과 IRScanner를 통해 얻은 물체의 Profile정보를 융합하여 역 치
추정을 구 하 다.
<그림 9>물체 데이터베이스(좌) 인식 결과(우)
- 9 -
<그림 10> 치추정 결과
<표 3>국내 기술개발 황
구분 기술명개발
단계개발 내용 개발주체
비컨기반
치인식모듈
상용화
RF 음 기반 치인식 나인트시스템
음 비컨 기반 치인식 한국LPS
복합 랜드마크
인식
비컨의 고유 외선 반사 상을
인식하여 치추정하기소닉
비 기반
자율주행Pilot
비 기반 자율주행 청소로 LG 자
CV-SLAM 기반 자율주행 서울 학교
비 기반 자율주행 경비로 다사로
치/물체인
식 알고리즘기술검토
G-RIF기반 특징 추출
매칭기술KAIST
MCL기반 치인식 고려 학교
SARG물체인식 기법 서울 학교
물체/범주 인식 KIST
DoW 기반 특징 추출기술 KETI
※출처 :지능형 로 경제성 평가 보고서 2007.산업자원부,“지능형 로 산업의 기반조성을 한 종
합지원체계 구축 기획보고서”,2004,산업자원부,“제2차 로 산업정책포럼”,2007.
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나.해외기술동향
□ 치인식 기술의 국외동향으로 미국 DARPA에서 주최하는 그랜드챌린지 회는 로
차량이 사막이 아닌 실제 도시거리를 주행하여 성능을 검증하는 회로서 이 회 참
가 의 치인식 기술 수 을 간 으로 로 의 치인식 기술에 비교할 수 있다.
□ 2004년 1회 회의 경우 142마일(229km)을 완주한 로 차량은 없었으며,7마일
(11km)를 주행한 로 차량이 가장 많은 주행거리를 기록했고,2005년 회의 경우
스탠퍼드 학 이 131마일(210km)을 7시간의 기록으로 우승을 하 다.
□ 미국 MIT의 경우 음 센서만을 이용하여 SLAM 알고리즘을 개발하 다.100m
주행시 40cm 정도의 오차를 보임. 이 센서를 사용한 경우 치 오차는 2cm 정
도 으나 이 센서가 고가라는 단 이 있다.
□ 독일의 Freiburg 학에서 역지도를 사용한 지도작성과 주행에 한 알고리즘을
개발.400m 주행 후 5개의 순환구간에 한 지도를 작성한다.역시 고가의 이
센서를 사용 하 다.
□ 미국 CMU의 경우 16개의 음 어 이 센서를 이용하여 치인식,지도작성,자
율주행에 한 알고리즘을 제안하 다.정 이고 주변이 직선 주로 구성된 환경에
서만 작동함.다른 제안방법은 확률 계산방법을 사용하는 치인식 알고리즘을
제안,미리 지도가 주어져야 하고 이 센서를 사용해야 한다.
□ 호주의 Sydney 학의 경우 외부환경에서 나무를 Landmark로 활용하며 Extended
KalmanFilter기반의 SLAM 모듈을 개발. 이 센서가 사용되며 치오차는 약
50cm 이하,나무 랜드마크가 검출되지 않는 역에서 성능이 감소하 다.
□ 미국 Upenn 학 GRASP연구소에서는 각의 Omni-Camera를 사용한 Vision시스
템을 기반으로 로 의 자율 주행 기술을 연구하고 있다.Optical-Flow를 기반으로
엔코더 값을 고려하여 오차를 정 보정하여 주행하는 방법을 채택하고 있으며 연
구된 알고리즘을 Soc화 하여 단일 보드에 탑재된 임베디드 모듈에 응용하는 연구를
진행하고 있다.
□ 미국의 EvolutionRobotics사의 NorthStar는 국내에서 유진 로보틱스사에 의하여 쥬
피터에 용되어 상용화 되었으나 인공 표식을 제공하는 설치물을 부착하여야 하는
- 11 -
단 이 있다.이를 극복하기 하여 자연표식기반의 SLAM을 제공하고 있으나 이식
성 고사양 H/W 의 필요로 함에 따라 로 에 분리된 HostPC형태의 제품으로
연결되어 시장에 진입하고 있는 상황 이다.
□ 엔코더의 치추정 오차를 보정하여 치기반 실내용 로 의 서비스를 창출하기
하여 학,연구소 기업에서 자연표식을 이용한 SW모듈 가의 인공표식(설
치물)기반 센서모듈을 개발하여 가형 청소로 을 심으로 제품에 용하고 있
으며, /고가의 로 제품을 한 설치물이 필요 없는 자연표식 기반 치보정
SW 기술이 연구되고 있다.
<그림 11>UpennGRASPOmni-CameraSLAM &EvolutionRoboticsvSLAM
기술명 개발단계 개발 내용 개발주체
Vision기반 SLAM
SDK상용화
ERSP® :vSLAM단일 카메라 기반
자율주행모듈美 ER사
SIFT추출기법캐나다 British
Columbia 학
NorthStarTM Vision 인공표식( 외선)기반
치인식美 ER사
Cricket Pilot비 과 음 센서를 융합한
치정 도 향상 기술美 MIT 학
SURF(SpeededUp
RobustFeatures)
기술검토
회 변화에 불변하는 특징 감지기술스 스 ETH
ZurichDescriptor를 생성하는 방법 벨기에 Leuven사
AdaptiveScene
Dependent
Filters(ASDF)
실시간으로 이미지 세그멘테이션의
학습 기술
독일
Bielefeld 학
<표 4>해외 주요국의 비젼기술기반 치인식 모듈개발 황
※출처 :http://ieeexplore.ieee.org,http://www.ibm.com/ibm/licensing/,지능형 로 경제성 평가 보고
서 2007.산업자원부,“지능형 로 산업의 기반조성을 한 종합지원체계 구축 기획보고서”,2004
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II.시장성 분석
1.시장 특성
가.시장 정의
치인식 기술은 공간상에서 이동로 의 좌표와 방향을 악하는 것으로 자율주행과
같은 치기반 서비스의 기본 제가 되는 핵심기술이며, 재 개발되고 있는 자율이
동 로 을 한 자연표식 (S/W기반,H/W의존 ) 인공표식(설치물)기반 치인식
기술들은 최 화 porting,고사양 H/W,설치/Calibration 신뢰성 문제로 인하여,
기업들의 로 상품화에 용하지 못하고 있으며,다양한 치 이동성 기반 로
어 리 이션 개발이 제한되고 있다.
<그림 12> 치인식기술 시장 특징
나.시장 개요 특성
소비자의 기 수 을 충족할 수 있으며,로 상품화에 용될 수 있는 지능형 로
치인식 기술의 부재는 로 산업화의 Neck-point가 되고 있는 상황이다.
일반 으로 사람들은 평소에 치인식의 필요성을 느끼지 못하므로 매우 쉬운 것으
로 생각하는 경향이 있어,로 에 한 소비자의 기 수 과 재 기술수 과의 괴리
가 매우 크게 되는 원인의 하나 이다.
궁극 으로는 인간지능과 같이 내부센서를 통해 얻은 주변정보를 역지도 데이터베
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이스와 정합함으로서 역 치를 인식하는 고 지능 기술이 필요하나,환경 변화에
한 처 능력 부족으로 인해 신뢰성 있는 결과를 얻지 못하고 있다.
따라서 환경변화에 처 가능하도록 환경정보 뿐만이 아닌 보다 정확한 로 의
Internal속성을 추정함으로써 치보정 신뢰성을 증가 시킬 필요가 있으며,이에 한
센서 보정 알고리즘의 새로운 개발이 필요한 실이다. 치인식 기술은 컴퓨터에
서 운 체제에 해당하는 기반기술이므로, 와 같은 기술 한계 들이 극복된다면,로
개발 Thirdparty업체들은 신뢰성이 확보된 치인식 기반기술을 바탕으로 다양한
환경에서 다양한 수 의 치기반 서비스 어 리 이션을 개발할 수 있다.
따라서 재의 단순 반복 인 왕복 주행에서 벗어나 소비자의 다양한 기 수 을 맞
춤으로써 소비자의 구매력을 자극할 수 있는 제품군 개발이 가능하게 되기에,향후
문서비스,개인서비스를 한 지능로 은 가정은 물론 실외(Field)에서 인간과의 인터랙
션,인지기능을 기반으로 다양한 이동,조작기능이 강조되는 만큼 치인식 기술의 완
성도가 문서비스,개인서비스 로 의 산업화 시장 활성화에 결정 인 역할을 할
것으로 상된다.
로 의 자율주행 기술을 기반으로 지능형 로 은 가사 지원로 ,노약자 지원로 ,
교육용 로 등 가정용/개인용 서비스 로 을 비롯하여 유해물질 핸들링이 필요한 재
난방재로 ,국방로 ,인명구조로 등 Filed로 의 형태가 될 것이며,이 분야는 지
능형 서비스 로 의 핵심 응용분야로써 일본 로 공업회가 발표한 로 시장 측에
의하면 향후 3년 후부터 비약 인 성장이 기 되는 시장으로 측된다.
지능형 서비스 로 의 자율주행 기술은 기계, 기· 자,S/W,제어,재료 등 다양한
분야의 첨단 기술의 선도가 가능하며,자기 치인식 자율주행 기술의 로 용
과정을 통해 타 분야의 연구방향을 선도 할 수 있으며,자동차,지능가 ,스마트 홈
등 산업 반에 걸쳐 지능화 기술 이 가능하다.
로 자율주행 센서 기술 용되는 지능형 서비스 로 은 국내 산업 여건상 매우
합한 분야이며,새로운 아이디어를 바탕으로 세계를 상으로 상품을 개발하고,사업을
개시킬 수 있는 고부가가치의 수익을 창출할 수 있는 분야이며,2015년,세계시장
유율 15%,지능형로 산업 시장규모 100억불 달성이 상된다.
2006년도 연간 약 100만 (WorldRobotics2006집계)의 가정용 서비스 로 이 시장
에 공 되었고,향후 기하 수 인 성장이 상되는 로 제품개발에 필수 으로 사
용되는 기술인 로 자율주행 핵심 기술인 자기 친인식 기술개발 제품 국산화로
인하여,수입 체 국내 로 생산 기업들의 국제 가격/품질 경쟁력 확보로 인한
시장선 확 가 가능하다.
정통부 URC로 ,청소,경비 등 Mobility기반 서비스를 제공하는 다양한 로 제품에
서 가격 성능 기 수 을 충족시킬 수 있는 치인식 시스템의 부재로 신뢰성 있는
상용 제품이 이루어지지 않는 상황을 Breakthrough할 수 있으며,최근에는 다양한
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환경 가격 별 치인식 기술이 개발되어,가격 성능 비를 만족할 수 있는 어
리 이션 개발을 가능하게 함으로써,로 제품에 한 소비자의 기 수 을 맞출
수 있는 상용제품 출시로 연결 수 있을 것으로 기 된다.
다.시장진입장벽
○ 로 용 치인식 모듈 FiveForce모형 분석
<그림13>Fiveforce모형 분석
체재 체 비스 협
신규진 협
매자
비 매
공 매
부품공급자
l A 기술/장비
l B 기술/장비
l C 기술/장비
l D 기술/장비 등 대체품
l 초기 투자비용 등
의 잠재진입자의
위협 요인을 정리
잠재 진입자 l 높은 철수장벽
l 제품의 차별화 정도
l 사업자간 동질성 등
기존 산업내 경재자의
위협요인을 정리
산업경쟁자
기존 기업들간의 경쟁
□ 산업 경쟁자
-로 용 인지모델기반 비 을 이용한 치인식 기술시장은 아직 태동기의 시장으로
서 경쟁기업은 많지 않은 상태이지만 일본,미국 등의 선진 기업 연구 기 에서
는 15년 부터 본 기술 개발에 열 해 왔으며,이에 따라 선진 기술 특허를 확
보 한 상태로서 기존 산업에서의 핵심 부품 공 자로서의 상을 로 에서도
할 태세이다.따라서 국가 산업의 발 경쟁력 확보를 해서는 산학연 모두 각
핵심 부품 개발을 한 집 투자가 필요한 상황이다.
-로 시장이 성숙 되는 단계에서는 많은 센서,모듈,시스템,S/W 업체에서 사업
에 참여 할 것이며,따라서 그 경쟁이 심화 될 것으로 상되며 이에 따라 기술 발
의 가속화 등의 정 인 요소와 가격 경쟁 심화 등의 부정 인 요소가 함께 나
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타날 것으로 단 되고 있다.
□ 잠재 진입자
-일본의 경우에는 아직 세계 시장이 성숙되지 않아 그 수 의 정도를 정확하게 악
하지 못하고 있으나 상당한 기술 수 을 확보한 것으로 단되고 있으며 이에 따
라 시장 성숙 시 일본 기업들의 치인식용 핵심 부품에 한 시장 유율은 매우
높을 것으로 단됨. 한 재는 참여 하고 있지 않지만 치인식기술의 시장은
지능형로 산업의 성숙 시 로 기능의 Upgrade와 서비스 제공 특화를 해 매우
매력 인 시장으로서 많은 기업들의 참여가 상되고 있어 규모의 경제가 실
될 것으로 단된다.
□ 부품공 자
-부품 공 자의 경우 센서,메커니즘,SoC경우에는 경쟁력이 심화 되어 수요자의
구매력이 앞서는 시장이 형성 될 것으로 단되지만 환경에 한 강인성을 보유한
특수 비 센서에 해서는 공 자의 우선권이 주어져 높은 가격 가 형성 될 것
으로 단되며 알고리즘 개발은 각 기업의 경쟁력을 갖는 핵심 기술로서 내부에서
이루어질 것으로 단 되고 있다.
- 한 치인식기술 알고리즘의 성능도 요하지만 로 시스템과의 Interface기술
역시 핵심 기술로서 이에 한 최 화 노력이 경쟁의 한 요소로 작용할 것으로
단된다.
□ 수요자
-개인서비스용 로 을 비롯하여 부분의 지능형 로 에는 이동기능을 보유하기
해 필수 인 치인식모듈이 채택될 것으로 상되며 필요 요구 특성에 따라 그
정도는 달라질 것임.조작서비스를 제공하기 한이동 랫폼의 치인식 성능은
정 도가 요할 것이며,안내 청소와 같이 공간 이동이 요시되는 로 시스템
의 경우 정 도 보다는 이동 신뢰성이 요시 될 것으로 추정된다.
- 한,차세 로 의 활성화 단계에서는 가격 인 측면이 구매의 요소로 작용
할 가능성이 많아 모든 기능을 갖춘 치인식 모듈보다는 용될 로 의 기능에
맞춰 최 화된 모듈이 사용 되고,기본 표 제품에 옵션 형태의 부가기능을 추가
한 형태의 시장이 형성될 것으로 단됨.따라서 수요자의 요구에 따른 주문 생산
방식 형태가 주류를 이룰 것으로 보인다.
- 16 -
-비 기반 치인식을 체할만한 제품이 없고 기술 인 진입장벽이 높고 시장의
성숙이 늦어 질 경우 진입 업체의 수가 한정 될 수가 있어 수요자 입장에서만 시
장이 형성 되지는 않을 망이다.
□ 체품
-정해진 이동 기능만을 가지는 지능형서비스 로 의 경우 외부 환경에 기계 인
Guide를 두거나,센서를 공간내에 모두 설치하여,이동작업을 수행할 수 있으나,
차세 지능형서비스로 은 독립형으로 자율 주행 기능을 가져야하므로,인간에
한 서비스 제공을 해 치인식 기능은 필수 이기에 향후 체품은 없을 것으로
사료된다.
<표 5>Five-forcesmodel
요소 내부경쟁자 잠재경쟁자 수요자 공 자 체품
정도
(상, ,하)강 하
2.시장 황
지능로 의 3 기능 외부환경을 스스로 인식(Perception)하고 단(Cognition)하며
자율 인 동작(Mobility& Manipulation)할 수 있는 기능이 있어야 하며,정확한 치
인식을 하여 내부센서와 외부센서를 동시에 사용하게 되며 엔코더와 같은 내부센서
정보를 이용하되 오차를 감안하여 외부센서를 이용하여 치를 보정하는 방식이
주로 사용되고 있다.
지능로 의 용분야에 따라 문서비스용,개인서비스용,제조업용으로 분류할 수
있음.이 동작(Mobility& Manipulation)이 핵심 기능이 되는 문서비스용,개인서
비스용 로 의 경우 치인식 기술의 완성도가 제품의 완성도를 결정할 만큼 요한
역할을 한다.
치인식 기술이 지능로 산업화의 Bottle-neck의 원인으로 지 되고 있는 상황에서
모듈형태로의 제품은 표식(Beacon)의 형태에 따라서 분류할 수 있으며,RF-IDtag혹은
반사물질인 인공표식을 벽이나 천장에 부착하여 로 에 장착된 인식모듈을 이용하여
치를 인식하는 방식으로 표 인 제품으로 (주)하기소닉의 StarGazerTM 이 시
임. 치인식을 한 면 확장측면에는 장 이 있으나,Shadowing문제와 인공표식을
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부착해야 하는 이 불편함이 있다.
IR조명 Spot을 로젝터에서 천정 역으로 조사하고 용 디텍터에서 인식 하여
치를 추정하는 방식의 제품으로 EvolutionRobotics사의 NorthStar® 모듈이 상용화되
어있다.
치인식 HRI 응에 유리한 카메라를 이용하여 자연표식 인식 기반의 제품으로
는 EvolutionRobotics사의 ERSP®제품이 SDK형태로 출시되었음. 방 단일 카메라를
기반으로 SLAM 기능을 갖추고 있다.
치인식 기능이 요한 문서비스용,개인서비스용 지능로 에 탑재하여 가격 비
성능을 만족할 제품은 재까지 없으나,향후 문서비스,개인서비스를 한 지능로
은 가정은 물론 실외(Field)에서 인간과의 인터랙션,인지기능을 기반으로 다양한 이동,
조작기능이 강조되는 만큼 치인식 기술의 완성도가 문서비스,개인서비스 로 의
산업화 시장 활성화에 결정 인 역할을 할 것으로 상된다.
가.국내시장 동향
재 국내에서 생산되는 로 의 자율주행용 거리(장애물)감지 센서는 음
외선을 이용한 센서의 단품을 수입하여 로 의 어 리 이션에 맞추어 모듈형태를 구
성하는 형태를 이루며 개발되고 있는 상황이며,로 HW에 의존 이지 않은 고가의
독립형 음 장애물 감지 센서 모듈을 하기소닉(주)등의 산업용 센서 시스템 회
사들이 로 용의로 개발하고 있다.
국내 치감지 센서 모듈은 학,연구소 기업에서 자연표식을 이용한 SW
인공표식(설치물)기반 센서모듈을 개발하고 있으나,상품성을 갖춘 로 제품 개발에
연결되고 있지 않고 있는 상황이다.
국내 치인식용 모듈시장은 크게 아래와 같이 5주체로 분류가 가능하다.
1.부품공 자
2.모듈생산업자
3.1차사용자
4.2차사용자
5.고객
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<그림 14>국내 로 용 치인식 모듈 시장 주체 분류
치인식 분야에서 완제품 수 의 국내기업은 재 인공 Landmark기반의 치인식
을 해 고유의 Landmark생성 기술과 이의 수신 기능을 내장한 Localization센서모
듈을 제공하는 (주)나인티시스템과 (주)하기소닉 등을 들 수 있으며,아직 참여하지 않
고 있으나,각 요소별 부품 모듈을 생산하고 있는 잠재 시장참여자 로 을 생
산하는 수요자는 형성이 되어있는 상태이다.
치인식을 한 S/W Package의 경우,시장 참여자는 E/R등이 S/W Package모듈
의 강자로서 자리매김 상태이며, 재 v-SLAM 제품을 물체인식 S/W Package와 함께
제품으로 매 이다.
치인식용 센서에 한 시장참여자로는 국내에는 삼성 기,LG이노텍 등이 국내의
표 인 회사이며,비 모듈 등 임베디드 시스템 벨의 시장참여자는 벤처기업인
넥스트아이,시냅스 이미징 등이 있다.
<그림 15>국내 표 로 용 치인식 모듈 시장 구성 체계도
삼 전기삼 전기 ㈜㈜나 티시스템나 티시스템
Indoor GPS
ERER
SLAM S/W
ERER
NorthStar
㈜㈜하기 닉하기 닉
StarGazer
LG LG 전전
청 로
진로보틱스진로보틱스
비스로
다사로다사로
경비로
한울로보틱스한울로보틱스
안내로
메가비전메가비전
Embedded Vision Module
비 기반비 기반
위치인식위치인식시장시장
향후 세계 시장과 마찬가지로 국내시장 한 2010년 이후 지능형로 시장이 확 되
면서 이동형 서비스로 의 핵심 기능을 구 하는 제품으로 용이 활발히 이루어 질
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것이며,S/W Package와 더불어,외부 Landmark를 기반으로 하는 치인식 센서모듈
제품 한 큰 성장을 보일 것으로 상된다.
○ 국내시장 규모
<표 6> 치인식 제품의 국내 시장 규모
(단 :물량-천 , 액-억원)
구분 2001년 2002년 2003년 2004년 2005년 2006년 2007년
물량 24 31 36 42 50 62 77
액 189.0 247.5 290.7 337.5 399.6 499.5 615.3
※출처 :산업자원부,“로 산업조사통계”,2006.12
산업자원부 “헬스 어 &엔터테인먼트로 ”기획보고서,2006.
자정보센터 (EIC)"로 시장통계“,2006
○ 국내시장 동향
<표 7> 치인식 제품의 국내 생산 동향
(단 :물량- , 액-억원)
구분 구분 2001년 2002년 2003년 2004년 2005년 2006년 2007년
생산물량 8,663 3,225 11,250 14,175 18,113 22,388 26,313
액 69.3 25.8 90.0 113.4 144.9 179.1 210.5
수출물량 - - 1,125 1,350 1,800 2,250 2,938
액 - - 9.0 10.8 14.4 18 23.5
수입물량 14,963 7,088 23,963 26,663 30,038 37,800 47,663
액 119.7 56.7 191.7 213.3 240.3 302.4 381.3
※출처 :지능형 로 경제성 평가 보고서 2007,
산업자원부 “로 산업 조사통계”2006.12
자정보센터 (EIC)"로 시장통계“2006.
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○ 국내시장 망
<표 8> 치인식 제품의 국내 시장 망
(단 :물량-천 , 액-억원)
구분 2008년 2010년 2012년 2014년 2016년 2018년 2020년
물량 169 315 1,447 1,935 2,891 6,379 14,033
액 1,349 2,520 11,574 15,480 23,130 51,030 112,266
※출처 :지능형 로 경제성 평가 보고서 2007,
산업자원부 “로 산업 조사통계”2006.12
자정보센터 (EIC)"로 시장통계“2006.
나.해외시장 동향
지능로 용 개별 부품의 시장규모 악은 정확한 근거 데이터를 제시하는 것은 어렵
지만 국내외의 여러 기 에서 제시한 로 시장에 한 측을 가지고 추정해볼 수 있
다.지능형 서비스 로 의 핵심부품이 되는 센서시장은 로 시장의 10%,이 치인
식 센서가 차지하는 비 은 센서부품들의 30%,즉 체로 시장의 3% 정도의 비 을
차지할 것으로 추정해볼 수 있다.많은 보고서에 지능형 서비스 로 시장은 향후 8년
내에 가 시장을 추월할 것으로 상하고 있는데 2007년도에 산업자원부에서 발표한
보고 단기핵심기술개발사업 보고자료 산업기술로드맵에서는 IFRWorldRobotics
2002,21CFAVision(‘02년),국내정보편람(‘03년)보고를 인용해 발표한 바 있다.
이 보고서에 따르면 세계 로 시장은 2010년 1,500억불,2020년 5,000억불에 이를 것
으로 측하고 있다.2007년도 자신문에서 보도한 JRA자료 인용에 따르면 많게는
2010년 1,800억불,2020년에 1조4000억불 시장으로 측하기도 한다.
□ 시장 규모
구분 2001년 2002년 2003년 2004년 2005년 2006년
액 0.06 0.54 0.6 0.67 0.72 0.96
<표 9>세계 국내 로 시장 망
(단 :억불)
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<그림 16>세계 로 시장 망
[007.1.19 자신문] [2007.1.16 자신문]
따라서 로 시장의 3%로 부품시장을 추정하면 치인식 센서,모듈의 세계 국내
시장은 다음 표에 나타낸 바와 같이 측된다.즉 2010년 세계시장 45억불,2020년 150
억불로 성장할 것으로 측된다.
□ 시장 망
구분상 시장규모
2010년 2020년
세계 시장 규모 (억불) 150 500
한국 시장 규모 (조원) 1 10
<표 10>세계 국내 로 센서 시장 망
(로 시장의 10%)
구분상 시장규모
2010년 2020년
세계 시장 규모 (억불) 45 150
한국 시장 규모 (억원) 3,000 30,000
<표 11>세계 국내 로 용 치인식센서·모듈 시장 망
(로 시장의 3%,센서시장의 30%)
※ IFRWorldRobotics2002,21CFAVision(‘02년),국내정보편람(‘03년)(산업자원부
단기핵심기술개발사업 보고자료 산업기술로드맵에서 발췌)
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□ 지능형 로 에 용되는 치인식 제품의 추이를 살펴보면 2002년 5.4억불 규모에
서 2003년 6.0억불로,2004년에는 6.75억불로 년 평균 15%의 성장세를 나타내고 있
으며,최근에 들어 치인식 Package형 S/W 센서모듈 등이 시 되고 있다.
□ 2010년 이후 지능형서비스로 시장이 기하 수 으로 확 될 것으로 상되고 있
으며,90% 이상의 서비스로 의 이동기능 구 을 해 치인식 제품이 용될 것
으로 상되어,2012년 360억불,2014년 1,080억불의 시장을 형성하고 이 후 연평균
약 20%의 성장률을 보이며 시장 확 를 이룰 것으로 상된다.
○ 세계시장 규모
<표 12> 치인식 제품의 세계시장 규모
(단 :물량-천 , 액-백만불)
구분 2001년 2002년 2003년 2004년 2005년 2006년 2007년
물량 75 675 750 843 900 1,200 1,400
액 0.6 5.4 6.0 6.75 7.2 9.6 11.2
※출처 :산업자원부,“로 산업조사통계”,2006.12
산업자원부 “헬스 어 &엔터테인먼트로 ”기획보고서,2006.
자정보센터 (EIC)"로 시장통계“,2006
○ 세계 시장 망
<표 13> 치인식 제품의 세계시장 망
(단 :물량-천 , 액-억불)
구분 2008년 2010년 2012년 2014년 2016년 2018년 2020년
물량 2,150 2,850 4,500 13,500 15,750 19,500 23,200
액 17.2 22.8 36.0 108.0 144.0 156.0 185.6
※출처 :산업자원부,“로 산업조사통계”,2006.12
산업자원부 “헬스 어 &엔터테인먼트로 ”기획보고서,2006.
자정보센터 (EIC)"로 시장통계“,2006
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3.환경 분석
가.경쟁 황
지능형 서비스 로 의 자율주행을 한 핵심기술인 자기 치인식 기술은 서비스 제
공을 한 지능형 로 의 고유 기술이며,시장창출에 필수 인 행동능력을 결정하는
기술로 로 공통 핵심 기반기술로 기술 완성도의 확보가 시 하다.
지능형 치인식 기술은 서비스로 공통기술임과 동시에 수요자 Needs를 만족시키
기 한 로 성능 Criteria를 결정하는 로 의 산업화에 필수불가결한 돌
(Breakthrough)기술이기 때문에,정부의 과감한 선투자를 통한 원천·핵심기술 확보 노
력이 필수 이다.
로 자기 치인식 기술은 다양한 로 에 공통 으로 활용 가능한 공통기반기술임에
도 불구하고, 재 서비스로 특화되어 개발되고 있는 여러 로 개발과제 (성장동력,
론티어,부품,지역 등)에서 산발 으로 개발이 이루어지고 있다.
이 게 로 공통 핵심 인식 기술에 한 R&D에 연간 400억원을 투자하고 있으나,
사업별 칸막이 구조로 인해 로 자기 친인식 기술과 같은 로 공통 핵심 요소 기술
에 한 체계 인 로 R&D 략수립이 어려운 계로 로 공통 랫폼의 용을
한 체계 통합 개발 략이 요구된다.
지능형 자기 치 인식기술은 지능형서비스로 단일 제품을 개발하기 한 공통 원
천 기반기술임과 동시에,로 application별로 공통 으로 용 가능한 기술이기 때문
에 원천기술 확보를 한 패키지형 지원이 시 하다.
공통기반 기술인 지능형 자기 치 인식기술의 개발은 지능형 서비스로 의 기 시
장 창출을 유도하기 해 략기술개발사업을 통해 기존 사업체계를 개편,기업이 공
동으로 결과를 활용할 수 있는 핵심기술 공유체제로 추진 필요하다.
로 자기 치인식 기술은 높은 기술 난이도로 인하여,다양한 로 제품의 수요가
있음에도 불구하고,민간기업이 독자 으로 치인식 원천·핵심기술을 개발하기에는 역
부족인 상황이다.
로 치인식 기술과 같은 기술투자가 막 하게 이루어져야 하는 기술을 민간 기업
을 통해 제품화하기에는 로 산업기반 연구축 량이 부족한 상황에서,기술 투자
로 인한 높은 제품원가 등 시장 진입장벽을 해결하기 해 정부 차원이 략기술개발
사업을 통한 지원이 필요하다.
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나.정부지원 정부 기술개발 로드맵
비 센서기반의 로 자기 치인식 기술은 치인식의 기반을 이루는 로 환경 지
도의 효율 생성 장 기술이 우선시 되며,비 센서를 비롯한 여러 센서들의 융
합을 통해 지도구축을 한 다양한 데이터 Structure의 구축 방법 개발이 시도되고 있
는 단계이다.
효과 인 로 자기 치 인식을 한 환경지도 생성기술과 이를 통한 치 오류수정
치인식 알고리즘 기술개발이 필요함을 정부에서도 극 으로 인식하고 처하고
있다.
<그림 17>지능형로 기술 로드맵 (지식경제부)
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Ⅲ.참고 문헌
[1]지능형 로 개발 보 진 법안 과 산업자원 원회 검토 보고서
[2]지능형 로 경제성 평가 보고서 2007.지식경제부
[3]“지능형 로 산업의 기반조성을 한 종합지원체계 구축 기획보고서”,2004,(구)
산업자원부,
[4]“제2차 로 산업정책포럼”,2007.
[5]로 발 잔략,2008,신성장동력기획단 신산업분과 로 소 원회
[6]로 통합로드맵 기술체계도,2008,지식경제부
[7]지능형 로 2008,산업은행
[8]지능형 로 의 시각시스템 기술,2007년도 산업기술동향 분석,한국산업기술평가
원
[9]유망 자부품 기기 황분석,“가정용로 기기”, 자부품연구원 사업기획개발센
터,2007
[10]“최근로 산업 트 드와 망“,EIC,티엔티