일본산업뉴스요약

드론, 안전하게 비행
NEDO외, 운항관리 시스템 개발 가속

드론이 안전하게 비행할 수 있도록 운항관리시스템(UTM) 개발이 추진되고 있다. 신에너지산업기술총합개발기구(NEDO)의 UTM개발 사업에는 17개의 기업 및 기관이 참가, 드론의 충돌이나 추락을 방지하기 위해 아이디어를 모으고 있다. 드론은 배터리나 중량 등 리소스 제약이 엄격한 로봇이다. 안전기능의 요구 스펙이 결정되면 다음 단계의 기능 개발에 탄력이 붙는다. 드론의 개발 경쟁이 하드에서 소프트로 이행하고 있다.

▶’시계외 비행’ 금지 해제
3중의 추락∙충돌 방지 대책

“앞으로 몇 년 동안은 드론은 추락할 수 있다는 전제에서 기술개발이나 제도운용을 추진할 필요가 있다”라고 NEDO의 미야모토(宮本) 프로젝트 매니저는 설명한다. 드론은 비행기나 헬리콥터 등의 유인기만큼 기술이 성숙되지 못했다. 일반 시민도 드론 비행을 하기 때문에 유인기와 비교하여 제도적인 관리도 어렵다.

2018년은 드론을 직접 감시할 필요가 없는 ‘시계외(視界外) 비행’에 대한 금지가 풀릴 예정이다. 그러나 비행심사 요령을 작성하는 국토교통성은 “안전성에 대한 완화는 있을 수 없다”(담당자)라고 강조한다.

이 상황을 극복하기 위해 UTM 개발이 추진되고 있다. UTM으로 비행 계획을 공유함으로써 사전에 접근을 피하고 날씨나 공중의 전파 강도 등을 감시한다. 위험이 높은 장소에서의 비행에 대해 비행 계획을 변경하도록 추천하는 등 하늘의 안전을 관리하는 기반 시스템이 된다. 단, 드론의 운항정보에는 서비스의 매출 규모나 가동률 등 수익 정보를 추측할 수 있는 기밀 정보가 포함된다.

그래서 사업자들은 각각 UTM을 보유하고, 그 UTM의 통합시스템에 익명화한 정보를 수집하여 비행 계획을 확인, 각 UTM에 계획 승인이나 경보를 보내는 구조를 구축하였다. 드론과 UTM, UTM통합시스템의 3층으로 정보를 교환하여 안전성을 담보한다.

안전 대책도 3중이다. 우선 비행 전에 UTM통합시스템에서 비행 루트의 교차를 확인. 비행 중에도 예정 루트에서 벗어나면 UTM과 드론이 통신을 통해 실시간으로 대처한다.

만일 UTM과 드론의 통신이 불가능할 경우는 근접한 드론끼리 통신한다. 일본판 GPS 위성인 준천정위성 등으로부터 스스로의 위치를 산출해서 공유한다. 다른 드론에 근접하지 않는 루트를 선택한다.

드론끼리의 통신도 불가능할 경우는 드론의 센서로 다른 비행물체를 찾아내서 피한다. 이 감지성능과 회피성능이 드론 간의 최단 접근거리를 결정한다. 가령 비행 중의 드론이 고장이 나서 컨트롤을 할 수 없어도 주위의 기체를 피할 수 있는 거리에 상당하기 때문이다.

각 기체의 안전성능이 향상되면 드론과 드론이 보다 가깝게 비행할 수 있기 때문에 공간 이용률이 향상된다. 미야모토 프로젝트 매니저는 “드론 기체와 UTM, UTM통합시스템의 3개를 중층적으로 설계할 필요가 있었다”라고 설명한다.

▶항로 옥션
격자 모양의 공간 단위로 항로 획득

NEC는 UTM통합시스템의 비행 정보 관리를 담당한다. 참가 회사들이 비행 루트의 교차 판정 방식을 통합하였기 때문에 드론의 루트 할당 알고리즘을 개발 중이다. 우선 UTM통합시스템이 일본의 하늘을 수 미터에서 수십 미터 간격의 격자 모양으로 분할하여 관리한다.

각 UTM 사업자는 드론의 출발지점과 목표지점 사이를 연결하도록 격자 공간을 ‘옥션’으로 획득한다. 공간의 점유 시간이나 우선권 등을 바탕으로 비행 루트를 경쟁하는 구조다. 옥션 알고리즘이라면 공평성을 담보하는데다 계산 규모를 확대하기 쉽다.

고속도로와 같이 드론 전용의 비행 루트를 지정할 수 있다면, 특정 루트만의 교통 정리로 범위를 줄일 수 있다. 그러나 드론의 용도는 공중 촬영이나 경비, 배송 등 통행형과 체류형이 혼재하기 때문에 공간 단위에서의 관리를 검토하고 있다.

NEC의 미래도시조성 추진본부의 니시자와(西沢) 매니저는 “1시간 당 1㎢에 약 100대의 드론이 비행하는 상황을 상정하고 있다. 보도 상공의 비행 여부 등 루트에 따라서 비행 영역이 좁아지기도 넓어지기도 한다”라고 지적한다.

만약 중대사고가 발생하여 루트나 비행 제한 영역이 바뀌어도 UTM통합시스템에서 전체에 반영시킨다. 기체의 안전성능이 향상되면 격자 크기를 작게 하여 왕래하는 기체 수를 늘릴 수 있다.

▶하드에서 소프트로
AI활용으로 성능 향상 기대

NTT도코모는 드론에 실을 수 있는 공중의 전파강도 지도나 통신모듈을 개발하였다. 드론의 비행 상황이나 원격제어의 통신인터페이스를 통합, 모듈화하여 휴대전화의 전파로 기체와 UTM이 통신 가능하다는 사실을 실증하였다. NTT도코모의 우노(宇野) 씨는 “이를 바탕으로 안전하며 필요한 최소한의 스펙이 결정된다”라고 기대한다.

드론에 있어서 안전성이나 UTM관리에 필요한 최소한의 스펙과 센서 구성을 알 수 있는 것은 큰 진척이다. 소프트 개발의 지침이 된다. 드론은 배터리나 중량의 제한이 엄격하기 때문에 기능을 늘리면 비행 시간은 짧아질 수밖에 없다. 그러나 배터리나 모터 등 하드의 진화는 느리다. 그래서 AI 등의 소프트의 진화가 기대를 받고 있다.

예를 들면 이미지인식 등의 소비전력이 절반으로 줄면 기능을 배로 늘릴 수 있다. 하드보다 소프트의 진화는 빠르다. 기능이나 비행 시간의 결정적인 요인이 된다. AI 업계가 개발한 기술을 활용하여 공개적인 기술 개발도 가능하다.

그러나 현재 드론에 내장하는 소프트는 양산품이 아닌 경우가 많다. NTT데이터 차세대기술전략실의 다키자와(滝澤) 부장은 “드론으로 그래픽처리장치(GPU)를 풀가동시키면 2분도 비행할 수 없다. 계산량을 줄일 필요가 있다”라고 주장한다.

그래서 NTT데이터는 AI 벤처기업인 LeapMind(도쿄)와 심층학습을 압축하여 드론에 내장하는데 성공하였다. 시가지 안에서도 얇은 전선을 인식하면서 전선을 따라 비행할 수 있게 되었다.

앞으로 드론의 자동화가 진척될수록 사람이나 자동차, 특정 음원 등 인식하고 싶은 대상이 늘어난다. 안전대책 센서를 바탕으로 AI 기술을 통해 인식 대상을 늘리면서, AI의 계산 부하를 억제하여 기능이나 비행시간을 늘리는 것을 경쟁하게 될 것이다. 안전대책의 다음 단계로 기능을 확장시키는 기술 개발이 필요하다.

  -- 끝 --