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[드론포스트] 오늘의 드론 News (2022.12.26)

2022-12-26


무인이동체 기술 고도화, 철도시설물 유지관리의 핵심

최근 시설물 유지관리 분야에서 사용되고 있는 무인이동체 시스템 기술에 대한 개발이 활발히 이뤄지고 있다.

전문가들은 무인이동체 활용 시 인력 중심의 점검·진단 방식에 비해 약 60%의 절감 효과가 있을 것으로 예측하고 있다.

특히 철도시설물은 작업자의 점검이 매우 어려운 분야로 무인이동체를 사용해 검사함으로써 작업자의 현장 작업 빈도를 감소시키고 작업자 인사 사고를 방지할 수 있을 것으로 기대되고 있다. 최근 안전사고가 빈번히 일어나고 있는 상황에서 효과적인 점검 방식으로 손꼽히고 있는 것이다.

또한 무인이동체의 객관적이고 지속적인 손상점검과 이력 관리를 통해 철도시설물 이상 개소의 조기 파악이 가능해져 선제적 예방이 가능하고, 정기 점검 이력 데이터와 타 데이터를 연계한 빅데이터 기술의 활용 기반을 마련할 수 있다는 점에서 각광 받고 있다.

최근 한국철도기술연구원 주관으로 개발된 ‘무인이동체 기반 접근취약 철도시설물 자동화점검시스템’은 무인이동체를 활용해 접근이 어려운 철도시설물에 대해 점검을 자동화하고, 취득한 데이터를 기반으로 손상진단·상태분석을 자동화할 수 있는 시스템이다.

이중 무인이동체 시스템은 지상제어장치를 포함한 무인이동체와 관련된 전체 시스템을 말한다.

해당 사업에서 무인이동체는 헥사콥터 형태로 상부에 장착된 2대의 카메라를 이용해 영상을 획득하고 해당 영상에 대한 위치를 RTK와 항법알고리즘을 통해 계산·획득 후 영상과 함께 제공하게 된다.

이때 2대의 카메라는 임무카메라와 맵핑카메라로 구분되며 임무카메라는 손상진단용 사진을 촬영하고 맵핑카메라는 도면과의 매칭을 위한 사진을 촬영한다. 해당 무인이동체의 임무 수행 거리는 1km, 비행시간은 25분을 기준으로 철도시설물 점검을 위해 내풍성 시험과 전자기장 시험을 통해 안전성 검증까지 마쳤다.

또한 지상통제장치는 철도시설물 점검을 위한 임무 계획을 수립하고 무인이동체에 전달하는 역할을 수행한다. 실시간으로 무인이동체의 상태·점검 상태를 확인할 수 있으며, RTK 보정신호를 전달해 보다 정확한 위치를 측위할 수 있게 된다.

이번 연구개발 사업에서 유콘시스템㈜은 이러한 무인이동체와 지상제어장치가 포함된 전반적인 무인이동체 시스템 개발을 맡았다.

유콘시스템은 요구사항 분석과 함께 무인이동체 상세 설계를 수행하고, 무인이동체에 탑재할 세부 모듈을 구성·인터페이스 정의와 시작품 제작을 맡아 음영지역 비행 등에 대한 검증, 지상관제시스템과의 연동 시험까지 수행했다. 이를 바탕으로 현장 검증을 통해 전체 시스템에 대한 검증을 완료하고 추가 요구사항들을 반영해 시제품을 새로 설계·제작했으며 해당 시스템에 대해서도 철도시설물 현장 검증을 마쳤다.

특히 유콘시스템은 지상제어장치와 관련해 이동형 관제차량을 설계·제작했으며 ‘지상관제소프트웨어’를 개발해 눈길을 끌고 있다.

지상관제소프트웨어는 점검 임무를 자동으로 생성하고 관리하는 기능을 포함해 자동 점검 비행을 수행할 수 있도록 설계됐다. 실시간으로 무인이동체의 영상을 도시하며 무인이동체의 각종 정보를 화면에 나타내는 것은 물론 점검 시간 단축을 위해 무인이동체 두 대가 동시에 비행할 수 있도록 한 점이 특징적이다.

이러한 기술들을 개발한 유콘시스템은 5가지 핵심기술을 보유하고 있다. 실시간 데이터 네트워크 전송 및 관리기술, 자동유도/항법 및 비행조종시스템 기술, 무인시스템 체계 기술, MEMS 초소형 통합 항법장치 및 비행조종장치기술, 실시간 비행통제기술이 그것이다.

이를 바탕으로 대대급 무인정찰기 양산납품, 한국형발사체 지상통제시스템 개발구축, 공간정보획득용 드론 등 대한민국 4차산업에 선도적인 역할을 수행하고 있다.

유콘시스템은 지난 2001년 설립된 국내 무인항공체계 분야의 선두 기업으로 손꼽힌다. 주요제품으로는 UAV,‘리모아이-002B·006, 티로터’와 ‘지상통제장비(GCS)’, ‘MEMS 통합항법장치(INU)’ 등이 있다.

조난자 찾고 택배 나르고…지자체 드론 '사업 진화'

경기지역 지방자치단체가 앞다퉈 추진한 '드론' 사업이 점점 실용화되고 있다. 특히 재난현장에서 활용하는 등 여러 방면에서 필요해지자 사업을 키우거나 새로운 시도를 해보는 지자체도 늘고 있다.

25일 경기도내 지자체에 따르면 안산시는 재난에 대비하기 위한 '드론 시스템 구축'을 준비하고 있다. 섬유 등 화학물질을 취급하는 공장이 많은 반월·시화산단의 안전사고를 드론을 통해 막는다는 계획이다.

그동안 이 산단에서 사고가 잇따랐다. 2018년 2건, 2019년 1건, 2020년 5건, 2021년 2건, 2022년 1건 등 모두 11건이 났다. 이 사고로 모두 5명이 숨지는 등 8명이 사상했다. 재산피해만 243억원이다.

안산시는 이런 사고를 사전에 찾고, 발생 시 신속히 대처하는 데 드론이 효과적이라 판단했다. 사람이 접근하기 어려운 곳도 쉽게 다가갈 수 있기 때문이다.

현재 시는 드론특별자유화구역 지정을 위해 2022년 11월15일 국토부에 사업계획을 제출했다. 현재 승인을 기다리는 중이다. 드론특별자유화구역은 비행 관련 규제가 면제·완화되는 곳으로, 포천시 등 전국 15곳이 지정돼 있다.

가평군도 드론으로 택배를 전달하는 사업을 준비 중이다. 올해 11월 드론이 현장까지 제대로 가는지 여부 등을 확인하는 시범운영을 했다. 가평군 관계자는 "민간업체와 정부, 가평군이 함께 사업을 준비하고 있다"며 "상용화가 가능한지 테스트 중"이라고 했다.

화성시도 재난현장에 필요한 드론을 살 계획이다. 올해 6월 궁평리에서 윈드서핑을 타던 50대가 실종되고, 이보다 앞선 올해 1월 정남면 전투기 추락 사고에서 지휘통제시스템 미비로 컨트롤 타워 역할 수행이 부족했다는 판단에서다. 당시 실종자를 찾는데 상당 시간 걸렸던 것으로 알려졌다. 화성시는 7400만원을 들려 드론을 사 재난현장에서 실종자 수색 등 초동대응 능력을 확대할 방침이다. 현재 도내에서는 하남시와 고양시가 각각 드론 1대, 2대를 통해 비슷한 시스템을 구축 중이다.

이처럼 드론 활용은 늘어나는 추세다. 경기연구원이 분석한 결과 지자체가 드론을 활용한 사례는 2017년 37건에서 2020년 329건으로 20배 가까이 늘었다. 개발제한구역 불법건축물 단속, 하천 불법행위단속, 안전관리, 항공영상 제공 행정지원 등에서 활용됐다. 이를 통해 절약한 예산만 6억90만원으로 분석됐다.

안산시 관계자는 “기술이 발전하면서 드론을 행정에 접목하는 게 가능해졌다”며 “사업을 운영해보고 결과가 좋으면 제도화할 계획”이라고 말했다.

드론 비행 준비시간 대폭 줄이는 기술 개발

무인항공기 제조 및 핵심부품, 지상관제 시스템 개발 전문 기업인 프리뉴(대표 이종경)가 비행 준비 시간 단축을 위해 개발한 ‘자동 캘리브레이션 시스템 기술’이 2022년 하반기 대한민국 우수특허 대상을 수상했다.

자동 캘리브레이션 기술은 드론 내부 센서부 구성을 통하여 드론 비행 전 센서를 이용한 자동 캘리브레이션 진행으로 드론 운용의 준비시간을 대폭 단축시킬 수 있는 기술로 프리뉴가 국내 최초로 상용화한 특허 기술이다.

2017년부터 무인항공기 사업을 시작한 프리뉴는 수직이착륙(VTOL) 고정익부터 전동헬기 및 멀티콥터 등 여러 모델의 제품을 출시했다.

또한 무인항공기 제조 및 운영 국산화에 필수적인 FC (Flight controller), PM(Power Management), CC (Companion Computer) 등의 핵심 기술을 자체 역량을 기반으로 개발해 오고 있다.

드론이 촬영한 수만장 이미지 하루에 처리

엠지아이에스는 2013년 설립된 공간정보 솔루션 전문 업체로 다양한 공간정보 솔루션에 대한 아이디어로 제품을 개발해 판매하고 있다.

주요 제품으로는 공간정보에 필요한 GPS 장비와 4차 산업에 해당하는 디지털트윈, 드론 및 라이다, 이미지 기반을 이용한 3D모델링, 드론항공지도(정사영상) 제작 전용 소프트웨어 등이 있다. 드론항공촬영의 기술용역도 직접 수행하고 있다. 또한 드론항공촬영, 드론항공지도(정사영상) 제작 교육을 운영하고 있다.

엠지아이에스는 드론으로 촬영한 수만 장의 대용량 데이터를 처리할 수 있으며, 동시에 약 10일 정도 걸리는 처리 시간을 1/10로 단축하는 연구과제를 성공적으로 수행했다. ‘네트워크 병렬 처리를 이용한 정사영상 자동화 생성 방법’에 대한 특허도 출원했다.

최근 공공기관에서 드론으로 하루 약 2만 장씩 촬영한 대용량의 이미지를 하루 만에 정사영상 제작에 활용하고자 이 플랫폼을 첫 도입하기도 했다.

국내에서 대용량 데이터를 네트워크 병렬처리 방식의 정사영상 제작을 자동화하는 기술을 활용하는 곳은 현재 엠지아이에스가 유일무이하다.

당진시, 안전 사각 보도 제설작업에 드론 활용한다

충남 당진시가 보행자 통행 도로인 보도 제설작업에 드론을 투입한다.

당진시는 지난 23일 지역 사회적 기업인 아이엔항공과 보도에 드론으로 친환경 제설제를 뿌리는 시연을 해 효과성을 입증, 앞으로 본격적으로 활용키로 했다고 25일 밝혔다.

일반 도로와 달리 건축물 앞 등의 보도에 쌓인 눈은 조례에 따라 해당 건물 관리자가 치워야 한다.

하지만 관리인이 불분명한 건물 인근 보도나 학교 주변, 아파트 방음벽 등의 응달지역은 제설작업이 제대로 이뤄지지 않아 보행 안전을 위협하고 있다.

시 관계자는 "올겨울 유난히 자주 내린 폭설에 눈이 제때 치워지지 않는 보도 제설 작업 요청이 많았다"며 "사고 위험이 높은 사각 지역과 보행자가 많은 보도에 우선하여 드론을 투입하고 점차 확대해 나갈 예정"이라고 말했다.

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