한국항공우주연구원

  최근 무인항공기의 개발이 가속화되고 높은 공역에서 무인항공기를 이용하고자 하는 요구가 늘어남에 따라 무인항공기와 유인항공기의 공중충돌이 주요 문제로 부각되고 있고, 이에 따른 무인항공기의 충돌회피 기술 개발에 대한 요구도 함께 증가하고 있다.
  상용 유인항공기는 충돌 방지를 위해 관제 및 TCAS에 의한 지시에 따르고, 최종적인 충돌회피는 조종사의 See-and-Avoid에 따라 수행하게 된다. 조종사가 충돌회피를 수행할 때에는 FAA의 14 CFR 91.113 Right-of-Way Rules에 정해진 룰에 따라 움직임을 결정한다. 하지만 무인항공기는 조종사가 탑승하지 않기 때문에 유인항공기와 동등한 충돌회피 능력을 확보하기 위해서는 주변을 탐지하고 회피하는 충돌회피 기능이 있어야 한다. 이와 관련하여 미국을 비롯한 많은 국가에서 무인항공기의 Sense-and-Avoid 혹은 Detect-and-Avoid를 주요 이슈로 분류하여 연구, 개발을 수행해왔다.
  무인항공기의 Sense-and-Avoid를 위한 장비로는 크게 TCAS, ADS-B와 같이 트랜스폰더를 이용하여 상대 항공기와의 통신으로 데이터를 주고받는 협업센서와 Radar, 영상센서와 같이 측정으로 정보를 얻는 비협업센서로 나뉘고, 측정원리에 따라 Radar와 같이 외부로 에너지를 방출하는 타입의 액티브 센서, 영상센서와 같이 에너지를 방출하지 않는 패시브 센서로 나뉜다.
  TCAS는 유인항공기 조종사에게 충돌위험 상황에 대한 TA(Traffic Advisory)와 상승 또는 하강의 RA(Resolution Advisory)를 주는 역할을 하기 때문에 무인항공기에 적용되기 위해서는 적합한 방식의 개조가 필요하다. 최근에는 TCAS 대신 트랜스폰더를 통해 상대항공기의 위치, 고도, 속도의 정보를 주고받을 수 있는 ADS-B가 차세대 항행감시 수단으로 조명되고 있다. 현재 미국, 유럽, 호주 등의 국가에서는 민간항공기의 ADS-B 장착 의무화를 추진 중에 있고, 소형 ADS-B 트랜스폰더의 개발이 진행됨에 따라 무인항공기에 ADS-B를 장착하고자 하는 연구가 국내외로 수행되고 있다.
  Radar의 경우 기상 변화에 크게 영향을 받지 않으면서 주변 지역을 빠르게 탐색할 수 있는 장점이 있으나 시스템의 크기가 크기 때문에 적용되는 무인항공기 규모에 제약이 따른다. 영상센서는 크기와 비용적인 측면에서 다른 센서들에 비해 장점을 지니고 있고 영상으로부터 다양한 정보를 얻을 수 있기 때문에 영상센서를 이용한 인식 및 충돌회피 방법에 대한 연구가 꾸준히 수행되어 왔다. 최근에는 센서 자체의 성능 향상 및 딥러닝에 의한 인식 정확도 개선 등의 괄목한 발전에 힘입어 무인항공기의 Sense-and-Avoid를 위한 센서로 크게 주목받고 있고, 소형 드론에 영상인식 기술을 활용하여 숲 속의 복잡한 공간을 충돌없이 비행하는 연구가 발표되기도 하였다.
  충돌회피 기술은 다양한 분야에서 활발히 연구되고 있고, 위와 같은 각종 탐지장비와 연결하여 무인항공기의 Sense-and-Avoid를 구현하려는 연구도 활발히 수행되고 있다. 하지만 민간공역 비행을 위해 무인항공기가 유인항공기와 동등한 수준의 탐지 및 회피 능력을 보유해야 하는 점은 여전히 주요 이슈로 남아 있고, 이에 대한 명확한 기준 수립이 필요한 실정이다.
  이와 관련하여 국제민간항공기구(ICAO, International Civil Aviation Organization)는 무인항공기의 유인항공기 공역 진입을 위한 논의를 지속적으로 진행하여 왔고, 현재 Detect-and-Avoid의 MOPS(Minimum Operational Performance Standards)에 대한 리뷰를 활발히 수행 중에 있다. 크기가 작은 소형 무인항공기의 상용화도 급속히 진행됨에 따라 미국 교통부와 연방항공청은 2015년부터 구글, 아마존, DJI, 인텔 등의 회사를 포함한 총 26개 기관과 함께 TF를 조직하여 ‘소형 무인항공기 규정’을 제정하여 올해 6월 발표하였다. 발표된 규정에는 소형 상용화 드론의 충돌방지 위한 ATC 허가, 조종사의 책임, 경로양보, 충돌회피 기능 탑재 가능성 등의 규정도 포함되어 있어 무인항공기의 충돌회피 기능의 중요성이 부각되고 있다. 따라서 국내에서도 이러한 국제적인 움직임에 맞추어 무인항공기 충돌회피 관련 규정을 정비하고, 규정에 따른 발 빠른 기술 대응이 요구되고 있다.

※ 이 글은 아래 링크의 기사 및 문서를 참조하여 작성하였습니다.
http://www.itnews.or.kr/?p=18959
http://www.icao.int/Meetings/RPAS/RPASSymposiumPresentation/Day%202%20Workshop%205%20Technology%20Paul%20McDuffee%20-%20Unmanned%20Aircraft%20System(UAS)%20Standards%20Development%20RTCA%20SC-228%20Status.pdf
https://www.faa.gov/uas/media/uas_roadmap_2013.pdf