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만석 금
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3 보고서요약서 과제고유번호 해당단계연구기간 단계구분 ( 해당단계 )/ ( 총단계 ) 연구사업명 연구과제명 연구책임자 연구기관명및소속부서명 중사업명 세부사업명 대과제명 세부과제명 안재영 무인비행장치의안전운용을위한저고도무인비행장치교통관리체 계설계및실증에관한연구기획 해당단계 참여 연구원수 총연구기간 참여 연구원수 한국전자통신연구원 총 : 7 명 내부 : 외부 : 명 명 총 : 7 명 내부 : 외부 : 명 명 해당단계 연구비 총연구비 참여기업명 정부 : 민간 : 계 : 정부 : 민간 : 계 : 천원 천원 천원 천원 천원 천원 국제공동연구상대국명 : 상대국연구기관명 : 위탁연구연구기관명 : 연구책임자 : 요약보고서면수 : 99 색인어 ( 각 5 개이상 ) 한글 무인비행장치, 저고도 G 공역, 안전운용, 공역설계, 교통관리, 영어 small UAS, Low Altitude G Space, Safe Operations, Airspace Design, UAS Traffic Management - 3 -

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8 1. 기술의정의및필요성 기술의정의및분류체계 기술개발의필요성 국내외동향및환경분석 국내외정책동향 국내외시장현황및전망 기술 ( 특허, 논문등 ) 동향 기술수준분석 유사과제분석및기존기술 ( 연구 ) 와의차별성 국내연구개발인프라분석 연구개발과제구성및추전전략 비전및목표 기술개발에따른미래상 연구개발과제구성 세부과제별주요내용, 추진전략및연계방안 연구추진체계 기술로드맵및성과로드맵 사전타당성검토 정책적타당성 기술적타당성 경제적타당성 자원투입계획 연구시설및장비투입계획 인력투입계획 소요예산투입계획 과제공모방안 과제제안요구서 공모조건 선정평가방법

10 저고도 (150 m 이하 ) G 공역을운항하는민수용무인비행장치 1) 가 안전하고효율적으로운용될수있도록지원하고관리하는체계 그림 1-1. 저고도무인비행장치교통관리개념도 1) 무인비행장치 : 자체무게 150kg 이하 (25kg 이하취미용드론의가시범위내비행은교통관리체계에포함되지않음 )

11 중분류소분류비고 - 저고도공역설계및운영조건설정기술 저고도공역설계및 교통흐름관리 - 동적 / 정적지형적경계 (geo-fence) 설정기술 - 리스크기반비행경로설정기술 - 비행경로기반출 도착관리기술 - 무인비행장치운영전략평가도구기술 - 무인비행장치등급및등급멸성능요건설정 무인비행장치관리체계 기술 - 개발무인비행장치등록및이력시스템개발 - 개별무인비행장치산업표준안제시 - 네트워크기반교통관리자동화및무인화기 술 저고도무인비행장치 교통관리체계플랫폼 - 확장성있는교통관리시스템및데이터구조 설계기술 - 무인비행장치위치 상태모니터링기술 - 외부 entity 인터페이스기술 - 저고도무인비행장치교통관리체계플랫폼

12 중분류소분류비고 통신인프라및무인비행장치운영기준저고도교통관리체계실증기술 - 통신기술별고안정성무인비행장치정보교환기술 - 위치인식요건및분리기준 - 협력적 / 비협력적무인기비행장치탐지 / 회피기술 - 실증시험환경설계및구축기술 - 저고도교통관리체계기능및성능실증기술

13 저고도무인비행장치구분 ( 예시 ) o 교통관리비대상무인비행장치 ( 취미, 레저용등 25kg 이하 ) - VLOS(Visual Line Of Sight) 비행만허용 - 제한된시간과환경에서만비행허용 ( 인구밀집지역, 주요시설등은비행제한 ) 취미, 레저용무인비행장치도필요조건을만족하면 UTM 대상무인비행장치와동일한운항허용 o 교통관리대상무인비행장치 ( 공공, 사업용등 ) - 교통관리대상무인비행장치의등급적용 : 요구탑재장비, 별로비행가능지역및방법등차별적용 인증체계와연계 - 요구탑재장비를갖춘무인비행장치에대해 BVLOS(Beyond VLOS) 비행허용 - 안전하고효율적인운항을위한제도화된비행규칙필요

14 그림 1-2. 저고도교통관리체계부재시의예상문제점 그림 1-3. 예상역기능및최소화방안

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17 국내주요정책

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19 그림 2-1. 유럽항공안전국 (EASA) 의드론의동작개념에기반한 A-NPA( 의무 - 금지 ) 사항

표 2-1. 상업적무인기운용에대한주요국가별법규 법규항목호주캐나다프랑스영국미국 ( 제안중 ) <4.4 15 0.2 <4.4 무게구분 4.4, 55 15<, 44 0.2<, 331 4.

4이상승인 승인 민항당국허가 운용자인증 운용자가파일롯교육인증교육파일롯또는인증자격인증 인증 인증 파일롯자격검증 매년 신청시 없음 없음 격년제 감항인증서 331이하없음 55이하없음 55이하없음

20 표 2-1. 상업적무인기운용에대한주요국가별법규 법규항목호주캐나다프랑스영국미국 ( 제안중 ) < <4.4 무게구분 4.4, 55 15<, <, <, 55 ( 파운드 ) 55<, >331 44<, 331 >331 > >331 <55 정부제출운용자인증운용자인증서류 4.4이상승인 승인 민항당국허가 운용자인증 운용자가파일롯교육인증교육파일롯또는인증자격인증 인증 인증 파일롯자격검증 매년 신청시 없음 없음 격년제 감항인증서 331이하없음 55이하없음 55이하없음 44이하없음 없음 BLOS 허용 규정없음 불가 불가 불가 불가 과밀또는실패시대피제한, 사안별운용자외사람도심지역 5.75마일이격특별허가필요고도확보검토가능상공불가제한 고도제한 400ft 300ft (55 이하 ) 494ft 400ft 500ft 그림 2-2. 일본의소형무인기규제개념도

21 그림 2-3. 전세계무인기시장동향전망 ( 출처 : Teal Group 14)

22 2) FAA Aerospace Forecast (Fiscal Years ), pp

23 그림 2-4. 국내무인기시장규모예측 ( 출처 : 무인항공기 (Drone) 기술동향과산업전망, KEIT 보고서, 2015) 그림 2-4. 국내무인비행장치운용현황 ( 출처 : 무인비행장치안전관리정책방향, 국토교통부, )

24 군사용 민간용 표 년까지국내무인항공기수요예측고고도 / 중고도무인정찰기사단급무인정찰기연대 / 대대급이하무인정찰기공격용무인기포병관측용전자전및화생방용무인기농업용해안 / 산불감시용기타총 3,000여대 7~8 여대 60 여대 500 여대 500 여대 100 여대 100 여대 1,000 여대 200 여대 500 여대 표 2-3. 우리나라의민간용무인항공기수요예측 용도 시기 비고 해안감시 2018 ~ 개해경 X 2조 산불감시 2018 ~ 개산림청 X 4조 환경감시 2020 ~ 개지자체X 1조 재해재난모니터링 2018 ~ 개지자체X 2조 교통통제 / 사고수습 2018 ~ 개지자체X 1조 공중촬영 2016 ~ 2025 업체 60대 ( 대당 25억원 ) 농업용 2016 ~ 2025 업체 1,000대 ( 대당 2억원 ) 기타 2016 ~ 2025 소형위주 계

25 표 2-4. 무인기민간 R&D 투자동향및정부투자방향분석 분류민간 R&D 투자동향정부투자방향 무인기 국내산 학 연은무인기시스템및각부체계에대한연구개발중 - ( 항우연 ) 틸트로터무인기 TR60, 전기무인기 - ( 대한항공 / 항우연 ) TR60 - ( 한화 ) CROW, ( 성우 ) Remo-H, ( 유콘 ) RemoEye 90% 이상군용무인기개발에집중 - ( 군 ) 중고도무인기, 사단급무인정찰기, 차기군단급무인기, 다목적수직이착륙무인기신개념기술시범사업 - ( 민 ) 스마트무인기, 근접감시용무인기, 다목적수직이착륙비행로봇시스템, 항공부품, 정밀비행시험시스템등 무인기핵심 부품 무인항공기의비행체운영과연관과비행제어모듈및통신모듈등은국내업체가자사모델개발시산 학 연협력등을통해개발 주요임무탑재장비는해외구매를통해장착 무인기시스템개발에대부분투자 표 2-5. 국내주요무인기현황 무인기명제작사형상동력원 최대이륙중량 (kg) 최대체공시간 (hr) 최대탑재중량 (kg) EAV-2H 한국항공우주연구원 전기모터 KUS-9 대한항공 피스톤엔진

26 무인기명제작사형상동력원 최대이륙중량 (kg) 최대체공시간 (hr) 최대탑재중량 (kg) RemoEye-006 유콘시스템전기모터 Remo-H 성우엔지니어링 4 행정게솔린엔진 Aris Beetle Octo 네스앤텍전기모터 min 3 AFOX-1A 카스콤전기모터 min

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28 그림 2-5. VentureRadar 사가제시한드론을이용한 20 대상용서비스

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표 2-6. NASA UTM 단계별시험계획, *TCL: Technology Capability Level 일정계획단계주요내용 2014 사전연구기능설계및자동화원칙에대한초기분석 2015. 8. TCL1 2016. 10. TCL2 2018. 1. TCL3 2019.

30 표 2-6. NASA UTM 단계별시험계획, *TCL: Technology Capability Level 일정계획단계주요내용 2014 사전연구기능설계및자동화원칙에대한초기분석 TCL TCL TCL TCL4 농업, 소방및시설감시를위한교회지역운용, 파일롯이공역을예약하고문제시변경인구저밀도지역에서비가시권운용, 장거리운용비행절차및교통규칙인구중밀도지역에서유무인기운용안전성보장을위한협력적 / 비협력적무인기추적기능인구고밀도지역에서보도취재, 택배및대규모비상사태대처등업무를위한운용 그림 2-6. NASA UTM 개념시나리오

31 그림 2-7. Amazon 의소형무인기운용을위한공역설계 ( 안 )

32 그림 2-8. Google ASP 무인기교통관리시스템데이터표출예

33 그림 2-9. UC Berkeley 의무인기비행프로세스처리도

34 그림 NASA UTM TCL1에사용된시스템계획및추적디스플레이 ( 좌측화면은운용영역, 핑크실선은비행계획, 점선은비행가능영역을표시, 우측화면은승인된비행계획과다수무인기의운용상태를표시하며, 이영역을이용하여 UTM 관리자가무인기운용자에게메시지송신가능 )

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37 그림 유럽의드론 R&D 로드맵

38 그림 Metropolis 공역구조 ( 좌로부터 Full-Mix, Layers, Zones, Tubes)

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40 그림 LTE Release 계획 그림 GPP Rel. 12, 13 에서의 D2D 기능

41 그림 위성기반측위

42 표 2-7. ICAO 가정의한서비스레벨별요구성능 서비스레벨 수평정확도 (95%) 수직정확도 (95%) 무결성 Time-To-Alert (TTA) 연속성 가용도 En-route 3.7 km (2.0 NM) N/A /h 5 min /h to /h 0.99 to En-route Terminal 0.74 km (0.4 NM) N/A /h 15 s /h to /h 0.99 to NPA Departure 220 m (720 ft) N/A 1 1x10-7 /h 10 s 1 1x10-4 /h to 1 1x10-8 /h 0.99 to APV-I 16 m (52 ft) 20 m (66 ft) APV-II 16 m (52 ft) 8 m (26 ft) CAT-I 16 m (52 ft) 6.0 m to 4.0 m (20 ft to 13 ft) per approach per approach per approach 10 s 6 s 6 s in any 15 s in any 15 s in any 15 s 0.99 to to to

43 그림 Palermo 공항 GBAS 장비배치도

44 그림 국내 DGPS 현황

45 그림 위성기반보정시스템운용개념도

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47 그림 TOA 와 TDOA, 그리고 AOA 방식을이용한측위기술

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49 그림 코디아제품의 MAN-302D 제품의구성도, 설치된 SIS PDA 의 2G 셀룰러망을통해서산림항공본부와연결또는 AIS Transponder 를통해서 해양경비안전본부와연결되어 ADS-B 시스템을운영

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51 표 2-8. 무인기에사용가능한각센서들의기술분류기술구분센서비고 TCAS 모든항공기에장착불가협조적 ADS-B 지상장애물감지불가 Radar 악시계조건운용가능 탑재기반 비협조적 능동형 수동형 Laser Sonar Motion Detection Electro-Optical Infrared 고가, 고중량, 고전력 작고가벼운무게 짧은감지거리 시계조건에성능민감 충돌탐지알고리듬개발어려움 상대거리탐지곤란 Acoustic 무인기자체및바람등의주변소음처리필요 지상기반 3D Radar Radar 로탐지되는제한된지역에만적용가능

52 그림 탐지한무인기와의충돌을방지하기위한 다양한회피방법들 그림 현재항공기의충돌방지를위한지역설정

53 그림 33. NASA UTM Research Transition Team Scope 3) UASSG 는현재 RPAS (Remotely Piloted Aircraft System) Pannel 로명칭변경

54 표 2-9. 무인기시스템의 SWOT 분석 ( 출처 : 중소기업기술로드맵 중 ) 강점 (Strength) 약점 (Weakness) 고도의지식이결합되는최첨단산업의높은부가가치및높은고용창출효과국내주도개발을통한기술력확보가능 무인기관제및통신등에대한운용단가가비싸며, 국내의경우가격경쟁력이취약함유인기공역비행이허락되지않아별도의지상인프라가필요함 기회요인 (Opportunity) 위협요인 (Threat) 세계적으로분업강화추세국내무인기의규제완화와시장의활성화를위한지원강화및정부방침확정필요 국제적으로통용될수있는신기술의안정성및신뢰성평가방법이정립되지않았음기술발전속도에따른지원제도사문화가능성예측불확실성

55 표 기존사업주요내용 번호기존사업내용 스마트무인기기술개발사업 ( ~ ) 항공감시용 ADS-B 핵심기술개발 ( ~ ) 민간무인항공기실용화를위한기반조성연구 ( ~ ) 위성항법기반교통인프라기술개발 (1단계: ~ ) (2단계: ~ ) 초정밀 GPS 보정시스템 (SBAS) 개발구축 ( ) ADS-B 기반무인항공기충돌회피시스템개발 (2015 ~ 2020) 고신뢰성다종무인이동체통신및보안 SW 기술개발 ( ~ ) DMM 기반장애물회피및소형무인기조종장치기술개발 (2015 ~ 2020) 지경부산자부 국토부 국토부 국토부 국토부 산업부 미래부 미래부 주야원거리영상정보실시간획득및자율비행, 충돌방지기능개발수직이착륙및고속수평비행이가능한틸트로터형무인항공기, 통신장비, 지상관제시스템, 지원장비등의지능형무인항공기개발개발된무인기기술실증 ADS-B 시스템통합개발및연동 UAT MS/GS 시스템개발 ADS-B모니터링시스템및 ADS-B/TIS-B/FIS-B 서버개발 ADS-B 운용성검증용시뮬레이션도구개발 안정성인증, 운항기술기준연구법적제도화연구운용시설및핵심시설연구중장기로드맵수립 다중수신국위성항법반송파기반차로구분이가능한수준의위치결정기술다중수신국활용신호감시를통한위치정보의신뢰성향상기술테스트베드개발및시험평가 APV-I급 SBAS 서비스제공을위한통합운영국, 중앙처리국개발및기준국연동 APV-I급 SBAS 서비스제공을위한위성통신국개발 유인기수준의무인기용충돌회피시스템개발 ( 시계비행항로운항용 ) - 센서퓨전 (ADS-B, FPGA Vision System등 ) 충돌회피하드웨어개발 - ADS-B / FIS-B / TIS-B Data Interface 및처리기술충돌회피시스템시험장치개발및시험평가수행무인기의안전한통제를위한고신뢰지상무선통신기술개발무인체와컨트롤러상호신뢰성검증프로토콜구현및고신뢰성협응운용기법확립신뢰하드웨어를이용한운영상태적합성검증및고신뢰성운용의상시환경검증무인기장애물회피경로계획수립을위한 Digital Moving Map (DMM) 구축및관리기술 DMM 기반최적비행경로생성및고정장애물탐지회피기술사용자편이성이강화된 DMM 지원휴대형조종장치기술 9 유무인기통합운항안전기술개발 국토부 관제공역에서의유 무인기통합운용을위한민간무인기관련법령정비및기술기준제정 / 개정

56 번호기존사업내용 및시범운영 ( ~ ) 무인비행장치활용신산업분야의안전성검증시범사업 ( ~ ) 국민안전감시및대응무인항공기융합시스템구축및운용 (2017 착수예정 ) 국토부 국민안전처산업부미래부경찰청 민간무인기시험운용을위한시범인프라구축 - 비관제공역에서무인기경로설정및교통흐름기법연구 포함민간무인기시험운용및통합시범운용수행 5개공역을무인비행장치비행시험용으로제공 15개사업자참여 ( 물품수송, 산림보호, 해안감시, 국토조사, 안전진단, 통신망활용, 촬영레저, 농업지원 ) 충돌 추락등위험요인에대비한사전안전검증시험유망사업분야의사전운영및활용성검증 옥외용재난 치안무인기공통기술 ( 기체, 기본임무장비, 통신, 항법, 안전운항등 ) 및특화임무장비기술개발 실내탐색용미니무인기플랫폼및통신, 항법, 장애물회피기술 관제공역에서의유 무인기통합운용을위한기술개발, 무인비행장치조종장치개발, 무인기 / 무인비행장치기체, 통신, 항법등의기술개발등이기존사업에서수행되고있으나, 저고도무인비행장치교통관리및감시기술개발을중심으로하는본사업의내용과중복되지않음타사업의일부결과를본사업에활용할수있음 표 기존사업과의차별성 번호기존사업차별성 1 스마트무인기기술개발사업 ( ~ ) 수직이착륙및고속수평이동이가능한틸트로터무인기개발이주요사업내용임스마트무인기시스템개발에필요한통제시스템및통신장비개발등이포함되어있으나무인기개발을위한부가적인것으로본사업의내용과는중복성이없음 2 항공감시용 ADS-B 핵심기술개발 ( ~ ) 해당사업은관제공역에서의항공기감시를위한 ADS-B 핵심기술개발에관한사업임본사업은무인비행장치에탑재가능한소형 경량화된무인비행장치간정보교환단말장치및이동통신링크등을활용한교통관리체계개발등을목표로하므로해당기존사업과의중복성이없음 3 민간무인항공기실용화를위한기반조성연구 ( ~ ) 해당사업은민간용무인항공기의안정성인증, 운항기술, 법적제도화, 운용및핵심시설, 중장기로드맵등무인기실용화를위한사전연구임따라서본사업과의중복성이없음 4 위성항법기반교통인프라기술개발 GBAS(Ground Based Augmentation System) 기술, 즉지상인프라를이용해위치보정정보를사용자단말에제공함으로써위치정

57 번호기존사업차별성 5 (1 단계 : ~ ) (2 단계 : ~ ) 초정밀 GPS 보정시스템 (SBAS) 개발구축 ( ) 확도와신뢰도를향상시키기위한기술개발사업임따라서본사업과의중복성은없음 SBAS(Satellite Based Augmentation System) 기술, 즉위성을통해위치보정정보를사용자단말에제공함으로써특히항공기의위치정확도와신뢰도를향상시키기위한기술개발사업임따라서본사업과의중복성은없음 6 ADS-B 기반무인항공기충돌회피시스템개발 (2015 ~ 2020) 시계비행항로운항을위한 150kg 이상의무인기에대한충돌회피시스템개발사업으로, 무인비행장치에탑재가능한소형 경량화된무인비행장치간정보교환단말장치개발등은포함하고있지않음따라서본사업과의중복성은없음 7 고신뢰성다종무인이동체통신및보안 SW 기술개발 ( ~ ) 유 무인기통합공역에서의무인항공기통제용통신기술및보안 SW 개발로, 본사업과중복되는부분없음 8 DMM 기반장애물회피및소형무인기조종장치기술개발 (2015 ~ 2020) 무인기운용을위한 DMM 구축및 DMM 기반의장애물탐지회피와 DMM 지원휴대형조종장치개발등에관한사업임따라서저고도 G-공역에서의효율적인무인기교통관리및감시시스템개발과는중복성이없음 9 유무인기통합운항안전기술개발및시범운영 ( ~ ) 관제공역에서의유 무인기통합운용을위한관련법령정비및기술기준제 / 개정과시범인프라구축및시범운용이주요내용따라서비관제 G 공역저고도무인비행장치교통관리 감시체계개발및운용 / 인증기준 ( 안 ) 작성을목표로하는본사업과의중복성은없음 10 무인비행장치활용신산업분야의안전성검증시범사업 ( ~ ) 5 개공역을무인비행장치비행시험용으로제공하여다양한비행시험을할수있게하는시범사업으로, 본사업과의중복성은없음 11 국민안전감시및대응무인항공기융합시스템구축및운용 (2017 착수예정 ) 옥외재난 치안용무인기공통기술 ( 기체, 기본임무장비, 통신, 위치 / 자세추정및매핑, 비행장애물회피등 ) 및특화임무장비기술과실내탐색용미니무인기플랫폼및통신, 항법, 장애물회피기술개발등을포함하며, 본사업과의중복성은없음

58 표 타다부처사업과의중복성검토 (1) [ 사업 A] 고신뢰성다개체무인이동체통합운용체계구축사업 [ 본사업 ] 무인비행장치안전운용을위한저고도교통관리체계설계및실증사업 중복성검토 세부사업 : 무인항공기안전운항기술개발및통합시범운용 무인기관련법령의정비, 관련기술기준의제정및개정을위한연구민간무인기시험운용을위한시범인프라구축민간무인기시험운용및통합시범운용수행 세부사업 : 망기반저고도무인비행장치교통관리체계플랫폼설계및구축 네트워크기반저고도무인비 행장치교통관리체계설계및 개발 교통관리핵심기술자동화및 무인화기술 이동형 / 고정형 무인비행장치 교통제어및운용시스템기술 [ 사업 A] 의해당세부사업은유 무인기통합관제공역에서의무인항공기안전운항을위한법 / 기술연구와관련시범인프라구축및시범운용이목표임 [ 본사업 ] 은현재비관제공역인 G 공역에서무인비행장치의안전한비행을위한교통관리체계개발및실증시험이목표임따라서두세부사업간의중복성은없음 세부사업 : 고신뢰성다종무인이동체통신및보안 SW 기술개발 세부사업 : 저고도무인비행장치교통관리체계를위한통신인프라및무인비행장치운영기준연구 무인비행장치-지상인프라간, 무인비행장치간통신요구조건도출 무인비행장치위치인식요건및분리기준설정 협력적 / 비협력적무인비행장치탐지 / 회피기법검증 [ 사업 A] 의해당세부사업중보안SW 기술개발은무인이동체및그통제장치의해킹탐지및대응기술개발이목표임 [ 본사업 ] 의보안기술개발은무인비행장치교통관리체계운용을위해필요한구성부 / 구성원간상호인증, 암호키생성 분배및암호화기술개발이목표임따라서두세부사업간의중복성은없음

59 표 타다부처사업과의중복성검토 (2) [ 사업 B] 국민안전감시및대응무인항공기융합시스템구축및운용 ( 세부사업 : 재난 치안용무인기통신, 항법, 안전운항및운영 관리표준플랫폼기술개발 ) [ 본사업 ] 무인비행장치안전 운용을위한저고도교통관리 체계설계및실증사업 중복성검토 실내및 LTE 음영지역, 트래픽 폭주상황에대비한제어및 임무용무선통신망기술개발 LTE 기반무인기데이터통신 기술개발 재난 치안임무용소형무인기 운영및관리체계기술개발 - 재난 치안임무용무인기안전운항기술개발 - 재난 치안임무용 GNSS-free 위치 / 자세추정및매핑기술 재난 치안임무용무인기안전운항기술개발 - 해양 / 교외 / 도심 / 실내환경에서의무인기자율비행및장애물회피기술개발 - 유사기술분야없음 ( 세부사업 : 망기반저고도무인 비행장치교통관리체계플랫폼설 계및구축 ) 네트워크기반저고도무인비 행장치교통관리체계설계및 개발 교통관리핵심기술자동화및 무인화기술 이동형 / 고정형 무인비행장치 교통제어및운용시스템기술 교통관리체계보안기술개발 ( 세부사업 : 다중무인비행장치운 용을위한공역설계및협력적교 통흐름관리핵심기술개발 ) 동적 / 정적공역구조설정을고려한공역설계리스크기반비행경로설정동적 / 정적지형적경계설정비행경로기반출도착관리및비행승인알고리듬개발 ( 세부사업 : 통신인프라및무인비 행장치성능을고려한무인비행장 치운영기준연구 ) 무인비행장치-지상인프라간, 무인비행장치간통신요구조건도출 무인비행장치위치인식요건및분리기준설정 협력적 / 비협력적무인비행장치탐지 / 회피기법검증 유사기술분야없음 [ 사업 B] 의 GNSS-free 환경에서의위치 / 자세추정및매핑기술 은 GNSS 신호수신이어려운환경에서이용가능한영상 / 라이더를이용한 SLAM 기술개발을목표로함 [ 본사업 ] 의협력적교통흐름관리는리스크기반의비행경로설정및 Geo-Fence 설정기술이므로두사업간의기술적중복성은없음 [ 사업 B] 의 무인기자율비행및장애물회피기술 은각무인비행장치단위의충돌회피기술개발을목표로함 [ 본사업 ] 의무인비행장치성능을고려한무인비행장치운영기준의위치인식요건및분리, 협력적 / 비협력적탐지 / 회피는교통관리체계의지원및협력에의한분리 (separation) 와충돌회피기술개발이목표이므로두사업간

의기술적중복성은없음 그림 2-23. 기존사업과의연계방안 번호기존사업결과활용방안 1 2 3 4 5 6 위성항법기반교통인프라기술개발 (2015년완료 ) 초정밀 GPS 보정시스템 (SBAS) 개발구축 (2014.10 ~ 2022.10) ADS-B 기반무인항공기충돌회피시스템개발 (2015 ~ 2020) 유무인기통합운항안전기술개발및시범운영 (2015.

60 의기술적중복성은없음 그림 기존사업과의연계방안 번호기존사업결과활용방안 위성항법기반교통인프라기술개발 (2015년완료 ) 초정밀 GPS 보정시스템 (SBAS) 개발구축 ( ~ ) ADS-B 기반무인항공기충돌회피시스템개발 (2015 ~ 2020) 유무인기통합운항안전기술개발및시범운영 ( ~ ) 무인비행장치활용신산업분야의안전성검증시범사업 ( ~ ) 국민안전감시및대응무인항공기융합시스템 표 기존사업결과활용방안 실증시험지역에서해당사업에서개발된서비스가제공되면 GPS 신호품질이좋은지역에서는위치정밀도및신뢰도향상을위해해당기술활용가능해당사업에서의기술개발이완료되고서비스가제공되면 GPS 신호품질이좋은지역에서는위치정밀도및신뢰도향상을위해해당기술활용가능 지상 ADS-B 수신시스템은실증시험시활용가능 ( 데이터내용추가 / 변경시관련기능수정필요 ) 비관제공역에서무인기경로설정및교통흐름기법연구의결과는교통관리체계설계에활용가능 시범사업을통해다양한비행데이터와시험결과가생성될것이므로이를개념설계와실증시험등에서참고할수있을것임 해당사업의결과물인재난 치안용무인기시스템을실증시험에투입할수있으며, 그과정을통해재난 치안용무인기

61 구축및운용 (2017 착수예정 ) 시스템자체의안전성도검증할수있을것임해당사업의 GNSS-free 환경에서의위치 / 자세추정및매핑기술 은본사업의 GNSS 및다중센서기반정밀통합항법기술 개발을위한하나의기반기술로활용가능하며, 본사업에서개 발될정밀통합항법장치는향후재난 치안용무인기시스템의개선을위해이용가능

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64 그림 3-1. 과제의비전및추진목표

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66 그림 3-2. 기술개발에따른미래상

67 구분세부과제명주요내용 세부과제 1 다중무인비행장치운용을위한공역설계및협력적교통흐름관리핵심기술개발 - 동적 / 정적공역구조설정을고려한공역설계및운영조건설정 - 리스크기반비행경로설정기법연구 - 동적 / 정적지형적경계설정기법개발및기준설정 - 비행경로기반출도착관리및비행승인알고리듬개발 - 저고도무인비행장치운용전략평가도구개발 세부과제 2 무인비행장치관리체계 개발 - 무인비행장치등급및등급별성능요건설정 - 개별무인비행장치등록및이력시스템개발 - 개별무인비행장치산업표준안제시 세부과제 3 세부과제 4 세부과제 5 통신인프라및무인비행장치성능을고려한무인비행장치운영기준연구망기반저고도무인비행장치교통관리체계플랫폼설계및구축실험및실증사이트인프라구축및관리 - 무인비행장치-지상인프라간 (air-to-infra) 통신요구조건설정 - 무인비행장치간 (air-to-air) 통신요구조건설정 - GPS 정밀도수준등다양한환경에서의무인비행장치위치인식요구조건설정 - 무인비행장치-지상인프라간, 무인비행장치간데이터링크설계 - 무인비행장치간분리기준및공역감시기준설정 - 협력적 / 비협력적무인비행장치탐지회피기법개발 - 네트워크기반교통관리핵심기술자동화및무인화기술설계 - 대규모다중무인비행장치운용을고려한확장성있는시스템및데이터아키텍처정의및구현 - 이동형 / 고정형교통제어및운용시스템요구사항정의 - 실험및실증을위한단계별플랫폼구축 - 상시운영실험사이트설정및필요인프라구축 - 단계별실증사이트설정및실증시나리오인프라구축및검증

68 4) SRR: System Requirement Review, SDR: System Design Review, SSR: System Specifications Review, PDR: Preliminary Design Review, CDR: Critical Design Review, TRR: Test Readiness Review, TRB: Test Review Board

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72 그림 3-3. 연구개발추진체계

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78 그림 4-1. 경제성분석결과

80 주요 Activity 구분 단가 수량 합계 연구시설및장비비 99,720 동적 / 정적공역구조설정을고려한 시작품제작비 166,200 공역설계및운영조건설정 연구재료비 66,480 소계 332,400 연구시설및장비비 93,072 동적 / 정적지형적경계설정기준 시작품제작비 155,120 및기법 연구재료비 62,048 소계 310,240 연구시설및장비비 66,480 리스크기반비행경로설정 시작품제작비 110,800 연구재료비 44,320 소계 221,600 연구시설및장비비 39,888 비행경로기반출도착관리및 시작품제작비 66,480 비행승인알고리듬 연구재료비 26,592 소계 132,960 연구시설및장비비 33,240 저고도무인비행장치운영전략 시작품제작비 55,400 평가도구개발 연구재료비 22,160 소계 110,800 총계 1,108,000 주요 Activity 구분 단가 수량 합계 연구시설및장비비 149,580 무인비행장치등급및등급별성능 시작품제작비 249,300 요건설정 연구재료비 99,720 소계 498,600 연구시설및장비비 349,020 개별무인비행장치등록및이력 시작품제작비 581,700 시스템 연구재료비 232,680 소계 1,163,400 총계 1,662,

81 주요 Activity 구분 단가 수량 합계 연구시설및장비비 93,024 네트워크기반교통관리핵심기술 시작품제작비 155,040 자동화및무인화기술설계 연구재료비 62,016 소계 310,080 연구시설및장비비 71,136 대규모다중무인비행장치운용을시작품제작비 118,560 고려한확장성있는시스템및연구재료비 47,424 데이터아키텍처정의소계 237,120 연구시설및장비비 54,720 이동형 / 고정형교통제어및운용 시작품제작비 91,200 시스템요구사항정의 연구재료비 36,480 소계 182,400 연구시설및장비비 328,320 실험및실증을위한단계별플랫폼 시작품제작비 547,200 구축 연구재료비 218,880 소계 1,094,400 총계 1,824,

82 주요 Activity 구분 단가 수량 합계 연구시설및장비비 76,500 무인비행장치-지상인프라간 시작품제작비 127,500 (air-to-infra) 통신요구조건설정 연구재료비 51,000 소계 255,000 연구시설및장비비 56,100 무인비행장치간 (air-to-air) 통신 시작품제작비 93,500 요구조건설정 연구재료비 37,400 소계 187,000 연구시설및장비비 76,500 GPS 정밀도수준등다양한시작품제작비 127,500 환경에서의무인비행장치위치인식연구재료비 51,000 요구조건설정소계 255,000 연구시설및장비비 86,700 무인비행장치-지상인프라간, 시작품제작비 144,500 무인비행장치간데이터링크설계 연구재료비 57,800 소계 289,000 연구시설및장비비 61,200 무인비행장치간분리기준및공역 시작품제작비 102,000 감시기준설정 연구재료비 40,800 소계 204,000 연구시설및장비비 153,000 협력적 / 비협력적무인비행장치 시작품제작비 255,000 탐지 / 회피기법개발 연구재료비 102,000 소계 510,000 총계 1,700,

83 주요 Activity 구분 단가 수량 합계 연구시설및장비비 334,800 상시운용실험사이트설정및필요 시작품제작비 558,000 인프라구축 연구재료비 223,200 소계 1,116,000 연구시설및장비비 223,200 단계별실증사이트설정및실증 시작품제작비 372,000 시나리오필요인프라구축및검증 연구재료비 148,800 소계 744,000 총계 1,860,000 구분 1차년도 2차년도 3차년도 4차년도 5차년도 소계 책임급 선임급 원급 외부인력합계

84 구분세부과제명 1 차년도 2 차년도 3 차년도 4 차년도 5 차년도총연구비 1 세부 다중무인비행장치운용을 위한공역설계및협력적 교통흐름관리핵심기술개발 ,600 2 세부무인비행장치관리 400 1, ,900 3 세부 2 세부 5 세부 통신인프라및무인비행장치성능을고려한무인비행장치운영기준망기반저고도무인비행장치교통관리체계플랫폼설계및구축실험및실증사이트인프라구축및관리 400 1, , ,200 1,300 1, , , ,500 구분 1차년도 2차년도 3차년도 4차년도 5차년도 합계 인건비 연구장비재료비 ,108 세부과제연구비 ,600 기타경비및간접비

85 구분 1차년도 2차년도 3차년도 4차년도 5차년도 합계 인건비 연구장비재료비 ,662 세부과제연구비 400 1, ,900 기타경비및간접비 ,248 구분 1차년도 2차년도 3차년도 4차년도 5차년도 합계 인건비 ,440 연구장비재료비 ,824 세부과제연구비 300 1,200 1,300 1, ,800 기타경비및간접비 ,536 구분 1차년도 2차년도 3차년도 4차년도 5차년도 합계 인건비 ,020 연구장비재료비 ,700 세부과제연구비 400 1, ,000 기타경비및간접비 ,280 구분 1차년도 2차년도 3차년도 4차년도 5차년도 합계 인건비 ,200 연구장비재료비 ,860 세부과제연구비 500 1, ,500 기타경비및간접비 ,

87 연구개발과제명 무인비행장치의안전운용을위한저고도무인비행장치교통관리체계설계및실증 (UAS Traffic Management (UTM) System Development and Demonstration in Low Altitude) 1. 연구개발목표 저고도공역에서다중무인비행장치의효율적이고안전한활용을보장하는교통관리핵심기술연구개발및망기반저고도공역교통관리체계개발및실증 2. 연구개발의필요성및기술동향 연구개발의 필요성 기술동향 차세대산업혁명기술로급속하게발전하고있는무인비행장치를 활용한신산업창출및관련기술생태계조성을위한저고도공역 운영기준마련이시급함 고밀도다중운영을전제로하는저고도공역에서의무인비행장치 의효율적인활용과안전한운용을위한교통관리체계구축및무 인화 / 자동화플랫폼구축이필요함 미국, 중국및유럽연합등은국가주도의공역운영및저고도무 인비행장치운용에관한활발한연구개발을진행중이며, 이를통해 국가의안전하고효율적인공역관리와신산업창출및육성에많은 투자를하고있음 국내의경우재난, 안전, 물류택배등다양한수요가대두되고있 으나, 공역의안전하고효율적인운영을위한기반이부족함 무인이동장치개발, 운영시스템개발등다양한산업창출과이로 인한경제적, 기술적성장를유도하기위해서는무인이동장치용국 가공역운용체계연구개발및운용이시급함 국내기술동향 - 국립재난안전연구원에서드론을활용한현장지원기술개발을위해 다수의멀티콥터 / 고정익소형무인기를활용한운영체계구축을추 진하고, 유콘시스템, 산업통상자원부, 한국로봇진흥원, 대전테크노 파크및국민안전처, 한전, 경찰청에서무인기를활용한공공분양 활용가능성및수요창출을위한시범사업 ( 12~ 14) 에참여하는등 국내무인비행장치서비스는공공용서비스로부터수요가창출되고 있음 국외기술동향 - 미 NASA 에서는 14 년부터 19 년까지저고도공역에서의안전운항을

88 위한기술개발을목적으로연간 200억규모의 UTM (UAS Traffic Management) 프로젝트를진행중 - NASA UTM 4단계의기술적용수준 (TCL) 중 1단계에서는교외지역비행테스트및 geo-fence 기반의간단한운항경로설정을시험하였고 ( ), 2단계에서는인구밀도가낮은지역에서의가시권외 (BVLOS) 비행테스트와비상상황에대해시험함 ( 16.10) - 중국에서는클라우드기반실시간 UAS 관리, 감시시스템 (UAS-Cloud) 과운항제한구역관리하드웨어및소프트웨어를기반으로무인비행기운영체계를개발중 - 무인비행장치통신및운용시험비행을위해미국 Qualcomm 이샌디에이고공항, 핀란드 Nokia 가네덜란드트벤테공항에서각각독자적인무인비행장치테스트구역을운영중 - 네덜란드 (NLR), 프랑스 (ENAC), 독일 (DLR) 항공연구기관및델프트공대가참여한 Metropolis 프로젝트에서는무인기교통관리를위한새로운저고도공역개념을시뮬레이션수행을통해공역개념에따른안정성과효율성을평가 미 UC 버클리의 CalUnmanned 연구소에서는토지소유자가해당공역의비행허가에대한권한이있다고가정하여공역관리모델 (Air Parcel Model) 을제안함 3. 연구개발내용 세부과제별 연구내용 다중무인비행장치운용을위한공역및협력적교통관리핵심기술개발 - 동적 / 정적공역구조설정을고려한공역설계및운영조건설정기법개발 - 리스크기반비행경로평가및설정기법개발 - 동적 / 정적지형적경계설정기법개발및기준설정 - 비행경로기반출도착관리및비행승인알고리듬개발및전략평가도구개발 무인비행장치관리체계개발 - 무인비행장치등급및등급별성능요건설정 - 개별무인비행장치등록및이력시스템개발 - 개별무인비행장치산업표준안도출 망기반저고도무인비행장치교통관리체계플랫폼설계및구축 - 네트워크기반교통관리핵심기술자동화및무인화기술설계 - 대규모다중무인비행장치운용을고려한확장성있는시스템및데이터아키텍처정의및구현

89 - 이동형 / 고정형교통제어및운용시스템요구사항연구도출 통신인프라및무인비행장치성능을고려한무인비행장치운영기준연구 - 무인비행장치 -지상인프라간 (air-to-infra), 무인비행장치간 (air-to-air) 의통신기술별 (3G/4G/5G/WiFi 등 ) 기술적합성테스트를통한고안정성무인비행장치항공망요건및운영조건도출 - 무인비행장치위치인식요건및분리기준설정 - 협력적 / 비협력적무인비행장치탐지 회피기법검증 실험및실증사이트인프라구축및관리 - 상시운영실험사이트설정및필요인프라구축 - UTM 서버, 무인비행장치탑재체, 다중항공망등연구진의실험요구에부합하는인프라구축및운영 - 단계별실증사이트설정및실증시나리오인프라구축및검증 - 다부처간개발연계및협력을위한연구협의체구성및운영 4. 연구개발추진방법 추진전략 추진체계 연구진용소규모실험사이트와일반데모용실증사이트를구분하여상시실험환경보장을통한성공적실증을유도함 연구진및외부전문가를포함한연구개발관리및의사결정협의체운영 국제협력강화 - 급속하게발전하는무인비행장치운영분야기술개발동향파악및연구교류를위한국제자문단구성및운영 - 미국 FAA, 유럽 EASA 등정부차원에서의교류를통한선개발기술및노하우전수및협력적기술개발추진 정부협력기반강화 - 과학적연구를통한개발기술이안전한공역운영및무인비행장치산업화에기여할수있도록유관부처와의긴밀한협력을통한정책수립에기여함 대국민정보공유 - 매년실증시나리오에기반한실증을실시하고이를대중과공유함으로서, 관심있는국민과산업체들과의연구개발의진행결과공유 본과제는국토부, 미래부, 경찰청간다부처사업으로수행되므로 다부처공동기획사업운영지침 에근거하여사업추진협의회및연구자협의회를운영함

최종성과물 주요 최종성과물 1단계 - BVLOS 기반소규모 (~5대) 반자동감시및운용체계실증 - BVLOS 반자동다중운용을위한공역, 관제, 통신, 비행체의기술적요구사항을포함하는기술보고서 2단계 - BVLOS 기반 point-to-point 자동다중운용체계실증 -

90 사업추진협의회는국토부정책관, 미래부, 경찰청과장급 과제담당공무원, 과제별연구책임자, 민간전문가등으로구성하며, 사업총괄조정 기획, 심의지원, 과제현황점검및계획수립등의업무를담당함 연구자협의회는세부과제별연구책임자, 연구과제참여자등으로구성하며, 과제별진행현황과과제간연계방안등을논의함. 주관연구기관은연구자협의회회의결과를사업추진협의회와공유함 5. 최종성과물 주요 최종성과물 1단계 - BVLOS 기반소규모 (~5대) 반자동감시및운용체계실증 - BVLOS 반자동다중운용을위한공역, 관제, 통신, 비행체의기술적요구사항을포함하는기술보고서 2단계 - BVLOS 기반 point-to-point 자동다중운용체계실증 - BVLOS 자동다중운영을위한공역, 관제, 통신, 비행체의기술적요구사항을포함하는기술보고서 - 무인비행장치제어를위한장비요구사항을반영한탑재터미널프로토타입 - 망기반저고도무인비행장치자동교통관리플랫폼 - 이동형 / 고정형지상제어장비요구사항을반영한프로토타입 1 단계실증시나리오 2 단계실증시나리오 * 연구주제별최종성과물 (1단계: ~2차년도 ) 다중무인비행장치운용을위한공역설계및협력적교통흐름관리핵심기술개발 - 비행리스크등급설정기준및기법보고서 - 정적지형적경계설정필요요건안

91 무인비행장치관리체계개발 - 무인비행장치성능정의및등급설정안 - 개별무인비행장치등록시스템 망기반저고도무인비행장치교통관리체계플랫폼설계및구축 - 이동형 / 고정형무인비행장치교통제어및운용시스템요구사항보고서 - 무인비행장치의다양성 ( 등급 / 성능 / 미션등 ) 을고려한데이터 / 시스템아키텍쳐설계서 - 기상 / 공역정보등기존항공정보망과의데이터상호공유를고려한데이터 / 시스템아키텍쳐설계서 - 무인비행장치사용자및사업자와의정보공유를고려한데이터 / 시스템아키텍쳐설계서 - 무인비행장치 -지상인프라간데이터링크설계 - 망기반교통관리핵심기술자동화및무인화기술개념연구보고서 통신인프라및무인비행장치성능을고려한무인비행장치운영기준연구 - 통신기술별 (3G/4G/5G/WiFi 등 ) UTM 기반기술운영적합성기술시험평가보고서 - 무인비행장치 -지상인프라간통신요구조건보고서 - 다중 GPS 센서등을활용한무인비행장치위치인식요건보고서 - 정상적환경에서의분리기준및공역감시기준안 - 협력적무인비행장치탐지회피기법검증보고서 실험및실증사이트인프라구축및관리 - 실험사이트와관련설계도및인프라 - 실증사이트와단계별시나리오및관련인프라 - 실험및실증사이트운영안 (2단계: ~5차년도 ) 다중무인비행장치운용을위한공역설계및협력적교통흐름관리핵심기술개발 - 정적 / 동적공역구조설정기법및운영조건보고서 - 리스크및공역구조를고려한비행경로최적화알고리듬설계서 - 동적지형적경계설계및적용안

92 - 비행경로기반출도착관리및비행승인최적화알고리듬설계서 - 저고도무인비행장치운영전략평가도구시작품 무인비행장치관리체계개발 - 무인비행장치등급별운용요건안 - 개별무인비행장치비행정보, 사고정보등이력시스템 - 개별무인비행장치산업표준안 망기반저고도무인비행장치교통관리체계플랫폼설계및구축 - 이동형무인비행장치교통제어및운용시스템시작품 - 무인비행장치간데이터링크설계서 - 망기반저고도무인비행장치무인화교통관리체계플랫폼시작품 - 실험및실증인프라를활용한시작품시험평가보고서 통신인프라및무인비행장치성능을고려한무인비행장치운영기준연구 - 무인비행장치간 (air-to-air) 통신요구조건보고서 - 고안정성무인비행장치항공망요건및운영조건실증및실증보고서 - 실증인프라를활용한정보교환및감시기술적합성테스트및시연 - 비정상환경 (lost-link 등 ) 에서의분리기준및공역감시기준안 - 비협력적무인비행장치탐지회피기법검증보고서 실험및실증사이트인프라구축및관리 - 실증사이트와단계별시나리오및관련인프라 6. 활용방안및기대효과 활용방안 기대효과 안전한저고도공역내무인비행장치운용을위한자동화 / 무인화교통관리및감시체계구축및운영 무인비행장치교통관리체계관련 SW 및모듈등의산업화 무인비행장치및탑재장치인증을위한상설시험단지구축 국내기업기술지원및창업지원 무인비행장치교통관리체계및관련기술수출 무인비행장치활성화및산업화를위한필수기반을마련하여안전한저고도공역내무인비행장치운항지원을통해공공및상용

93 응용분야다양화및활성화 무인비행장치교통관리핵심기술 ( 위치추적, 탐지 회피, 경로설정, 비상상황관리, 지형적경계설정등 ) 개발을통한기술역량증대및경쟁력확보 무인비행장치운용에필수적인관련산업 ( 무인비행장치, 탑재장비및지상통제장치개발및이를활용하는기업 산업 ) 의기술적지원과활성화를통한미래성장동력화및일자리창출 7. 연구개발기간및소요예산 총연구개발기간 : (5 년 ) - 1단계연구개발기간 : 2017 ~ 2018 (24 개월 ) - 2단계연구개발기간 : 2019 ~ 2021 (36 개월 ) 총사업비 : 198 억원 ( 미정 ) - 1단계사업비 : 82 억원 - 2단계사업비 : 116 억원 구분 1단계 2단계 계 다중무인비행장치운용을위한 공역설계및협력적교통흐름 관리핵심기술개발 무인비행장치관리체계개발 망기반저고도무인비행장치교통관리체계플랫폼설계및구축 통신인프라및무인비행장치성능을고려한무인비행장치운영 기준연구 실험및실증사이트인프라구축및관리 계 기타 용어정의 - 저고도공역 : class G 공역 ( 국내지표면기준 500 feet 이하 ) 을지칭 - 무인비행장치 : 현국내항공법 ( 제 23조 ) 및시행규칙 ( 제 62 조 ) 에의거, 150kg 미만무인기기체를지칭 - UTM: Unmanned Aerial System (UAS) Traffic Management - FAA: Federal Aviation Administration - EASA: European Aviation Safety Agency - AOPA: Aviation Owners and Pilot Association - 공역설계 : airspace design

94 - 교통흐름관리 : air traffic flow management - BVLOS: 비가시권비행 (Beyond Visual Line of Sight)

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99 주의 1. 이보고서는국토교통부에서시행한무인비행장치의안전운용을위한저고도교통관리체계설계및실증에관한연구사업의기획연구보고서입니다. 2. 이보고서내용을발표하는때에는반드시국토교통부에서시행한무인비행장치의안전운용을위한저고도교통관리체계설계및실증에관한기획연구사업의연구결과임을밝혀야합니다. 3. 국가과학기술기밀유지에필요한내용은대외적으로발표하거나공개하여서는안됩니다

목 차 제1장과제개요 1 1. 개요 1 2. 사업목표 1 3. 주요연구개발내용 1 4. 활용계획및기대효과 1 제2장항공기비행절차및공역설계프로그램개발 2 1. 연구의개요 2 2. 연구의필요성 3 3. 정부지원의타당성 7 4. 국내 외기술개발동향 8 5. 중복성검토결과 1

목 차 제1장과제개요 1 1. 개요 1 2. 사업목표 1 3. 주요연구개발내용 1 4. 활용계획및기대효과 1 제2장항공기비행절차및공역설계프로그램개발 2 1. 연구의개요 2 2. 연구의필요성 3 3. 정부지원의타당성 7 4. 국내 외기술개발동향 8 5. 중복성검토결과 17 6. 세부연구개발내용 18 7. 기술개발효과 26 8. 기술개발성과활용방안 29 9. 연구개발추진전략