무인자동화 해양관측 플랫폼 기술개발 기획연구 최종보고서

세부과제명 자동화된 무인 해상관측 플랫폼 기술 개발. 개인 및 동질 커뮤니티를 위한 무인관측장비 플랫폼 구축

SUMMARY

CONTENTS

제1장 연구개발과제의 개요

제1절 무인자동화 군집운용 플랫폼 구축의 필요성

• 현재 해양 관측 시스템의 한계성
• 해양 무인관측장비 군집운용 플랫폼: 차세대 해양관측 방법
• 무인자동화/군집운용/플랫폼 정의
• 연구개발의 필요성

해양 무인감지장비 클러스터 운영 플랫폼: 차세대 해양관측 방법. 한국의 앞선 ICT 기술을 활용한 인공지능 무인관찰.

[그림 1-2] 해양 무인관측장비 군집운용 플랫폼의 특징 및 장점

• 기획연구의 필요성
• 기획연구의 목표
• 기획연구의 주요 내용
• 기획연구의 추진체계 및 전략
• 기획연구의 수행 일정

Ÿ 무인 해상 감시 자동화 운영 플랫폼 인프라 구축 한국과학기술원 김성용 메티스메이크 해양관측 이석형 무인장치 자율제어.

[그림 1-5] 기획연구 추진체계 o 연구추진전략

제1절 국내외 기술동향 분석 제2절 국내외 정책동향 분석

제4절 핵심기술군 도출 제5절 특허동향 분석

제6절 환경분석 결과의 종합 시사점

국내 기술동향

Ÿ 우수한 역량을 활용한 해양 정보 추정 기술. 내륙해양관측기술 개발사례 o KOOS(Operational Ocean Prediction System).

[그림 2-1] 국립해양조사원의 수중 글라이더 수조 실험

국외 기술동향

미국 해군연구소(ONR)와 DARPA의 LOCUST(Low-Cost UAV Swarming Technology) 프로그램, TWR의 SFMC(Slocum Fleet Mission Control) 소프트웨어, 미국의 자율·무인체계 해군 등 해양관측 기술이 주목받고 있다. receive 유럽 북서부 해양 관측 및 예측 시스템의 개발 및 구현을 통해 실시간 운영 데이터 및 서비스를 제공합니다. IBI-ROOS 지역 해양관측 시스템 개발 및 구현을 통해 실시간 운영 데이터 및 서비스를 제공합니다.

Ÿ JCG는 이미 4개 전략 분야에서 웨이브 글라이더 떼 작전을 활용한 해상 관측을 시작했습니다. 무인장비의 개별/동종/이종군집을 활용한 해양관측 사례.

[그림 2-15] OOI의 데이터 수집, 저장, 분석 및 공유 시스템

국외 정책동향 가. 미국

해양과학기술 분야에는 기초기술 개발, 해양조사선 등 연구플랫폼의 유지·운영, 장기적이고 지속적인 해양관측·조사 등이 포함된다. Ÿ 해양의 새로운 움직임(MPA, 해상 경제 활동, 유엔 해양법 협약, 과학 기술의 발전, 해양 인재 육성)에 대응합니다. Ÿ 해양과학기술 R&D 촉진 정책.

[그림 2-67] 해양기술을 통한 상업적 참여 방안 법안 (CENOTE Act of 2018)

국내 정책동향 및 법제도

해저플랜트 건설기반기술 해양산업. 해양생태계를 교란하는 생물에 대한 감시 및 제어 기술. 해양레저장비 및 인프라 기술 개발 50.

[표 2-7] 2020 해양수산 R&D 중장기계획 중점기술

• 기술수요분석의 목적
• 기술수요분석 방법
• 기술수요분석의 주요 결과
• 기술수요분석의 종합 결론

무인자동화 클러스터 운영시스템 활용 목적. 무인자동군집운영시스템의 핵심기술. 국내 무인장비 군집운영 시스템 도입.

[그림 2-70] 응답자의 소속기관(좌) 및 전문분야(우)한국과학기술기획평가원,

세부과제 분야

세부과제의 핵심기술군

핵심기술군의 세부요소기술 분석

이기종(무선 음향) 중계 게이트웨이 기술. 데이터 통계분석 및 알고리즘 구현 기술. 실시간 데이터 표시 및 공간정보 시각화 기술.

[표 2-11] 세부과제 1 핵심기술군의 내용 및 기술개발 필요성 분석 결과

특허기술 Landscape

지원자의 지원서가 주요한 것으로 분석됩니다. 유럽의 경우 다른 주요 출원국에 비해 외국인 출원이 많아 외국 기술 유입이 큰 것으로 판단된다. 다만, 5부에서는 지원자가 소폭 감소한 것으로 보입니다.

[그림 2-78] 주요 출원국 내·외국인 특허출원현황

세부기술 분석

Ÿ 미국특허의 기술위치를 살펴보면 섹션 1부터 섹션 5까지 출원건수와 출원건수가 지속적으로 증가하여 기술위치가 성장단계에 있는 것으로 분석된다. 하지만 5급 진입 이후 지원자 수와 지원자 수가 감소하는 것으로 분석된다. 2014년에는 출원 건수가 급증하며 연구개발 활동도 활발하게 진행된 것으로 평가된다.

[그림 2-82] 각 출원국가별 기술시장 성장단계(무인장비 자율운용 및 해양통신(A)).

IP History 분석

무인장비군집운영플랫폼 (나) 현장 IP 이력. BB 관련 기술의 경우 2015년 처음 적용됐으며, 무인장비 군집 운용 플랫폼을 연구하던 중 새로운 니즈에 맞춰 연구한 것으로 볼 수 있다. 앞으로도 CD와 관련된 연구개발은 계속될 것으로 예상된다.

[그림 2-90] A 분야 주요출원인-US NAVY

특허분석 종합결론

• 자율운행 및 해양통신 분야의 주요 이슈
• 동종·이종군집 무인장비 운용 분야의 주요 이슈
• 관측자료 관리기술 분야의 주요 이슈
• 기타 분야의 주요 이슈
• 주요 이슈를 반영한 연구개발 방안

또한, 해당 변수를 최적화하고 관찰하기 위해 필요한 무인장비를 선정하는 것이 필요하다. 동종 및 이종 커뮤니티에서 무인 장치 운영 분야의 주요 문제. 무인감시장비 플랫폼의 이기종 운용 개념.

• 전문위원 자문단 구성 및 자문의견 수렴
• 산학연관 협력단 구성 및 협력방안 가. 산학연관 협력 방안
• 국제 공동연구 및 협력 전략
• 국제 협력 및 산학연 협력 방안

Ÿ 신규 무인자동관측장비의 특성을 파악한다. Ÿ 무인·자동 관측장비 운용방법 공동개발 Ÿ 무인자동관측장비 플랫폼 운영을 위한 공동기술 개발

[표 3-2] 무인선 보유현황 1

제4절 성과지표

제5절 중점 연구개발 사례

세부과제 1: 무인장비 자율운행 및 해양통신 분야

세부과제 2: 무인장비 군집운용 플랫폼 분야

Ÿ 지상관제 플랫폼 구축 및 동종 커뮤니티 운영 테스트 Ÿ 무인장비 군집운영 시뮬레이터 설계. Ÿ 개발기술이 적용된 무인체계 마련 Ÿ 관제플랫폼 구축 및 이기종 군집 운용 테스트

세부과제 3: 무인장비 관측자료 관리기술 분야

Ÿ 방송(실시간) 인터페이스 Ÿ 데이터 상태, 검색 및 전달 인터페이스 Ÿ 데이터별 통계계산 및 그래프 표시 개발 Ÿ 실시간 관측현황 및 표시 인터페이스 개발 Ÿ 영상 데이터 관리 기술, 영상 데이터 관리 기술 개발 링크 사용. Ÿ 무인항공기의 항법평가 기능(공간밀도지도 등) 개발. Ÿ 자율적인 인공지능 제어를 지원하기 위한 데이터 교환 인터페이스 Ÿ 무인 차량 운행 시뮬레이터 기능 개발.

총괄 로드맵

Ÿ 4차 산업혁명의 특성상 기술개발의 필요성이 요구되는 분야이므로, 1차년도 1차, 2차에는 현재 개발된 관련 기술의 활용을 극대화하기 위한 방안을 강구하고 있다. 레벨 또는 2단계 중 3, 4단계 전체 연구 기간을 수년 단위로 최대한 단축하는 방안을 검토할 필요가 있을 것으로 추정된다.

소요 예산

현재 편성된 예산은 무인장비 사용 시 발생하는 재료비와 운영을 위한 인건비에 해당한다. 현재 할당된 예산은 기존에 개발된 센서를 무인기기에 탑재하기 위한 센서 기술 개발 작업비와 일부 센서를 추가로 구입하는 비용에 해당한다. 현재 배정된 예산은 시스템 구축비와 기술개발 인건비에 해당한다.

세부과제 1: 무인장비 자율운행 및 해양통신

세부과제 2: 무인장비 군집운용 플랫폼

세부과제 3: 무인장비 관측자료 관리기술

• 연구성과 지표
• 연구성과 홍보 및 확산 지표
• 산학연관 협력 지표
• 국제 교류 및 협력 지표
• 학술 및 지적재산권 지표
• 교육 및 인력양성 지표

Ÿ 연구 논문 Ÿ 심포지엄 Ÿ 워크숍 Ÿ 컨퍼런스 Ÿ 세미나. Ÿ 연구 기사 Ÿ 연구 프로젝트 Ÿ 심포지엄 Ÿ 워크숍 Ÿ 세미나. Ÿ 논문 게재 횟수 및 내용 Ÿ 연구과제 계약.