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미래기술

항공우주기술의 지능화ㆍ고도화ㆍ첨단화

인공지능, 빅데이터 등 디지털 기술이 융합된 초연결사회를 지향하는 4차 산업혁명 시대에 대비해 한국항공우주연구원은 항공우주분야에서 미래를 주도하기 위한 연구를 진행하고 있다.

위성 및 드론이 촬영한 영상 빅데이터와 인공지능을 융합하여 분석하는 플랫폼 기술, 드론군집비행, 초소형위성, 우주환경실험, 차로구분 정밀위치결정 기술, 항공우주용 구조재료 및 3D 프린팅 활용기술 등을 연구하고 있다.

  • 01인공지능

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    한국항공우주연구원은 위성 및 드론이 촬영한 영상 빅데이터를 인공지능이 실시간으로 분석할 수 있는 기술을 연구 중이다. 영상 처리 속도가 빨라져 빅데이터의 즉각적 분석이 가능해 업무 효율성 향상에 크게 기여할 수 있으며 국내외 유관기관에 신속한 빅데이터 제공이 기대된다.

    또한 인공지능을 드론에 적용한 드론 자율비행 연구도 진행하고 있다. 위성이 촬영하기 어려운 지역을 드론이 스스로 비행하며 촬영해 정보를 획득할 수 있을 것으로 예상된다. 또한 위성영상의 해상도 향상을 목적으로 레이더 위성 내 객체 탐지 기술 및 광학 영상의 공간 해상도 향상 기술을 개발했으며, 딥러닝 기술을 활용하여 다양한 파장 및 해상도의 영상에 접목하는 연구를 진행 중이다.

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    위성/드론 빅데이터 처리 및 분석 시스템

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  • 02드론 군집비행

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    한국항공우주연구원은 드론 정밀위치인식기술, 다수 드론과의 통신기술 및 정밀제어기술 등을 연구하여 다수 드론의 군집비행을 연구개발했다. 오차범위 10cm 내외의 RTK-GPS(Real Time Kinemetics-GPS) 고정밀 위치인식기술을 통해 다수의 드론이 서로 충돌 없이 비행할 수 있다. 또한 드론 군집비행이 재해재난 현장에서 실종자 탐색 등 사회 안전 분야에 활용될 수 있도록 인공지능과 드론을 융합하는 기술도 연구 중이다. 드론 군집비행 기술은 산업체에 기술이전해 드론을 활용한 새로운 부가가치 창출이 기대된다.

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  • 03초소형위성

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    초소형위성은 약 500∼1500㎞의 저궤도를 도는 무게 100kg 이하의 위성이다. 초소형위성은 교육 목적을 위해 값비싼 우주급 부품 대신 일반 산업용 부품으로 개발하여 왔으나, 점차 그 활용도가 넓혀지면서 최근에는 우주 신기술 개발 및 검증, 우주 비즈니스는 물론 군이나 정찰 분야에서도 활용하는 추세이다.

    한국항공우주연구원은 2015년부터 ‘초소형위성을 이용한 미래 우주탐사 핵심기술 개발사업’을 수행하며 6U(10kg, 10cm x 20cm x 30cm)급 초소형위성 1호기 HiREV(High resolution image & video nanosatellite)을 개발했다. 3차례의 우주환경시험을 통해 우주발사가 가능한 수준임을 확인했다. 3년에 걸친 초소형위성의 자체 설계, 조립, 개발, 시험 경험을 토대로 초소형위성 부품들의 국산화를 이루었으며 미래 선도기술과 우주탐사 핵심기술들을 저비용, 단시간에 개발할 수 있는 역량과 여건을 확보했다.

    2019년도부터는 1호기 HiREV 개발 경험을 바탕으로 6U급 2호기 KARDSAT(KARI Rendezvous and docking technology demonstration nanosatellite)를 개발 중이다. 1호기의 플랫폼을 활용해 설계와 개발의 효율성을 높였으며 실제 발사를 목표로 한다. 현재 연구진은 우주에서 가상의 우주물체를 추적해 랑데부하고 도킹하는 고난이도의 기술을 개발하고 있다. 이 기술은 소행성 탐사, 화성 탐사, 우주쓰레기 제거, 우주재급유 및 위성 수리 등 궤도상 서비스 임무 등을 개발하는 데 초석이 될 것이다. 또한 앞으로 대량의 초소형위성을 이용한 군집임무를 효율적으로 수행하기 위한 지능형 군집임무 핵심기술도 개발하고 있다.

    한편, 근지구 우주환경 관측을 위해 2021년에 발사 예정인 4기의 6U급 초소형위성인 SNIPE을 개발하고 있다. 발사에 성공한다면 국내에서는 처음으로 편대비행 임무를 수행하게 된다.

    한국항공우주연구원은 국내 우주분야 우수 인재를 양성하고 초소형위성 개발 저변확대를 위해 2012년 큐브위성 경연대회 시범사업을 시작으로 2013년부터 격년으로 2019년까지 총 5회에 걸쳐 큐브위성 경연대회를 주관해오고 있다. 서울대, KAIST, 충남대 등 여러 국내 대학이 초소형위성 개발 및 발사 경험을 쌓고 초소형위성 분야의 인력을 양성할 수 있었다. 2020년 8월에는 ‘2017 큐브위성 경연대회’를 통해 선발된 초소형위성 2기가 소유즈 로켓으로 발사되고, 2021년에는 ‘2019 큐브위성 경연대회’를 통해 선발된 초소형위성 4기가 한국형 발사체인 누리호에 실려 발사될 예정이다.

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  • 04유인우주실험 분야

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    유인우주실험은 유인우주탐사를 준비하는 기반이 되며 국제우주정거장(ISS)에서의 활용, 게이트웨이(Gateway) 및 유인화성탐사 등 국제협력에 기여할 수 있는 연구 분야다. 한국항공우주연구원은 한국형 유인 우주프로그램, 마이크로중력 환경 활용 연구, 우주정거장 내 우주실험장비 핵심기술 개발 등을 국제협력으로 진행했다. 현재 생명유지시스템 지상모델 개발 및 성능시험, 가압모듈 내부 화재 검출 및 화재 안전 제어기술 연구 등을 수행하고 있다.

    bioreacotor 세포배양모듈 전자모듈 배양액 공급모듈 배양액순환모듈

    마이크로중력 환경 활용 우주실험용 세포배양 시스템

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  • 05차로구분 정밀위치결정

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    육상 교통량의 양적 성장에 걸맞는 교통체계의 서비스 품질·효율성 및 안전성 증대 등의 질적 성장이 요구되고 있다. 이에 차세대 지능형교통시스템(C-ITS, Cooperative-ITS)을 통해 도로 인프라와 차량 간의 유기적 연계를 바탕으로 위험요인을 인지·회피할 수 있는 서비스가 개발되고 있으며, 이를 바탕으로 높은 수준의 무인화기술과 접목되어 자율주행차 기술이 고도화되고 있다. 이 중, 위성항법시스템은 차세대 지능형교통시스템(C-ITS)과 자율주행차 등에 핵심 PNT (Position, Navigation, Timing) 정보를 제공하는 인프라 역할을 수행하고 있다.

    이에 한국항공우주연구원에서는 2006년부터 육상교통 환경에서 위성항법시스템 오차를 감소시키고, 위치 신뢰성을 향상시킬 수 있는 ‘차로구분 정밀위치결정 기술’을 연구하였다. 이를 위해 위성항법시스템 신호의 오차예측·모니터링·생성된 정보를 방송할 수 있는 지상인프라를 구축·운용하였으며, 성능평가를 위한 저가형 차량용 네비게이션을 개발하였다. 또한, 2018년까지 준도심 및 고속도로에서 시험방송 및 성능평가를 진행하여 오차 1m 이하의 정확도 및 운용안정성을 확인했다. 본 기술은 국토교통부 주간 ‘2017년 국토교통 R&D 우수성과 25선’과 과학기술정보통신부 ‘2017년 국가연구개발 우수성과 융합기술 부분 최우수성과‘에 선정되어 개발 기술의 우수성을 인정받기도 하였다. 현재는 국내 차량용 네비게이션 업체를 대상으로 기술이전을 진행하고 있으며, 국제 표준 기구 활동을 통해 ‘지상인프라 시스템의 구조’ 및 ‘사용자 네비게이션의 요구사항 및 지상-사용자간 교환 데이터’에 대한 국제 표준화를 진행하고 있다.

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