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과제기본정보

항공용 다변측정감시기술(MLAT)를 이용한 헬기 등 저고도항공기 위치감시시스템 개발1년차

사업개요
사업개요에 대한 사업명, 분류코드(기술분류), 과제명, 주관연구기관, 총괄연구 책임자(성명, 소속, 전화번호), 총 연구기간, 당해연도 연구기간 정보제공
사업명 국토교통기술사업화지원 과제번호 20TBIP-C155915-01
국가과학표준분류 1순위 원자력 | None | None 적용분야 제조업(전자부품,컴퓨터,영상,음향 및 통신장비)
2순위 농림·수산 | None | None 실용화대상여부 비실용화
3순위 화학공정 | 촉매제조 기술 | None 과제유형 개발
과제명 항공용 다변측정감시기술(MLAT)를 이용한 헬기 등 저고도항공기 위치감시시스템 개발
주관연구기관 (주) 우리별
총괄연구 책임자 성명 김수홍
소속 (주) 우리별 직위 전무
기관 대표번호 031-980-7500 FAX 031-985-6744
총 연구기간 2020-04-27 ~ 2022-12-31
당해연도 연구기간 2020-04-27 ~ 2020-12-31

(단위:원)

년도별 정부출연금, 기업부담금, 계 정보제공
년도 정부출연금 기업부담금
현금 현물 소계
1차년도 360,000,000 19,386,000 174,461,000 193,847,000 553,847,000
과제기본정보의 연구개발개요, 최종목표, 연구내용 및 범위 정보제공
연구개발개요 항공용다변측정감시기술(MLAT를 이용한 헬기 등 저고도항공기 위치감시시스템 개발
- 한국 지형에 적합하도록 소형 수신기 및 질문기를 개발하여 대규모 설치 시 경제성을 확보하도록하며
- 저고도 항공기별 위치 탐지 및 추적 프로그램을 개발하여 항공사 등에 보급할 수 있도록 하며
- 드론 탐지 및 윛 추적프로그램을 개발 검증하여 군 드론봇전투단단 등에 보급할 수 있도록 하며
- 비행훈련 지원프로그램을 개발하여 비행훈련원 등에 보급할 수 있도록 한다.
최종목표 항공용 다변측정감시기술(MLAT)를 이용한 헬기 등 저고도항공기 위치감시시스템 개발
- 한국 지형에 적합하도록 수신기/질문기 소형화 개발
- 구성시스템간 정보교환을 위하여 LTE 이동통신망을 이용하는 MLAT 시스템
- 헬기 등 저고도항공기별 위치감시추적프로그램 개발
- 항공용 트랜스폰더가 장착된 드론의 식별 및 위치 추적 감시프로그램 개발
- 비행 훈련 항공기의 위치정보등을 제공할 수 있는 비행훈련지원용 프로그램
- 수신기,질문기 제품 규격화
연구내용 및 범위 1. 수신기/질문기 소형화 개발
- 요구사항 정의
- 기구물 설계 제작
- 구성품(수신기 내부 모듈, 안테나, 전원장치) 소형화 설계, 제작,단위시험
- 기능 및 특성 시험 실시
- 수신기 및 질문기 소형화 현장 적용 시험 및 추가 제작
- 수신기 및 질문기 환경시험 및 전자파 적합성 시험 실시

2. LTE이동통신망을 이용하는 MLAT시스템
- LTE망 활용한 MLAT 시스템 구축 및 현장적용시험
- LTE망 이용 시 Data 전송 지연이 중앙처리장치에서 TDOA 계산에 영향 여부 확인
- 처리가능한 최대 전송 시간 확인
- 광전송방식, 마이크로웨이브전송방식, LTE방식간 전송지연 및 영향 측정
- 데이터 전송 지연 발생 시 처리 대책 수립 및 적용 시험
- 수용 가능한 Data 전송지연 규격 설정

3. 항공기별 위치감시추적 프로그램
- 요구 사항 정의
- 설계 규격 결정
- 장치와의 인터페이스 규격 결정
- GUI화면 설계
- 위치감시 추적 프로그램 설계
- 위치감시 추적 프로그램 구현 및 시험
- 군용헬기 감시용 Test Bed 구축 및 현장 시험
- 기 개발된 통합감시시스템의 항적현시부 결과물 활용
- 항공기를 선택하여 선택된 항공기의 위치 및 비행경로를 표시할 수있도록 프로그램 개발
- 선택된 항공기의 비행기록을 별도로 저장할 수 있도록 개발
- 원격지에서도 항공기별 위치 및 비행경로를 획득할 수 있는 원격모니터링 시스템 개발

4. 드론 감시프로그램
- 요구 사항 정의
- 설계 규격 결정
- 장치와의 인터페이스 규격 결정
- GUI화면 설계
- 드론 감시프로그램 설계
- 드론 감시프로그램 구현 및 시험
- 드론 식별 기능, 드론 ID비교기능 구현 및 시험
- 드론 위치 및 비행 경로 표시 기능구현 및 시험
- 드론 위치 정보 및 ID정보 전달 기능구현 및 시험
- 드론 감시용 Test Bed 구축 및 현장 시험
- 시범 운용

5. 비행훈련 지원용 프로그램
- 기 구축된 태안비행장의 Test Bed에서 출력 Data을 이용하여 비행훈련 지원용 프로그램 개발 및 현장 적용 시험
- 시범운용

6. 제품 규격화
- 소형 수신기 제품규격화 자료 작성
- 소형 질문기 제품규격화 자료 작성
- 시스템 규격서 작성
- 시스템 국문,영문 Catalog 제작
- 홍보용 동영상 제작
- 각종 Manual 제작(국문,영문)
. 설치운용메뉴얼, 사용자 매뉴얼
건설기술연구개발사업 주요내용
건설기술연구개발사업 주요내용의 구분, 연구개발목표, 연구개발 내용 및 방법 정보제공
구분 연구개발목표 연구개발 내용 및 방법
1차년도 1) 수신기 및 질문기 소형화 설계,제작,단위시험
2) LTE망 활용한 MLAT 시스템 구축 및 현장적용시험
3) 위치감시 추적 프로그램 설계
4) 드론 감시프로그램 설계
1) 수신기 및 질문기 소형화 설계,제작,단위시험
- 요구사항 정의
- 기구물 설계 제작
- 구성품(수신기 내부 모듈, 안테나, 전원장치) 소형화 설계, 제작,단위시험
- 기능 및 특성 시험 실시

2) LTE망 활용한 MLAT 시스템 구축 및 현장적용시험
- LTE망 이용 시 Data 전송 지연이 중앙처리장치에서 TDOA 계산에 영향 여부 확인
- 처리가능한 최대 전송 시간 확인
- 광전송방식, 마이크로웨이브전송방식, LTE방식간 전송지연 및 영향 측정
- 데이터 전송 지연 발생 시 처리 대책 수립 및 적용 시험
- 수용 가능한 Data 전송지연 규격 설정

3) 위치감시 추적 프로그램 설계
- 요구 사항 정의
- 설계 규격 결정
- 장치와의 인터페이스 규격 결정
- GUI화면 설계

4) 드론 감시프로그램 설계
- 요구 사항 정의
- 설계 규격 결정
- 장치와의 인터페이스 규격 결정
- GUI화면 설계



연구성과 기술적 기대성과 ○ 한국지형의 특성에 적합한 수신기 및 질문기 개발
- 한국의 특성에 적합하도록 수신기의 수신가능 범위 및 질문기의 송출 가능 범위를 축소하여 제품을 소형화 한다.
- 헬기, 경량항공기 등 저고도 항공기인 겨우 대부분 항공감시레이더의 음영지역으로 비행한다.
- 우리나라는 산이 많고 도시화되어 있어 음영지역이 많이 발생
- 이러한 음영지역을 해결하기위해서는 다수의 수신기 및 질문기를 설치해야하나
- 대부분의 장비가 외산장비로 구매비용, 설치비용, 유지보수비용이 높다.
- 현재 상용화된 제품의 송수신범위는 넓게 설정되어 있으나 한국지형에는 과도함.
- 이에 따라 송수신범위를 일정 범위 안으로 제한하면 제품의 크기를 줄일 수 있음.
- 제품의 크기를 축소하면 생산원가를 낮출 수 있으며
- 휴대용, 기동형으로 구성 가능 하며
- 전선 지주, 가로등 지주, 송배전탑, 이동통신기지국 등 다양한 환경에 설치 가능함.
- 소형화하고 경쟁력 있는 제품단가로 공급하면 동일한 비용으로 다수의 지역에 설치하여 음역지역을 해소할 수 있다.
- 획득 비용: 외산 제품 대바 52% 수준
- 설치 비용: 실외장비의 크기 및 무게를 축소하여 다양한 형태의 거치대에 설치 가능, 약 30% 이상 비용 절감 효과
- 유지보수 비용: 국산 제품, 국내 연구인력이 개발 외산 장비 대비 50%이상 비용 절감 예상(외산 인 경우 1회 출장비가 일천만원 정도 요구됨)

○ LTE 이동통신망을 활용하는 시스템 개발
- 시스템 구성 상 수신기 및 질문기는 다수의 원격지에 설치되어 중앙처리장치와 통신을 한다.
- 현재 이러한 통신망를 광전송망 또는 마이크로웨이브망을 사용하고 있다
- 광전송망인 경우 원격지에 전송장비 및 전송선로를 구축해야한다.
- 마이크로웨이브 망인 경우 1:1 통신으로 LOS(Line of SIght)가 보장되어야 한다.
- 마이크로웨이브 망 역시 원격지에 전송장비를 설치하여야 한다.
- LTE이동통신망을 사용하는 경우는 소형 LTE통신모뎀을 수신기 및 질문기에 수용하는 것으로 통신이 가능하다
- LTE이동통신망을 사용하는 경우 광전송선로 구축 및 광전송장비 구축이 불필요하게 되어 구축비용을 절감할 수 있다.
- 또한 LTE 통신이 되는 지역에 수신기등을 설치할 수 있어 산악지역, 해안지역 등에도 용이하게 설치 할 수 있다.

○ 가격경쟁력을 갖는 시스템 개발
- 현재의 항공감시시스템은 주로 항공관제용으로 관제사를 위하여 사용되고 있다.
- 그러나 헬기등을 운영하는 군 비행장, 저고도항공기가 주로 비행하는 훈련용비행장 등에는 항공감시장비가 설치되어있지 않다
(주로 가시 비행 및 무전통신 이용)
- 대부분의 항공감시시스템은 구매비용, 구축비용 , 유지보수 비용이 고가인 관계로 구축이 용이하지 않다.
- 가격경쟁력있게 시스템을 개발하여 적은 예산으로도 항공감시체계를 구축할 수 있도록 한다.
- 획득 비용: 외산 제품 대비 52% 수준
- 설치 비용: 실외장비의 크기 및 무게를 축소하여 다양한 형태의 거치대에 설치 가능, 약 30% 이상 비용 절감 효과
- 유지보수 비용: 국산 제품, 국내 연구인력이 개발 외산 장비 대비 50%이상 비용 절감 예상(외산 인 경우 1회 출장비가 일천만원 정도 요구됨)

○ 드론 식별 감시가 가능한 시스템 개발
- 드론 탐지 및 방호시스템과의 연동이 필요함
- 기존 드론 탐지 시스템은 주로 지상감시레이더, 카메라(열상,주간) 및 RF신호 수신기등로 구성되어 있으나 드론의 ID정보를 획득할 수 없다.
- 아군의 드론과 적군의 드론을 구별할 수 있는 수단이 필요하며, 인증된 드론에 대해서는 비행을 허가 할 수 있어야 한다.
- 군에서는 드론봇전투단을 만들어 이미 수십대의 드론을 구매하여 훈련 중이다.
- 아군과 적군의 드론을 구분할 수 없다면 드론 방호 체계가 제 역할을 수행할 수 없다.
- 드론용 드론용 트랜스폰더를 탑재하도록하고 MLAT시스템에서 드론의 ID를 검출하여 피아를 식별하고 비행이 허가여부를 비교하여 드론 감시체계 및 드론 방어체계로 정보를 전달한다
- MLAT시스템의 탐지범위가 드론 감시체계의 탐지범위보다 넓으므로 접근하는 드론을 드론감시체계 보다 미리 탐지 식별이 가능한

○ 비행훈련 지원용 프로그램 개발
- 대부분의 저고도항공기의 사용자는 훈련 목적으로 비행한다.
- 현재 비행 훈련 시 항공기의 위치를 파악하여 수단이 제한되어 있다
- 이 시스템을 이용하면 항공기의 현재 위치 뿐 만 아니라 비행경로 등의 정보를 제공 할 수 있다
- 비행 훈련 시 필요한 항공기의 위치 정보를 사용자의 요구사항에 따라 가공하여 제공함으로서 훈련의 효과를 높일 수 있다.
사회 경제적 파급효과 ● 헬기,저고도항공기의 위치를 감시 추적할 수 있도록 하여 항행안전에 도움
● 비행훈련 지원프로그램 개발을 통하여 비행훈련 관리가 용이
● 기존 항공감시 기술인 레이더 기반 감시시스템과 비교하여 구축/유지보수 비용이 저렴하면서 성능이 우수한 시스템 기술 개발.
● 지금까지 항공감시용 항행시설은 완제품 형태로 전량도입 했지만, 국내 핵심기술을 통해 비 레이더 항공감시 기술의 자립은 물론 기술 선진국인 미국/유럽 수준의 기술 경쟁력 확보.
● 본 연구개발로 항공 운송 분야에서는 지연율 감소, 교통량 증대, 출.도착 항공기의 최소 간격 유지, 저 시정 상태 전천후 운항 실현, 안전도 증가, 사용자 비용 감소, CO2 배출량 감소, 연료 절감, 공역. 공항 수용능력 개선, 저고도 항공 교통안전성 증대 등이 기대됨.
● 국내 인프라 독자구축 및 운용 실적과 선진국 수준의 기술 경쟁력을 기반으로 해외시장 진출을 통한 관련 산업 활성화.
● 본 연구개발은 기술자립을 통하여 수입 감소, 수출 증진 효과, 관련 산업 및 유관 산업 발전에 기여, 신규 일자리 창출에 기여, 차세대 항행시스템 확대 구축 시 용이, 항공기 탑재 장비 개발 용이성 증대 등의 산업적인 파급효과가 있음.


○ 기술개발에 따른 기대성과
- 다변측정(MLAT) 시스템은 기존의 레이더 기반 감시시스템 대비 기능 및 성능이 우수하여 항공안전성 제고는 물론 구축 및 운용유지 비용이 크게 절감됨.
- 개발된 시스템은 공항지면, 항로, 접근 관제를 위한 감시시스템 사용하는 것은 물론 수직분리기준축소를 위한 정밀고도감시, 수평활주로 정밀감시 및 ADS-B데이터 유효성 검증 등에 다용도로 활용 가능함.
- 국내 핵심기술 개발을 통해 비레이더 항공감시 기술의 자립은 물론 기술 선진국인 미국/유럽 수준의 기술 경쟁력 확보
- 국내 항공감시 인프라를 독자적으로 구축하고 국내 운용실적과 선진국대비 가격 경쟁력을 기반으로 해외시장 진출을 통해 관련 산업 활성화

○ 국내 개발에 따른 효과
- LAM 국내 개발에 따른 상업화시 해외 업체의 국내 독점화 견제 및 수입대체 효과 발생

○ 국산화 후 해외수출에 의한 경제적 효과
- 우리나라가 LAM 개발 및 상업화 이후 축적된 기술을 바탕으로 해외 진출 추진시, 해외 진출 가능한 지역은 우리나라가 항공기술교육과 교류 지원이 가능한 아태지역을 포함한 중동 및 남미지역으로 이들 지역에서 LAM 설치가 예상됨

○ 기술개발에 따른 감시시스템의 미래상
- 미래의 감시시스템은 자국영토 보호 및 안보차원에서 비협조 표적을 탐지하기 위해서 1차 레이더 기술은 계속 사용될 것임.
● 중단기적으로는 1차 레이더 기술인 PSR과 SMR이 항로
● 접근관제 및 공항지면 관제를 위한 감시 장비로 계속 사용될 것이며
● 장기적으로는 PSR이 안테나가 회전하면서 표적을 탐지하는 관계로 정밀도 및 신뢰성이 떨어지므로 이를 개선할 수 있는 MSPSR(Multi-Static PSR)로 보완될 것으로 전망됨.
- SSR은 정밀도 및 신뢰성이 우수한 MLAT 기술로 보완될 것이며 또한 MLAT에 ADS-B신호 수신 및 데이터 추출을 포함하는 통합시스템으로 발전하여 항공기 운항 효율성 및 안전성이 크게 개선될 것으로 판단됨.
활용방안 ○ 활용 계획
● 경량비행기 등 저고도항공기 위치감시 및 추적에 사용
● 군용 헬기 등의 위치감시 및 추적에 사용
● 비행훈련 지원용 프로그램으로 사용
● 드론등의 식별,인증 및 위치감시용으로 사용
● 개발된 시스템은 공항지면, 접근 관제를 위한 감시시스템용으로 사용하는 것은 물론 수직분리기준축소를 위한 정밀고도감시, 수평 활주로 정밀감시 및 ADS-B데이터 유효성 검증 등에 다용도로 활용.
● 국내의 공항 감시시스템 구축 시 참여기업들은 국내연구개발 결과물을 활용하여 사업에 참여.
● 또한 참여기업들은 아태지역, 중동 및 남미 지역을 대상으로 항공기술사업, 공항건설 사업 및 정부차관사업을 연계하여 진출.

기술의 활용성

■ 저고도 및 헬기 위치 감시용으로 활용
■ 군용 헬기 감시용으로 활용
- 해안지역 산악지역의 저고도 군용 헬기 및 군용 무인기
- OO해군기지에 적용하여 실증 예정.

■ 드론 감시용으로 활용
- 드론의 위치 및 ID식별 기능
- 드론의 위치 및 ID 정보를 드론감시체계 및 드론 방어체계로 전송하는 기능
- 한국전력의 드론을 이용한 송전선 감시 체계에 적용하여 실증 예정

■ 비행훈련용 지원 기능을 추가하여 비행훈련용 시스템으로 활용
- 비행훈련기의 현재 위치, 비행경로, 비행이력등을 제공
- 한서대 태안비행장에 구축하여 실증 예정.
핵심어
핵심어의 구분, 핵심어, 핵심어1~핵심어5 정보제공
핵심어 핵심어1 핵심어2 핵심어3 핵심어4 핵심어5
국문 다변측정감시 자동종속감시 항공감시 차세대 항행안전시설 -
영문 MLAT ADS-B Aeronautical Surveillance CNS/ATM -
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