[Tech Note] 실내 자율 비행 기술로 드론의 활용 영역 확장

  • 2018-10-10
  • 기술책임자: 김동환 교수, 서울과학기술대학교




드론을 이용한 실내 자기 위치 인식 및 실내 자율 비행 기술


기술개요

UWB(Ultra Wide Band System)을 활용하여 실시간으로 자기 위치 인식이 가능하고, 무선 통신 모듈을 사용하여 실내에서도 통신이 가능한 연산속도가 빠른 드론 제어 기술이다.

① 무선 통신 모듈을 이용한 드론의 안정적 제어 가능 : 장애물을 인식하여 영상을 분석하고, 무선 통신 모듈을 이용하여 실내에서도 전송할 수 있으며, 연산 속도가 빠른 제어기를 활용하여 안정적인 드론 제어 가능

② 실시간 자기 위치 인식 및 자율 비행 : 경사하강 알고리즘을 이용한 자기 위치 인식과 UWB을 이용하여 정확한 거리 및 위치를 측정하여 자율 비행 가능





기술적인 이슈


재난상황에서 인간 대신 로봇을 투입하고자 하는 수요가 증가하고 있다. 재난 로봇이 환경 인식, 정보 획득, 지능적 판단, 자율적인 행동 등의 특수한 작업을 수행할 필요성이 대두되고 있다. 정형화되어 있지 않은 상황에서 비 반복적인 작업 수행이 필요하며, 산업용 로봇보다 더 높은 신뢰성과 안전성이 요구된다. 기존 로봇공학의 검증된 기술들과 첨단기술 그리고 인간에 의한 원격제어 필요성이 대두되고 있다.



기술의 차별성 및 특장


• 비행 로봇의 안정화 제어기를 통해 제어기 당 처리해야 하는 정보량의 감소로 연산 속도가 증가함
• 다른 요소로 인해 특정 제어기의 기능을 상실했을 경우, 다른 기능은 작동됨
• 무선 통신 모듈을 사용하여 공간 제약 없이 비행이 가능함(터널 등)
• 장애물을 인식하는 영상을 실시간으로 전송할 수 있어 조종이 편리함
• 경사하강 알고리즘을 이용하여 3차원적으로 최적의 위치(손실함수 최소) 인식 가능
• UWB(Ultra Wide Band) 무선 기술을 사용하여 무선 반송파(RF carrier)를 사용하지 않고 기저대역(Baseband)에서 수 GHz 이상의 매우 넓은 주파수 대역으로 통신 가능
• 높은 데이터 전송 특성과 정확한 거리 및 위치 측정이 가능하며, 높은 해상도를 제공하고 다중경로 영향에 강인한 특성 보유
• 기존 무선 시스템과 달리 반송파를 사용하지 않고 기저대역에서 통신이 이루어지므로 송수신기의 구조가 간단해 낮은 비용으로 송수신기 제작 가능




기술 완성도(TRL)


(TRL 7 : 시제품 신뢰성 평가)
안정화 제어기, 무선 통신, 위치 인식 모듈을 적용한 다양한 제품 설계 및 제작 가능

응용분야

재난 상황 대응 및 구조 드론(소방, 경찰), 군사용 드론(감시용, 선제 공격용), 가정용 드론(보안용, 이동용), 상업용 드론(택배 등) 등.

시장성

세계 드론 시장 규모는 2015년 39.9억 달러로 연평균 15.6%씩 성장하여 2024년에는 146.9억 달러에 이를 것으로 전망된다. 국내 드론 제작 시장 규모는 2016년 153억 원으로 연평균 32.6%씩 성장하여 2025년에는 1,940억 원에 이를 것으로 전망되며, 활용 시장 규모는 2016년 153억 원으로 연평균 31.2%싹 성장하여 2025년에는 6,332억 원에 이를 것으로 전망된다.

2016년 기준 세계 드론 제조사는 49개국, 총 247개사로 파악되며 미국 제조사가 47개사로 전체의 19%를 차지하며, 한국은 전체의 1.6%를 차지하여 기술 개발이 필연적이다. 정부에서는 드론 기술을 국토교통부 7대 신산업 육성 중 하나로 선정하고, '드론산업 발전 기본계획'을 발표하여 투자할 계획이다.
 

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