<C3D6C1BEBAB8B0EDBCAD2E687770>

Transcription

1 대한민국 무인항공기의 선진화를 위한 방안에 대한 연구 UAV Decipherers 권범진 구창모 김종원 노희권

2 목 차 초록 장. 탐방 준비 1.1. 탐방 동기 : 최근 한국 항공우주산업의 빠른 발전 추세 탐방 주제 : 무인항공기 제반 환경 : 국내외 무인항공기 분야 연구의 현주소 탐방 계획 장. 탐방 내용 2.1. 대학 Brigham Young University Georgia Institute of Technology 기업 Procerus Northrop Grumman Aerosonde 대회 IARC 장. 탐방 교훈 3.1. 연구 지원 시스템적인 측면 기업과 정부의 대학에 대한 연구비 지원 우수 연구기관들의 협동 연구 시스템 국가 주도의 연구 계획 시스템 진취적이고 규모가 큰 UAV 대회 기술적인 측면 비행 지역 영상 분석을 통한 비행경로 설계 알고리즘 사용자 편이를 고려한 UAV 제어 프로그램 학생들의 관심을 끄는 노력 장. 한국 UAV 선진화를 위한 UAV Decipherers의 제안 4.1. 대학 기업 국가 탐방 후기 참고 문헌... 42

3 Teal Group Corporation의 2008년 무인기 시장 조사 보고서에 의하면 전 세계적으로 무 인기 분야에 대한 지출이 매년 현재 수준의 배 이상이 될 것으로 보이며 현재 연간 34억 달러 규모인 세계 무인기 시장이 매년 배 이상 증가하여 10년 후에는 총 5백50억 달러 시 장 규모가 될 것으로 전망된다. 1) 따라서 무인기 분야에 대한 적극적인 투자와 연구 개발이 없다면 우리나라는 향후 군사적, 경제적으로 어려운 상황에 놓일 수 있다. 특히 북한과 휴 전상태에 있는 우리나라의 경우 현대전에서 필수라고 할 수 있는 정찰무인기의 개발이 매우 시급한 상황이다. 우리 팀은 무인기 분야에서 세계적으로 가장 앞선 기술을 보유하고 있는 미국을 탐방지로 선정하여 그들이 무인기 기술에서 세계를 선도할 수 있는 요인에 대해 알 아보려 하였다. 탐방은 대학 연구실, 기업, 무인기 대회 등에 대해 이루어졌으며 이를 통해 미국의 무인기 기술 발전 요인에 대한 다각적인 분석이 가능하리라고 예상하였다. 대학 연구실로는 Brigham Young University의 MAGICC Lab과 Georgia Institute of Technology의 DCSL을 방문했으며 무인기 분야에서 연구되고 있는 최신의 기술들과 연구 환경, 무인기 연구자들의 비전을 엿볼 수 있었다. 기업으로는 Northrop Grumman사와 Aerosonde사를 방문하였으며 무인기의 성공적인 상용화 비결과 무인기 분야의 지속적인 발전을 위한 기업의 역할에 대해 알 수 있었다. 마지막으로 세계 최고 수준, 최대 규모의 무인기 대회인 'IARC 2008'을 방문 하여 우리나라 무인기 분야의 발전을 위해 국내 무인기 대회가 개선해야할 사항들에 대해 알아보았다. 이러한 탐방 결과를 종합하여 우리는 미국의 무인기가 세계 최고가 될 수 있었던 요인을 분석해 보았으며 이로부터 우리나라의 무인기 기술 선진화를 위한 방안을 제시하였다. 1) Steven J. Zaloga et al., World Unmanned Aerial Vehicle Systems, Market Profile and Forecast 2008, Teal Group Corp., 2008, pp , 참조

4 1.1. 탐방 동기 : 최근 한국 항공우주산업의 빠른 발전 추세 한국, 우주산업분야 진출 지난 4월 8일 한국 최초의 우주인 이소연씨와 러시아 우주인 두 명을 태운 러시아 유인우 주선 소유스호가 카자흐스탄 바이코누르 우주기지에서 성공리에 발사됐다. 이날 전 국민이 방송을 통해 이 광경에 주목하였고, 모든 방송과 언론들은 한국인을 우주로 보낸다는 자부 심에 들뜬 모습이었다. 이번 이소연씨의 우주 탐사는 한국 최초의 우주인 탄생이라는 의미 를 넘어, 우리나라의 항공우주산업 발전에 대한 한국인의 염원과 희망을 확인하고 항공우주 산업의 밝은 미래를 전망하는 계기를 제공하였다. 이를 통해 이제 한국도 항공 산업 중심에 서 벗어나 세계적인 추세에 따라 무한한 개발 영역인 우주산업분야에 본격적으로 진입했음 을 입증했다. 이에 발맞춰 우리나라는 올 12월 국내 첫 한국형우주발사체(KSLV-Ⅰ)를 발사 하기 위해 기술개발에 전력을 기울이고 있다. 최근 한국항공우주연구원은 로켓 상단부의 핵심 구성품들을 국내 자력으로 설계 제작해 우주발사체의 핵심 기술을 확보하게 됐다 고 발표해 다시 한 번 국내 항공우주기술 개발에 청신호를 밝혔다. 2) 국내 항공우주산업 시장의 밝은 전망 한편 대부분 수입에 의존하고 있던 국내 항공 산업 시장도 최근에는 산업 활동의 점진적 증가로 긍정적 신호를 안겨주고 있다. 한국항공우주산업진흥협회의 조사에 따르면 작년 한 해 동안 총 수급규모가 49억불에 달했고, 총 생산규모도 2006년에 비해 22.6% 증가하였 다. 또한 항공우주산업은 그 분야의 개발 가능성이 높아짐에 따라 지역개발의 차세대 新 성 장동력사업으로도 부각되고 있다. 최근 전라북도에서는 항공우주산업이 기계, 자동차, 조선 산업 등 다른 산업의 기술 파급 효과가 크고, 새로운 고용인력 창출 효과를 낼 것이라는 삼 성경제연구소의 분석에 따라 새만금 지역을 중심으로 항공정비, 항공레저, 항공소재 개발에 적극 나서고 있다. 이렇게 빠른 속도로 발전하고 있는 한국의 항공우주산업이 세계 시장에 서 항공 선진국인 미국, 프랑스, 일본등과 어깨를 나란히 하며 당당히 경쟁할 날도 멀지 않 았다 탐방 주제 : 무인항공기 무인항공기의 정의 통상 UAV(Unmanned Aerial Vehicle)로 불리는 무인항공기는 인간이 탑승하지 않는 일회 용 또는 재사용이 가능한 반자동, 자동, 원격조종의 동력 항공기를 말한다. 3) 각 임무와 관 2) 전략물자관리원, 전략물자와 항공우주산업, 항공우주지 2008 여름호, 2008, pp , 참조. 3) Euro UVS(European Unmanned Vehicle Systems Association)의 정의에 따른 것이다

5 그림 5 무인 비행 시스템의 구성 요소 련한 다양한 탑재체로 그에 적합한 체공(항속)시간 동안 지구대기권 또는 그 이상의 공간에 서 특정 임무를 수행하게 된다. 무인항공기 시스템은 그림과 같이 무인비행체, 이를 운용하 기 위한 제반 요소, 임무계획 및 지원 시스템을 모두 포함하게 되는데, 구체적으로 하드웨 어와 소프트웨어적인 구성 요소, 무인비행체가 운용되는 환경 및 임무 수행 운용 개념, 데 이터 링크 등으로 나뉠 수 있다. 4) 국내외 무인항공기 산업 동향과 전망 가파른 성장세 무인항공기는 전 세계 항공우주 산업에서 가장 다이나믹한 성장분야라 할 수 있다 년대 후반부터 연평균 12%이상의 급성장을 하고 있으며 아프간 전쟁과 이라크 전쟁을 통 해 무인기의 활용성이 높이 인정받으면서 무인기 시장의 성장세는 계속 이어지고 있다. 2008년에 Teal Group Corporation에서 작성한 무인기 시장 조사 보고서에 의하면 무인기 분야에 대한 지출이 매년 현재 수준의 배 이상이 될 것으로 보이며 현재 전 세계적으로 연 간 34억 달러 규모의 무인기 시장이 매년 배 이상 증가하면서 앞으로 10년간 총 5백50억 달러 시장 규모가 될 것으로 전망했다. 5) 여기에 무인기의 본격적인 민수 실용화까지 가능 하게 되면 막대한 민수, 공공 시장이 창출될 것으로 전망된다. 무인항공기 시장을 주도하는 미국 무인기 시장은 당분간 미국의 주도로 시장을 형성해 갈 전망으로 보이며 미국이 전체 시장 의 50% 이상을 점할 것으로 보인다. 무인기 분야에 대한 투자비용면에서도 미국이 압도적 으로 큰 비용을 지출할 것으로 보인다. Teal Group Corporation에 의하면 무인기 분야에 대한 투자비용은 향후 10년 동안 전 세계적으로 두 배 이상 증가할 것으로 보이며 그 중 상당부분을 미국이 차지할 것으로 예상된다(그림 4 참조.). 무인기 분야 주요 기업으로는 미 4) 임창호, 세계 무인기 산업 동향, 항공우주산업기술동향 2권 1호, 2004, pp , 참조. 5) Steven J. Zaloga et al., World Unmanned Aerial Vehicle Systems, Market Profile and Forecast 2008, Teal Group Corp., 2008, pp , 참조

6 그림 6 무인기 분야 투자비용 (R&D: 연구개발비용, Proc.:무인기 획득 비용) 국의 Northrop Grumman사와 General Atomics사, 이스라엘의 IAI, Elbit systems 등이 있 다. 이외에 프랑스를 비롯한 유럽과 일본, 인도, 말레시아, 싱가포르, 대만, 인도네시아 등의 아시아 국가들도 무인기 보유를 계획하고 있다. 무인항공기 개발에 뛰어든 우리나라 우리나라의 경우 지난 2002년부터 국가 주도로 스마트 무인기 사업이 진행되고 있으며 대한항공, UAV센터, 유콘 시스템 등의 민간 회사가 무인항공기의 개발에 참여하고 있다. 2005년 한국항공우주연구원에서 작성한 항공우주산업개발 중장기 발전계획 수립 보고서 에 의하면 우리나라는 2015년 무인항공기분야 세계 5위권 진입이라는 목표 하에 2006년부터 2020년까지 15년간 총 2,439억원의 예산을 무인항공기 분야에 투입할 계획이며 이를 통해 2015년 이후 연간 7조원 대의 시장을 점유할 것을 목표로 하고 있다. 6) 우리의 발달된 전자, IT 기술로 특화된 무인항공기 개발 가능성 우리나라는 몇몇 대형 국책 항공기 개발 사업 과정을 통하여 항공기 개발 시설 및 인력이 비교적 양호하게 구축되어 있으며, 정보통신, 정밀기계, 전자 등 첨단 관련 산업 또한 정부 의 적극적인 육성 정책에 따라 기반기술이 이미 확립된 상태이다. 따라서 발달된 국내 첨단 정보통신 및 정밀기계, 전자 기술을 기반으로 무인기 기술 분야에 집중적인 연구개발 투자 를 아끼지 않는다면, 우수한 전자, IT 기술을 특징으로 하는 무인항공기를 개발할 수 있을 것이다. 우리나라도 머지않아 무인기 분야 일류 기술국으로 진입하여 국가의 경제발전 및 잠재적인 방위능력 향상에도 이바지할 수 있을 것으로 생각된다. 6) 황진영 외, 항공우주산업개발 중장기 발전계획 수립 보고서, 한국항공우주연구원, 2005, pp , 참 조

7 1.3. 제반 환경 : 국내외 무인항공기 분야 연구의 현주소 해외 무인기 연구의 현주소 해외 주요 국가들의 무인기 연구 현황 7) 미국 그림 년 세계 항공우주 100대 기업(21~100위 생략), (자료 출처: 항공우주지 2007년 겨울호.) 조사에 의하면 2007년 세계 항공우주 100대 기업 중 50개 기업이 미국 기업이었으며 1~10위 내에서는 8개 기업이 미국 기업이었다. 그만큼 항공우주 분야에서 미국은 독보적으 로 앞선 나라이며 무인항공기 분야 또한 크게 다르지 않다. 이러한 상황에서 미국의 무인기 기술은 이미 수년 전에 실전에서 활용이 가능한 수준에 도달했으며 그 활용성을 전장에서 증명하고 있다. 테러와의 전쟁(Global War on Terrorism, GWOT)이 수년간 계속되면서 미 군 무인기의 출격 횟수와 시간은 계속해서 증가하고 있으며 그 역할도 지속적으로 확대되고 있다. 이라크ㆍ아프가니스탄 등지에서 활약하고 있는 미군 무인기의 운영시간은 지난 2002 년 27,201시간에서 지난해 258,502시간으로 증가했다. 무인기에 대한 군사적 의존도가 5년 만에 무려 10배나 증가한 것이다. 그 역할에 있어서는 정찰 임무만을 수행하던 처음과는 달 리 현재는 공격, 방어, 신호 수집 등 고급 임무까지 수행하고 있다. 이렇듯 임무 수행 능력 을 계속해서 확장하고 있는 무인기 시스템은 현대전에서 군사작전의 개념을 바꾸어가고 있 으며 테러와의 전쟁에서 미군의 인명피해를 줄이고 포로 발생의 위험이 없는 정찰을 가능하 게 했다. 7) 해외 무인기 연구 현황 중 미국을 제외한 부분은 다음 문헌을 참조하여 작성하였다. (J.R. Wilson, UAV worldwide roundup 2005, AEROSPACE AMERICA, SEPTEMBER 2005, 2005, pp ) - 5 -

8 미국 국무부가 2005년에 발표한 무인항 공기 로드맵 8) 에 따르면 미국은 현재 무인 항공기 자동화수준 3~4에 상응하는 기술 수준을 보유하고 있으며 이것은 무인항공 기가 자율 비행을 하면서 임무 수행을 할 수 있는 수준을 의미한다(그림 6 참조.). 미국은 지속적인 투자를 통해 무인기에 사용되는 주요 기술들인 autopilot, 항법, data link 기술 등의 개발에 힘쓸 것으로 보이며 이를 통해 수년 안에 무인기의 완 전한 자동화를 이룰 것을 목표로 하고 있 다. 그림 8 무인기의 자동화 수준 발전 추세 프랑스 프랑스는 유럽 무인항공기 시장을 선도하기 위해 50여종의 각각 다른 플랫폼이나 개조 항 공기 등을 자국 내 생산하고 있으며, 해외의 약 12개 프로그램에 협력사 혹은 주 공급사로 서 참여하고 있다. 초소형, 소형, 저고도, 중고도, 고고도, 단거리, 중거리, 장거리 등 거의 모든 종류의 무인기를 생산하고 있으며 이러한 정책의 결과 한 분야에 집중적으로 투자하여 최첨단 기술을 보유하는 데에는 실패했다. 프랑스는 회전익, 고정익, 스텔스, 아음속 등의 무인기를 생산하는 12개 이상의 회사와 함 께 군, 국가 보안 당국, 사법 당국에서 요구하는 모든 성능과 기능을 가진 무인기를 자국의 힘으로 개발 중에 있다. 프랑스 무인기의 광범위한 다양성은 대외 판매를 증진시키고 국제 적 협력관계를 공고히 하는데 도움이 될 것으로 보인다. 그림 9 미국 국무부의 무인항공기 개발 로드맵 8) 미 국무부(Department of Defence), Unmannes Aircraft Systems(UAS) Roadmap, , Office of the Secretary of Defence, 2005, 참조

9 독일 독일은 유럽에서 가장 활발하게 무인 항공기를 배치한 국가로 기록되어 왔다. 1990년대에 보스니아와 코소보에서 정찰 무인 항공기 EADS Dornier CL-289를 운용한 것이 독일 최초 무인 항공기 실전 배치이며 여기서 독일군은 450건 이상의 비행 임무를 완수했다. 이어서 NATO가 1998년 마케도니아에 주둔하는 기간 동안, 독일군은 평균 하루에 4번의 비행을 했 으며 2003년 EMT가 제조한 LUNA 전술 정찰 무인 항공기는 아프가니스탄 임무에서 1,200 일 이상을 비행했다. 독일군은 아프가니스탄에서 철수하면서 원격 정찰이나 도시 감시를 지원하기 위한 초소형 무인 항공기가 새롭게 요구된다고 판단하고 첩보, 정찰, 감시 임무를 수행을 위해 고고도, 중고도, 장거리 무인항공기들에 필요한 새로운 요구조건을 파악했으며 2010년에 Northrop Grumman의 Global Hawk의 새로운 버전인 Euro Hawk를 인도받을 예정에 있다. 비록 독일이 무인 항공기 점유율 확대에 프랑스만큼 적극적이지는 않았지만, 군대의 실전 경험이 풍부하고, 현재 최종 배치 단계에 진입한 새로운 항공기로 인한 유리한 상황은 앞으 로 국내 생산, 민군 이용률 등이 지속적으로 증가할 것임을 예고하고 있다. 이스라엘 일부 국가들과 이스라엘 사이의 무인 항공기 시장 경쟁이 심화되고 있지만, 이스라엘은 여 전히 세계의 주요 무인 항공기 공급자이다. 특히 인도, 아시아, 아시아-태평양 지역에서 차 지하는 비중이 매우 큰 공급자이다. 이스라엘에서는 많은 무인기 업체들이 국가적인 지원 하에 무인기 개발에 힘써왔다. IAI-Malat의 다목적 무인 항공기 Heron, Elbit Hermes의 1500 MALE, Israel Military Industries의 무인 항공기 겸 크루즈 미사일인 지상 발사용 Light Defender와 공중 발사용 Delilah, IAI에 의해 개발된 소형 무인 항공기 Mosquito/Bird-Eye/Spythere, RAFAEL의 Skylite, Elbit의 Seagull/Skylark 등이 대표적인 이스라엘의 무인기이다. 또한 보도에 따르면 이스라엘은 인도 정부와 무인 항공기를 공동 개발하는 것을 다시 추진 하려는 것으로 보인다 해외 주요 무인기 9) General Atomics : MQ-1 Predator 그림 10 MQ-1 Predator 중고도 장기체공 무인기인 General Atomics의 MQ-1 Predator는 정찰 및 무장공격을 겸할 수 있는 무인기이다. 115마력의 Rotax 914F 피스톤엔진이 사용되며 최고속도 시 속 135마일, 순항속도 84마일로 450마일 이상의 항속거리와 2만5천피트 고도까지 비행하는 능력을 가지고 있다. 두개의 레이저유도기반 AGM-114 헬파이어 미사일을 장착할 수 있으 9) Chris Kjelgaard, The Top 10 Unmanned Aerial Vehicles, 참조. ( ) - 7 -

10 며 아프카니스탄 전쟁에서 미 공군이 적군을 공격하는데 사용되었다. Boeing : Scan Eagle 그림 11 Scan Eagle 40파운드 급에 날개길이 10피트 정도의 작은 소형 무인기인 Scan Eagle은 16,000피트 이상의 고도에서 60마일 정도의 순항속도를 가질 수 있으며 15시간 이상 목표지점 상공에서 배회할 수 있다. 꼬리부분에 장착된 2행정 가솔린 피스톤 엔 진으로 추진력을 얻는다. 발사는 공압 사출기(pneumatic catapult)에 의해 발사되고 스카이 훅(Sky Hook) 이라 불리는 회수장치에 의해 회수된다. General Atomics : MQ-9 Reaper 그림 12 MQ-9 Reaper Predator B라고도 알려진 MQ-9 Reaper는 아프카니스탄과 이라크 전쟁에서 사용된 바 있다. 이 MQ-9 무인기는 AGM-114 헬파이어 미사일과 합동직격탄(Joint Direct Attack Munitions)을 탑재할 수 있다. 최대 이륙중량이 거의 5톤에 달하며 고도 5만 피트상공에서 시속 230마일의 속도로 순항 할 수 있다. 정밀한 비디오 장비와 적외선 목표물 감지 센서 패키지, 레이저장비, 합성개구레이더 SAR이 탑재된다. Northrop Grumman : Global Hawk 세계에서 가장 크고 정교한 무인항공기라 할 수 있는 Northrop Grumman의 RQ-4 Global Hawk는 65,000 피트에 서 순항되는 고고도 장기체공무인기로서 미국의 전장 사령관 에서 실시간에 가까운 고해상도의 지능정찰감시 영상정보를 제공해 준다. 그림 13 Global Hawk Bombardier : CL-327 그림 14 CL-327 봄바르디어사의 수직이착륙 무인정찰기인 CL-327는 마치 땅콩 모양으로 생겼다. 100축마력(shaft horsepower)급의 Williams International사 WTS-125 터보 샤프트 엔진에 의해 구동되며 통신 중계(communications relay)기능 외에도 환경 조사, 국경순찰용으로 사용된다. GPS와 관성항법시스템, 다양 한 센서와 데이터링크 시스템을 가지고 있고 운용고도는 18,000 피트 정도이며 발사지점부터 60마일 이내에서 5시간 - 8 -

11 체공할 수 있다. AeroVironment : Raven 그림 15 Raven RQ-11A Raven는 1999년도에 제작된 AeroVironment의 Pointer라는 무인기의 절반 크기의 무인기로 2002~2003년도 에 제작되었다. 그러나 이전의 포인터 무인기보다 많은 기술 적 발전을 통해 GPS 항법시스템과 제어장비, 페이로드 탑재 능력이 향상되었다. 시속 60마일의 속도까지 낼 수 있으며 작 전반경 6마일 내에서 80분정도 체공할 수 있다. Pioneer UAV : RQ-2B Pioneer 그림 16 RQ-2B Pioneer Pioneer UAV의 RQ-2B Pioneer는 미 육군, 해군 및 해병대 를 위해 1986년부터 서비스되어온 무인기이다. Pioneer는 주 야간으로 정찰감시임무, 목표물 획득, 해군의 포화사격 지원, 전장 피해평가에 사용된다. 길이 14피트, 날개 길이 17피트로 서 15,000피트 상공까지 도달할 수 있으며 5시간동안 체공할 수 있다. 총 이륙중량 450파운드이며 광학 및 적외선센서들 을 포함해 75파운드 정도의 페이로드 탑재능력을 가지고 있 다. Yamaha : R-MAX Yamaha의 원격조종 무인 헬리콥터는 1980년대 중반 농업 살포용으로 초기 R-50 모델이 개발되어 1990년도부터 서비 스 되었다. 이후 1997년에 GPS 네비게이션과 호버링 제어 등이 추가된 R-MAX가 도입되어 보다 향상된 비행안정성과 강력한 엔진, 더 큰 살포용 탱크가 장착되었다. R-MAX는 2003년 1월 기준으로 1200 여대가 판매되었다. 2004년 4월 그림 17 R-MAX 부터는 Autonomous R-MAX TypeⅡ 가 운영되고 있는데 손 에 쥘 수 있는 전파 트랜스미터로 원격제어 되며 미리 예정된 프로그램에 따른 자율비행도 가능하다. Northrop Grumman : MQ-8 Fire Scout 전술 무인기 Fire Scout는 미 해군의 수직이착륙 무인기를 위한 것이다. 기본 제작모델은 RQ-8A Fire Scout 이고 정밀 타격기능임무와 4개의 블레이드 로우터(four-bladed rotor)를 가진 향상된 버전으로서 RQ-8B 가 있다. 2000년 9월에 미 해군으로부터 9,370만 달러의 계약을 얻어 8대와 한대의 구조 테스트용 프레임 개발을 시작하게 되었다. 미 해군은 36대 - 9 -

12 의 무인비행체와 24개의 지상 컨트롤 시스템을 포함하는 12 개의 시스템을 요구하고 있으며 미 해병대도 33대의 비행체 와 22곳의 지상국을 포함한 11개의 시스템을 요구하고 있 다. Class Ⅳ 타입의 RQ-8B 도 미 육군의 미래 전장시스템 FCS(Future Combat System)을 위해 8년간 115 백만 달러 개발 계약을 얻었다. 메인로터 와 꼬리로터의 직경은 각각 그림 18 MQ-8 Fire Scout 8.38m 와 1.30m 이다. 공허중량(empty weight) 은 660kg, 페이로드 탑재는 91kg, 최대 이륙중량 은 1,157kg이다. 운영고도(operational ceiling)는 6,100m이고 최대 체공(max endurance) 시간은 6시간이다 국내 연구의 현주소 국내 무인기 연구 현황 우리나라는 1970년대 말에 아주실업이 저급기종인 무인 표적기 개발에 착수하여 현재까지 연간 100여대를 생산, 대공 훈련용 표적으로 사용해 왔으며 1990년대에는 국립과학연구소 와 한국항공우주산업이 저고도 단거리 무인기인 RQ-101(송골매)를 독자개발, 생산하였다. 현재는 첨단기종인 중고고도 무인기의 개발착수를 기다리고 있다. 한편, 민수부문에서는 2002년 항공우주연구원이 민수용 무인기인 스마트무인기 개발에 착 수한 후 현재 총 3단계 중 2단계 개발을 진행중에 있다. 이와 함께, 1999년부터 항공우주 연구원의 기상관측용 무인기 두루미, 2004년 대한항공의 근접감시용 무인기 시스템과 유콘 시스템의 소형 무인헬기인 RemoEye-H120 등 민수 소형무인기들의 실용화를 위한 개발 시 도가 활발히 전개되고 있다. 10) 현재 국내 기술수준은 그간의 국방 분야의 무인표적기, 저고도 단거리 무인기 독자개발 등 의 경험과 2000년대 들어 스마트무인기 등 민수부문의 개발 시도에 힘입어 비행체 시스템, 통신 시스템, 지상지원 시스템 분야의 일부기술을 제외하고는 독자개발이 가능한 수준까지 표 1 무인기 분야의 국내 기술수준 발전과정 (자료 출처: 산업연구원, 항공우주산업의 2020비전과 전략 보고서, 2007년) 주:미 국방성이 제시한 TRL(Technology Readness Level)기준 기술수준으로 1단계는 가 장 낮은 수준인 해당분야의 기초기술 이해단계이며, 6단계는 체계/부체계 모델 또는 시 제품 성능시현 단계, 최고수준인 9단계는 최고단계로서 완성된 체계에 기술을 적용하여 모든 성능을 확인하는 수준임. (1~3단계), (4~5단계), (6~7단계), (8~9단계). 10) 안영수, 항공우주산업의 2020 비전과 전략, 산업연구원, 2007, pp , 참조

13 확보되었다. 하지만 아직까지 선진국과의 기술 격차는 작지 않으며 지식경제부는 우리의 기 술력을 미국의 기술 수준의 40~50% 정도에 해당하는 것으로 평가하고 있다 국내 주요 무인기 KAI : RQ-101(송골매) 일명 송골매로 불리는 정찰용 무인기 RQ-101는 국방과학 연구소와 한국항공우주산업(KAI)이 1991년 개발에 착수하 여 탐색개발은 정부주도로, 선행 및 실용개발은 업체주도 형태로 2000년 8월에 개발 완료한 국내 최초의 정찰용 전 술 무인기이다. 주/야간 획득 영상을 실시간으로 지상에 전 송하는 첨단 정보장비이며, 현재 한국군에서 군사목적으로 그림 19 RQ-101(송골매) 운영중에 있다. 활주로 이착륙 및 발사대 이착륙, 파라포일 착륙이 가능하여 야전환경에서의 운용에 적합하며 통신두절시에는 자동귀환이 가능하다. 11) KAI는 현재 차세대 무인기가 요구하는 성능 및 기능을 실현하기 위해 차기 무인기용 시범 기를 개발중에 있으며 향후 중고도/장거리 등 군사용 무인기와 민수용 무인기에도 사업영역 을 확대할 계획이다. 대한항공 무인정찰기 그림 20 대한항공 무인정찰기 대한항공은 2004년 9월 산업자원부(현 지식경제부)의 지 원을 받아 국산 무인항공기 개발 프로젝트에 착수, 2년 11 개월 만에 개발에 성공했다. 이 무인항공기는 항공기 엔진 을 제외하고 비행체 및 통신장비 등 대부분이 순수 국내기 술에 의해 개발되었으며, 해안 감시 및 정찰용 등으로 광 범위하게 사용될 예정이다. 대한항공 무인정찰기는 기술 국산화율이 97%에 달한다는 점에서 큰 의의를 가지고 있다. 12) 유콘시스템 : RemoH-C100 그림 21 RemoH-C100 유콘시스템이 충남대학교 항공우주공학과, 성우엔지니어 링과 2년여에 걸쳐 공동 개발하여 2007년에 완성한 RemoH-C100은 국내 최초로 실용화 개발된 농업용(방제 용) 무인헬리콥터로서 기체를 비롯하여 탑재된 자동비행시 스템과 살포장치 및 조종 장치 등이 모두 순수 국내 기술 로 개발되었다. 자동유도비행기능과 통신두절시 자동 착륙 기능이 있으며 조종기에는 주파수 간섭회피 기술이 내장되 11) 한국항공우주산업 홈페이지 참조 ( ) 12) 대한항공 보도자료 참조, ( )

14 어 있다. RemoH-C100은 농업용뿐만 아니라 산림해충 방제 등의 방제용과 카메라 탑재에 의한 실시간 원격탐사용으로도 활용이 가능하다. 13) KARI : 스마트무인기(개발 중) 그림 22 스마트무인기 는 나라가 되었다. 향후 항공우주연구원은 40% 축소기에 대한 비행시험을 지 속적으로 수행하여 관련 비행 제어 소프트웨어를 완벽하게 검증하는 한편 현재 제작 중 인 실물 크기의 비행체 제작 및 조립, 항공전자 통신 관제 장비 제작, 통합시험을 수행 하고, 40% 축소기 비행을 통 해 검증된 자동비행 소프트웨 어를 탑재하여 자동이착륙 및 천이비행을 포함한 신개념 무 인항공시스템을 2009년부터 비행시험을 통하여 실증해 나 갈 계획이다. 스마트 무인항공기는 산악지 형이 많아 활주로 확보가 곤 란한 국내 환경에 적합한 항 공기로서, 기상 및 환경 관 측, 산불 및 교통 감시 등의 분야 활용을 통하여 국민 실 생활에 큰 도움이 될 것으로 보인다. 15) 스마트무인기는 한국항공우주연구원(KARI)이 지난 2002 년부터 개발에 착수하여 2012년 완성을 목표로 개발중에 있는 무인기로서 틸트로터(Tilt-Rotor) 기술을 이용하여 수 직이착륙 및 고속 비행이 가능하며 자율비행, 충돌회피 등 이 가능한 차세대 지능형 무인항공기이다. 지난 2007년 11월에는 실험용으로 제작된 40% 축소기가 완전 천이비 행 14) 에 성공한 바 있으며 이로써 미국에 이어 세계에서 두 번째로 틸트로터(Tilt-Rotor)형 항공기를 개발 할 수 있 그림 23 스마트무인기 기술 로드맵 13) 유콘시스템 홈페이지 참조 ( ) 14) 완전 천이비행이란 헬기처럼 로터를 지면에 90도로 하여 수직 이륙한 후 공중에서 로터를 전진 방향으로 회 전시켜 비행기처럼 수평으로 비행하고, 다시 헬기처럼 로터를 지면에 90도로 복귀시켜 수직 착륙하는 모든 과정을 의미한다

15 1.4. 탐방 계획 탐방지 : 미국 세계를 선도하는 연구 인력과 연구 비전 무인항공기를 개발할 수 있는 우수한 연구 환경이 갖춰진 이유로 미국 내에는 다양한 국적 의 우수한 무인항공기 연구 인력들이 모여 있다. 또한 미국은 세계적인 무인항공기 연구원 들이 참가하는 무인항공기 대회(IARC 2008)와 세계 최초의 국제 무인항공기 심포지엄을 개 최하는 등 세계적 연구가들을 불러 모으는 장을 다양하게 마련하고 있다. 최첨단 연구를 하 고 있는 연구가들의 독특한 아이디어와 연구 수준을 직접 만나 확인해봄으로써 우리나라 무 인항공기의 장단점을 파악하고, 그들이 구상하고 있는 미래 무인항공기의 비전을 조사하면, 우리나라 무인항공기 발전 방향에 대한 비전을 제시할 수 있을 것이다. 더불어 그들이 앞서 있는 무인항공기 기술에 대한 조언을 구함으로써 현재 우리나라가 당면한 기술적 문제를 돌 파하는데 필요한 실마리를 얻고자 한다. 세계 최고의 연구 환경과 연구 시스템 미국의 무인항공기가 세계 최고가 되는 데에는 이를 뒷받침하고 있었던 뛰어난 연구 환경 이 있었다. Northrop Grumman, Boeing과 같은 대기업과 NASA, National Science Foundation과 같은 정부기관의 연구 환경 투자가 우수한 미국 무인항공기 연구 환경을 조 성했다. 그리고 미국은 무인항공기 연구에 필요한 산학연 협력 시스템을 이미 갖추고 가동 시키고 있다. 우수한 연구 성과의 필요조건은 우수한 연구 환경과 연구 시스템이라는 것은 공학 연구의 기본이다. 따라서 잘 갖춰진 미국의 무인항공기 연구 환경을 조사함으로써 우 리나라 무인항공기 연구 환경을 어떠한 방식으로 개선시켜야 하는 지에 대한 정보를 획득할 수 있을 것이다. 더불어 기업, 대학과 정부의 역할에 대한 효과적인 모델을 제안할 수 있을 것이라 기대한다. 세계 최고의 상용화 기술 미국은 무인항공기를 아프가니스탄 전쟁과 이라크 전쟁에 직접 활용하면서 완성도 높은 무 인항공기 제어기술로 세계를 경악하게 만들었다. 그리고 대규모 농업에 무인항공기를 직접 활용하고 수출하는 등 무인항공기 상용화 부분에서 기타 국가들의 추종을 불허하고 있는 상 황이다. 이러한 미국의 앞선 상용화 기술에 대한 조사를 하면 무인항공기의 상용화에 필요 한 요소들을 바탕으로 우리나라가 무인항공기를 상용화하는데 뒤따르는 시행착오를 줄일 수 있는 효과적인 방안을 제시할 수 있을 것이다 탐방 대상 및 경로 15) KARI 뉴스, 항공우주연소식 제 60호, 2007, 참조. (

16 각 탐방 대상과 간략한 설명을 다음 표 2에 정리하였다. 상세한 내용은 2장에서 다루므로 생략하였다. 표 2 탐방 기관 정리 탐방 경로는 서부에서 동부로 이동하는 효율적인 동선으로 정하였으며 다음 그림을 보면 탐방 경로를 한눈에 알 수 있다. 그림 24 탐방 경로

17 2.1. 대학 Brigham Young University, MAGICC Lab. 그림 26 한국 UAV 소개 발표 그림 27 부채 선물 증정 후 기념 촬영 이곳은? Brigham Young University(이하 BYU)는 기온이 높고 건조한 Utah주의 Salt Lake시에 위 치하고 있다. 아이비리그의 유수 대학과 같이 일반에게 잘 알려져 있지는 않지만 미국 내에 서는 무인항공기 분야에서는 큰 두각을 나타내고 있는 학교로 명성을 얻고 있다. 이곳 BYU 에서 무인항공기를 연구하고 있는 연구실이 바로 MAGICC Lab.으로 오토파일럿, 영상처리 를 이용한 유도제어, 협동제어기술 등을 활발히 연구 중에 있다. 또한 개발한 오토파일럿 알고리즘을 단순 연구에만 머무르게 하지 않고 Procerus사와의 협력관계를 통해 연구 성과 의 제품화 및 국내외 판매를 통해 수익을 창출하는 등 연구 성과의 상용화에도 두각을 나타 내고 있다. 우리는 Randy Beard 교수의 도움으로 MAGICC Lab.에서 이들의 앞서가는 연구 와 미래에의 비전 및 상용화 방법론에 대하여 알아보고자 하였다. 들여다보기 1 초소형 오토파일럿 개발 MAGICC Lab.(이하 MAGICC)에서는 Micro Aerial Vehicle(이하 MAV, 초소형 무인 항공기) 를 위한 초소형 오토파일럿을 연구하고 있다. 이들의 연구결과는 Procerus사와의 협력으로 Kestrel autopilot이라는 제품으로 상용화되어 전 세계에 판매되고 있다. 오토파일럿이란 단 순히 해석하면 자동조종이라는 뜻이지만 여기서 말하는 뜻은 비행기에 부착된 각종 센서로 부터 받아들인 정보를 처리하여 사용자로부터 전달된 명령대로 비행기를 제어하는 컴퓨터 시스템을 말한다. Kestrel은 그림 26과 같이 가로세로 5센티미터의 크기에 무게는 16g으로

18 초소형임을 자랑한다. 오토파일럿과 사용자가 통신을 주고받을 때는 노트북과 같은 컴퓨터는 물론 PDA과 같은 소형기기로도 자유자재로 비 행기를 컨트롤 할 수 있다. 또한 한 대의 기기 로 여러 대의 비행기를 통합 제어할 수 있어 군집비행의 가능성도 갖추고 있다. 또 한 가지 Kesrtel의 특징적인 기능은 적응 제어 알고리즘(Adaptive Control Algorithm)이 탑재되어 있다는 것이다. 오토파일럿에는 자체 내장되어 있는 제어 알고리듬이 있는데 이는 오토파일럿을 적용하는 기체에 따라 적절한 수 그림 28 MAGICC에서 Procerus 社 와 치로 조절을 해주어야 제어가 가능하게 된다. 함께 개발한 무인항공기 제어 칩, Kestrel 이 수치들은 한번 조절해주고 나면 비행기에 특별한 구조적 기능적 변화가 없는 한 다시 손 댈 필요가 없다. 하지만 추가적인 장치의 장착이나 비행 중 갑작스럽게 날개에 이상이 생긴 다면 비행기의 구조적 특성이 변하게 되므로 제어가 되질 않게 되는데 적응 제어 알고리즘 의 경우 비행기의 구조적 변화를 오토파일럿이 스스로 인식하여 제어 수치들을 자동적으로 재계산 해주기 때문에 비행 중 고장이 나더라도 추락을 피할 수 있게 된다. 추가적으로 카 메라와 온보드(On-board) 영상처리보드를 함께 장착하면 영상처리 기반의 제어도 가능하게 설계되었다. 2 협동 제어(Cooperative Control) 협동제어란 여러 대의 UAV를 특정 목적을 달성하기 위해 효율적으로 운용하는 제어 알고 리즘을 말한다. MAGICC에서 연구하고 있는 협동제어 알고리즘은 협동 랑데부, 협동 경계 감시(Cooperative Perimeter Monitoring), 협동 추적(Cooperative Tracking) 세 가지로 나눌 그림 29 Autopilot 알고리즘의 모식도

19 수 있다. 협동 랑데부(Cooperative Rendezvous) 특정목표를 순차적으로 공격 시 공격 실패 및 피격당할 위험이 큰데, 이를 피하기 위해 서 로 다른 경로를 통해 목표에 접근하지만 도착시간은 동일하게 경로를 설정하는 것을 협동 랑데부라고 한다. 또한 이 알고리즘은 예정에 없던 새로운 위협이 발생하면 다시 경로를 재 생성하기도 한다. 경로를 생성하는 구체적인 알고리즘은 다음과 같다. 우선 각 경로별로 도착 시간에 따른 cost(비용, 예를 들면 적으로 부터의 위협)를 구한 뒤 에 이로부터 cost function을 정의한다. 여러 기체들로 이루어진 경우에 각 기체별로 cost function을 구한 뒤에 특정 도착 시간에 cost가 최소로 되는 경로를 구하거나 전체 cost가 최소가 되는 도착시간을 구하여 각 기체의 경로를 생성하게 되는 것이다. 그림 30 Cost function을 이용한 비행경로의 최적화 협동 경계 감시(Cooperative Perimeter Monitoring) 협동 경계 감시는 개곡선 또는 폐곡선으로 이루어진 경로를 여러 대의 UAV를 이용하여 감 시할 때 감시주기를 최소화 할 수 있는 최적의 알고리즘을 활용한다. UAV를 이용한 국경 순찰 및 화재감시 등 여러 분야에 적용이 가능하다. UAV가 긴 체공시간을 확보하기 위해 에너지 소모를 최소화하려하면 에너지가 크게 소모되 는 장거리 통신을 되도록 회피해야한다. 이렇게 할 때, 국경선과 같이 넓은 영역에 퍼져있 는 여러 대의 UAV를 한 곳의 중앙통제소에서 모두 통제하는 것은 어려운 일이 된다. 이 문 그림 31 협동 감시 알고리즘의 모식도

20 제를 해결하기 위해 MAGICC에서 생각해낸 방식은 다음과 같다. 넓은 영역 내에서 각 UAV 들이 서로 반대 방향으로 비행하게 하고, 각각의 UAV가 서로 근접했을 때에 경로정보를 서 로 교환하게 하는 것이다. 서로 교환한 위치정보를 통하여 UAV들은 넓은 영역에서 서로의 비행경로 길이가 동일하도록 비행경로를 배분하게 된다. 이러한 방식을 통해 UAV들은 특정 UAV만이 많은 거리와 시간동안 비행하게 하는 일이 없이 비행 업무를 골고루 분배함으로써 오랫동안 감시 업무를 수행할 수 있게 된다. 이 알고리즘은 세 대 이상의 UAV 비행경로를 배분하는 데에 적용할 수 있다. 협동 추적(Cooperative Tracking) 하나의 목표물을 여러 대의 UAV가 추적하는 방식을 협동 추적이라고 한다. 목표물의 영상 을 지속적으로 촬영할 때 사용한다. 이를 위해 필요한 조건은 목표물을 중심으로 모든 기체 들이 같은 속도와 간격을 가지고 동심원을 선회해야 한다는 것이다. MAGICC에서는 벡터장 을 이용하여 이러한 협동추적을 가능케 하고 있었으며 다음 그림 31의 왼쪽 시뮬레이션 결 과를 보면 처음에는 각 기체가 무작위의 위치에서 출발했지만 잠시 후에 정확한 동심원을 갖는 비행경로로 수렴한 것을 확인할 수 있다. 오른쪽 결과는 움직이는 목표물에 대한 시뮬 레이션 결과이다. 그림 32 협동 추적 알고리즘 시뮬레이션 결과 Georgia Institute of Technology 그림 33 Georgia Tech. 항공과 앞 그림 34 Georgia Tech. DCSL 연구실

21 이곳은? 1 Georgia Institute of Technology Georgia Institute of Technology는 조지아주 애틀란타에 위치한 미국에서도 손꼽히는 공과대학이다. 이곳은 세계 무인항공기 대회 인IARC(International Aerial Robotic Competition)을 주최하고 UAV 를 연구하는 Robert C. Michelson 교수, IARC에서 최고의 자동화 기술을 선보인 GT Max를 개발한 Eric N. Johnson 교수 연구팀, UAV의 자동 항법 기술에 대한 연구가 진행하고 있는 Panagiotis Tsiotras 교수 연구팀 등 UAV를 연구하는 다수의 연구 인력과 시설 을 보유하고 있다. UAV에 있어서 미국에서 가장 활발한 연구가 이뤄지고 있는 이곳을 방문 해서 세계적 UAV의 기술 수준을 확인해보는 한편, 방문 컨택이 된 Panagiotis Tsiotras 교 수 연구팀의 정동원 박사님께서 진행하고 계신 자동비행 시스템 연구에 대한 새로운 정보를 얻고자 하였다. 2 Dynamics and Control Systems Laboratory Panagiotis Tsiotras 교수 연구팀은 1998년부터 항공기 자동 항법 시스템과 항공기 비선형 최적 자세 제어 기술에 대한 연구를 해왔다. 항공기 자동 항법시스템과 관련해서는 UAV가 스스로 효과적인 항로를 결정하는 기술과 비행에 필요한 계산 양을 크게줄일 수 있는 다중 해상도 (Multiresolution) 알고리즘을 연구해왔다. 정동원 박사님께서는 이러한 연구에 주도 적으로 참여해 오셨다. 3 UAV Research Facility Eric N. Johnson 교수 연구팀은 UAV 소프트웨어와 관련된 전반적인 연구를 광범위하게 진행해왔다. 항공기 전자공학 분야와 항공기 유도 제어 기술에 대한연구를 해왔다. 구체적 으로 항공기가 촬영한 영상 정보를 바탕으로 소형 무인항공기의 항로를 결정하고 항공기를 제어하는 기술, 여러 가지 외적 방해 요인이 작용하더라도 항공기가 임무를 수행할 수 있도 록 환경에 스스로 적응해나가는 비행 알고리즘, 소형 무인항공기를 위한 각종 전자장비들을 연구해왔다. 이러한 연구에서 나온 성과를 활용해 개발한 무인 헬리콥터인 GT Max는 세계 무인항공기 대회인 IARC에 출전하여 최고의 성적을 거두기도 하였다. 들여다보기 1 Multi-resolution path planning (다중 해상도로 비행경로를 계획하는 기술)

22 그림 35 다중 해상도 방식의 지형 파악 UAV의 유도제어 기술은 비행경로 상에 존재하는 지형지물에 대한 정보를 얻고 스스로 장 애물을 피하면서 최적의 경로를 마련하는 방향으로 나아가고 있다. 하지만 이를 위해 UAV 를 제어하는 칩은 많은 계산 양을 소화해야 하므로 최적의 경로를 내놓는 데에 적지 않은 시간을 사용한다. 이러한 문제점은 UAV가 비행하는 속도에 큰 제약을 주고 있다. 따라서 짧은 시간동안 최적의 UAV 비행경로를 계산해내는 알고리즘이 필요한데, 이를 위해 제안된 이론이 다중 해상도로 비행경로를 계획해내는 기술이다. 비행경로를 계획하기 위해 UAV가 일정한 넓이에 대한 정보를 주기적으로 받아들이고, 이 정보를 바탕으로 이 영역에서의 비행경로를 계획한다고 하자. 이 때, 주어진 영역의 모든 부분에서 비행이 가능한지 아닌지를 판단하는 계산을 자세하게 할 필요가 있을까? 답은 그 럴 필요는 없을 수도 있다는 것이다. UAV가 당장 진행해야 하는 가까운 영역에서는 주어진 정보를 자세하게 검토하여 많은 양의 계산을 하고, UAV로부터 멀면 멀수록 적은 정보를 토 대로 적은 계산을 해낸다하더라도 UAV가 효율적인 비행경로를 짜는 데에 무리가 없도록 하 는 알고리즘들이 연구되고 있기 때문이다. 이러한 알고리즘을 사용하면 UAV에 장착된 마이 크로칩이 순식간에 계산할 수 있을 만큼 계산양이 줄어들게 된다. 이렇게 UAV의 비행경로 를 계산하기 위한 효율적인 알고리즘들이 다양하게 연구되고 있으며 Panagiotis Tsiotras 교수 연구팀에서도 관련 연구 결과들을 속속 내놓고 있는 중이다. 2 On-line path smoothing (비행경로의 완곡화 기술) UAV가 도달해야하는 지점이 계산을 통해 얻어졌다 할지라도 UAV의 항로로써 바로 활용될 수 있는 것은 아니다. 만약 UAV가 지나야 할 지점들만으로 항로를 계획한다면, 그 지점들 을 잇는 여러 개의 직선들이 항로가 될 것이고, UAV가 이러한 항로를 따라가려면 직선이 만나는 지점에서는 급격한 방향 전환을 해야 할 것이다. 그리고 급격한 방향전환을 큰 오차 없이 하지 못한다면 항로를 이탈하게 되고 UAV가 또다시 항로를 재수정해야 하는 어려움이 뒤따를 것이다. 게다가 실제적으로 UAV가 비행을 지속적으로 하기 위해서는 지속적으로 속 도를 갖고 이동을 해야 하기 때문에 속도를 크게 줄여야 가능한 급격한 방향전환은 거의 불 가능하다고 할 수 있다. 따라서 UAV의 속도를 감안해서 UAV가 실제로 비행 가능한 항로는

23 그림 36 완곡화된 비행경로들의 예 완만한 곡선으로 계획되어야 할 것이다. 이러한 방식으로 UAV의 항로를 구하는 것은 B-spline Channel Problem으로 간주되어 풀 수 있다고 한다. 이것은 UAV가 지나야 할 경 로들을 이용해 항로 주변의 장애물과 겹치지 않는 근사 곡선을 얻어내는 수학적 방법이다. 3 Nonlinear path following (비선형적인 비행경로 추종 기술) UAV의 비행경로가 직선(선형)이라면 비행을 제어하는 칩이 UAV에게 나아가야 할 방향을 지정해주는 데에 문제가 없을 것이다. 예를 들어 60도 방향으로 30미터 전진하라 라는 식 으로 지시를 하면 되기 때문이다. 하지만 UAV가 비행을 하는 경로는 직선으로만 구성되지 않고 다양한 곡선(비선형)으로 구성된다. 앞에서 살펴보았듯이 곡선을 따라 비행하는 것이 UAV가 안정적으로 방향 전환을 하는데 크게 유리하기 때문이다. 따라서 UAV에게 곡선 형 태의 경로를 지시할 수 있는 수학적 방법이 필요하다. 이것을 위해 먼저 UAV의 위치를 두 가지 좌표계, 즉 절대 좌표계와 상대 좌표계를 이용해 표현한다. 그리고 곡선 모양인 UAV 의 비행경로를 수많은 직선으로 쪼개어 많은 선 분들로 곡선 궤적을 모사한 후 곡선 궤적과 선분 들로 구성된 궤적의 차이를 수학적으로 계산한 다. 이 때, 이 두 궤적의 차이, 다시 말해 오차가 최소가 되는 선분들의 집합이 UAV의 최종 비행 경로로 선택된다. 여기에서 곡선을 모사하는 선 분들을 얻는 방법과 선분들과 곡선 사이의 오차 를 구하는 수학 공식이 많은 연구자들에 의해 연 구가 된 부분이다. 곡선에 최대한 가까운 선분들 의 집합을 구하면서 계산양이 적은 방법을 알아 낸다면 UAV가 정확하고 안정적으로 비행하는데 그림 37 비선형 비행경로의 수학적 크게 일조하게 될 것이다. 표현

24 2.2. 기업 Procerus 이곳은? Procerus Technologies는 2004년에 설립된 소 형 UAV의 자동 항해시스템을 개발, 판매하는 업 체이다. 이 회사의 주력 자동 항해 시스템인 Kestrel Autopilot version 2.2는 작고 가벼우며 뛰어난 안정성이 알려져 소형 UAV를 활용하는 대학 연구소, 기업체, 군사 기관 등에 다량 판매 되고 있다. 이로 인해 6명의 직원에 불과한 업체 이지만 연 1.5백만 달러의 수익을 기록하고 있 다. 16) Brigham Young University의 Randy Beard 교수님의 연구실에 UAV 기술 개발 투자 그림 38 Procerus 연구실 건물 를 하고 있으며, 이 연구실에서 개발된 최신 기술들을 상용화하는 역할을 맡고 있다. Procerus Technologies는 우리의 탐방 계획에 없는 업체였지만 Brigham Young University의 Randy Beard 교수님께서 방문해보라는 권유를 하셔서 탐방하게 된 업체이다. Randy Beard 교수님과 공동으로 많은 연구를 하고 있고, Brigham Young University와 매 우 가까운 곳에 위치하고 있기 때문에 탐방이 이뤄질 수 있었다. 이곳 탐방을 통해 Brigham Young University에서 개발한 기술이 적용된 실제 제품을 볼 수 있고, 이 기술들 을 적용하고 있는 엔지니어들을 만날 수 있는 기회를 갖게 되었다. 들여다보기 1 OnPoint Procerus Technologies의 자동 항해 시스템은 OnPoint라는 상표를 갖고 있다. OnPoint는 크게 4가지 기술을 내세우는데, 이 기술들은 고성능, 소형 UAV에 활용될 수 있으며 사용자 가 쉽게 활용할 수 있도록 고안되었다. 4가지 기술들은 다음과 같다. Target Tracking (목표물 추종 기술) Target Localization (목표물 좌표 추출 기술) Stabilization (안정된 영상 획득 기술) Click n' Fly (클릭을 이용한 비행 목표 설정기술) 16) UAV forum 홈페이지 참조 ( )

25 그림 39 Kestrel Autopilot version 2.2와 Procerus 社 의 시험용 UAV Target Tracking (목표물 추종 기술) : UAV가 전송해오는 영상에서 움직이는 물체를 한 번 클릭하기만 하면, UAV는 자동으로 그 물체를 추종하 는 비행을 하게 된다. 사용자는 UAV가 촬영한 영상을 보면서 UAV가 이동하는 물체를 추종하고 있는지 실시 간으로 확인할 수도 있다. 이 기술을 활용하면 UAV가 주로 활용되는 정찰, 감시 임무를 효과적으로 수행할 수 있을 듯 보였다. 현재까지는 사용자가 좌표로 입력 해주는 way point들을 쫓아가기 때문에 목표물을 효 과적으로 따라가는 비행을 하기에는 어려움이 따랐기 때문이다. 그림 40 Procerus 社 의 UAV제어 프로그램의 메인화면 Target Localization (목표물 좌표 추출 기술) : UAV가 촬영한 영상에서 목표물을 설정하게 되면 목표물의 GPS 좌표를 얻을 수 있다. 3~5m 이하의 오차를 갖는다. UAV 자신의 위치 정보가 아니라 다른 물체의 GPS 좌표를 쉽게 얻을 수 있다는 것은중요한 의미를 갖는다. 움직이는 타깃이 아닌 건물과 같은 고정 시설을 관찰하고자 할 때 유용하게 활용될 수 있기 때문이다. Stabilization (안정된 영상 획득 기술) : 목표물을 추종하고, GPS 좌표를 획득할 수 있는 것은UAV가 실시간으로 안정된 영상을 촬영할 수 있을 때 가능한 것이다. OnPoint는 실시간으로 안정된 영상을 얻을 수 있기 때 문에 목표물에 대한 정확한 정보를 얻어낼 수 있다. Click n' Fly (클릭을 이용한 비행 목표 설정기술) : UAV가 전송하는 화면에서 사용자가 어떤 위치를 클릭하게 되면 UAV는 그 장소까지 자동 비행을 하게 된다. UAV 비행을 위해 필요한 것은화면과 클릭뿐인 것이다. UAV도 항공기이 기 때문에 수동 컨트롤러로 조작하기란 숙련되지 않으면 여간 어려운 일이 아니다. 따라서 마치 비디오 게임을 하듯이 컴퓨터 화면으로 마우스 클릭을 하면서 비행을 조작하도록 한

26 인터페이스는 UAV를 누구나 쉽게 조작할 수 있도록 한다. 그리고 UAV를 활용하는데 필요 한 교육비용과 시간을 크게 줄이는데 한 몫을 할 것이다. 2 Deep Stall Landing UAV가 비행을 하다가 실속(stall) 17) 상태에 빠지게 함으로서 착륙하는 방식이 Deep Stall Landing이다. Procerus에서는 낙엽이 떨어지는 모양과 같이 UAV가 좌우로 왕복운동을 하 면서 낙하하고 마지막으로 원하는 지점에 착륙하는 방식의 Deep Stall Landing을 활용하고 있었다. 이 기술을 활용하면 UAV는 매우 좁은 영역으로도 착륙할 수 있게 된다. 대개 UAV 들은 슬라이딩 방식으로 착륙하기 때문에 정확하게 원하는 위치에 착륙하기 힘들고 지상에 부딪히고 나서도 어느 정도 끌려 나아가게 된다. 하지만 Deep Stall Landing 기술을 활용할 경우 이러한 문제를 해결할 수 있으므로 UAV를 선상과 같이 좁은 영역에 착륙시킬 수 있게 된다 Northrop Grumman 이곳은? Northrop Grumman은 미국에서 두 번째 규모, 세계에서는 네 번째 규모의 방위 업체 로, 미군이 아프가니스탄 전쟁과 이라크 전 쟁에서 활용한 UAV인 Global Hawk를 개발 하였고, 최근에는 수직 이착륙 UAV인 Fire Scout를 개발하였으며 이러한 제품 개발 성 과로 세계 최고 수준의 상용화된 UAV 기술 을 보유하고 있다고 평가받고 있다. Headquarter는 LA에 위치하고 있고 이곳 Rancho Bernardo Facility는 무인 시스템 그림 41 Northrop Grumman Rancho 개발센터이다. RQ-4 Global Hawk, MQ-8B Bernardo facility 앞 잔디밭 Fire Scout, X-47 Unmanned Combat Air System and aerial targets 등을 연구 중에 있다. 들여다보기 1 UAV 개발의 토대 Northrop Grumman사는 1994년에 Northrop사가 Grumman사를 인수하면서 현재의 이름을 갖게 되었으며 Northrop사가 설립된 것은 1927년이다. 1920년대부터 비행기를 생산하며 기 17) 실속(stall) 현상이란 비행기의 날개 표면을 흐르는 기류의 흐름이 날개 윗면으로부터 박리되어, 그 결과 양 력( 揚 力 )이 감소되고 항력( 抗 力 )이 증가하여 비행을 유지하지 못하는 현상으로 일반적으로 항공기의 비행시에 는 피해야 하는 현상이다

27 술을 축적해왔고 2차 세계대전과 냉전시기에도 수많은 군용기를 생산해 왔다. 이렇듯 오랜 기간의 유인항공기에 대한 축적된 기술이 있지만 이것만으로는 Northrop Grumman가 군용 무인항공기 시장에서 1위를 차지하고 있는 것을 설명하기엔 부족하다. Northrop Grumman 만큼 유인항공기 설계기술을 가진 회사는 여럿 있으며 그들의 수준 차이는 그다지 크지 않 기 때문이다. UAV라는 연구 분야는 최근에 아마도 8-90년대부터 시작되었을 것이라고 생 각하기 쉽다. 하지만 이들은 1930년대부터 무인 표적기(Aerial Target Drone)를 연구개발해 왔으며 이것이 바로 UAV 연구의 토대가 되었던 셈이다. 무인 표적기란 각종 미사일의 개발실험 및 공중목표물에 대한 공격 훈련 시에 가상의 표적 이 되는 비행체를 말한다. 초기에는 발사 재질로 만든 비행기를 무선 조종하는 정도였으나 항공기술의 발달과 함께 제트엔진과 GPS/IMU를 이용한 비행제어 시스템을 탑재하고 웨이 포인트 지정을 통한 자동비행까지 가능하게 되었다. 또한 최근에는 단순한 표적기의 기능에 만 머물지 않고 특정 화물을 지정한곳 까지 배달하는 소형 Cargo UAV의 기능까지 보유하 고 있다. Northrop Grumman는 이와 같은 표적기를 개발해 오면서 UAV 기술의 토대를 오 래 전부터 마련해 온 것이다. 따라서 21세기에 들어 두드러진 UAV 시장에서의 선전은 이로 부터 근거했다고 할 수 있다. 2 Northrop Grumman의 앞으로의 계획 Northrop Grumman은 Global Hawk와 같은 고정익 무인정찰기부문, Fire Scout과 같은 회전익 무인 통제기 부문 또 현재개발중인 UCAS 무인전투기 등을 이용하여 점점 무인 전투 시스템을 확충해 나갈 계획이다. 특히 UCAS의 경우 정찰이나 통제같은 비 전투적 기능의 Global Hawk나 Fire Scout과는 달리 전투기와 함께 출격하여 전투지원 임무를 수 행할 수 있는 공격적 성향의 기체이다. SF 영화에서나 상상할 수 있었던 무인기기를 이 용한 전쟁에 첫발의 내딛는 셈이다. 또한 이 그림 42 Global Hawk 에 더불어 MAV의 경우 payload의 제한에 따라 항속거리에 제약이 많은데 이를 보완하기 위하여 바다위에 떠있는 항공모함과 같이 UAV를 여러 대 싣고 출격할 수 있는 UAV들의 모 함이라고 할 수 있는 대형 비행체의 개발을 구상하고 있다고 하였다. 3 한국은 Northrop Grumman의 주요 고객 프리젠테이션을 맡았던 John Van Brabant씨에 의하면 Northrop Grumman에게 있어서 미 군 다음으로 주된 고객은 한국이라고 한다. 한국은 현재 인접하고 있는 북한과 휴전상태에 있으며 주변에는 중국, 일본, 러시아 등 강대국들이 둘러싸고 있어 국방력에 대한 요구도가 높은 나라들 중의 하나이다. 하지만 정보력에 있어서는 거의 전적으로 미국에 의존하는 수 준에 있기 때문에 자체적인 정찰능력의 확보가 시급하며 따라서 Global Hawk와 같은 무인 정찰기에 대한 수요가 발생하게 되는 것이다

28 이렇듯 특수한 상황에 놓인 우리나라에서 국내 기술로 무인기의 개발이 성공적으로 진행될 경우 군의 수요로 무인기 개발사는 큰 수익이 보장될 것이며 군은 국내 제품을 사용함으로 서 자연스럽게 외화 유출도 줄일 수 있을 것이다 Aerosonde 그림 43 Aerosonde UAV 제어프로그램 시연 장면 그림 44 Aerosonde 연구실 내부 기념 촬영 이곳은? Aerosonde는 호주의 UAV 회사이다. Aerosonde가 개발한 UAV 시스템은 정찰, 기상 정보 를 수집하는 데에 이용되고 있다. Aerosonde UAV "라이마"는 1998년 8월 2일 UAV 중에서 는 최초로 대서양을 횡단하였다. Aerosonde는 호주 빅토리아에 본부를 두고 있으며 우리가 방문한 미국 Wallops Island NASA facility에 북미 지부가 있다. Aerosonde는 프로토 타입 제작 기간을 거쳐 1995년 미 해군 연구소의 대대적인 지지와 함께 호주에서 UAV를 개발하기 시작하였다. 1995년부터 1998년까지 호주기상청과 미 Insitu 社 의 공동연구를 통해 Mark I을 개발하였다. 1998년 8월에는 최초로 UAV 대서양 횡 단에 성공했으며 1999년 이후 계속 개발이 진행되어 현재는 Mark 3-4에 이르고 있다. Aerosonde UAV는 사람이 직접 가기 힘들거나 위험하여 기상 관측이 어려운 북극 지역에 서 1000시간이 넘는 임무 수행을 마쳤으며 작년에는 허리케인 경계를 뚫고 무사히 비행을 마치는 등 기존에 하기 힘들었던 기상 관측을 직접 수행해내고 있다. 주요고객으로는 NASA, 한국, 호주, 일본, 대만의 기상청 등 20여개의 정부기관, 기업들이 있으며 우리나라에서는 Aerosonde 시스템을 이용하여 태풍 시험관측을 한 바 있다. 들여다보기 1 사용자 중심의 Aerosonde의 UAV 제어프로그램 Aerosonde 제어 차량에서 직접 Aerosonde를 제어하는 프로그램을 시연해 볼 수 있었다. Aerosonde 제어 프로그램에서 돋보이는 점은 사용자에게 편리한 인터페이스였다. 그림에서 보는 바와 같이 위성사진이나 지도 등을 배경으로 깔고 화면에 무인기 모형이 표시된다. 무

29 그림 45 Aerosonde의 UAV 제어프로그램 인기의 이륙에서 비행과 착륙까지 비행의 전 과정을 몇 번의 마우스클릭만으로 조종할 수 있었으며 또한 이동 지점을 설정하여 설정된 지점 간 비행을 시킬 수 있었고 착륙까지도 지 정된 궤도를 따라 실행하게 할 수 있었다. 이렇듯 편리한 사용자 인터페이스와 세부적인 조 작이 가능했기 때문에 많은 고객을 확보할 수 있었을 것이다 대회 - IARC 2008 그림 46 Georgia Tech. 팀과 기념 촬영 그림 47 GT Max 내부 이곳은? 1 대회 개요 IARC(International Aerial Robotics Competition)는 UAV를 연구하는 수많은 대학생, 대학 원생들이 UAV를 활용한 미션수행으로 대결하는 대회로 1991년 Georgia Institute of Technology 캠퍼스에서 처음 개최되었으며 기업과 정부의 지원을 받은 많은 대학 연구실 팀들이 참가하여 항공기에서는 이전까지 실현되지 않았던 미션들을 수행하였다. 처음에는 간신히 비행하는 정도의 수준이었던 무인 비행체는 해를 거듭하면서 계속해서 발

30 전하였고 최근에는 자동 안정화와 자동 항법이 가능하며 지상의 특정 물체와 상호작용하는 수준에까지 이르렀다. 대회의 가장 큰 목적은 무인 비행체 분야의 최신 기술의 발전에 대한 동기를 부여하는 것 이다. 대회의 미션은 최신 기술보다도 더 앞선수준을 요구해 왔는데 2006년부터 제시된 4 단계의 미션은 그 미션이 제시될 당시 군사용의 고성능 로봇을 포함하여 전 세계의 어떤 로 봇시스템도 수행해 본 적이 없는 것이었다. 이번 2008년 대회는 Fort Benning 공군기지에서 7월 29일부터 8월 1일까지 개최되었다. 미션은 4가지 수준으로 구분되어 있었으며 최상위 수준인 level 4의 미션의 수행에 성공하 면 총 상금 80,000달러를 모두 수여받게 된다. Georgia institute of Technology, Purdue University 등 항공우주공학 분야의 명문들을 포함한 27개 대학의 UAV 팀들이 참가했다. 대회가 열리는 기간 동안 방문객이 참가팀의 UAV를 보고, 참가팀에게 질의응답을 구할 수 있는 기회도 주어졌다. UAV 분야에서 세계 최고 수준인 미국 내 여러 대학들이 참가하는 이 대회에서 우리는 세 계의 UAV 기술 수준과 세계 UAV 기술자들의 비전을 알아보고자 하였다. 어려운 임무를 수 행하는 UAV 개발을 위해 세계 각 연구가들의 기발한 아이디어를 이 대회에서 볼 수 있을 것이라 예상하였으며 신개념 UAV들을 조사하고, 대회에 참가하는 많은 UAV 기술자들을 만 나 UAV 기술 개발 비전과 연관 산업에 대한 인식과 비전도 조사해 보려 하였다. 2 미션 소개 이번 대회의 미션은 다음과 같이 Level 1부터 Level 4까지 4단계로 되어 있었다. Level 1 : 주어진 지점들을 통과하여 3km의 경로를 비행한다. 그리고 최종 목적지 에 도달하여 자동 선회를 해야 한다. Level 2 : UAV가 스스로 목표 건물과 입구를 식별한다. Level 3 : 목표 건물 내부를 촬영하여 사진 혹은 영상을 3km 떨어져 있는 기지로 전송한다. 이 때, 이미지의 질은 알아볼 수 있을 정도로 좋아야 한다. Level 4 : Level 1~3의 모든 과정을 15분 내에 완료한다. 이상의 미션들을 수행하는 과정에서 무인기는 처음 출발시의 이륙과 마지막 착륙을 제외한 모든 과정을 자동으로 해내야 하며 Level 4까지 성공하는 경우에는 현재 개발되어 있는 웬 만한 상용 무인기 수준의 자동화도에 도달한다고 평가될 수 있다. 이번 대회에서는 Level 4까지 완전히 성공한 팀은 없었으며 Georgia Tech. 팀의 경우 level 3까지 성공하였다. 들여다보기 대회 홈페이지에서 안내한 바와는 달리 생각보다 각 팀들과 인터뷰를 하는 것이 쉽지 않았 다. 외부인의 장내 접근은 본부에서 접근 허가를 받은 후에 안내원의 인도에 의해서만 가능 했다. 결국 상세한 인터뷰는 Georgia Tech. 팀에 있던 한국인 연구원이신 허정 박사님의 도움을 받아 Georgia Tech. 팀에 대해서만 이루어졌다

31 그림 48 좌: GT Max와 Georgia Tech.팀, 우: GT Max의 경기 장면 Georgia Tech. 팀은 GT Max 라는 회전익 무인기로 이번 대회에 참가하였으며 미션 Level 3까지 성공하여 종합 성적 1위를 거두었다. 미션 Level 4에서는 마지막에 건물 내부 에 소형 로봇을 진입시켜 내부를 촬영하려 하였지만 이 과정에서 소형 로봇이 건물 벽에 부 딪혀 떨어졌고 재차 시도하는 과정에서 제한 시간인 15분을 넘겨 버리는 바람에 미션 수행 에 실패하고 말았다. GT Max는 navigation을 위해 대회장에 DGPS 기지국을 설치하여 사용하였으며 이를 통해 위치 오차 10cm 이내의 정확도를 얻고 있다고 하였다. 이는 일반적으로 사용되는 DGPS가 m 수준의 오차 정확도를 보임을 감안할 때 놀라운 일이었다. 이에 대한 자세한 설명은 들 을 수 없었지만 일반적인 DGPS와는 다른 방법을 사용하고 있는 듯 했다. 추후에 조사해 본 결과 GPS 신호의 carrier phase를 이용한 것으로 추정된다. 건물 내부의 촬영 단계에서는 여러 팀들의 기발한 아이디어들을 볼 수 있었다. GT Max와 같이소형 로봇을 건물 창문 안으로 던져넣는 방법 외에 가미가제식으로 날개를 접으며 본체 를 직접 진입시키는 방법, 로봇 팔을 쑥 밀어 넣어 내부를 촬영하는 방법 등이 주된 방법들 이었다. Embry Riddle/DeVry 팀도 역시 회전익 무인기로 참가하였는데 Level 2의 미션까지 성공했 다. 하지만 건물에 진입하려는 도중 추락하는 바람에 미션 Level 3는 실패 했고 기체까지 망가져버리고 말았다. 하지만 며칠 후 발표된 최종 순위에서 Embry Riddle/DeVry 팀은 3위를 차지했고 이정도 의 팀이 3위를 차지했다는 데에서 대회 수준이 얼마나 어려운가와 Georgia Tech. 팀의 GT Max가 얼마나 대단한 성취인가를 짐작할 수 있었다

32 3.1. 연구 지원 시스템적인 측면 기업과 정부의 대학에 대한 연구비 지원 UAV를 개발하는 전문 인력이 양성되려면 대학에서 관련 분야를 연구하는 인재들에게 지급 될 연구비가 필요하다. 연구비가 지급되어야 연구에 필요한 각종 기자재를 구매할 수 있고, 인건비가 충당되기 때문이다. 따라서 UAV의 연구 인력이 필요한 미국 기업과 UAV를 전략 적 연구 대상으로 삼은 미국 정부는 대학에 많은 연구비를 투자하고 있었다. 이렇게 마련된 연구비를 통해 UAV를 연구하고 싶은 사람들이 연구할 수 있는 환경적 요소가 잘 갖춰져 미 국 대학 연구소들에서는 많은 인재들이 연구를 할 수 있었다. 우리 팀이 방문한 대학과 기 업들의 사례를 통해 이런 모습을 확인할 수 있다. Brigham Young University와 Procerus의 사례 Brigham Young University의 MAGICC 연구실의 석사 과정에 있는 Andres Rodriguez와의 인터뷰에 따르면 미국에서는 제도적으로 대학 교수의 회사 설립을 장려하며 오히려 국가에 서 지원을 해준다고 한다. 이러한 제도적 뒷받침 하에서 MAGICC 연구실은 Procerus라는 소규모 무인기 회사와 기술 제휴를 하여 MAGICC 연구실의 Autopilot 기술(자동 항법 기술) 이 적용된 소형 무인기를 만들어 전 세계로 수출하고 있었다. Procerus는 MAGICC 연구실 의 기술에 자신의 기술을 가미하고 편리한 사용자 인터페이스를 개발하여 무인기 기술의 상 용화에 성공하였다. 6명의 직원으로 연간 1.5백만 달러의 수익을 올리는 성과를 내고 있었 으며 이러한 수익의 일부는 다시 MAGICC 연구실에 재투자되고 있었다. 대학과 기업의 이 러한 자연스러운 공동 연구를 통해 MAGICC 연구실과 Procerus는 윈윈 게임을 보여주고 있었으며 이는 국내에서도 가까운 미래에 무인기 분야의 대학 연구실들이 추구해야 할 좋은 모델 중의 하나일 것이다. Northrop Grumman의 사례 UAV들을 소개해 준 John Van Brabant으로부터 Northrop Grumman의 대학에 대한 연구 비 지원 상황에 대한 이야기를 들을 수 있었다. 세계 UAV 산업을 이끌고 있는 Northrop Grumman은 관련 전문 연구 인력이 다수 필요하다. 그래서 UAV를 연구하고 있는 많은 대 학에 연구 프로젝트를 맡기고 연구비를 지급하고 있다고 했다. 하지만 의외로 이 회사는 자 신들이 투자한 돈에 대한 결과물들에 대해 크게 기대를 하지 않는다고 하였다. 회사 자체 연구 인력이 내놓는 연구 성과에 비해 대학 연구 인력의 연구 성과가 미미하기 때문에 그렇 다는 것이었다. 이 회사는 대학에서 UAV를 연구할 수 있는 전문 인력이 양성되어 결국 자 기들의 회사에 들어올 수 있는 인재의 모집단을 확대하기 위해서 대학에 연구비를 투자 한 다고 하였다. 회사에 필요한 인재를 얻기 위해 관련 대학 연구실에 투자하는 모습은 우리에

33 게는 부러운 장면이 아닐 수 없었다. Georgia Institute of Technology의 사례 정동원 박사님과의 인터뷰에 따르면 Georgia Institute of Technology에서는 최근에 내부 적으로 무인기분야 연구에 전폭적인 지원이 있었다고 한다. 실제로 박사님이 수행하셨던 자 동 항법 기술에 대한 연구도 학교가 지원한 연구비와 국가과학재단(NSF, National Science Foundation)에서 지급한 연구비를 토대로 이뤄질 수 있었다고 한다. 박사님 외에도 이러한 지원 아래 항공공학과의 여러 연구실에서 무인기 분야의 연구에 참여하고 있었고 이 분야 학술지에 많은 논문을 게제하고 있었다. 쾌적한 연구 환경 또한 인상적이었다 우수 연구기관들의 협동 연구 시스템 각기 특정 분야에 강점을 보이고 있는 연구기관들이 있고, 이러한 연구기관들이 서로의 장 점을 교환하며 협동 연구를 한다면 서로 독립적으로 연구했을 때보다 더 나은 연구 결과를 기대할 수 있을 것이다. 이번 탐방에서 관찰한 우수한 연구기관들이 서로 협동하여 연구를 하는 여러 사례를 통해 협동 연구 시스템의 장점을 알아보자. Brigham Young University와 Procerus의 사례 앞에서 살펴보았듯이 Procerus는 Brigham Young University의 Randy Beard 교수가 이끄 는 우수한 연구진들이 개발해내는 연구 성과를 자신들이 판매하는 UAV에 활용하고, 여기에 서 얻은 수익의 일부를 다시 이 연구진에 투자를 하고 있다. 이러한 재정적 관계뿐만이 아 니라 Procerus의 엔지니어들과 Randy Beard 교수는 수시로 교류를 함으로써 연구 결과를 공유하고 있었다. 어려운 주제에 대해 고민을 같이 함으로써 해결책을 모색하는 것은 분명 혼자 해법을 찾으려는 것보다 효과적일 것이다. Aerosonde와 NASA의 사례 호주의 UAV 업체인 Aerosonde는 NASA Wallops Island facility에 입주하여 NASA의 우수 한 연구 인력과 공동 연구를 하며, 미국의 우수한 항공 연구 인프라를 활용하고 있었다. 이 러한 공동 연구는 Aerosonde의 우수한 UAV와 NASA의 우수한 연구력이 결합되어 여러 가 지 놀라운 성과를 도출해 내었다. Aerosonde는 기존에 유인 비행기만으로는 불가능했던 다 양한 기상 관측에 성공하였다. 2007년 11월 2일, 3일 양일에 걸쳐 Aerosonde는 허리케인 노엘에 접근하여 태풍의 눈을 직접 관측하였으며 17시간 27분 동안 비행에 성공했다. 이는 UAV 시스템만의 장점을 보여주는 사례라고 할 수 있다. 태풍 관측이나 이산화황 센서 개발 등은 Aerosonde만의 연구력으로는 쉽게 이루지 못했 을 것이다. 이 회사가 NASA와 공동 연구를 통해 이렇게 놀라운 결과물을 낼 수 있었던 것 은 미국이 관심을 갖는 분야인 허리케인에 대한 연구를 제안하면서 자신들의 UAV의 성능을 향상시키려고 했던 Aerosonde 경영진들의 혜안이 만들어낸 결과이다. 우리나라도 유콘시스 템과 같은 UAV 회사와 정부연구기관의 연계, 우수한 국내외 기업유치와 공동연구 개발 지

34 원을 통해 이러한 성과를 얻어낼 수 있기를 바란다 국가 주도의 연구 계획 시스템 Northrop Grumman의 사례 미국 UAV 산업의 최대 수요처인 미군은 자신들이 필요로 하는 UAV를 기초로 UAV의 기술 발전 계획을 수립하였다. 이 계획은 'USA's Unmanned Aircraft Systems Roadmap, '이라는 제목으로 미국 국방부에 의해 발간된 UAV 로드맵 책자에서 확인할 수 있다. 1장에서 언급했듯이 이 로드맵은 UAV가 앞으로 어느 임무를 자동으로 할 수 있어야 하는 지를 제시하고 있다. 한편, 미군에 다량의 UAV를 공급하고 있는 Northrop Grumman 은 이 로드맵이 제시하는 목적을 달성하기 위해 연구를 한다고 밝혔다. 그것은 미군이 최대 구매자이기 때문에 불가피한 선택이라는 이유도 덧붙였다. 미국의 이러한 상황은 수요자가 원하는 UAV를 공급자가 정확히 개발할 수 있게 되어, 연구비 투자액의 회수에 대한 우려를 크게 덜은 연구를 가능하게 한다. 회사 경영진들은 개발 비용이 많이 드는 연구일수록 그 성과물이 거둬들이는 수익을 염려한다. 하지만 미국은 국가에 의해 보장된 큰 시장에 대한 정보를 미리 공개함으로써 회사들의 부담을 덜어주고 있다 진취적이고 규모가 큰 UAV 대회 International Aerial Robotics Competition 2008의 사례 무인기 분야에서 세계 최고 수준의 연구를 하고 있는 미국에서 유수의 대학 연구실들이 참 가하는 무인기 대회인 IARC는 사실상 세계 최고 수준의 무인기 대회라고 해도 과언이 아닐 것이다. 국내에서 2002년부터 매해 열리고 있는 무인기 대회인 한국로봇 항공기 경연 대회 를 IARC와 여러 항목에 대해서 비교해 보았다. 표 3 IARC 2008과 제 7회 한국 로봇항공기 경연 대회의 비교 IARC 2008 제 7회 한국 로봇항공기 경연 대회 첫 개최 1991년 2002년 대회 미션 상금 규모 Level 1 : 주어진 지점들을 통과하 여 3km의 경로를 비행 Level 2 : 목표 건물과 입구를 식별 Level 3 : 목표 건물 내부를 촬영하 여 사진 혹은 영상을 기지로 전송 Level 4 : Level 1~3의 모든 과정 을 15분 내에 완료 총 상금 80,000달러(USD), 같은 미 션으로 2001년부터 연간 10,000달 임무 1 : 목표 지점에 물건 투하 임무 2 : 고정 목표물 인식 및 좌표 계산 임무 3 : 목표물 정밀 촬영 임무 4 : 실종자 수색 모든 임무의 수행을 40분 이내에 완료한다. 총 상금 28,000달러(USD), 우승상 금 10,000달러

35 참가 팀 주최 / 주관 러씩 누적되어 2008년 대회의 상금 은 80,000달러가 되었다. 미션 Level 4까지 성공한 팀의 경 우 80,000달러의 상금을 모두 차 지하게 되며 미션 Level 4에 성공 한 팀이 없는 경우 채점결과에 근거 하여 80,000달러의 상금을 참가팀 들에게 배분하게 된다. 대학 학부생과 대학원생 등을 참가 대상으로 하며 미국뿐만 아니라 독 일, 영국, 스위스, 캐나다, 인도 등 여러 나라에서 참가한다. AUVSI(Association for Unmanned Vehicle Systems International) 기술심사, 예선대회를 통과하는 팀 들에게 별도의 제작비 지원이 이루 어진다. 올해(2008년) 열리는 제 7회 대회 부터 국제 대회로 개최되며 올해는 국내 19개 대학팀, 4개 일반인팀과 인도 등 외국에서 온 5개 팀이 참가 한다. 지식경제부 / 한국항공우주산업진흥 협회, 한국항공우주학회 대회 모습 대회 비교표를 살펴보면 우선 IARC가 국내 대회에 비해 11년이나 앞서 시작되었음을 알 수 있다. 하루하루가 다른 첨산 기술 분야에서 무려 11년이라는 시간의 차이는 미국과의 기 술 격차를 짐작하게 한다. 대회 미션에서도 국내 대회와 IARC는 한 가지 큰 차이가 있었다. 국내 대회의 경우 무인 기의 항로 제어와 카메라 촬영을 통한 목표물 인식 및 좌표 계산이 주요 미션인데 IARC는 이에 덧붙여 건물내부의 촬영을 요구함으로서 로보틱스적인 측면을 강조했던 것이다. 일반 적으로 무인기는 일정 고도 이상에서 비행하면서 통신 중계, 정찰 등의 임무를 수행하는 것 이 보통인 것으로 인식되고 있으나 IARC에서는 이보다 한 단계 앞서 미래의 무인기를 비

36 행하는 로봇 의 개념으로 확장시키기 위한미션을 요구하고 있는 것이다. 이처럼 대학 연구 실에서 성공시키기에 매우 어려운 미션을 요구함으로서 IARC는 공학도들의 무인기 연구에 동기를 부여하고 이 분야의 최신 기술의 발전을 유도하고 있었다. 다음은 IARC와 한국 UAV 경연대회에서 각 연도별 최종 미션 성공 팀 존재 여부를 나타낸 것이다. 표 4 무인항공기 대회 미션 성공 여부 비교표 IARC 한국 UAV 경연대회 위 표에서 알 수 있듯이 IARC의 경우 총 18회 대회동안 단 3번(16.7%)만 최종 미션을 성 공한 팀이 나온 반면 한국 UAV 경연대회에서는 총 6회 대회동안 3번(50%)이나 최종미션 달성 팀이 나왔다. 이러한 결과는 우리 대회의 미션 수준을 좀 더 미래 지향적이고 도전적 인 수준으로 바꿀 필요가 있음을 시사하는 것이며 이를 통해 국내 무인기 분야의 인재들의 연구 수준을 한층 더 끌어올릴 수 있을 것이라 생각된다. 다음으로 2008년 기준으로 두 대회의 상금규모를 살펴보면 약 2.86배 차이가 나고 있다. IARC의 경우 같은 미션의 경우 상금을 누적시켜 참가자들에게 동기부여를 하고 있으며 한 국 UAV 대회의 경우는 이러한 제도를 갖고 있지 않다. 국내 대회도 각 단계에서 추가지원 이 이루어지고 있기는 하지만 IARC와 같이 매우 어려운 미션을 걸고 이를 완수하는 팀에게 는 거액의 상금을 모두 수여하는 방식이 참가팀의 입장에서 볼 때 매우 매력적이다. 거액의 상금이 동기가 되어 어려운 미션 수행에 성공하는 팀들이 나오게 될 수 있는 것이다. 실제 로 이번 IARC 2008에서 미션 Level 3까지 성공하고 종합 1위를 차지한 Georgia Tech. 팀 의 경우에도 당초 올해대회에 참가할 계획이 없었으나 거액의 상금 때문에 생각이 바뀌어 마지막 한 달간 열심히 준비해서 출전한 것이라고 했다. 이처럼 거액의 상금이라는 것은 일 종의 현상금과 같이 좋은 유인 동기가 되는 것이다. 진취적인 미션 제시와 우수 팀 참가 유도의 필요성 국내 대회도 달성하기 어려운 미션을 제시하고 그에 상응하도록 상금규모를 늘리며 참가팀 에 대한 지원을 해서 국내는 물론 해외의 우수한 팀들의 참가를 유도하는 것이 필요하다. 이를 통해 국내 무인기 팀의 연구에 동기를 부여하며 최첨단 기술의 개발과 이 분야 인재 양성이 가능할 것이다 기술적인 측면 비행 지역 영상 분석을 통한 비행경로 설계 알고리즘 이전에는 GPS 수신기를 활용하여 UAV가 비행해야하는 경로를 사용자가 미리 지정해줘야 만 UAV가 비행을 할 수 있었다. 즉, UAV가 스스로 비행경로를 계획할 수 없고, 비행 지역 에 대한 정보를 갖고 있는 사용자가 모든 비행 계획을 다 세워야 했다. 하지만 미국의 UAV

37 들은 카메라가 전송해주는 주변 지형에 대한 영상 정보를 바탕으로 스스로 비행경로를 설계 할 수 있도록 개발되고 있다. 아래의 사례들을 통해 이러한 연구가 진행되고 있는 연구소들 을 살펴볼 수 있다. Procerus의 사례 크지 않은 회사이지만 세계 최고의 UAV 자동 항해 기술을 개발한다는 자부심으로 작업실 에서 제품 개발에 몰두하는 모습이 굉장히 인상적이었다. 그들의 작업실의 광경은 우리나라 대학 연구실의 그것과 크게 다를 바 없어 보였지만, 이들이 이뤄낸 성과는 괄목할 만했다. UAV에 장착된 카메라와 칩은 안정적으로 지상의 영상을 인식해내고, 이 영상들을 독보적인 알고리즘으로 분석해내어 자동 비행에 활용하고 있었기 때문이다. 우리나라에서 촬영된 지상의 형상을 이용해 비행 제어를 하는 UAV가 아직 없는 것은 이러 한 영상 처리에 대한 연구가 이뤄지지 않고 있기 때문이다. 그래서 인공위성과의 통신을 이 용해 미리 지정된 좌표만을 따라가도록 UAV를 제작하거나 손으로 조작하는 수동 UAV 컨트 롤러를 이용해 비행시키고 있을 뿐이다. UAV가 촬영한 영상을 이용해 시각적으로 목표물을 찾아내고, 목표물을 따라가도록 항로를 짧은 시간 내에 바꾸는 기술은 영상 처리 기술과 항공기 역학이 결합된 기술이다. 우리나라 에서도 영상을 컴퓨터로 분석하는 분야와 항공기 역학에 대한 기술이 있기 때문에 우리도 연구를 시도한다면 이러한 기술을 개발해 낼 수 있지 않을까란 생각이 들었었다. Georgia Institute of Technology의 사례 UAV 분야에 명성이 높은 대학답게 항공공학과 건물의 복도에는 UAV 연구내용을 소개하는 많은 포스터들이 장식하고 있었다. 우리가 방문한 정동원 박사님이 계신 Dynamics and Control Systems Laboratory는 UAV 자동 항법 시스템에 대해오랫동안 연구해왔기 때문에 이 분야가 진일보할 수 있는 연구 결과들을 학회에 발표해오고 있었다. 구체적으로 UAV를 제어하는 칩이 가지는 연산속도의 한계 때문에 UAV가 스스로 비행경로를 설계하는데 필요 한 계산을 크게 줄이는 Multi-resolution path planning(다중 해상도로 비행경로를 계획하는 기술), 장애물을 피하고 UAV가 실제 비행할 수 있는 비행경로를 설계하게 하는 On-line path smoothing(비행경로의 완곡화 기술), UAV를 제어하는 칩이 인식할 수 있도록 곡선 비 행 궤적을 수학적으로 표현하는Nonlinear path following(비선형적인 비행경로 추종 기술)이 주 연구 내용이다. UAV가 임무를 수행해야 할 지역에 대한완전한 정보가 없는 한 UAV의 완벽한 비행경로를 사전에 마련한다는 것은 힘든 일이다. 하지만 UAV가 비행을 하면서 주변 지형, 지물에 대 한 정보를 계속적으로 수집하면서 장애물을 피하면서 목적지까지 갈 수 있는 비행경로를 스 스로 설계할 수 있다면 어떤 지역이든 UAV가 활동할 수 있게 된다. 이러한 이유로 UAV가 독립적으로 비행경로를 설계할 수 있게 하는 기술은 최근 주목받고 있고 널리 연구되고 있 는 실정이다. 정동원 박사님이 계신 연구실에는 이 부분에 대한 연구결과를 많이 발전시켜 왔고, 조만간 비행 실험을 통해 이론에 대한 신뢰성을 확보하려고 한다. 정동원 박사님의 연구실 방문은 UAV 자동 항법 시스템 연구의 필요성과 이 분야의 앞서있는 연구 수준을 파 악할 수 있는 귀중한 시간이었다

38 사용자 편의를 고려한 UAV 제어 프로그램 UAV가 널리 쓰이기 위해서 필요한 것은 쉽게 조작할 수 있어야 한다는 것이다. 누구나 사 용할 수 있고, 크기가 작은 UAV라면 사용하는데 드는 비용이 높지 않아 많은 사람들이 사 용할 수 있게 될 것이다. 이러한 효과를 노리고 많은 연구진들이 연구하고 있는 부분이 쉬 운 UAV 제어 프로그램이다. 이번 탐방에서 발견했던 쉽고 간단한 UAV 조작 프로그램을 살 펴보도록 하자. Aerosonde의 사례 Aerosonde를 조종하는 조종 프로그램은 사용자 중심의 인터페이스를 갖춘 프로그램이었 다. 처음 접하게 되는 프로그램이었지만 우리는 금방 인터페이스에 익숙해질 수 있었고 시 뮬레이션이었지만 way point를 지정하여 비행하도록 하고 착륙 시도도 해볼 수 있었다. 특 히나 비행기의 고도와 속력을 조절하는 것은 마우스 클릭만으로 쉽게 조절이 가능하여 실제 비행기를 이렇게 쉽게 다룰 수 있다는 점이 놀라웠다 학생들의 관심을 끄는 노력 Brigham Young University의 사례 BYU에는 학부생을 대상으로 한 쿼드로터 (Quad-Rotor UAV) 설계 콘테스트 수업이 있다. 쿼드로터란 오른쪽 그림과 같이 네 개의 회전익을 가진 기체인데 소형 경량이 라 가격이 저렴하고 실내에서 운용이 가능 하며 비교적 제어가 쉬운 편이다. 따라서 학부생이 콘테스트 과제로 도전하기에 알맞 은 난이도를 가지고 있어 매년 BYU에서는 영상처리를 이용하여 쿼드로터의 호버링 (Hovering, 제자리 비행)을 제어하는 콘테 그림 50 MAGICC의 쿼드로터 스트가 개최된다. 이와 같은 학부생을 대상 으로 한 UAV 콘테스트는 학부생들이 자신이 공부해 온 공학지식을 활용할 기회를 제공해 줌과 동시에 UAV에 대한 흥미와 관심을 유도하여 미래에 UAV를 연구하게 될 인재를 미리 발굴해내는 좋은 기회가 된다. 뿐만 아니라 학생들 개개인에 있어서도 자신의 진로를 탐색 할 수 있는 기회가 되기 때문에 여러 모로 바람직하다고 할 수 있다. 이러한 점들을 보면서 UAV가 중요한 연구 분야로 부상하고 있는 이 시점에 우리나라 대학들도 학생들의 관심을 끌 수 있는 이러한 노력을 할 수 있기를 바랐다

39 4.1. 대학 항공 전공 학부생들의 흥미 유도 우리가 Brigham Young University나 Georgia Institute of Technology를 방문 했을 때 느 낀 점은 학부생들한테도 UAV에 관심을 가질 수 있도록 하는 교육과정이 있다는 것이다. Brigham Young University에서는 쿼드로터(quadrotor helicopter)를 직접 제작하고 건물 앞에서 일정한 위치에 계속 머물도록 하는 임무를 수행하는 수업이 있었는데 많은 학생들이 주변에 모여 큰 관심을 보였다. 그리고 학부생 때부터 이렇게 UAV를 실제로 제어해볼 수 있다는 점은 앞으로 학생이 UAV를 전문적으로 연구하는 사람이 되는데 큰 도움이 될 것이 다. Georgia Institute of Technology에서는 한국인 박사님을 만나게 되었는데 그 분의 연 구 논문에는 학부생을 위한 UAV 실습에 대한 구체적 제안이 담겨 있었다. 실제로도 박사님 과 같이 학부생들이 UAV 실습을 하였다고 했다. 이렇듯이 학부생 때부터 UAV 제작 실습을 하게 된다면 막연히 어렵게만 느껴질 수 있는 UAV에 대한 흥미를 유도할 수 있을 것이다 세계적 연구가들과의 교류 UAV 선진국인 미국, 일본 등에는 세계적 연구가들이 있다. 우리가 방문했던 Brigham Young University의 Randy Beard 교수나 Georgia Institute of Technology의 Johnson 교 수 등은 이 분야에서 유명한 연구가들이다. 무인 항공기 개발에는 다방면에 걸친 기술과 노 력이 필요하다. 우리나라는 미국, 일본 등의 UAV 선진국들이 갖고 있는 기술력을 아직 갖 추고 있지 못하다. 따라서 이러한 세계적 연구가들과의 교류가 있다면 우리나라의 UAV 기 술력을 증진시키는 데에 큰 보탬이 될 수 있을 것이다. IARC 2008에서는 세계 각국의 대학 들이 대회에 참여하여 서로의 UAV를 견주어보고 또한 직접 교류도 하는 장이 되고 있었다. 이와 같은 국제대회 개최를 통해서도 교류가 가능하며 세미나 등을 통해서도 교류를 하는데 우리나라 대학들에서도 이러한 행사를 개최하는 데 더 앞장서야 할 것이다 앞선 기술에 대한 연구 추진 우리가 미국에서 보았던 여러 기술들, 예를 들어 비전을 통한 UAV 제어나 협동 비행 등은 우리가 개발하지 못한 기술들이었다. 그리고 이러한 기술들은 UAV의 활용 가능성을 높이는 데 중요한 역할을 할 수 있다. Brigham Young University에서는 비전을 통한 UAV 제어가 상당한 수준에 이르렀으며 두 대 이상의 무인비행기를 동시에 제어하여 서로 같은 시간에 같은 위치를 지나도록 동기화를 시키거나 기타 상호간 위치를 결정하는 협동 비행 역시 다 양한 상황에 대한 연구가 진행되고 있었다. 우리나라 대학들에서도 이러한 앞선 UAV 기술 에 대한 연구가 진행된다면 그러한 기술을 개발하지 못하리라는 법은 없다. 따라서 이러한 기술 개발을 위해 대학 차원에서도 장려를 하여야 할 것이다

40 4.2. 기업 대학에 대한 연구비 지원 기업에서 UAV를 개발하게 될 전문 연구 인력들은 대부분 대학에서 양성된다. 그리고 대학 에서 UAV에 관심을 갖고 연구하는 사람들이 많아지려면 이 분야 연구를 위한 투자가 필요 하다. Procerus와 Northrop Grumman의 사례에서 확인할 수 있듯이 우수한 UAV 인력을 보유하고 있는 미국 업체들은 공통적으로 미국의 대학 연구소에 투자를 하고 있다. 이로 인 해 첨단 UAV를 개발하는 꿈을 가진 사람들이 모여 연구를 할 수 있었고, 이들이 만들어낸 성과로 기업이 돈을 벌 수 있었다. 서울대학교 김유단 교수님께서도 인터뷰를 통해 UAV 분 야에 대한 기업들의 투자가 있다면 이 분야를 연구하는 인력들이 늘어날 것이라고 지적하셨 다. UAV는 항공 산업 중에서도 소프트웨어 개발이 많이 필요한 부분이므로 우수 연구 인력 이 차지하는 비중이 큰 분야라 할 수 있다. 우리나라는 다행히 서울대학교, 한국과학기술원, 건국대학교, 경북대학교, 한국항공대학교 등에서 적지 않은 교수들이 UAV를 연구하고 있는 실정이다. 따라서 향후 UAV를 개발하고 있는 KAI나 대한항공과 같은 기업들이 인재 양성을 위해 대학에 활발한 투자를 하게 된다면 미국의 기업과 대학 간의 상호협력과 같은 양상으 로 인재 수급과 기술력 확보를 할 수 있으리라 생각한다 우수한 연구 기관들과의 협력 연구 추진 호주의 Aerosonde는 NASA와의 협력 연구를 통해 허리케인을 연구할 수 있을 만큼 내구 성이 강한 UAV를 개발하기도 하였고, 현재도 추가적인 연구를 같이 진행하고 있다. 그리고 Procerus도 미국 대학 중에서도 UAV 분야에서 앞서있는 Brigham Young University의 Randy Beard 교수와 같이 UAV 자동항법시스템을 연구하고 있다. 현재 우리나라에서 항공 공학을 연구하는 전문 인력의 숫자와 기업들의 재정 상황을 고려하면 기업들이 독자적으로 UAV를 개발하기에는 비용과 인력 수급에 있어서 어려움에 부딪힐 수도 있다고 생각한다. 이러한 상황이라면 우리나라 기업들이 국내의 우수 연구 기관 또는 외국 우수 연구기관들과 의 협력 연구를 추진하여 개발 비용과 인력 수급 문제를 해결해보는 것도 좋은 방안이라 생 각한다 사용하기 쉬운 UAV 개발로 새로운 시장을 개척하자. Procerus, Aerosonde는 사용하기 쉬운 UAV 제어 프로그램을 자랑하며, 이 프로그램을 처 음 사용해보는 우리 탐방팀도 쓰기 쉽지 않느냐고 물어보았다. 이들은 같은 성능을 가진 항 공기라면 누구나 사용하기 쉬운 항공기를 사용할 것이 당연하기 때문에 이러한 제어 프로그 램을 개발하고 있었다. 잠재적 UAV 구매자들에게 점수를 따기 위해서는 이렇듯 쉽게 사용 할 수 있는 UAV를 개발해야 할 것으로 보인다. 그리고 UAV는 기존 항공기들과는 비교가 되지 않게 저렴한 모델도 개발이 가능하다. 따라서 UAV를 전자오락에서 항공기를 제어하듯 쉽게 제어할 수 있도록 개발할 수 있다면 예상하지 못한 활용도 이루어질 수 있다고 생각한 다. 미래에는 퀵서비스를 UAV를 통해 받을 수 있지 않을까 상상해본다

41 4.3. 국가 우리나라는 현재 한국항공우주연구원(KARI)을 통해 스마트 무인기 사업을 국가적 차원에서 추진하고 있다. 이는 국내 무인기 개발 사업에 대한 홍보의 효과는 매우 크지만 국내 UAV 산업의 육성 및 우수한 연구인력 양성과 같은 실직적인 효과는 거두기 어렵다. 왜냐하면 국 가에서 주도적으로 추진하는 프로젝트는 국가에서 마련된 연구비가 특정 사업에만 집중적으 로 투자되는 것이기 때문에 전반적인 UAV 시장의 활성화는 기대하기 어려우며 또한 성과를 중시하는 프로젝트이므로 연구 인력을 양성하기 위한 지속적인 연구비 지원이 불투명하기 때문이다. 그래서 우리는 이 두 가지 실질적인 효과를 거두기 위한 방안을 제시해보고자 한 다 국가적 연구 비전의 제시를 통한 국내 UAV 산업의 활성화 국가가 직접 업계에 자신들이 원하는 스펙과 예상되는 수요와 같은 연구 비전을 제시해야 한다. UAV 산업을 선도하는 미국의 경우에는 미 국방부가 직접 18) UAV 개발 로드맵을 작성 하여 공개하고 있다. 이 로드맵은 앞으로 미 국방부가 필요로 하게 될 UAV의 스펙과 기능 을 제시하는 것이다. 이를 통해 UAV 개발 업체들은 제시된 스펙과 기능을 만족시킨다면 미 국방부로부터의 수요가 어느 정도 보장되기 때문에 보다 많은 업체들이 UAV 개발에 뛰어들 기 때문에 전반적인 UAV 산업이 육성될 수 있었다. 이처럼 우리나라도 북한과의 대치상태 는 물론 주변에 여러 군사강국으로 둘러싸인 우리나라의 지정학적 위치에 걸맞은 UAV의 스 펙과 기능을 특정화 하여 국내에 공개하고 예상되는 수요규모 또한 산정하여 업체들의 연구 개발 참여를 활성화시켜야 한다. 또한 항공우주 산업체의 수효가 적은 우리나라의 상황으로 볼 때 신생업체의 창업 또한 지원해야 할 것으로 보인다. 무턱대고 신생업체의 창업을 지원 하기 보다는 대학 연구실을 기반으로 한 연구업체의 창업을 지원하여 자연스럽게 연구실과 기업을 연계하는 풍조를 조성한다면 연구자와 기업 간 상호호혜적인 안정적 취업과 고용이 이루어 질 수 있게 될 것이다. 위에 언급한 방안들의 통해 국내의 항공우주산업이 활성화되고 이들의 연구 성과로 인해 괄목할만한 UAV가 개발된다면 현재 미국의 업체들이 주도하고 있는 세계 UAV시장에 우리 나라가 진출하여 입지를 굳히는 것도 먼 이야기는 아닐 것이다 대학 연구실에 지원을 통한 연구 인력의 확보. UAV에 대한 프로젝트의 수를 늘리고 각 프로젝트의 연구비 규모를 늘려야 한다. 이번에 미국에 있는 여러 대학들을 견학하며 만난 한국인 유학생들은 유학을 오게 된 가장 큰 이유 가 하고 싶은 연구를 마음껏 수행할 수 있는 환경이 갖추어져 있기 때문이라고 했다. 또 우 리가 인터뷰한 국내 여러 교수님들의 말씀에 따르면 한국에서는 UAV 분야에 대한 프로젝트 가 매우 적고 연구비 또한 턱없이 부족한 실정이기 때문에 여러 대학들이 UAV의 연구를 시 작할 엄두를 못 내고 있으며 이미 연구하고 있는 연구실들도 지원이 매우 미비하여 어려움 을 겪고 있다고 한다. 이러한 국내실정 때문에 UAV를 연구하고자 하는 많은 학생들이 미국 18) 'USA's Unmanned Aircraft Systems Roadmap, '

42 이나 여타 외국으로 유학을 생각하고 있으며 이미 외국에서 유학하고 있는 많은 한국인 연 구자들이 우수한 연구결과를 내고 있다. 외국에서 우수한 성과를 이뤄낸 연구자들이 국내로 귀국한다면 크게 문제될 것은 없으나 그들은 꼭 국내에 취업하기 보다는 해외에서 보다 나 은 일자리를 찾으려 하고 있다. 이들이 외국에 취업한다면 우수한 한국인 인재들의 능력을 외국에 내주는 셈이 되므로 매우 안타까운 일이라고 생각된다. 따라서 국내의 대학 및 연구 시설에 대한 지원을 확충하고 다양한 프로젝트를 국가 주도적으로 추진한다면 수많은 연구 자들이 국내에서 연구하며 UAV 기술 향상에 이바지 할 수 있을 것이며 우리의 우수한 기술 이 국내외에 알려지면 연쇄적으로 이를 보고 많은 어린이들이 UAV 연구가로서의 꿈을 키워 가며 우수한 연구자의 맥을 이어갈 것이다

43 LG 글로벌 챌린저를 지원하기 위해 저희 팀원들은 한 학기 동안 많은 노력을 해왔습니다. 그렇게 노력을 할 수 있었던 것은 저희가 흥미를 갖고 있는 분야에서 배울 점이 많은 나라 에 직접 가서 견학을 할 수 있다는 점이 저희의 가슴을 설레게 만들었기 때문입니다. 기계 항공공학을 전공하는 저희로서는 무인항공기 분야에서 세계적으로 명성을 갖고 있는 Northrop Grumman, Aerosonde라는 회사와 Brigham Young University의 MAGICC 연구 실, Georgia Institute of Technology의 무인항공기 연구실, 세계 무인기 대회인 IARC 2008을 직접 찾게 된다는 것이 꿈만 같은 일이었습니다. 이러한 곳들을 방문하게 됨으로써 세계적 연구기관들의 연구 내용, 환경을 직접 확인할 수 있었고, 이 분야에서 미래를 만들 어가고자 하는 저희들이 더욱 더 열심히 노력함으로써 이들과 어깨를 나란히 할 수 있는 인 재가 되어야 한다는 목표 의식도 갖게 되었습니다. 그래서 이번 탐방은 잠재적인 기계항공 공학자인 저희들에게 미래를 구체적으로 구상하게 하는 좋은 기회가 되었다고 봅니다. 이번 탐방을 준비하면서 어려웠던 점은 무인항공기라는 국가 보안 산업에 포함되는 분야를 탐방 주제로 삼으면서 이와 관련된 연구 기관을 방문하려다보니 까다로운 보안절차가 뒤따 랐던 것입니다. 그래서 무인항공기 회사인 Northrop Grumman의 방문을 허가받는 데에 많 은 시일이 소요되었고, 원래 방문하기로 되어있었던 NASA 무인항공기 연구소가 저희 방문 일정을 같은 NASA 연구 센터에 있는 Aerosonde 회사 연구소로 넘기게 되기도 했습니다. 쉽지 않은 길을 선택했지만 그만큼 가치가 있는 경험을 할 수 있었기 때문에 방문을 위해 저희가 들였던 노력들이 의미가 있었다고 생각합니다. 더불어 저희가 탐방하려고 했던 곳들 이 무인항공기를 다루는 특수한 곳들이기 때문에 그 위치가 도시에서 떨어져 있기도 하여 교통이 불편했던 적이 있었습니다. 이러한 곳을 방문하기 전에 치밀하게 계획하지 못했던 점들이 이번 탐방에서 가장 아쉬운 점이었습니다. 이런 점들은 저희가 경험을 쌓을 수 있는 계기가 되었고, LG 글로벌 챌린저 후배들에게 조언을 주고 싶은 부분이기도 하였습니다. 마지막으로 저희 UAV Decipherers에게 꿈을 심어주고, 미래를 볼 수 있게 해준 LG 글로 벌 챌린저 2008에게 감사의 말을 드리고 싶습니다. 그리고 저희가 탐방을 하면서 도움을 주신 지도 교수님이신 김유단 교수님, 김현진 교수님, 박찬국 교수님, Randy Beard 교수님, 정동원 박사님, 허정 박사님, Northrop Grumman의 Gemma Loochkartt, Sherri Pineda, John Van Brabant, NASA의 April Davis와 이외에 많은 도움을 주셨던 분들께도 감사의 말을 드리고 싶습니다

44 참고 문헌 1. 박방주, 국산 연료전지 비행기 10시간 날았다, 중앙일보, 박희범, 항공우주 산업기반 조성 기지개, 전자신문, 송대섭, 장창민, T-50 양산 자신감 항공기 틈새시장 공략, 한국경제신문, 안영수, 항공우주산업의 2020비전과 전략, 산업연구원, 안오성, 고속 수직이착륙기 개발동향과 스마트무인기 개발산업, 항공우주산업기술동향, 임창호, 세계 무인기 산업동향, 항공우주산업기술동향, 전략물자관리원, 전략물자와 항공우주산업, 항공우주지 2008 여름호, 스마트무인기 개발 사업단 홈페이지, 한국 로봇 항공기 경연대회 홈페이지, 황수정, 최익현, 무인항공기 기술개발 동향, 항공우주산업기술동향, 황진영 외 7명, 항공우주산업개발 중장기 발전계획 수립, 한국항공우주연구원, Aerosonde 홈페이지, Association for Unmmaned Vehicle Systems International 홈페이지, Chris Kjelgaard, The Top 10 Unmanned Aerial Vehicles, Dynamics and Control System Laboratory 홈페이지, J.R. Wilson, UAV worldwide roundup 2005, Aerospace America, Jung, D. W. and Tsiotras, P., An experimental comparison of CMG steering control laws, AIAA Astrodynamics Specialist Conference and Exhibit, Providence, Rhode Island, 2004, AIAA Jung, D. W., Hierarchical path planning and control of a small fixed-wing UAV: Theory and experimental validation, Ph.D. thesis of Georgia Institute of Technology, 2007, KARI 뉴스, 항공우주연소식 제 60호, Maggic Lab 홈페이지, NASA Dryden Flight Research Center 홈페이지, Northrop Grumman 홈페이지, Procerus Technologies 홈페이지, Stephen A. C. et al., Unmanned aircraft systems roadmap , Office of the secretary of defense, Steven J. Zaloga et al., World Unmanned Aerial Vehicle Systems, Market Profile and Forecast 2008, Teal Group Corp., UAV forum 홈페이지,