| 연구개발개요 |
가. 과업명 ○ 무인비행장치의 안전 운항을 위한 저고도 교통관리체계 개발 및 실증시험나. 과업의 배경 ○ 차세대 산업혁명 기술로 급속하게 발전하고 있는 무인비행장치를 활용한 신산업 창출 및 관련 기술생태계 조성을 위한 저고도 공역관리 기준 마련이 시급함 ○ 고밀도 및 다중 운용을 전제로 하는 저고도 공역에서의 무인비행장치의 효율적이고 안전한 활용을 위한 교통관리체계 구축 및 무인화/자동화 플랫폼 구축이 필요함 ○ 미국, 중국 및 유럽 연합 등은 국가 주도의 공역관리 및 저고도 무인비행장치 운용에 관한 활발한 연구개발을 진행 중이며, 이를 통해 국가의 안전하고 효율적인 공역관리와 신산업 창출 및 육성에 많은 투자를 하고 있음 ○ 국내의 경우 재난, 안전, 물류 택배 등 다양한 수요가 대두되고 있으나, 공역의 안전하고 효율적인 관리를 위한 기반이 부족함 ○ 무인비행장치 개발, 관리체계 개발 등 다양한 산업 창출과 이로 인한 경제적, 기술적 성장을 유도하기 위해서는 무인비행장치용 국가공역관리체계 개발 및 구축이 시급함
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| 연구내용 및 범위 |
○ 본 과제는 150m 이하의 G 공역을 운항하는 자체무게 150kg 이하의 민수용 무인비행장치가 안전하고 효율적으로 운용될 수 있도록 지원하고 관리하는 저고도 무인항공기 교통관리(UTM : UAS Traffic Management)시스템의 설계 및 구축을 목표로 다음을 연구개발 내용으로 함 ○ (1세부과제) 저고도 무인비행장치 교통관리체계 운용기준 및 실증 - 무인비행장치 등급 및 등급별 성능 요건 설정 · 무인비행장치의 등급별 운영 요건 설정 · 개별 무인비행장치 산업표준안 제시 - 무인비행장치 등록 및 비행 이력 시스템 구축 · 개별 무인비행장치 등록 시스템 · 기존 무인비행장치 등록 및 사용 허가 시스템과의 연계 · 개별 무인비행장치 비행정보, 사고정보 등 이력 시스템 - 상시 운영 실험사이트 설정 및 필요 인프라 구축 · 통신 및 비행 환경을 고려한 상시 운영 실험사이트 선정 · UTM 서버, 무인비행장치 탑재체, 다중 항공망 등 연구진의 실험 요구에 부합 하는 인프라 구축 및 운영 - 단계별 실증사이트 설정 및 필요 인프라 구축 · 단계별 실증 사이트 설정 · UTM 서버, 무인비행장치 탑재체, 다중 항공망 등의 활용 및 검증이 가능한 필수 실증 인프라 설계(LTE 상용 통신망 이용 등) - 단계별 실증 시나리오(실용화 방안 포함) 설정 및 검증 · 가용한 기존 인프라 및 실증 전용 인프라를 고려한 실증 사이트 구축 및 연구 개발 성과 검증 - 다부처간 개발 연계 및 협력을 위한 연구협의체 구성 및 운영 · 연구협의체 구성 및 운영○ (2세부과제) 저고도 무인비행장치 교통관리(UTM) 시스템 설계 및 구축 - 통신(3G/4G/5G/WiFi 등) 인프라를 이용한 무인비행장치의 surveillance 정보 전달 적합성 검토 · 통신 기술별 (3G/4G/5G/WiFi 등) 기술 적합성 시험을 위한 환경 구축 · 3G/4G/ADS-B 전파환경 분석, 3G/4G 기반 비행정보수집 통신시스템 구성 · 탑재모듈 기술적 요구사항 정리, 탑재모듈 시작품 제작 및 시험 - 무인비행장치 위치인식 요건 및 분리 기준 설정 · 무인기 성능 및 탑재장비 분류, 분리기준 분석 모델 및 시뮬레이션 툴 개발, 정상 및 비정상 환경에서 무인기 분리 및 공역감시 기준을 도출 등 - 무인비행장치 탐지 및 회피 기술 연구 · 무인비행장치의 경우 대부분 저고도 비행으로 인한 지상충돌 위험과 무인비행장치의 활성화로 인한 교통 혼잡에 따른 공중 충돌 위험성 매우 높음 · 이를 방지할 수 있는 Radar/Lidar 기반의 비협력적 및 ADS-B 기반의 협력적 충돌 탐지 및 회피 기술을 연구함 - UTM 가상시뮬레이션 시스템 구축 및 UTM 핵심기술 통합/검증 · 무인비행장치 등급 및 등급별 성능 요건 설정을 위해 분석, 시뮬레이션 및 실증시험 필요 · 교통량, 충돌 회피 기능 등의 시험을 위한 가상 시뮬레이터 개발 필요 · UAV 교통 모의 시스템, UAV GCS 모의 시스템, UTM 모의 시스템, 3D 영상시스템으로 이루어진 UTM 시뮬레이션 시스템 개발 및 평가 체계 구축 등 - 클라우드 기반 교통관리 시스템 설계 및 구축 · 저고도 무인기항공기 교통관리시스템 요구사항 분석, 외부연동장비로 구성된 교통관리시스템 설계/제작/시험 등 · 다수 정보 수신 처리 기능, 비행경로 예측 기능, 위험분석 기능, 무인기항공기 교통관리시스템을 통합, 실증 시험 등 · 다수 무인기로부터 수신되는 위치정보를 통합관제모니터에 도시하고 비행궤적을 기반으로 식별되는 각종 위험요소의 운용자 제공을 통한 사고 예방 · 비행 데이터와 임무계획 그리고 인접시스템의 정보는 데이터베이스에 저장되고, 문제발생 시 사후 분석 가능한 클라우드 기반 교통관리 시스템 구축○ (3세부과제) 저고도 무인비행장치 교통관리(UTM) 핵심기술 연구개발 - 유연한 공역구조 설정 및 지형적 경계 설정 기법 · 3차원 지형정보 기반 유연한 공역구조 설정 기법 개발 · 교통 수요에 기반한 공역구조 설정 기법 개발 · 지형/비행요건/공역제한/정적공역구조 등을 반영한 정적 지형적 경계 설계 요건 도출 · 수요량/미션/비행요건/동적공역구조 등을 고려한 동적 지형적 경계 설계 및 구현 기법 - 비행계획 리스크 평가 및 비행 승인 알고리듬 개발 - 비행흐름관리 전략 평가도구 개발
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