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과제기본정보

소형 무인비행장치를 활용한 다중이용시설 사고예방 및 안전 확보 기술개발1년차

사업개요
사업개요에 대한 사업명, 분류코드(기술분류), 과제명, 주관연구기관, 총괄연구 책임자(성명, 소속, 전화번호), 총 연구기간, 당해연도 연구기간 정보제공
사업명 공공혁신조달연계 무인이동체 및 SW플랫폼 개발 과제번호 19DPIW-C153787-01
국가과학표준분류 1순위 기계 | 항공시스템 | 달리 분류되지 않는 항공시스템 적용분야 기타 산업
2순위 과학기술과인문사회 | 생명/의료윤리 | 달리 분류되지 않은 안전사회/재난관리 실용화대상여부 실용화
3순위 None | None | None 과제유형 개발
과제명 소형 무인비행장치를 활용한 다중이용시설 사고예방 및 안전 확보 기술개발
주관연구기관 주식회사 위즈윙
총괄연구 책임자 성명 문명기
소속 주식회사 위즈윙 직위 개발본부장
전화번호 070-5153-4208 FAX 032-232-5705
총 연구기간 2019-06-01 ~ 2021-05-31
당해연도 연구기간 2019-06-28 ~ 2020-03-27

(단위:원)

년도별 정부출연금, 기업부담금, 계 정보제공
년도 정부출연금 기업부담금
현금 현물 소계
1차년도 507,000,000 17,064,000 153,576,000 170,640,000 677,640,000
과제기본정보의 연구개발개요, 최종목표, 연구내용 및 범위 정보제공
연구개발개요 ○ 공공혁신조달 연계 화생방 탐지용 무인이동체 및 SW플랫폼 개발
- 공공 수요를 바탕으로 한 고성능의 무인이동체 기술, 장비(HW 및 운용SW)를 개발하고, 상용화하여 공공조달과 연계함으로써 무인이동체 산업 활성화 촉진
- 정부부처 및 산하기관의 공공임무를 수행하는 “무인이동체 및 임무시스템”을 중심으로, 공공조달을 위한 성능시험평가 및 품질평가, 공통임무 SW, 공공활용을 위한
운용 기술 간의 유기적 개발을 추진
- 공공수요 무인이동체 및 임무시스템을 수요처, 공공 연구개발기관, 국내 전문중소기업 등이 참여해 협력 개발하고, 최종산출물을 조달청 우수조달물품 제도로 연결함
으로서 연구개발 전주기에 걸친 효율성 극대화
○ 소형 무인비행장치를 활용한 다중이용시설 사고예방 및 안전 확보 기술
○ 연구개발 필요성
- (다중이용시설 사고예방에 특화된 기술미흡) 현재 상용화된 무인비행체는 다중이용시설 사고예방 및 안전 확보 업무 수행에 미흡함
- 드론 발전 속도 대비 임무장비 활용, 후방산업 지원 시스템이 미비
- 임무수행 전, 임무수행 후 후방산업 지원시스템 장비 및 운용의 비효율성
- 무인비행체의 운용 편의성 과 임무장비와 연계한 생산적인 임무수행 시스템 구축
- 특히 지상통제시스템과 무인비행체, 임무장비 이동, 보관, 운용 통합 스테이션 구성
○ 사용 용도
- 인명 및 공공시설 사고 예방 및 안전 확보 업무
- 다중 이용시설, 공공장소에서 방사능, 화학·생물학적 위험물질에 탐사 및 실시간 정보 제공
- 접근이 어려운 지역이나 장소에 신속한 임무 수행
○ 공공혁신조달연계 무인이동체 기술개발사업 필요성
- 무인이동체 개발 기업들은 공공시장 규모 및 접근성 등의 문제로 투자를 기피하므로, 정부가 공공혁신조달(PPI)를 통해 초기 공공시장을 제공하여 기업들의 적극적인
참여를 유도하고, 정부투자가 필요한 기술 분야는 정부 지원을 통해 공공수요 충족과 함께 산업 육성의 발판을 마련할 수 있음
- 과기부와 조달청은 기술개발과 공공조달의 연계를 통한 기술혁신의 가능성에 주목하고, 급격한 시장 확대가 예상되는 무인이동체 산업의 선도적 육성을 위하여 상호
업무협약을 체결(’16.9.8)
- 공공수요과제는 기술개발 지원 완료 후 수요부처가 공공구매를 추진하여 초기시장을 창출하는 사업으로 스웨덴, 영국 등 선진국을 중심으로 발달하고 있는 공공혁신
조달(PPI)의 사례임
- 기술개발 및 성능검증이 완료가 되어 공공조달로 연계가 된다면, 수요자는 맞춤형 제품을 공급받을 수 있고, 공급자로서는 시장 수요 확인을 통한 안정적 R&D 투자를
할 수 있다는 강점이 있음
- 특히, 조달청의 우수조달물품으로 등록될 경우, 국내외 바이어들에게 품질보증 효과가 있으며,이를 통해 고부가가치 무인이동체 임무시스템을 확보
- 단순 무인이동체가 아닌 무인이동체 + 임무장비 + 데이터 처리 소프트웨어를 통합 개발
- 가격경쟁력만으로는 중국 기업들과 경쟁이 어렵고, 차별화된 제품 개발을 통해 향후 특화된 임무 시장을 중심으로 해외시장 개척 가능
- 무인이동체의 공공활용과 민수 상업적 활용이 증가함에 따라, 사고를 예방하고 산업성장을 동시에 견인하기 위한 시험평가 체계 구축이 필수
- 공공 및 상업 운용을 위한 무인이동체는 원격 조종 미숙, 기계 오작동, 주파수 혼선 등으로 인한 충돌과 추락위험에 대한 안전성능 입증이 필요
- 공공수요 기반 무인이동체의 개발 요구도에 대해 운용성시험을 통한 성능 검증이 필요하며, 성능시험을 통한 실증평가 외에 외부환경의 영향이 적고 종합적인
성능안전 평가를 위한 시험항목 발굴 및 평가 방안 수립 필요
- 상시적인 무인이동체 성능 시험과 외부환경의 영향을 최소화한 상태에서의 성능 데이터베이스 구축 필요
- 운용 요구도 및 임무선도를 반영하여 장기간 활용에 따른 내구성 평가 도입 필요
- 정량적인 개발 요구도 만족 여부와 함께 수요처에서의 실질적인 활용성을 높이기 위한 운용성 관련 평가 항목 필요
- 공공시장이라는 동일한 도메인에 속하면서 부처 별로 상이한 무인이동체에 탑재되는 SW의 품질을 향상시키고, 공통으로 적용되는 임무 SW의 개발 효율을 높이기
위해 공통임무SW 플랫폼을 정부 주도로 기업들에게 제공할 필요가 있음
- 공공임무용 무인이동체 시장은 대표적인 다품종 소량 생산 분야이며, 인증된 임무SW모듈을 사용함으로써 기업의 개발 부담을 줄이면서 성능이 보장된 시스템SW를
활용할 수 있는 기반 기술
- 공통임무SW 모듈 개발과 함께 지원 플랫폼을 함께 개발함으로써, 다양한 임무SW로 확장 가능하며, 향후 다수 이종 무인이동체 연계 및 국가 차원에서의 관리가
용이함
최종목표 ○ 국제여객터미널 등 항만의 다중이용시설(실내,외) 안전사고 예방을 위해 위험물체 주변 상공에서 일정시간 동안 호버링하며 저소음 비행 기술하는 무인비행장치 및
기술개발
- 운용 편의성을 위한 Auto Folding 스타일 Ducted propeller 무인비행체
- 임무별 장비 탈부착 시스템 및 구성 최적화
EO/IR 장비 with 3-axis gimbal
Lidar
경보기
방송장비
Around View System
○ 탈부착형 화생방 통합 탐지 시스템
- 탐지 센서 구성
가스 탐지 센서 (불화수소 등)
방사능 탐지 센서 (감마선 등)
화학작용제(CWA) 센서 (VX 등)
독성혼합물(TIC) 센서 (사린 등)
생물학적 위험물질 센서(비소 등)
- 탐지데이터 실시간 LTE 무선전송 모듈 개발
- 상황인식, 분석 플랫폼 SW 개발
- 탈부착용 센서 홀더
○ 운용편의성 및 이동편의성을 고려한 지상운용시스템 개발
- GCS와 연계한 탑재식 정밀 이착륙 플랫폼
- 무인비행체와 임무장비 보관, 정비, 탈부착 작업 공간
- 비행 관련 정보 실시간 GCS 송, 수신 및 연계한 중앙통제실 송, 수신
연구내용 및 범위 ○무인비행체
- 해풍에 강한 드론구조
. 헥사콥터 구조의 강력한 추진력
. 해풍에 강한 드론 측면 유선형 구조
- 운용 편의성을 위한 접이식 형태 (폴딩 구조)의 무인비행체
- 안전성 확보를 위한 듀얼 배터리
- 호버링 SW가 강화된 무인기 비행체 멀티콥터 형태
- 임무장비 탈부착 시스템
- 전방위 비전센서 (GPS 수신이 어려운 환경)
- Around View Monitoring
- 임무 교대 및 연속성을 위한 복수 무인비행체 운용시스템
○탐지 센서 체계
- CBR(독성화합물, 생물 위험물, 방사능) 탑재 센서 경량화
- 드론탑재 센싱 데이터 장거리 무선전송장치
- 임무장비 탈부착 구조
- 지상용 데이터수신 및 상황인지/시스템
. 센서 데이터 DBMS (위치별, 시간별 DB 실시간 구축)
. 맵 기반 상황 시현
. 위험수치 초과 지역 경보발생 및 상황전파
. 사고예방 및 안전 대응 조치
○비행제어시스템
- 제자리 비행, 자동 경로비행
- Home To Return
- 수직 이착륙
- 충돌회피 기능
- 임무장비 탈부착 시스템
○지상 운용 시스템
- 중앙통제시스템 과 연계한 실시간 정보 공유
- 지상통제시스템 (GCS)
- 임무장비 운용시스템
- 야간/시계제한 비행 기술
- 탑재 장비 제어 기술
- 상황인식 및 영상 분석(방사능, 화학적 위험 물질 탐지)
- 방송 안내 or 경광등, 싸이렌 컨트롤
- 지상통제실 과 도킹스테이션을 연계한 효율적인 시스템 구성
. 리프트식 정밀 이착륙 플랫폼 신속한 임무교대
. 비행체 정비, 배터리 교체등 작업실
. 임무장비 보관, 관리, 정비실
. 임무별 장비 탈부착 가능 공간
. 드론 기체 오염 시 별도 폐기함으로 착륙 유도하여 오염물 안전폐기
ㅁ임무영역
- 반경 5km이상
- 임무면적 5km2 이상
- 탑재장비 부착 무인비행체
- 지상운용 시스템
- Multi 중계기
ㅁ 비행체 요구도
- 실외용
. 비행속도 : >= 10m/s
. 운용고도 : <= 140m
. 체공시간 : >= 30min
. 임무중량 : >= 5kg
. 임무반경 : >= 5km
. 임무면적 : >= 5km2
. 제자리비행/수직이착륙기술
- 실내용
. 비행속도 : >= 5m/s
. 운용고도 : <= 30m
. 체공시간 : >= 30min
. 임무중량 : >= 3kg
. 임무반경 : >= 1km
. 임무면적 : >= 1km2
. 제자리비행/수직이착륙기술
ㅁ임무장비
. EO/IR, Thermal Camera
. Lidar
. 경광등
. 110dB 고출력 방송장비
. 방사능 탐지기
. 화학.생물학 위허물질 탐지기
. 가스탐지기
건설기술연구개발사업 주요내용
건설기술연구개발사업 주요내용의 구분, 연구개발목표, 연구개발 내용 및 방법 정보제공
구분 연구개발목표 연구개발 내용 및 방법
1차년도 - 주관연구기관 : (주)위즈윙
○ 시스템 요구사항 분석 및 설계
○ 수요기관 요구도를 반영한 무인비행체 기체 및 기술 개발
. 비행속도 : >= 10m/s
. 운용고도 : <= 140m
. 체공시간 : >= 30min
. 임무중량 : >= 5kg
. 임무반경 : >= 5km
. 임무면적 : >= 5km2
. 제자리비행/수직이착륙기술
○ 임무장비 사양 확정, 탑재 시스템 탈부착 구조 설계 및 시작품 제작

- 공동연구기관 1 : 엔비노드주식회사
○ 방사능, 화학·생물학적 위험물질 탐지 시스템 구성
○ 드론의 위치별 센서 탐지결과 무선전송 및 지상 실시간 모니터링

- 공동연구기관 2 : (주)신우티앤씨
○ 운용편의성 및 이동편의성을 고려한 지상운용시스템 개발
- 주관연구기관 : (주)위즈윙
○ 무인비행체 기본 설계 및 1차 시제품
- 운용 편의성을 위한 접이식 형태(폴딩 구조)의 무인비행체
. Servo Motor 장착 접이식 장치
. Hexa Copter 형식에 자동 접이식 구조
- 비행체 사이즈
. 비행시 펼친 규격 : ø1400 * 700mm
. 착륙시 접힌 규격 : ø1200 * 700mm
- 안전성을 높이고, 이동 보관의 편리함을 위한 Ducted Propeller 구조
- 임무장비별 탑재 방법 및 Lay out 설계, 시작품 제작
- 고강도 경량 Full Carbon Fiber 성형 구조물
- 고내풍성의 메인프레임 형상 적용
○ 무인비행체 통신 및 자율항법 비행제어 시스템 개발
- Pixhawk 기반 자율항법 비행제어
○ 임무장비 사양 확정, 탑재 시스템 탈부착 구조 설계 및 시작품 제작
- 탈부착 임무장비 구성
. 고정밀 3-axis Gimbal
. Around View Monitoring System
. 경광등, 싸이렌
. 고출력 방송장비
. EO 장비 / 광학 주. 야간 적외선 / FHD급 영상 공용 사용 장비
. Lidar 장비
. 방사능, 화학작용제(CWA), 독성 혼합물(화합물) (TIC) 탐지 센서
○ 환경시험 및 임무성능 시험
- 환경 시험 : 공인 기관 시험 장비 ( 공인 시험 기관 )

- 공동연구기관 1 : 엔비노드주식회사
○ 방사능, 화학·생물학적 위험물질 탐지 시스템 구성
- 방사능 탐지 센서
- 화학?생물학적 위험물질 탐지 센서
. 하향풍(와류)을 벗어난 곳 탐지
. 오염지역 드론 직접 탐지
- 탐지 측정 정보 실시간 전송
○ 탐지 측정 정보 전송 장치
- 드론의 위치별 센서 탐지결과 무선전송
- 지상 실시간 모니터링

- 공동연구기관 2 : (주)신우티앤씨
○ 운용 및 이동편의성을 고려한 지상운용시스템 개발
- 지상통제실과 도킹스테이션을 연계한 탑재식 플랫폼 Lay out
. GCS 화면 구성 및 내부 구조 설계
. 임무 연속성 위한 Double 도킹 스테이션
. 리프트식 정밀 이착륙 플랫폼
. size : 4,500 x 2,500 x 2,500(mm)
연구성과 기술적 기대성과 ? 기술적 측면
- (화생방 재난 신속대응)
방사능, 화학물질 환경 실태 조사의 신속한 대응 및 실시간 정보 공유의 길 확보

- (임무 파생형 개발 창출)
공공분야 무인기 공통플랫폼 및 기본·특화 임무장비 파생형 개발
* 재난·치안 및 기타 공공분야 수요에 맞추어 공통플랫폼을 기반으로 파생형 개발 가능

- (피해추산 기술개발)
대형 재난·지해 피해 지역의 위치기반 영상관측 및 시간경과별 피해추산 기술 확보

- (무인 원격 측정기술 발전 가속화)
현장요원 접근이 곤란한 방사능. 유해화학물질 유출 현장의 무인측정기술 확보

- (재난 대책 기술 개발)
국가 재난 조기탐지 및 진행·복구상황 실시간 모니터링 체계 구축
* 기존의 유인화된 재난현장 정보 획득방식에서 탈피하여 이동형 무인화 실시간 정보획득
* 공공분야 무인기 운용기반 확립 및 재난·치안 대응용 무인기 상시 운용체계 구축 및 운영

- (재난·치안용 무인기 고도화)
재난·치안용 무인기 및 임무장비·SW 제품군 확보
* 재난·치안 수요·활용부처 운용요구도 조사·분석을 통한 맞춤형 무인기 융합시스템 확보

- (기술 호환성 기술 도출)
다부처 사업으로 다양한 시스템에 적용될 공통핵심기술을 개발함으로써 시스템간의 호환성 및
관련 표준화 기술을 효과적으로 확보
사회 경제적 파급효과 ? 경제, 산업적 측면
- 다중이용시설 사고예방 및 안전 확보 임무 수행용 무인비행체 지원을 위한 지상운용 장비, 임무장비 등 후방산업 활성화에 기여

- 후방산업 활성화는 새로운 산업군과 신규인력 고용창출 군을 형성하는데 큰 역할 예상

- 방사능, 화학 위험물질 조기 탐지 및 확산 양상 실시간 파악 등으로 재난 억제 및 피해 복구 비용 최소화

- 무인비행체를 활용한 방사능, 화학물질 사고 예방 및 대응으로 국민 안전을 제고하고, 안전한국 및 국가안전지수 선도국 실현에 기여

- 세계 최고수준인 국내 이동통신기술을 무인기 통신기술 개발에 적용하고, 무인기 ICT 연구개발을 주도하고 있는 해외 선진기관과의 국제협력을 통해 전 세계 무인기 ICT 시장 주도 가능

- 무인기 통합 운용 기술 개발은 무인로봇 운용에서도 중요 역할, 산업 전반에 걸쳐 시설의 효율적 운용 및 가치 창출에 기여

- 무인기의 등급별 통신, 안전운항, 운영관리 HW 및 SW의 플랫폼화로 기술의 활용도를 극대화하고 전략 상품화 추진 가능
활용방안 ? 현장적용 방안
- 개발 단계부터 수요처의 Needs 파악 및 개발 과정 및 정보 공유
- 사용자와 경험자의 의견 반영 및 시연회 참석 결과 분석 대응
- 가상 현장 구성, 지상시험, 비행시험, 임무시험 자체 실시
- 1세부 총괄기관과 연계한 지상시험, 비행시험, 임무시험 실시
- 수요처 요구도를 충족하는 무인비행체, 지상운용장비, 임무장비 성과물 목표 달성
- 예상 수요처 적용 현장 실증 시험 및 Monitoring

? 활용 분야
- (다중이용시설 사고 예방)
공공장소 등 사람이 많이 모이는 장소 및 시설에 방사능 및 화학위험 물질 사전 탐지 및 조치
위험 물질 누수 또는 치안 문제 발생시 실시간 모니터링 및 대피 안내 또는 위험 경각심 고취

- (치안 및 수색)
접근하기 어려운 지역(산악지형, 해안가, 절벽 등) 및 실종자 발생 시 복잡한 환경 (도심이나 실내)에서 신속하고 정확한 수색이 가능하도록 드론에 고화질
광학ㆍ적외선 카메라를 탑재하여 수색

- (재난 대응)
재난재해 현장은 고온, 정전, 통신 불능 등 극한 환경인 경우가 많아 특화된 무인이동체와 임무장비가 요구되며 무인이동체는 화재 발생 지점에 더 근접할
수 있고, 구조물 위험 요소 탐지, 공간정보 획득, 위험 환경 분석을 통해 붕괴 위험이 있거나 질식 가능성이 있는 상황에서도 과적으로 활용

- (환경)
야생동물 관리 및 보호를 위해 멸종 위기 동물의 경우 생태환경을 파악하고, 백신 투여 등에 소형 무인항공기 활용 중. 무선 추적 시스템을 통한 위치 및 이동경로 파악하고, 농작물 과 민가 피해 동물의 경우 사전에 차단하는 임무에 사용
- (과학 및 기상)
무인이동체는 심해저, 고고도와 같은 극한 환경에서 운용 가능하기 때문에 해양, 화산, 지질, 대기 등 다양한 과학탐사와 태풍추적, 대기오염 감시 등 기상관측 목적으로 활용

- (교통인프라 안전 모니터링)
대형 교량 및 철도의 경우 대부분 높은 고도에 위치하고 있어 안전사고 발생 우려와 함께 점검효율이 낮은 문제가 존재. 구조물의 균열 혹은 내부 부식의 판독을 위해 무인이동체가 활용

- (에너지인프라 점검 및 보수)
원유 및 천연가스 시추탑, 고압 송전탑 등과 같이 사람이 접근하기 힘든 위치에 있는 시설물들에 대한 유지보수와 송전선 및 송유 파이프라인 등의 장거리 시설물들에 대한 원격 점검

- (국토 공간정보 구축)
무인항공기를 활용한 영상촬영은 유인항공기 촬영, 위성영상, 직접 촬영에 비해 높은 경제성을 가지고 있으며, 짧은 시간 내에 인프라 모니터링 및 정보 구축이 가능하기 때문에 도로, 고속도로, 철도 등의 장거리 구간 및 해안선 등의 광역 공간 등에
활용

- (통신 타워 점검 및 보수)
무인항공기를 이용하여 통신 타워와 설치된 안테나 등시설과 장비를 점검하고 보수하는 용도

- (통신 네트워크 최적화)
통신 및 방송사업자는 자신들의 네트워크 시스템에 대해 지리학적인 영향, 지역에 따른 성능변화 그리고 안정성 등에 대해서 수시로 점검하여 평가함. 너무 높거나 멀어 사람이 측정하기 곤란한 곳에는 드론을 이용하여 통신·방송 기지국 품질을 측정
할 수 있고, 드론을 이용하여 도시지역의 건물 높이와 거리에 따른 전파특성 변화를 측정하고, 송신탑, 철탑 등 사람 접근이 어려운 지역에 설치된 전파원의 품질 측정

- (통신망 구축)
무인이동체로 통신망을 구축하여 미래에는 사용자의 밀도가 낮은 지역에서는 무인이 동체가 영구적으로 또는 임시적인 라디오, TV, 인터넷용 전파 통신 신호 기지국 같은 역할, 대규모 공공행사나 국가 재난시에 활용
핵심어
핵심어의 구분, 핵심어, 핵심어1~핵심어5 정보제공
핵심어 핵심어1 핵심어2 핵심어3 핵심어4 핵심어5
국문 무인비행체 화생방센서 원격센싱 상황인지체계 위험 물질
영문 Unmanned Air Vehicle CWA,TIC,CBRN Remote sensing Situation awareness system Harzardous Material
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