가상 공간서 군집 드론 연구를...ETRI, '세계 최초' 대규모 드론 시뮬레이터 개발

드론 물리 모델링 기술을 이용해 드론 협력 물체운반 서비스 시뮬레이션이 가능함을 보이는 모습

우리 연구진이 가상 공간에서 드론 여러 대를 상호작용하며 다양한 임무를 수행할 수 있는지 시험하는 시뮬레이터 기술을 세계 최초로 개발했다. 드론 접목 인공지능(AI) 수준을 향상하고 다양한 군집 드론 서비스 발굴에 큰 도움이 될 전망이다.

한국전자통신연구원(ETRI·원장 김명준)은 '고정밀 분산 드론 시뮬레이션' 기술을 개발했다고 9일 밝혔다.

드론 연구는 고장, 추락으로 인적·물질적 피해가 나타날 수 있다. 특히 AI 기반 지능화를 위해서는 반복·강화학습으로 신경망을 고도화해야 해 실제 실험이 필수다. 이 때문에 시뮬레이터 기술이 필요하다. 다만 기존 시뮬레이터는 단순 임무만을 수행하거나 많은 드론을 동시에 시험할 수 없었다. 센서, 비행 환경 등 물리 특성도 정밀 반영하지 못했다.

ETRI는 대규모 드론으로 다양한 임무를 수행하는 시뮬레이터, 모니터링 소프트웨어(SW)를 개발했다. 시뮬레이터에 가상 드론, 장애물 등 환경을 설정하면 실제 드론이 이를 피해 가거나 상호작용하는 상황을 시험해 볼 수 있다.

아바타 드론과 가상 드론을 구현해 서로 다른 관점에서 상호작용할 수 있음을 보여주는 모습

기존에는 한정된 컴퓨팅 성능만을 활용해 복잡한 임무를 맡길 수 없었지만 분산된 여러 컴퓨터를 이용해 반복·강화학습을 할 수 있도록 만든 기술로 시뮬레이터 한계를 극복했다.

ETRI는 기술 검증을 위해 서버급 컴퓨터, 노트북 등 여러 기종을 연결하고 가상 드론 100대를 동시 구동하는 시연을 했다. 무거운 물체를 줄로 연결해 여러대의 가상 드론이 협업·운송하는 상황에서 발생하는 물리 현상을 정밀 재현하는데 성공했다. 시뮬레이션 공간에서 수십만번 반복 학습한 자율비행용 심층신경망을 실제 드론에 탑재해 목적지까지 장애물을 회피하며 비행하는 기술 검증도 마쳤다. △분산 다중 드론 시뮬레이션 기술 △고정밀 객체 모델링 기술 △드론 물리엔진 기술 △시뮬레이션 강화학습 기반 드론 자율비행 기술 △다중 드론 지상 제어 기술 △실제 드론과 아바타 드론 간 동기화 기술 등 드론 시뮬레이션 기술 등이 핵심이다.

분산 다중 드론 시뮬레이션 기술 개발에 참여한 연구진. 왼쪽부터 양정기 연구원, 최의환 연구원, 이수전 책임연구원.

연구진 기술은 드론쇼코리아, 무인이동체산업엑스포, ETRI 테크데이 등 각종 드론 및 AI 전시회와 학회에서 소개된 바 있다. 기술을 상업적 용도로 활용하기를 원한다면 협의를 통해 관련 기술을 이전받을 수 있다.

이수전 ETRI 무인이동체연구실 책임연구원은 “개발 기술이 다중 드론 임무와 서비스 개발을 가속해 드론 산업계 규모의 경제를 현실화하는데 도움이 되기를 바란다”고 말했다.

향후 연구진은 기술 성능을 고도화하고 안정화 해 군, 학계, 산업계 등에서 요구하는 드론 응용 사항들과 연계하는 노력을 할 계획이다.

시뮬레이션 기술을 확장해 드론 사이버 피지컬 시스템(CPS)을 개발하는 연구도 이어갈 예정이다. 이 기술은 드론 다수가 운용되는 어반 에어 모빌리티(UAM) 기술 등과 연계돼 디지털트윈 기술로 활용될 전망이다.

이번 연구는 ETRI 연구운영비지원사업 일환인 '인간 중심 자율지능시스템 원천기술 연구'사업과제로 진행됐다. 관련 연구로 국내외 특허출원 9건, SCI급 논문 2건 성과를 냈다.

대전=김영준기자 kyj85@etnews.com

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