■도입배경

천안논산고속도로는 경부고속도로 천안JCT에서 호남고속도로 논산JCT까지를 직접 연결하는 총 연장 80.96km의 고속도로이다. 전체 구간에 걸쳐 현재 3개의 JCT와 6개의 영업소(IC), 2개의 터널, 44개의 장대교량, 8개의 영업소, 4개의 휴게소가 운영 중이다.

2002년부터 2032년까지 총 30년간 운영 예정인 천안논산고속도로는 사용자의 쾌적하고 안락한 운행을 위한 서비스 체계를 구축하고 있으며, ‘안전하고 아름다운 최고의 고속도로’ 구현을 목표로 한다. 이를 위하여 기존에 설치되어 운영 중이던 아날로그 영상감시 시스템을 2007년 말에 Pelco(USA)의 TCP/IP 네트워크 기반 디지털 영상감시 시스템으로 개선하였으며 도입 배경은 다음과 같다.

▲영상 품질의 개선과 카메라의 기계적인 성능 향상의 필요성

기존에 설치되어 운영 중이던 카메라의 노후화에 따라 주야간의 영상 품질이 현저하게 저하되었고, 조합형 줌렌즈와 팬틸트의 사용에 따르는 수동 초점 기능의 불편함과 웜기어 방식의 팬틸트가 야기시키는 떨림 현상과 저속 회전의 문제가 존재했다.

▲고화질 영상 저장과 현재/저장 영상의 통합 관리 필요성

기존에 영상을 저장하지 않았던 방식에서 고화질 실시간 영상의 저장 필요성이 대두되었고 아날로그 영상감시 시스템에서 구현하기 어려웠던 현재/저장 영상의 통합 관리 및 운영의 필요성이 대두되었다.

▲차령터널 구간 카메라의 영상 개선과 통합 관리의 필요성

기존에는 차령터널 구간의 영상전송 방식이 케이블TV 전송방식으로 구축돼 카메라 장비의 노후화와 함께 영상의 품질이 대단히 열악하였으며, 차령터널관리소와 교통정보센터 간의 전송선로가 없어 교통정보센터에서 차령터널 구간의 영상 모니터링이 불가능했다.

▲통합관제 및 여러 장소에 영상 제공 필요성

기존에 영상의 관제를 독립적으로 수행하던 교통정보센터와 차령터널은 각각의 독립적 관제와 더불어 교통정보센터에서 통합 관제가 가능한 구조로 구축되어야할 필요성이 제기되고 있었고, 천안논산고속도로 본사 내의 여러 부서와 각 영업소(총8개)에 전체 영상 혹은 일부 선택적인 영상에 대한 제공의 필요성이 대두되었다.

■구축방법

천안논산고속도로의 디지털 영상감시 시스템은 노선 구간에 포설되어 있던 광케이블과 일부 디스플레이용 장비를 제외한 모든 노후화된 장비에 대한 전격적인 교체작업이었고 향후 기술 발전과 시스템의 확장 및 효율적인 운영을 고려하여 완전히 분산화된 TCP/IP 네트워크 기반의 디지털 방식이 채택되었다.

▲노선 구간

·기존 조합형 카메라를 완전 일체형 카메라 시스템(Esprit)으로 교체

·일부 가로등이 전혀 없는 구간에 적외선 방사기(IR illuminator)를 카메라와 함께 설치

▲유지 보수의 편의성을 고려하여 현장에서 직접 영상을 확인하고 직접 제어가 가능한 현장 제어용 단자대 설치하고 현장 모니터링 툴을 사용하여 유지 보수 업무 수행

·영상과 데이터(RS-422) 및 Ethernet 데이터를 동시에 송수신할 수 있는 광송신기 설치

▲차령터널 구간

·기존 고정형 카메라를 위치에 따라 완전 일체형 카메라 시스템(Esprit)과 고정형 카메라 패키지로 교체 및 신설

·단독 영상 혹은 영상과 데이터(RS-422)를 송수신하는 광송신기를 카메라 별로 설치

·카메라 설치 방향 변경 : 기존 추월차로 → 주행차로

▲차령터널관리소

·차령터널 구간의 각 카메라로부터 영상을 수신하고 데이터를 송신하기 위한 광수신기

·고해상도 아날로그 영상의 압축과 변환을 위한 8/16CH MPEG-4 인코더

·4개의 40인치 LCD 모니터와 영상 디스플레이 및 제어를 위한 1개의 디스플레이 서버(Video Console Display)와 조이스틱/키패드/조그셔틀로 구성된 키보드

·1개의 40인치 LCD 모니터와 영상 모니터링 및 GUI를 이용한 통합 관리 기능을 제공하는 워크스테이션(Workstation)

▲교통정보센터

·노선구간의 각 카메라로부터 영상을 수신하고 데이터를 송신하기 위한 광수신기

·고해상도 아날로그 영상의 압축과 변환을 위한 8/16CH MPEG-4 인코더

·노선구간과 차령터널 구간의 카메라에 대해 고화질 4CIF(704×480) 영상을 각각 30IPS(Images per Second)의 속도로 저장하고, 재생(Play back) 영상을 제공하기 위한 4개의 네트워크 기반 저장장치와 외장형 스토리지 확장 장치

·기존의 6면의 67″ DLP와 신규로 구축한 6면의 50″ PDP에 영상을 디스플레이하고 제어하기 위한 3개의 디스플레이 서버와 조이스틱/키패드/조그셔틀로 구성된 3개의 키보드

·1개의 30인치 LCD 모니터와 영상 모니터링 및 GUI를 이용한 통합 관리 기능을 제공하는 워크스테이션

·모든 TCP/IP 기반 디지털 영상감시시스템 구성 요소에 대한 보안/인증 서버, DHCP 서버, NTP(Network Time Protocol) 서버, DB 서버 역할을 수행하며 전체 장비의 UPnP를 지원하는 이중화된 시스템 서버

·회전형 카메라 시스템의 Preset 기능과 연동하여 4개의 서로 다른 문자/그래픽 표출하고 고속도로 통제정보를 CCTV 화면에 자동/수동으로 표출하는 TCP/IP 네트워크 기반의 그래픽 오버레이(Graphic Overlay)

결과적으로 기존 시스템의 열악한 영상 품질의 문제를 개선함과 더불어 기존에 통합 관제와 관리가 불가능했던 차령터널 구간의 영상전송 및 저장을 기존에 구축되어 있던 TCP/IP 망과 신규로 구축한 TCP/IP 네트워크 기반 디지털 영상감시 시스템으로 해결하였다. 추가로 아날로그 영상감시 시스템에서 구현할 수 없었던 현재 영상과 저장영상의 자유로운 디스플레이와 통합 운영이 가능하게 되었으며, 내부 망을 이용해 각 영업소와 본사 곳곳에서 필요한 영상에 대한 모니터링이 가능하게 되었다.

■구축포인트

Pelco의 완전히 분산화된 TCP/IP 네트워크 기반 디지털 영상감시 시스템은 기존의 다른 IP 기반 영상감시 시스템과 비교하여 교통정보센터의 Video Wall을 키보드 and/or GUI를 사용해 제어하며, 모든 영상의 통합제어와 관리가 가능하다. 이 최신 기술의 디지털 영상감시 시스템의 구성은 크게 3개의 서로 다른 카테고리로 나누어지는데 각각 A블록(영상 제공), B블록(영상의 디스플레이 및 운영), Core블록(인증 및 관리)으로 나누어진다.

A블록 : 고화질 영상 제공 및 저장

·고성능 아날로그 카메라와 같이 사용이 가능한 단채널 혹은 다채널(8/16C

H) 인코더(MPEG-4 Encoder) 혹은 고정형 혹은 회전형 IP 카메라

·네트워크 기반 디지털 영상 저장장치와 외장형 스토리지 확장장치

B블록 : 영상의 디스플레이 및 운영

·GUI를 기반으로 영상의 감시 및 제어와 전체 시스템의 운영 및 관리가 가능한 워크스테이션(Workstation)

·Video Wall을 구축하고 최대 4개의 모니터 출력과 64개 영상 스트림의 디코딩을 담당하며, 키보드와 함께 Virtual Matrix 기능을 수행하는 디스플레이 서버

·조이스틱과 키패드 및 조그셔틀로 구성되어 전체 Video Wall의 제어를 담당하는 키보드(Keyboard)

·1개의 모니터 출력에 최대 4개의 영상 스트림을 디스플레이하는 디코더

Core블록 : 인증 및 관리

·전체 장비에 대한 보안/인증 서버, DHCP서버, NTP(Network Time Protocol) 서버, DB서버 역할을 수행하는 시스템 서버(System Manager)