경량 인공지능, 인명 탐지, 레이더 센서, Lightweight artificial intelligence, Human detection, Radar sensor
Funding Org.
과학기술정보통신부
Research Org.
한국전자통신연구원
Project Code
22HS4900, Development of ultra-low power intelligent edge SoC technology based on lightweight RISC-V processor,
Koo Bon Tae
Abstract
□ 연구개발 목표 및 내용 ◼ 최종 목표 ㅇ (최종 목표) 레이더 센서기반 엣지 AI 디바이스를 위한 소출력/초소형 인공지능 레이더 SoC 및 초소형 인명탐지 레이더 시스템 개발 1) 500억개 이상의 IoT 디바이스에 적용 가능하고, 90% 이상의 점유율로 시장을 독점중인 외산 프로세서 코어를 대체할 수 있는 클라우드 연계 진화형 초저전력 인텔리전트 엣지 지능형반도체 기술 개발 - RISC-V기반 초저전력 엣지 프로세서 개발 - 경량 인공지능 코어 원천기술개발 2) 연기/화염, 붕괴잔해물, 벽체를 투과하여 인명을 탐지하는 개인 휴대/부착형태의 고정밀/초소형 인명탐지용 임무장비 시스템 개발 - 인명을 탐지하는 전자파기반의 고정밀 레이다 센서 및 모듈 개발 - 재난환경에 적합한 내환경 성능(방열, 방수/방진)의 휴대 인명탐지 시스템 개발 3) 엣지 지능형반도체의 Radar Application 적용 (엣지 AI 레이더 SoC 플랫폼 기틀 마련) - 비가시 휴대 인명탐지 시스템 O 연구결과물 - 오픈코어(RISC-V) 기반 초저전력 프로세서 SoC와 SW 툴 체인 (HW+SW) - 클라우드 연계 진화형 초저전력 경량 인공지능 코어 칩 (HW) - 소형/고성능 안테나(HW) - 인명탐지 레이다 센서 칩 및 모듈 (HW) - 레이더 신호처리 플랫폼(SW+HW) - 데이터 전송 커넥티비티 모듈 (HW) - 직관적인 사용자 편의의 시청각 인터페이스 (SW+HW) - 개인 휴대형 인명탐지 시스템 SYS (HW+SW)
◼ 전체 내용 ① 오픈코어(RISC-V) 기반 uW/MHz급 초저전력 엣지 프로세서 기술 개발 - 오픈코어(RISC-V) 기반 초저전력 엣지 프로세서 코어 개발 - 오픈소스 활용 SW 툴 체인 및 GUI 기반 통합개발환경 구축 - 실시간 운영체제 이식 및 최적화 기술 개발 - 동적코드변환 기반 초저전력 엣지 프로세서 고속 시뮬레이션 기술 개발 ② pW/SOPS급 초저전력 경량 인공지능 코어 기술 개발 - 신경 스파이크 기반 인간 뇌 동작을 모사한 초저전력 경량 인공지능 코어 개발 - 경량 인공지능 코어 고속 시뮬레이션 및 성능 분석 기술 개발 - 전송 속도 및 소모 전력을 획기적으로 개선할 수 있는 뉴럴 셀 인터커넥션 기술 - 진화형 인공지능 실현을 위한 경쟁 학습 기반 클라우드 연계 기술 개발 ③ 엣지 지능형반도체 - 초저전력 RISC-V기반 엣지프로세서 칩 - SNN기반 경량인공지는 코어 칩 - 레이더 엣지 프로세서 SoC ④ 개인 휴대/부착형태의 고정밀/초소형 인명탐지용 임무장비 핵심 부품 기술 - 연기/화염, 붕괴잔해물, 벽체를 투과하여 인명을 탐지하는 인명탐지 센서칩 기술 - 휴대형을 위한 소형안테나 및 신호처리 플랫폼 모듈 - 개인 휴대형 내환경에 강인한 인명탐지 임무장비 시스템 - 비가시 상황에서 탈출로 방향 탐지 및 인명탐지 정보 UI/UX 기술 - 개인 휴대/부착형 임무장비 개발(예시 건타입) *임무장비 형상은 리빙랩 운영위원회와 협의 ⑤ 사용자의 편의성 확보를 위한 기술 - 개인 휴대형의 임무장비 Prototype System 개발 - 이용자 친화적 직관적 I/F 기술 : 시/청각을 활용한 UI/UX 인터페이스 - 방열/방수/방진 기능의 하우징 기술 ⑥ 실용성 강화를 위한 리빙랩(Living Lab) 운영 및 참여 검증 - 저가 보급형 개인 휴대/부착형 임무장비 보급 (리빙랩 검증) - 개발시스템의 활용도 제고 및 현장 피드백 개발 반영 - 실증 검증 (예시: 포항실증단지, 중앙소방학교)
□ 연구개발성과 O 정성적 연구개발성과 O 정량적 연구개발성과
□ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 O 활용계획 (수요처/적용시스템) < 엣지 지능형반도체 > - 엣지프로세서는 전력 공급이 매우 제한적이고, 배터리 교체 및 유지보수가 어려운 환경 및 시설물(예: 심해, 원전, 유독가스 시설물, 교량, 댐, 터널 등)을 상시 모니터링·제어하기 위한 전력자립형 초저전력 극한환경 IoT 제품 및 서비스 - 산업 현장에서 발생하는 사물데이터(에너지, 소음, 진동, 로그 등)를 활용하여 산업 설비의 이상 유무를 예측하고 실시간으로 대응하는 제품 및 서비스 - 인텔리전트 일상 IoT 제품, 인텔리전트 산업 IoT 제품, 전력 자립형 초저전력 극한환경 IoT 제품(예 레이더 IoT)을 기반으로 하는 지능형서비스 < 인명탐지 레이더 > - 소형 휴대/부착형태의 인명탐지 장비는 재난사고 현장의 임무 효율 극대화에 활용될 것이며, 비가시 환경에서의 인명탐지, 구조자의 안전 확보를 위한 장비로서 순수 자체 개발된 솔루션 으로 국내 소방시설에 보다 낮은 단가로 공급 - (재난 및 사회인프라) 재난인명탐지, 통행량감지, 건물, 교량 부식 및 균열감시, 땅굴탐지 - (의료 및 보안) 생체신호 모니터링 의료장비, 독거노인 모니터링 등 - (보안산업) 무단침입, 도난방지의 보안산업 - (차량 및 드론) 졸음운전 방지, 자율비행 충돌방지 드론산업 O 기대효과 < 엣지 지능형반도체 > - (기술적측면) 4차 산업혁명 시대가 도래함에 따라 인공지능, IoT 등을 기반으로 하는 기술 혁신이 기업의 생존을 위한 핵심 요소로 부각되고 있음. 클라우드에서 포화된 빅데이터 지능 처리 능력을 엣지로 분산하여 처리하는 패러다임의 변화와 이에 요구되는 초저전력 프로세서, 경량 인공지능 코어에 대한 시장 재편성이 예상되는 바, 본 과제를 통한 인텔리전트 엣지 지능형반도체 원천기술 확보로 IoT 제품의 차별성 및 기술 경쟁력 제고 - (산업적측면)IoT 프로세서 시장에서 ARM 코어는 90% 이상의 점유율로 시장을 독점하고 있으며, 국내에서만 2천억원/년의 로열티를 지불하고 있는 실정임. ARM의 IoT 코어를 대체할 수 있는 오픈코어(RISC-V) 기반 초저전력 프로세서 기술 개발 및 국산화로 2천억원/년의 로열티 비용 감소는 물론 다품종 소량생산의 SoC를 개발하고자 하는 국내 팹리스 업체의 가격 경쟁력 제고에 크게 기여할 것으로 예상 - (사회적측면) 인공지능과 IoT가 하나가 되고 모든 사물에 쓰일 정도로 작고 저렴해지는 트렌드에 부흥하는 인텔리전트 엣지 지능형반도체를 개발하고, 이를 산업, 생활, 의료, 에너지, 제조 IDX 등과 연계하여 4차 산업혁명 기반 지능정보사회 실현 가속화 - (경제적측면) 인텔리전트 엣지 지능형반도체의 세계시장규모는 2024년 1.67억달러 규모에서 2029년 18.4억달러 규모로 연평균 61.6% 고성장이 전망되며, 6년동안 3,314억원의 매출액, 331억원의 순이익과 166명의 고용창출 효과가 기대됨 [출처: 사전 시장성 분석 보고서] < 인명탐지 레이더 > - (기술적측면) 개인휴대 인명탐지 임무장비 핵심 기술력 보유 - (산업적측면) 재난/인명 구조 산업, 스마트한 도로교통 통행량감지, 건물, 교량 부식 및 균열 감시,생체신호 모니터링 의료장비, 무단침입, 도난방지의 보안 산업, 자율비행 충돌방지위한 드론 산업과 자율주행 및 충돌방지, 졸음운전 방지 등의 자동차산업 등 다양한 서비스 창출 - (사화적측면) 효율적인 인명구조와 구조자의 안전 확보로 생명을 살리는 사회실현 - (경제적측면) 국내 소방산업 매출 규모는 ‘19년 총14조원, 연관산업 3조원 추정, ‘25년 안전장비 세계시장 144조원 추정, 자동차산업, 보안산업, 군수산업을 포함하여 수천억대의 경제효과 창출
(출처 : 요약문 4p)
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J. Kim et. al, "Trends in Lightweight Kernel for Many core Based High-Performance Computing", Electronics and Telecommunications Trends. Vol. 32, No. 4, 2017, KOGL Type 4: Source Indication + Commercial Use Prohibition + Change Prohibition
J. Sim et.al, “the Fourth Industrial Revolution and ICT – IDX Strategy for leading the Fourth Industrial Revolution”, ETRI Insight, 2017, KOGL Type 4: Source Indication + Commercial Use Prohibition + Change Prohibition
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