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오픈소스를 통한 알고리즘 통합

한국항공우주연구원은 나로호와 누리호 같은 발사체 연구뿐만 아니라, 항공 분야에서도 선도적인 연구를 수행하고 있습니다. 특히 무인 이동체 원천기술 개발 사업단은 차세대 시장 선점을 목표로 육상, 해양, 공중을 아우르는 혁신 기술 확보에 주력하고 있습니다. 기존의 우주 전문 연구 기관이라는 이미지를 넘어, 이제는 자율 주행과 지능형 이동체 전반으로 연구 영역을 확장하며 국내 항공우주 산업의 경쟁력을 높이는 데 기여하고 있습니다. 무인 이동체 원천기술 개발 사업단은 2027년까지 기술 실증기와 원천 기술 확보를 목표로 다양한 연구 기관과 협력하고 있습니다. 사업은 크게 원천 기술을 개발하는 팀과 실제 무인 이동체를 제작하는 팀으로 나뉘어 운영됩니다. 탐지, 인식, 통신, 자율 지능 등 공통 원천 기술을 바탕으로 무인 항공기뿐만 아니라 무인 자동차, 무인 선박, 잠수정까지 개발하며, 각 분야의 기술이 유기적으로 통합될 수 있도록 데이터 프로토콜의 표준화와 재활용성에 집중하고 있습니다. 과거 항공 분야는 안전과 신뢰성 문제로 인해 자체 개발한 인하우스(In-house) 코드를 선호하는 매우 보수적인 개발 문화를 가지고 있었습니다. 하지만 최근에는 개발 기간을 단축하고 기술의 재사용성을 높이기 위해 PX4나 ROS2 같은 오픈소스의 활용이 급격히 늘고 있습니다. '바퀴를 다시 발명하지 마라'는 격언처럼, 이미 검증된 오픈소스를 활용해 기초적인 기능을 해결함으로써 연구자가 핵심 알고리즘 고도화에만 집중할 수 있는 효율적인 환경을 구축하고 있습니다. 사업단은 오픈소스를 적용한 수직이착륙 무인기(VTOL)를 통해 가시적인 성과를 내고 있습니다. 기존의 인하우스(In-house) 코드 방식에서 벗어나 PX4와 DroneCAN 시스템을 도입함으로써 비행 제어 및 데이터 통신 효율을 극대화했습니다. 이는 150kg급 육공 복합 드론 개발을 위한 실험 기체 단계에서 알고리즘을 신속하게 검증하는 데 큰 역할을 했습니다. 전기 추진 시스템 기반의 장거리 순항 비행을 성공적으로 수행하며 오픈소스 기반 개발 체계의 우수성을 입증하고 있습니다. 오픈소스의 강점은 무인 항공기를 넘어 무인 자동차와 무인 선박 등 서로 다른 플랫폼으로 기술을 확장하기 용이하다는 점입니다. ROS2 기반의 시스템은 라이다(LiDAR)나 비전 센서를 활용한 복합 항법 기술을 다양한 기체에 손쉽게 이식할 수 있게 해줍니다. 향후 MAVLink와 같은 개방형 프로토콜을 통해 통합 관제 시스템을 고도화하고, 자동 도킹이나 환경 예측 같은 고난도 실증 연구를 지속하여 무인 이동체 생태계의 표준화된 기술 기반을 다져나갈 계획입니다.

한국전자통신연구원오픈소스 테크데이

융합
공학·기술

EOST2022 무인이동체 설계해석 소프트웨어 개발 및 성능시험

항공우주 산업은 전통적으로 보잉이나 에어버스와 같은 거대 기업이 주도하며, 소량의 기체를 고가에 판매하는 소품종 고부가가치 시장의 특성을 지니고 있었습니다. 그러나 최근 10년 사이 드론 기술의 비약적인 발달은 이러한 생태계를 다품종 대량 생산 체제로 빠르게 변화시키고 있습니다. 미국의 드론 등록 대수가 이미 80만 대를 넘어설 정도로 시장 규모가 급격히 팽창하면서, 기존의 폐쇄적인 항공기 개발 방식과는 전혀 다른 혁신적인 접근법이 엔지니어들에게 요구되고 있습니다. 특히 연평균 20% 이상의 고성장이 예측되는 상업용 드론 시장은 향후 항공우주 산업의 주도권을 결정지을 중요한 변곡점이 될 것입니다. 이러한 거대한 변화의 중심에는 로렌츠 마이어가 주도한 PX4 프로젝트와 같은 오픈소스 생태계가 자리하고 있습니다. 2010년대 초반에 등장한 이 프로젝트는 비행 제어 소프트웨어인 PX4와 관련 하드웨어 도면을 전 세계에 공개하며 드론 개발의 진입 장벽을 획기적으로 낮추었습니다. 전 세계 수많은 개발자가 참여하는 이 커뮤니티는 기존 항공 산업에서는 불가능했던 압도적인 피드백 속도를 자랑합니다. 수만 번의 비행 시험 결과가 실시간으로 공유되고 즉각적으로 코드 업데이트에 반영되는 개방형 구조는, 소형 드론 기술이 단기간에 글로벌 시장을 형성할 수 있었던 핵심 동력이 되었습니다. 한국항공우주연구원에서는 이러한 오픈소스 자원을 적극 도입하여 중형급 이상의 특수 무인 항공기 최적화 연구를 수행하고 있습니다. 특히 수직 이착륙과 고속 비행이 모두 가능한 VTOL 기체는 멀티콥터 모드에서 고정익 모드로 전환되는 천이 구간의 정교한 제어가 비행의 성패를 좌우합니다. 연구팀은 검증된 PX4 알고리즘을 베이스라인으로 활용하되, 50kg급 이상의 대형 기체 특성에 맞추어 제어 로직을 개조하고 반복적인 시뮬레이션을 통해 안정성을 다듬어 나가고 있습니다. 처음부터 모든 코드를 독자 개발하던 방식에서 벗어나 유연한 오픈소스 전략을 취함으로써 개발 효율을 극대화한 사례입니다. 기체 설계 단계의 정밀도를 높이기 위해 서울대학교와 공동으로 구축한 소형 드론 최적 설계 소프트웨어도 중요한 성과 중 하나입니다. 이 시스템은 사용자가 특정 비행 임무 조건을 입력하면, 그 목적에 가장 적합한 프로펠러 인치 수와 모터 사양, 배터리 용량의 조합을 자동으로 계산하여 제안합니다. 농약 살포나 장거리 배송처럼 구체적인 목표에 따라 비행 성능을 최적화함으로써 임무 성공률을 높이고 기체 제작의 시행착오를 줄여줍니다. 해당 기술은 국내 드론 기업들에게 무료로 배포되어 실제 현장에서 좋은 반응을 얻었으며, 현재는 체계적인 오픈소스 라이선스 관리를 통해 지속적인 업데이트 환경을 구축하고 있습니다. 마지막으로 모델링 및 시뮬레이션 공정에도 최신 디지털 툴과 오픈소스의 결합이 빛을 발하고 있습니다. 상용 모델링 프로그램과 오픈소스 유체 해석 프로그램인 오픈폼을 연동하여 설계 자동화 프로세스를 완성한 것이 대표적인 연구 결과입니다. 엑셀에 매개변수를 입력하는 것만으로 기체의 형상을 즉시 변경하고 공력 성능을 고정밀도로 해석할 수 있어, 수작업에 의존하던 과거 방식보다 연구 속도를 비약적으로 높였습니다. 항공우주 도메인 전문가들이 이러한 고성능 오픈소스 툴을 자유자재로 활용하게 된 것은 미래 무인 이동체 기술 경쟁력을 확보하는 데 있어 매우 강력한 무기가 될 것입니다.

한국전자통신연구원오픈소스 테크데이

융합
공학·기술

[KERI TV]드론, 플라잉카, UAM이 현실화되기 위해 필요한 '이것'은?

드론 택배와 플라잉 카는 이제 더 이상 먼 미래의 이야기가 아닌, 우리 곁으로 다가온 혁신적인 교통수단입니다. 하지만 이러한 첨단 기기들의 핵심 부품을 해외 수입에 의존하고 있다는 점은 보안과 안전성 측면에서 큰 우려를 낳아왔습니다. 특히 도심 내 운용을 위해서는 기존 엔진의 소음 문제를 해결해야 하며, 배터리 방식의 짧은 비행시간이라는 기술적 한계도 반드시 극복해야 할 과제였습니다. 이에 한국전기연구원은 화석연료 엔진을 대체할 수 있는 고성능 전기 엔진 개발에 집중하며 진정한 의미의 기술 독립을 준비해 왔습니다. 이번에 독자적으로 개발된 추진용 전동기와 발전기는 저소음과 고출력을 동시에 달성한 순수 국내 기술의 결정체입니다. 추진용 전동기는 가볍고 내구성이 뛰어나 고장 없이 안정적인 비행을 보장하며, 디스크 형태의 발전기는 비행 중 배터리를 실시간으로 충전해 비행 효율을 획기적으로 높였습니다. 이러한 기술력은 오지 배송 드론부터 농업용 드론, 그리고 교통 감시 시스템까지 다양한 분야에 적용될 수 있는 강력한 범용성을 갖추고 있으며, 제한된 기체 내에서 더 많은 물품과 승객을 실어 나를 수 있는 토대가 됩니다. 이번 국산화 성과는 매년 1,000억 원 이상의 수입 대체 효과를 거둘 것으로 예상되며, 국내 항공 산업의 경쟁력을 한 단계 격상시켰다는 평가를 받습니다. 연구원은 이제 사람이 직접 탑승하는 플라잉 카의 안정성을 확보하기 위해 더욱 높은 출력의 추진용 전동기와 발전기 개발에 박차를 가하고 있습니다. 향후 3년 이내에 세계적인 수준의 기술력을 확보하여 대한민국이 미래 항공 모빌리티 시장의 선두 주자로 자리매김할 수 있도록 끊임없는 연구와 도전을 이어갈 것이며, 우리 기술로 만든 전기 엔진이 하늘을 자유롭게 누비는 시대를 앞당길 것입니다.

한국전기연구원KERI 연구·시험성과

공학·기술