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항공우주산업기술동향 15권 2호 (2017) pp. 84~96

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기술동향

재난치안용 멀티콥터 무인기 운용 개념

- 임무 시나리오를 중심으로

김근택*

, 박민순*, 박상욱*, 박상현*

The Concept of Operations of the Multicopter UAVs

for Disater and Public Safety

- Based on Mission Scenarios

Kim, Keun-Taek*, Park, Min Soon*, Park, Sang Wook*, Park, Sanghyun*

ABSTRACT

A program funded by the several organizations of Korea government, named as“Establishment

and  Operation  of  Integrated  Unmanned  Aerial  Vehicle  (UAV)  System  for  Public  Safety”,  has
launched in 2017, which is to develop multicopter UAVs in order to improve the public safety in
various disaster and public safety environments through the development of the necessary platforms,
communications,  safety  flight,  and  operation  and  management  of  the  UAVs.  The  concept  of
operations  of  the  UAVs  based  on  the  mission  scenarios  discussed  with  the  associated  government
stakeholders in the feasibility and conceptual study phase are presented in this paper.

초 록

대한민국 정부는 재난 현장에서 운용 가능한 재난치안 임무용 멀티콥터 무인기 기체 및 운항

에 필요한 통신 수단, 안전 운항 핵심 기술, 무인기 운용 및 관리 체계 개발로 국민 안전을 제고
하기 위해, 2017년도에 다부처 사업으로 “국민안전 대응 무인항공기 융합시스템 구축 및 운용
사업”을 착수하였다. 이 논문은 기획 연구 및 개념 연구 과정에서 다양한 임무 시나리오를 중
심으로 수요 부처와 협의를 통해 식별한 개발 대상 무인기의 운용 개념을 제시한다.

Key Words: Disaster and Public Safety (재난 및 공공 안전, 재난치안), Unmanned Aerial Vehicle

(UAV, 무인기), Concept of Operations (운용 개념), Mission Scenario (임무 시나리오),
Ground Control System (지상통제장치, GCS), Operation Management System (운영
관리시스템, OMS)

* 김근택, 박민순, 박상욱, 박상현, 한국항공우주연구원 항공연구본부 재난치안용무인기개발사업단

ktkim@kari.re.kr, parkm38@kari.re.kr, empiric@kari.re.kr, psh1505@kari.re.kr

김근택 외 / 항공우주산업기술동향 15/2 (2017) pp. 84~96

1. 서론

1.1 사업 개요

정부는 재난/치안 현장에서 운용이 가능한,

재난/치안 임무용 멀티콥터 무인기 기체와 무

인기 운항에 필요한 통신 수단, 안전 운항 핵

심 기술, 무인기 운용 및 관리 체계 개발 등을

통해 국민의 안전을 제고하기 위하여, 5개 부

처(과학기술정보통신부, 산업통산자원부, 행정

안전부의 경찰청과 소방청, 해양수산부의 해양

경찰청)가 참여하는 다부처 사업으로 “국민안

전 대응 무인항공기 융합시스템 구축 및 운

용” 사업을 2017년도에 착수하였다.

사업 목표 및 주요 내용은 다음과 같다.

[사업명]

국민안전 감시 및 대응 무인항공기 융합시스

템 구축 및 운용

[목표]

재난 현장에서 운용 가능한 재난·치안 임무

용 무인기 운항에 필요한 통신수단, 안전운항

핵심기술, 무인기 운용 및 관리체계 개발로 국

민안전 제고

[주요 내용]

(1세부) 소형 무인기 체계(기체, GCS 등)와

통신 기술, 안전 운항 기술, 운영 관리 체계,

특화 임무 장비 및 소프트웨어 등을 통합시스

템 수준에서 구현

(2세부) 재난/치안 현장의 극한 조건을 극복

하며 임무를 수행할 수 있는 소형 무인기 기체

(멀티콥터 3종), 기본 임무 장비, 지상 통제 장

비(GCS) 등을 개발

(3세부) 재난/치안 관서에서 편리하고 안전하

게 운용할 수 있는 무인기 데이터 링크 및 실

내 중계 기술, 안전 운항 기술 및 운영 관리

시스템(OMS) 개발

(4세부) 육상 및 해상 재난/치안 환경에서 예

방/대응 기술 및 임무 수행을 위한 특화 임무

장비의 개발

[기간 및 예산]

(기간) 2017. 6. 1. ~ 2020. 5. 31. (36개월)

(예산) 총 사업비 472억원(정부 374억원)

1.2 필요성

기상 이변에 따른 자연 재해, 산업 재해, 방

사능 유출 사고, 대형 화재, 화생방 테러, 등의

국민에 대한 위험이 급증하는 추세로서 이에

대한 예방 및 대응이 시급하다. 또한, 육상 재

난 치안 현장의 입체적인 실시간 정보 파악 및

초동 대응의 한계, 해상 재난 현장의 광범위

지역 실시간 정보 한계 등의 극복이 필요하다.

아울러, 기존의 재난 및 사건 사고 관리 체계

와의 유기적인 연동과 더불어 재난 및 치안 환

경의 특화 임무용 무인기를 융합 활용함으로써

재난 및 사고의 사전 예방, 조기 경보, 재발 방

지, 신속 대응 능력 구축 등이 필요하다.

현재 유인 감시 및 신고에 의존하는 재난 재

해 대처 방식에서 탈피하여 재난 유형별로 특

화한 무인기를 통해 특화 임무 장비, 지상 통

신 시스템 및 융합 센서를 활용한 자동화, 무

인화를 실현하는 것이 필요하다. 또, 새로운 형

태의 범죄에 능동적으로 대처하고, 나아가 악

의적인 목적의 무인기에 대한 효과적인 제압

및 무력화, 그리고 궁극적으로는 재난/사고 예

방 수단으로서 재난치안용 무인기를 이용한 시

스템 개발이 필요하다.

1.3 임무 범위

재난치안용 멀티콥터 무인기를 소방, 해양,

경찰의 임무용으로 운용하기 위해, 사업 착수

전에 수행한 기획 연구에서 수요 부처와 협의

를 통해 다음과 같이 임무 유형을 분류하였다.

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1.3.1 소방 분야

① 실내 소방(탐색): 위성 항법 시스템(Global

Navigation Satellite System, GNSS)을 활

용할 수 없는 건물 내 운용 상황에서 비

행체가 주변 환경을 인식하며 비행하여

건물의 내부 곳곳을 촬영하고 영상을

GCS) 및 OMS로 전송한다. 화재 발생 현

장이 아닌 주변 지역, 재난 발생 지역의

실내 암전 상황, 붕괴 위험이 있는 터널

및 실내 지역에 투입한다.

② 실외 소방(화재): 화재 신고 접수 후 무인

기를 먼저 현장에 보내 출동 경로 교통

상황, 화재 현장 상황 영상을 지상 관제

센터와 출동 대원에게 전달함으로써 효과

적인 소방 전략 수립에 기여한다. 1호 무

인기는 최단 거리로 현장 도착하여 재난

현장의 영상 및 위치 정보 확인, 방사능/

유해 가스 측정 등의 임무 복합 수행하

며, 다른 2호 무인기는 차량 이동 경로

따라 현장 도착하여 실시간 도로 상황을

전송한다.

③ 유해 물질 탐지: 유해성 물질 및 산업 공

장 재난 현장에 출동하여 유해 물질의 종

류와 농도를 측정하고 데이터를 지상 관

제 센터와 출동 대원들에게 전달한다. 사

고 현장을 비행하면서 유해 물질을 측정

한다.

1.3.2 해경 분야

④ 해상 수색 구조(예방 순찰): 연안의 선박

및 인명 수색에 활용한다. 정해진 경로를

따라 탐조등, 스피커를 활용하여 자동 수

색하며, 필요시 구명환을 투하한다.

⑤ 해상 경비: 의심 선박을 자동 탐지 후 상

황실에서 수동으로 근접하여 자세한 정보

(조업 형태, 선명, 허가 번호판 식별 등)

를 획득하여 활용한다.

⑥ 해상 오염 방제: 연안의 유류 유출 예상

지역을 탐지하여 양상을 상황실에 전송하

고 지도상에 유류 확산 영역을 표기한다.

1.3.3 경찰 분야

⑦ 감시/추적: 불법 게임장 등으로 이동하는

차량을 안전하게 추적하며 촬영한 영상과

드론의 위치 정보를 현장 GCS 차량에 전

송한다.

⑧ 불법 드론 제압: 넷건(Netgun)이나 재머

(Jammer)를 이용하여 불법적으로 운용 중

인 드론을 제압한다.

⑨ 교통량 확인: 특정 정체 구간의 교통량

확인에 활용하며 경찰서 및 교통 상황 센

터로 영상을 전송한다. 필요할 경우에 고

속도로 갓길 밖에서 이륙하여 버스 전용

차선 위반 차량 번호판을 식별한다.

⑩ 순찰: 주요 우범 지역에 대해 무인기를

활용하여 자동 순찰을 수행하고 필요시,

탐조등과 스피커를 활용한다.

⑪ 수색/추적: 넓은 개활지에서의 용의자 추

적에 무인기를 활용한다.

1.4 운용 무인기 체계

재난/치안 환경에서 운용할 무인기 체계는

모두 3종으로서, 중/소형급 멀티콥터이며 ① 실

내 소형(MC-1), ② 실외 소형(MC-2), ③ 실외

중형(MC-3) 급으로 구분한다[그림 1. 참조].

MC-1은 상기 1.3절의 임무 유형 중 ① 실내

소방(탐색), ⑨ 교통량 확인을 주 임무로 한다.

MC-2는 상기 1.3절의 임무 유형 중 ② 실외

소방(관측), ③ 유해 물질 탐지, ⑤ 해상 경비,

⑥ 해양 오염 감시·방제, ⑦ 감시/추적, ⑧ 불

법 드론 제압, ⑩ 순찰, ⑪ 추적/수색을 주 임

무로 한다.

MC-3은 상기 1.3절의 임무 유형 중 ④해상

수색 구조를 주 임무로 한다.

<표 1>은 사업 제안 요구서에서 제시한 운용

무인기 체계 성능 지수를 요약한 것이다.

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그림 1. 개념 연구 단계의 무인기 형상

2. 임무 시나리오

기획 연구 단계에서 수요 부처와 협의를 통해

재난/치안 분야에서의 다양한 임무를 조사하고,

이에 대응하는 시나리오를 작성하였다. 초기에는

모두 14종의 시나리오를 구성하였으나, 현재 개발

중인 사업과 중복성이 있다고 여겨지는 3종의 시

나리오를 제외하고 본 사업에 대한 제안서 작성

을 위한 개념 연구에서 모두 11개의 임무 시나리

오에 대해 수정 및 보완을 수행하였다.

사업의 본격적인 수행과 함께 가장 먼저 운용

개념 연구를 위해, 기존의 11종 임무 시나리오를

다시 한 번 면밀히 검토하여 모두 14종으로 임무

시나리오를 세분화하고, 개발 대상 재난치안용 무

인기의

운용요구서(Operational

Requirements

Document, ORD)를 작성하였다.

개념 연구 단계에서 재구성한 14종의 임무

시나리오를 <표 2>에 제시한다.

2.1 운용 요구사항의 생성

먼저 세분화한 14종의 임무 시나리오로부터

요구사항 생성을 위하여 모든 활동(Activity)을

식별하고 다음 절차에 따라 기술하였다.

① 임무 수행 이전의 시스템 상태를 기술

② 임무의 정상적인 사건의 흐름

③ 임무의 정상적인 사건의 흐름에 대한 예

외 흐름 [비상 상황]

구 분

요구 성능

MC-1

MC-2

MC-3

운용 온도

-20 ℃ ~ +50 ℃

내풍성

N/A

10 m/s

15 m/s

방진/방수

IP43

최대 이륙 중량

(MTOW)

7 kg 이하

15 kg 이하

35 kg 이하

체공시간

20 min 이상

기본 자동 비행 기능

유

짐발 안정화 정밀도

±0.03°

사용자 휴대성/편의성

유

임무용 통신 링크

최대 전송률

N/A

7 Mbps

실내 통신 거리

500 m 이상

N/A

단독 무선국-무인기

통신 거리

N/A

30 km 이상

실외 장애물 탐지 거리

N/A

30 m

차량 번호판 식별 오차

10 % 이내

(100 m 상공)

소방 장비

사출(투하) 정확도

N/A

반경 1 m

이하

반경 1 m

이하

검출 가능

유해 화학 물질 수

N/A

10 종 이상

10종 이상

특화 장비

스피커 데시벨

N/A

70 dB 이상

(20±1 m 상

공에서

음성 전달)

TBD

불법 드론 제압 성공률

N/A

90 % 이상

N/A

구명환 투하 오차

N/A

무풍 시 10

% 이내

구명환 투하 정확도

N/A

반경 1 m

이하

(2 m 상공)

함상 이/착륙 또는 회

수 가능 Sea State

N/A

4 이상

동시 운용 무인기 수

4 대

최대 관리 무인기 수

100 대

표 1. 무인기 요구 성능

번호

임무 시나리오

무인기 체계 수요처

실내 탐색

MC-1

소방

교통량 확인

MC-1

경찰

아파트 화재 [1호기]

MC-2

소방

아파트 화재 [2호기]

MC-2

소방

유해 물질 사고 [화학 기체]

MC-2

소방

유해 물질 사고 [방사능]

MC-2

소방

광역 해상 초계

MC-2

해경

해양 오염 탐지 [유류 유출]

MC-2

해경

불법 게임장 차량 감시/추적

MC-2

경찰

불법 드론 추적/제압 [넷건]

MC-2

경찰

불법 드론 추적/제압 [재머]

MC-2

경찰

우범 지역 자동 순찰

MC-2

경찰

용의자 추적 [개활지]

MC-2

경찰

선박/인명 수색

MC-3

해경

표 2. 임무 시나리오

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④ 동시에 수행하여야 할 다른 임무 행위의

정보

⑤ 임무 수행 완료 후에 시스템 상태의 기술

⑥ 임무 수행 중에 고려하여야 할 제한조건

(환경, 특수 상황, 등)

그림 2. IDEF0 선도

다음으로, 14종의 임무 시나리오로부터 각각

식별한 모든 활동에 대해 운용 요구사항을 체

계적으로 도출하기 위하여, <그림 2>와 같이

기능을 분해하기 위해 사용하는 IDEF0 선도를

사용하였다.

2.2 운용요구서의 구성

운용요구서는 다양한 임무 시나리오의 변경

및 유지 관리를 위해 다음 <그림 3>과 같이 기

준서(운용요구서) 및 부속서(임무 시나리오별

운용 요구사항, 14종) 체계로 구성하는 것이 효

율적이다.

기준서인 운용요구서에서는 임무 시나리오의

공통적인 구성 요소와 일반적인 요구사항을 포

함할 수 있도록 기술하였다. 부속서인 임무 시

나리오별 운용 요구사항은 운용개념서로서 대

응할 수 있도록 문서화하였다.

이와 같이 구성한 운용요구서 및 임무별 운

용 요구사항(운용개념서)은 임무 정의 검토 회

의(Mission Definition Review, MDR)를 통해 기

준선(Baseline)으로 설정하고, 이를 기준으로 체

계 규격서 및 구성 시스템 및 계통에 대한 개

발 규격서를 작성할 예정이다.

그림 3. 운용요구서의 구성

3. 운용 개념

3.1 운용 요구사항

운용요구서에서 기술하고 있는 일반적인 운

용 요구사항은 다음과 같다.

3.1.1 임무 수행 전

[임무 시작]

OMS에서는 정의한 임무 시나리오에 따라 각

각의 임무를 수행하기 위한 초기화 방안이 필

요하다.

[임무 운용 체계 선정]

OMS에서는 임무를 수행하기 위해 필요한 장

비를 탑재할 수 있는 무인기를 선정한다.

[임무 준비]

OMS에서는 선정한 무인기의 GCS로 임무 지

역의 임무 계획과 기상 등 주변 상황에 대한

정보를 전송한다.

[임무 지시]

OMS에서는 선정한 무인기가 임무용 장비의

탑재 및 출동 준비(비행 전 점검)를 완료하면

GCS로 임무 수행을 지시한다.

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3.1.2 정상 임무

[임무 지시 접수]

GCS에서는 OMS로부터 전송 받은 임무 계획

과 임무 지시에 따라, GCS 내에 미리 준비해

둔 임무 유형을 선택하고 전송 받은 임무 지역

좌표를 확인한다.

[임무 지역으로 이동]

OMS의 임무 계획과 지시에 따라, GCS를 보

유한 지상 지원 차량이나 해상 함정은 임무 지

역 부근의 무인기 이륙 지점으로 이동한다.

[GCS를 보유한 시설에서 무인기가 출동하는

경우는 제외]

[임무 계획 설정]

GCS에서는 OMS로부터 수신한 임무 계획을

GCS의 임무 지역 지도상에 도시한다.

[무인기 출동 명령]

조종사는 출동 대기 무인기 및 탑재 임무 장

비의 비행 전 점검을 수행하고 GCS로 무인기

의 출동을 명령한다.

[무인기 이동]

무인기는 조종사의 명령에 따라 이륙하여 임

무 지역으로 최단 거리/시간으로 이동한다.

[무인기 임무 지역 도착 및 임무 준비]

무인기는 임무 지역에 도착하면 임무 시나리

오에 따른 수동 혹은 자동 비행으로 임무 고도

로 이동하여 탑재 임무 장비 운용을 준비한다.

[무인기 기본 임무 수행]

무인기는 임무 계획에서 설정한 비행경로를

따라 자동 비행하면서 기본 임무 장비 운용을

시작한다.

[무인기 기본 임무 영상 전송]

무인기는 임무 지역에서 기본 임무 장비로

획득한 영상 정보를 GCS와 OMS로 송신한다.

[무인기 특화 임무 수행]

무인기는 임무 시나리오에서 설정한 특화 임

무에 따라 기본 임무용 영상 정보로 식별한 정

보를 기반으로 자동 혹은 수동 비행하면서 특

화 임무 장비를 운용한다.

[무인기 특화 임무 영상 전송]

무인기는 임무 지역에서 특화 임무 장비로

획득한 정보를 GCS와 OMS로 송신한다.

[무인기 후속조치]

OMS/GCS에서는 무인기 임무 수행 결과를

점검하고, 후속조치 필요 유무를 판단하여 후

속 임무 수행을 지시한다.

[무인기 임무 종료 및 복귀 명령]

조종사는 부여 받은 임무와 후속조치를 완료

한 후, 임무 종료를 선언하고 복귀를 명령한다.

[무인기 복귀]

무인기는 복귀 명령에 따라 임무 시나리오에

서 설정한 복귀 지점으로 이동하여 착륙한다.

3.1.3 비상 상황

[통신 두절]

GCS와 무인기 사이의 통신 두절이 발생한

경우, 무인기는 임무 시나리오에서 설정한 착

륙 지점으로 자동 복귀할 수 있는 수단을 마련

한다.

[비행 불가능 상황]

무인기가 임무 중에 비행 불가능한 상황(탑

재 장비 고장, 이상 기후, 등)이 발생한 경우,

무인기는 임무 시나리오에서 설정한 착륙 지점

으로 자동 복귀할 수 있는 수단을 마련한다.

[임무 실패]

무인기가 임무 수행에 실패할 경우에 대비한

추가적인 수단을 마련한다.

[교대 임무 발생]

무인기가 임무 수행 중에 비행체 운용 시간

의 부족이나 탑재 장비의 고장 및 가변적인 비

상 상황 등에 따라 예비 무인기와의 교대 업무

가 필요한 경우에 대체 무인기와의 임무 인수/

인계를 위한 수단을 마련한다.

3.1.4 동시 병행 임무

[복수의 무인기 운용]

OMS에서는 임무 지역의 상황에 따라 복수의

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무인기 운용이 필요한 경우에 대비할 수 있는

수단을 마련한다.

[추가 임무 발생]

OMS에서는 최초 임무 외에 추가적인 동시

병행 임무 상황을 식별한 경우 추가 임무에 대

비할 수 있는 수단을 마련한다.

3.1.5 임무 수행 후

[비행 후 점검 및 보관]

무인기 착륙 후, 무인기에 대한 비행 후 점

검을 수행하고 보관하기 위한 절차, 방법 등을

마련한다.

[임무 종료 보고]

GCS에서는 무인기 임무 종료에 대한 관련

정보를 OMS로 전송한다.

[임무 수행 결과 점검 및 확인]

OMS에서는 임무 수행 결과를 점검하고 확인

한다.

3.1.6 제한 조건

[임무 제한]

무인기는 관계 법령 및 고시 등의 관련 규정

을 준수하여 운용한다.

[운용 온도]

무인기는 운용 온도 범위(-20 ℃ ~ +50 ℃)

내에서 정상적으로 비행이 가능한 수단을 갖추

어 운용한다.

[야간 운용]

무인기는 주간 및 야간에서 정상적으로 임무

를 수행할 수 있는 수단을 갖추어 운용한다.

[내부식성]

무인기는 염분이 많은 해상에서도 정상적인

운용이 가능한 수단을 갖추어 운용한다(MC-1

제외).

[내화학성]

무인기는 공기 중 유해한 성분이 존재하는

경우에도 정상적인 운용이 가능한 수단을 갖추

어 운용한다.

[내열성]

무인기는 내열 조건에서 정상 운용이 가능한

수단을 갖추어 운용한다.

[내풍성]

무인기는 제자리 비행으로 내풍 조건(MC-1,

N/A; MC-2, 10 m/s; MC-3, 15 m/s)에서 정상

운용이 가능한 수단을 갖추어 운용한다.

[방수/방진]

무인기는 제자리 비행으로 방수 및 방진 조

건(IP43)에서 정상 운용이 가능한 수단을 갖추

어 운용한다.

3.2 시나리오별 운용 요구사항

<표 2>에서 제시한 임무 시나리오별로 정상

임무의 운용 요구사항을 요약하여 제시한다.

3.2.1 임무 #01: 실내 탐색

[무인기 기본 임무 수행 (1)] 무인기는 시설

내부 환경을 LiDAR로 스캔하고 Local Map을

생성한다.

[무인기 기본 임무 수행 (2)] 무인기는 Local

Map 생성을 완료한 후, 복수의 이동 가능 경로

발생 시 절차에 따라 경로를 선택하고 해당 위

치를 지정하고 이동 경로를 저장하여 출발지

복귀 시 활용한다.

그림 4. 임무 #01 운용 개념도

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[무인기 기본 임무 수행 (3)] 무인기는 이동

후 이미 생성한 Local Map과 허용치 이상으로

벗어나면 Local Map 보정을 수행한다.

[무인기 기본 임무 수행 (4)] 무인기는 현 위

치가 최초 시작 위치이면 복귀 절차를 수행하

고, 현 위치가 저장한 복수 경로 시작 지점이

면 비행하지 않은 경로를 선택하여 임무를 반

복 수행한다.

3.2.2 임무 #02: 교통량 확인

[무인기 기본 임무 수행] 무인기는 기본 임

무용 영상 장비를 활용하여 정체 구간의 교통

상황에 대한 정보를 획득한다.

3.2.3 임무 #03: 아파트 화재 [1호기]

[무인기 기본 임무 수행 (1)] 무인기는 화재

발생 시설물 상공을 일정 반경으로 순회하면서

화재 상황에 대한 영상 정보를 수집한다.

[무인기 기본 임무 수행 (2)] 무인기는 건물

의 화재 부분의 일정 거리 지점까지 접근하여

전방을 향한 EO/LWIR 임무 카메라의 영상을

전송한다(해당 범위 내에 열원이 없을 경우, 원

거리 촬영으로 열원 확인 후 재접근하여 근접

촬영).

[무인기 기본 임무 수행 (3)] 무인기는 화재

위치 및 범위를 탐지/검출하고, 화재 현장의 정

확한 위치를 GCS(지원 차량) 및 OMS(119 안전

센터)에 전송한다.

[무인기 특화 임무 수행: 소화 약재 사출(투

하)] 필요시 GCS(지원 차량) 혹은 OMS(119 안

전센터)의 명령에 따라 무인기는 화재 발생 지

점으로 접근하여 무인기에 탑재한 소화 약재를

반경 1 m 이하로 사출(투하)한다.

3.2.4 임무 #04: 아파트 화재 [2호기]

무인기 기본 임무 수행 (1)] 무인기는 임무

지역까지 드론 진행 방향의 도로 교통량을 확

인할 수 있는 EO 영상 정보를 획득한다.

[무인기 기본 임무 수행 (2)] 무인기는 임무

그림 5. 임무 #02 운용 개념도

그림 7. 임무 #04 운용 개념도

그림 6. 임무 #03 운용 개념도

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지역에 도착 하여 지정 고도로 상승한 다음,

Hovering하면서 화재 지역 또는 화재 시설 영

상 정보를 획득한다.

[무인기 기본 임무 수행 (3)] 무인기는 화재

범위가 넓은 경우 순회 비행, 카메라 회전 촬

영, 관심 부분 촬영을 조종자가 선택, LWIR 영

상을 이용하여 연기로 가려진 부분의 화재 진

행 상황 파악 및 소방 전략 수립을 지원한다.

[무인기 기본 임무 수행 (4)] 필요할 경우, 현

장의 조종사가 통제권을 넘겨받아 현장 상황에

맞게 무인기를 조종 가능하도록 한다.

3.2.5 임무 #05: 유해 물질 사고 [화학 기체]

[무인기 기본 임무 수행] 무인기는 임무 고

도까지 하강한 후, 자동으로 설정한 비행경로

를 따라 비행하면서 기본 임무 장비를 사용하

여 유출 사고 지역의 탐색을 수행한다.

[무인기 특화 임무 수행: 유해 화학 기체 측

정] 무인기는 설정한 비행경로를 따라 비행하

면서 유해 화학 기체 측정 장비를 사용하여 유

출 사고 지역의 탐색을 수행한다.

[무인기 특화 임무 수행: 안전 지역 확인] 무

인기는 비행경로를 따라 비행하면서 유해 화학

기체로부터 안전한 지역을 분석하여 확인한다.

3.2.6 임무 #06: 유해 물질 사고 [방사능]

[무인기 기본 임무 수행] 무인기는 임무 고

도까지 하강한 후, 자동으로 설정한 비행경로

를 따라 비행하면서 기본 임무 장비를 사용하

여 유출 사고 지역의 탐색을 수행한다.

[무인기 특화 임무 수행: 방사능 측정] 무인

기는 설정한 비행경로를 따라 비행하면서 방사

능 측정 장비를 사용하여 유출 사고 지역의 탐

색을 수행한다.

[무인기 특화 임무 수행: 안전 지역 확인] 무

인기는 Way Points를 따라 비행하면서 방사능

으로부터 안전한 지역을 분석하여 확인한다.

3.2.7 임무 #07: 광역 해상 초계

그림 8. 임무 #05 운용 개념도

그림 9. 임무 #06 운용 개념도

그림 10. 임무 #07 운용 개념도

김근택 외 / 항공우주산업기술동향 15/2 (2017) pp. 84~96

[무인기 기본 임무 수행 (1)] 무인기는 임무

고도까지 하강한 후, 자동으로 설정한 비행경

로를 따라 기본 임무용 영상 장비를 사용하여

임무 지역 탐색을 수행한다.

[무인기 기본 임무 수행 (2)] 필요할 경우, 조

종사(GCS)가 개입하여 무인기를 탐지 선박으로

접근하여 추가적인 영상 정보를 획득한 다음,

계획한 비행경로를 따라 임무를 지속한다.

[무인기 기본 임무 수행 (3)] GCS 운용자는

상황에 따라 무인기 경로를 재설정하고 해당

위치로 이동하여 지속적으로 임무를 수행한다.

[무인기 특화 임무 수행: 영상 분석] GCS 운

용자는 임무 지역의 불법 어로 및 조난 선박의

영상 정보를 분석하여 조업 형태, 선명, 허가

번호판 등을 식별하고 확인한다.

[무인기 안전 운항: 자동 비행] 무인기는 3D

공간 정보를 적용한 Path Planning(경로를 따라

비행 시 주변 구조물보다 높은 고도 유지)을

이용한 자동 비행 수단을 갖추어 운용한다.

3.2.8 임무 #08: 해양 오염 탐지 [유류 유출]

[무인기 기본 임무 수행 (1)] 무인기는 임무

고도까지 하강한 후, 자동으로 설정한 비행경

로(Flight Path)를 따라 초분광 영상 장치 영상

처리를 통한 유류 유출 예상 지역을 탐지한다.

[무인기 기본 임무 수행 (2)] 무인기는 필요

할 경우, GCS 운용자(조종사)를 통해 유류 유

출원 지점으로 접근하여 추가적인 영상 정보를

획득한 다음, 계획한 비행경로를 따라 임무를

지속한다.

[무인기 기본 임무 수행 (3)] 무인기는 유류

의 유출 범위에 따라 고도를 변경하여 관련 영

상을 확보한다.

[무인기 특화 임무 수행: 영상 분석] 무인기

는 탑재한 초분광 영상 장비를 이용하여 임무

지역의 유류 유출 양상 및 영역 등의 영상 정

보를 분석하고 확인한다.

3.2.9 임무 #09: 불법 게임장 차량 감시/추적

[무인기 기본 임무 수행 (1)] 무인기는 임무

지역에 도착하여 임무 고도까지 하강한 후, 대

상 차량을 선택하기 위한 영상을 수집한다.

[무인기 기본 임무 수행 (2)] GCS 운용자는

영상을 모니터링하면서 추적 대상 차량을 선택

하기 위해 수동으로 무인기를 전환하여 운용한

다.

[무인기 특화 임무 수행 (1)] 무인기는 정해

진 경로를 따라 기본 임무용 영상 장비를 활용

하여 추적 대상 차량을 식별하여 선택한다.

[무인기 특화 임무 수행 (2)] 무인기는 정해

진 경로를 따라 영상 장비를 이용하여 일정 거

그림 11. 임무 #08 운용 개념도

그림 12. 임무 #09 운용 개념도

김근택 외 / 항공우주산업기술동향 15/2 (2017) pp. 84~96

리를 유지(무인기의 소음 수준 고려)하면서 추

적 대상 차량에 대한 정보(차종, 번호판, 위치,

등)를 획득한다. [대상 차량 정지 시 조종사가

대상 차량의 이정 부분을 선택하여 확대할 수

있도록 고려]

[무인기 특화 임무 수행 (3)] GCS 운용자는

상황에 따라 무인기를 운용 제한 시간 내에서

반복적으로 비행하며 임무를 수행한다.

3.2.10 임무 #10: 불법 드론 추적/제압 [넷건]

[무인기 기본 임무 수행 (1)] 무인기는 임무

지역에 도착하여 임무 고도까지 접근한 후, 추

적 및 제압 대상 드론을 선택하기 위한 정보를

수집한다.

[무인기 기본 임무 수행 (2)] GCS 운용자는

영상을 모니터링하면서 불법 드론의 제압을 위

해 무인기를 수동으로 전환하여 운용한다.

[무인기 특화 임무 수행 (1)] 무인기는 정해

진 경로를 따라 기본 임무용 영상 장비를 활용

하여 추적 대상 드론을 식별하고, 일정 거리를

유지하면서 추적 대상 드론에 대한 정보(속도,

형상, 위치, 등)를 획득한다.

[무인기 특화 임무 수행 (2)] 무인기는 GCS

운용자의 지시에 따라 탑재한 넷건을 발사하여

불법 드론을 제압한다.

[무인기 특화 임무 수행 (3)] GCS 운용자는

임무 상황에 따라 무인기에 장착한 특화 임무

장비인 넷건에서 재머로 교체하여 불법 드론을

제압한다.

[무인기 특화 임무 수행 (4)] GCS 운용자는

상황에 따라 무인기를 반복적으로 비행하며 임

무를 수행한다.

3.2.11 임무 #11: 불법 드론 추적/제압 [재머]

[무인기 기본 임무 수행 (1)] 무인기는 임무

지역에 도착하여 임무 고도까지 접근한 후, 추

적 및 제압 대상 드론을 선택하기 위한 정보를

수집한다.

[무인기 기본 임무 수행 (2)] GCS 운용자는

영상을 모니터링하면서 불법 드론의 제압을 위

해 수동으로 무인기를 전환하여 운용한다.

[무인기 특화 임무 수행 (1)] 무인기는 정해

진 경로를 따라 기본 임무용 영상 장비를 활용

하여 추적 대상 드론을 식별하고, 일정 거리를

유지하면서 추적 대상 드론에 대한 정보(속도,

형상, 위치, 등)를 획득한다.

[무인기 특화 임무 수행 (2)] 무인기는 GCS

운용자의 지시에 따라 탑재한 재머를 활용하여

불법 드론을 제압한다.

- 무지향성 재머의 특성을 고려하여 무인기

그림 13. 임무 #10 운용 개념도

그림 14. 임무 #11 운용 개념도

김근택 외 / 항공우주산업기술동향 15/2 (2017) pp. 84~96

안전 귀환을 위한 대책을 마련한다.

[무인기 특화 임무 수행 (3)] GCS 운용자는

임무 상황에 따라 무인기에 탑재한 특화 임무

장비를 재머에서 넷건으로 교체하여 불법 드론

을 제압한다.

[무인기 특화 임무 수행 (4)] GCS 운용자는

상황에 따라 무인기를 반복적으로 비행하며 임

무를 수행한다.

3.2.12 임무 #12: 우범 지역 자동 순찰

[무인기 기본 임무 수행] 무인기는 임무 지

역에 도착하여 임무 고도로 하강 후, 기본 임

무용 영상 장비를 활용하여 임무 지역 영상을

수집한다(야간, 우천 등 필요시 탐조등 사용).

[무인기 기본 임무 수행] 무인기는 임무 지

역에 도착하여 임무 고도로 하강 후, 기본 임

무용 영상 장비를 활용하여 임무 지역 영상을

수집한다(야간, 우천 등 필요시 탐조등 사용).

[무인기 특화 임무 수행 (1)] GCS 운용자는

영상을 모니터링하면서 범죄 현장을 발견하면

수동으로 무인기를 전환하여 범죄 의심 지역으

로 접근한다.

[무인기 특화 임무 수행 (2)] 무인기는 일정

거리를 유지하면서 범죄 현장에 대한 정보 (위

치, 유형, 등)를 획득한다.

[무인기 특화 임무 수행 (3)] 무인기는 필요

시, 범죄 현장에 있는 사람들에게 탑재한 탐조

등을 이용해 경고를 실시한다.

[무인기 특화 임무 수행 (4)] 필요시, 무인기

는 범죄 현장에 있는 사람들에게 탑재한 소형

스피커를 통해 경고/안내 방송을 실시한다.

[무인기 특화 임무 수행 (5)] 상황에 따라 무

인기는 반복적으로 비행경로를 비행하며 순찰

임무를 수행한다.

3.2.13 임무 #13: 용의자 추적 [개활지]

[무인기 기본 임무 수행] 무인기는 임무 지

역에 도착하여 임무 고도까지 하강한 후, 기본

임무용 영상 장비를 활용하여 임무 지역의 영

상을 수집한다.

[무인기 특화 임무 수행 (1)] GCS 운용자는

영상을 모니터링하면서 용의자를 발견하면 수

동으로 무인기를 전환하여 용의자에게 일정 거

리를 유지하면서 접근한다.

[무인기 특화 임무 수행 (2)] 무인기는 일정

거리를 유지하면서 용의자에 대한 정보(위치,

의상, 등)를 획득한다.

[무인기 특화 임무 수행 (3)] 상황에 따라 무

인기는 반복적으로 비행경로를 비행하며 탐색

임무를 수행한다.

그림 15. 임무 #12 운용 개념도

그림 16. 임무 #13 운용 개념도

김근택 외 / 항공우주산업기술동향 15/2 (2017) pp. 84~96

3.2.14 임무 #14: 선박/인명 수색

[무인기 기본 임무 수행] 무인기는 임무 고

도로 하강 후, 자동 비행경로를 따라 기본 임

무용 영상 장비를 사용하여 임무 지역을 수집

한다(야간, 우천 등 필요시 탐조등 사용).

[무인기 특화 임무 수행 (1)] 무인기는 필요

할 경우, GCS 운용자(조종사)를 통해 조난 선

박이나 조난자에게 접근하여 추가적인 영상 정

보를 획득한다.

[무인기 특화 임무 수행 (2)] GCS 운용자는

영상 정보를 분석하여 조난자를 식별하고 확인

한다.

[무인기 특화 임무 수행 (3)] 무인기는 조난

자 식별 위치로 이동하여 조난자에게 구명환

투하장치를 이용하여 구명환을 투하한다.

[무인기 특화 임무 수행 (4)] 무인기는 필요

시, 탑재한 지향성 스피커를 통해 경고 또는

안내 방송을 실시한다.

[무인기 특화 임무 수행 (5)] GCS 운용자는

상황에 따라 무인기 경로를 재설정하고 해당

위치로 이동하여 지속적으로 임무를 수행한다.

4. 향후 계획

개발 대상 시스템의 운용 요구사항은 임무

정의 검토 회의(MDR)를 통해 수요 부처의 관

련 전문가 자문단의 검토를 거쳐 확정(Baseline

설정)한다. MDR 이후, 운용 요구사항을 기반으

로 관련 체계 및 시스템 개발 요구조건을 도출

하고, 사업 일정에 따라 시스템 설계 검토 회

의(System Design Review, SDR)와 기본 설계

검토 회의(Preliminary Design Review, PDR)까

지 관련 체계 규격서와 시스템[계통] 개발 규격

서를 작성할 예정이다.

5. 후기

이 논문은 현재 다부처 사업으로 수행 중인

“국민 안전 대응 무인항공기 융합시스템 구축

및 운용”사업(과제번호: 10080047)에서의 연구

결과 중 일부이다.

참고문헌

1. 재난치안용 무인기 임무 시나리오, 초안,

2017. 8. 18.

2. 재난치안용 무인기 운용 요구도 비교표, 초

안, 2017. 8. 03.

3. 재난치안용 무인기 운용요구서(Operational

Requirements Document, ORD), 초안, 2015.

7. 27.

4. 재난치안용 무인기 개념설계, Version 10,

2017. 7. 14.

5. 재난치안용 무인기 책임 및 지원 연계 Block

Diagrams, Version 0, 2017. 8. 1.

6. DPSM-RQ-17-0001-B01 (Draft), 재난치안용

멀티콥터 무인기 운용요구서, 2017. 10. 12.

그림 17. 임무 #14 운용 개념도