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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

오픈소스를 활용한 수직 이착륙 무인기 개발

한국항공우주연구원(KARI)은 항공우주 과학기술의 새로운 탐구와 기술 선도를 통해 국민 경제 발전과 생활 향상에 기여하는 국가 기관입니다. 이곳에서는 항공기, 인공위성, 우주발사체 등 종합 시스템 연구부터 안전성 확보를 위한 품질인증까지 폭넓은 업무를 수행합니다. 특히 무인이동체사업단은 육상, 해상, 공중을 아우르는 무인 이동체의 원천 기술을 개발하고 실증하는 데 주력하고 있습니다. 다수의 무인기가 다양한 임무를 효율적으로 수행할 수 있도록 기술적 토대를 마련하며, 실증용 기체인 수직 이착륙 무인기의 설계와 시험을 통해 미래 항공 기술의 가능성을 현실로 구현해 나가는 중추적인 역할을 담당합니다. 수직 이착륙 무인기(VTOL)는 활주로 없이 헬리콥터처럼 이착륙하면서도 비행 시에는 고정익 항공기의 높은 효율을 갖는 기체를 의미합니다. 회전익의 기동성과 고정익의 장거리 운용 능력을 결합한 이 방식은 활주로 확보가 어려운 도심이나 도서 지역에서 매우 유용하게 활용됩니다. 최근에는 차세대 에어 모빌리티 시스템인 도심 항공 모빌리티(UAM)와 개인용 항공기(PAV), 그리고 물류 배송 분야의 핵심 이동 수단으로 큰 주목을 받고 있습니다. 다만 이착륙을 위한 추가 장비로 인해 무게가 늘어나고 항속 거리에 영향을 줄 수 있다는 과제가 존재하지만, 운영의 유연성 측면에서 이를 상쇄하는 충분한 가치를 지니고 있어 산업적 확장이 기대되는 분야입니다. 무인기 개발의 핵심인 비행 제어 시스템을 위해 세계적으로 널리 활용되는 오픈 소스 프로젝트가 바로 PX4입니다. 2009년 취리히 연방 공대에서 시작된 이 프로젝트는 현재 리눅스 재단의 드론코드 협회를 통해 비영리 목적으로 지속적인 연구와 개발이 이루어지고 있습니다. PX4는 저렴한 비용으로 표준화된 비행 제어 컴퓨터와 소프트웨어를 제공함으로써 드론 생태계에 참여하는 기업들에게 더 많은 기회를 창출해 줍니다. 특히 마브링크(MAVLink)나 지상 관제 시스템(QGC) 등 풍부한 주변 기능과 가제보(Gazebo) 시뮬레이션 환경을 지원하여 개발 편의성을 극대화합니다. 전 세계 전문가들의 집단지성을 통해 성능 개선이 빠르게 이루어지는 점도 큰 강점입니다. 실제 연구 현장에서는 리프트-크루즈 방식을 채택한 50kg급 무인기 LC-50B에 PX4를 적용하여 비행 성능을 정밀하게 검증하고 있습니다. 하지만 오픈 소스 코드를 대형 기체에 그대로 적용하기에는 한계가 있어, 천이 비행 알고리즘 수정과 방향 제어기 구조 변경 등 총 여섯 가지 주요 수정 작업을 진행했습니다. 기체가 커질수록 안전한 상황에서 기체의 반응 특성을 확인하는 과정이 필수적이기 때문에, 연구진은 매틀랩(MATLAB)을 활용한 시뮬레이션 모델 고도화와 외부 센서 연동을 통해 시스템의 신뢰성을 확보했습니다. 이러한 세밀한 튜닝 과정은 오픈 소스의 유연성을 극대화하여 실제 산업용 무인기에 최적화된 제어 시스템을 구축하는 핵심 동력이 됩니다. VTOL 기체의 특성상 회전익 모드에서 바람이 불면 수직 꼬리날개의 영향으로 원치 않는 방향 전환 힘이 발생할 수 있습니다. 이때 회전익 모터의 반토크 제어 명령과 꼬리날개에서 발생하는 물리적인 힘이 충돌하면서 제어기에 과부하가 걸리고, 최적화되지 않은 경우 추락 위험까지 초래할 수 있습니다. 연구팀은 파라미터 최적화를 통해 외부 환경에서도 안정적인 비행이 가능하도록 알고리즘을 개선했으며, 이를 가시권 비행과 자동 비행 시험으로 성공적으로 검증했습니다. 이러한 성과는 향후 130kg급 연료전지 하이브리드 무인기 개발의 기술적 밑거름이 될 것이며, 더욱 길어진 항속 거리와 효율적인 임무 수행 능력을 갖춘 차세대 무인기 시대를 앞당기는 계기가 될 것입니다.

한국전자통신연구원오픈소스 테크데이

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공학·기술

미래의 안전을 위한 또 다른 눈 [저고도 소형드론 무선식별] [2022 ETRI Technology Report ①]

최근 드론의 활용 범위가 넓어지면서 아파트 단지 내 사생활 침해나 국가 주요 시설인 공항 인근 무단 침입으로 인한 항공기 운항 차질 등 여러 사회적 역기능이 빈번하게 발생하고 있습니다. 지금까지의 드론 대응 기술은 주로 레이더나 RF 스캐너를 활용한 탐지와 재밍, 그물 포획과 같은 무력화 수단에만 집중되어 온 경향이 있습니다. 그러나 이러한 이분법적 접근 방식은 실제 사고가 발생했을 때 그 원인을 명확히 규명하거나 체계적인 보상 절차를 밟는 데 있어 구조적인 한계를 지니고 있었습니다. 연구팀은 기존의 탐지와 무력화라는 2단계 대응 체계를 보완하여 '식별' 과정을 도입한 새로운 3단계 안티드론 시스템을 제안합니다. 드론의 고유 정보를 사전에 파악하는 기술이 확보되면, 불법 비행 드론에 대해 즉각적인 물리적 타격을 가하기 전 적절한 경고를 보내거나 제재를 가하는 유연한 대응이 가능해집니다. 이는 원자력 발전소와 같은 국가 보안 시설의 방어력을 한층 높일 뿐만 아니라, 체계적인 관리 기반 조성을 통해 드론 관련 신산업 생태계가 안정적으로 성장하는 발판이 될 것입니다. 향후 연구는 고밀도 환경에서도 원거리 식별이 가능한 표준 통신 프로토콜을 개발하고, 초경량 드론까지 아우르는 통합 관리 시스템을 구축하는 데 집중될 예정입니다. 또한 드론에만 머물지 않고 미래 사회의 핵심 기술인 고속 무인이동체나 로봇 분야로 전파 관리 기술의 범위를 확장하고자 합니다. 이러한 기술적 진보는 개인의 일상을 보호하고 국가 안보 강화에 실질적으로 기여할 것이며, 궁극적으로는 국민 모두가 안심하고 신기술의 혜택을 누릴 수 있는 안전한 무인이동체 운용 환경을 조성하는 데 목적이 있습니다.

한국전자통신연구원ETRI 테크놀로지 리포트

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