고정밀 3D 공간정보 통해, 드론 훈련도 ‘실제처럼’
고정밀 3D 공간정보 통해, 드론 훈련도 ‘실제처럼’
  • 전찬민 기자
  • 승인 2022.02.28 10:03
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[공학저널 전찬민 기자] 4차 산업혁명의 대표적인 기술로 잘 알려진 드론은 기존 데이터 수집의 한계를 극복할 수 있는 융합 기술로 모니터링, 측량, 안전진단 등 다양한 분야에 활용되고 있다. 최근에는 드론 비행에 따른 안전 확보를 위한 드론 비행 시뮬레이션에 대한 관심도 증가하고 있다.

다양한 산업에서 무인비행체가 활용되면서 세계 무인비행체 시장 규모가 2015년 40억 달러에서 2024년 147억 달러로 급증할 것으로 예상되고 있다.

하지만 현재 무인비행체 운용 시 비행 공간 제약, 가시권 밖 비행 등 어려움이 뒤따르고 있다. 드론을 활용하는 개인 또는 기관에서는 드론의 조종과 운용에 대한 교육 훈련이 필요하지만, 드론 추락 등의 사고에 의한 인명과 재산 피해 발생 등의 위험성을 무시할 수 없기 때문이다.

이에 따라 시간과 장소에 구애 없이 고정밀 3D 공간정보를 활용한 드론 가상훈련, 드론 교육이 요구되고 있다. 또한 현재 활용되고 있는 비행 시뮬레이션에서는 항공사진, DEM(Digital Elevation Model) 등 공간정보를 활용해 지형의 현실감을 표현하고 있지만 드론과 같이 조종사의 시야거리 내 저고도 비행 시뮬레이터에서는 현실감이 떨어진다는 것이 단점이다.

이러한 무인비행체 시뮬레이터의 현실감을 키우기 위해서는 실제 지형을 모델링해 제작하는 방법이 효과적이다. 가상훈련용 고정밀 3D 공간정보 변환과 활용 기술을 활용해 실제 지형의 사실적인 묘사와 실제 지형을 모델링한 실감영상을 통해 실제 드론을 현장에서 조종하는 것과 같은 현실감을 제공하는 기술이 필요한 실정이다.

이에 따라 ‘공간정보기반 실감형 콘텐츠 융복합 및 혼합현실제공 기술개발사업’의 일환으로 지난 2018년 ‘고정밀 3D 공간정보 기반 유무인 이동체 가상훈련 지원 기술개발’이 착수됐다.

이번 연구를 통해 고정밀 3D 공간정보 활용기술은 국토교통부에서 제공하는 항공사진, DEM, 벡터 데이터, 3D 건물 데이터 등 다양한 공간정보를 사용해 현실감 있는 지형 구축이 가능해졌다. 특히 드론 시뮬레이션 기술 개발을 통해 실제 지형을 모델링한 실감영상을 가시화함으로써 실제 드론을 현장에서 조종하는 것과 같은 현실감을 제공할 수 있게 돼 기대를 모으고 있다.

이번 연구를 통해 개발된 드론 시뮬레이터는 실제 국내 지형을 3D 고정밀 데이터를 사용해 실제와 비슷한 맵(Map)으로 구성해 국내 환경에 맞는 현실감 있는 환경 구축이 가능하며, 정교한 물리엔진을 사용해 기상과 실감영상까지도 지원해 실제 드론을 조종하는 것과 같은 현실감을 체험할 수 있다.

또한 조종 교육은 초급과 중급으로 구성돼 초급은 무인 비행체의 기본 조종 능력으로 호버링, 회전, 이동비행 등의 교육을 할 수 있도록 실제 비행시험장 규격에 맞게 드론 조종 시험 코스가 제작됐다. 중급 콘텐츠는 지정된 시간동안 장애물 지역을 통과할 수 있도록 더 숙달된 조종 능력을 평가 할 수 있게 구성돼 있다.

이번 연구과제에서 드론 비행 시뮬레이터 개발을 책임지고 있는 ㈜디투이노베이션은 실시간 GIS 공간정보 처리 전문 기술력과 다양한 사업수행 경험을 보유하고 있으며, 무인비행체 운용 핵심요소인 GIS 공간정보 응용 기술을 자체 보유하고 있다.

특히 디투이노베이션은 지난 2009년 ‘군단급 무인기 통합시뮬레이터 체계 연구개발’을 통해 군 최초 UAV 조종 훈련 시뮬레이터를 도입해 가상훈련을 통한 무인기 조종사 교육·양성에 기여하며, 이후 감지기 3D 영상 엔진을 GUAV 솔루션으로 개발해 다수 모의모델에 활용했다.

디투이노베이션은 국방분야를 비롯해 공공, 민간의 다양한 요구에 맞춰 다수의 프로젝트를 수행하며, 축적된 노하우를 바탕으로 차별화되고 신뢰성 높은 공간정보 솔루션 제공을 통해 이번 연구과제에서도 그 기술력을 여실히 발휘하고 있다.

디투이노베이션 안지환 대표이사(사진·우)는 “이번 연구 개발을 통해 가상 비행훈련과 사고극복 훈련에 고정밀 3D 공간정보, 실감형 콘텐츠 분야의 기술 적용을 선도하고, 무인기 개발과 시험, 안전기준 연구, 안정성 평가 기술, 인증을 위한 표준모델 개발이 가능해졌다”며 “충돌회피, 다중제어, 고정밀 GPS, 비행기록·위치발신 등을 위한 핵심 요소 제품개발, 운영 연구 테스트베드 활용과 기반 기술을 확보해 운용 목적에 따른 다양한 종류의 무인기와 드론의 통합 운용 시험 환경에 기술을 지원할 수 있다”고 말했다.

그는 이어 “또한 고비용 무인기 장비 사용에 대한 교육훈련 비용 절감뿐만 아니라 안전사고 예방에도 이바지할 것”이라며 “나아가 업무기반 산업용 무인항공기 S/W의 국내·외 시장 점유에도 기여할 것”이라고 덧붙였다.

연구의 마지막 해인 올해는 고정밀 3D 공간정보 변환과 활용기술, 드론 조종 시뮬레이션, 공간정보 활용 임무계획 수립(GCS) 등 개발 기술의 통합과 고도화를 진행할 예정이다. 또한 경찰청(실종자 수색용), 스마트 건설, 국방(드론 전술훈련) 등 수요처의 요구를 만족시킬 수 있는 시뮬레이터 개발을 통해 특정 분야에 특화된 드론 시뮬레이터 제품과 가상훈련 콘텐츠 개발을 진행할 계획이다.

그 외에도 LVC 기반 시뮬레이터 개발을 통해 실 운용 장비(실 드론, GCS)에 가상환경 교육/훈련이 가능한 시뮬레이터로 실 드론 비행과 병행해 드론 가상훈련을 진행하고, 실 드론 비행에서는 경험할 수 없는 비상상황을 부여해 비행 환경을 모의할 예정이다.

안 대표는 “무인비행체 시뮬레이션 가상훈련을 통한 교육과정 비용 절감과 시공간 제약사항을 극복할 수 있는 솔루션, 제품으로 교육시장을 진입하고 선점할 예정”이라며 “특정 분야에 맞춰서 드론 시뮬레이션의 다변화해 기초 데이터의 수집·분석부터 효율적인 통합시스템까지 최적화된 시스템을 구축하는 것이 목표”라고 말했다.


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