ETRI, 가상공간서 대규모 드론 운용하는 시뮬레이터 개발

이진 기자
입력 2021.12.09 10:13 수정 2021.12.09 10:15
국내 연구진이 가상 공간에서 드론 여러 대를 운용하며 다양한 임무에 나서게 하는 기술을 개발했다. 신기술은 드론에 접목되는 AI 수준을 향상하고 다양한 군집 드론 서비스를 발굴하는 데 도움이 될 전망이다.

한국전자통신연구원(ETRI)은 가상 공간에서 안전하고 빠르게 다양한 드론 연구를 할 수 있는‘고정밀 분산 드론 시뮬레이션’ 기술을 개발했다고 9일 밝혔다. 드론을 사용하는 연구는 특성상 고장, 추락 등으로 인적, 물질적 피해가 나타날 수 있어 위험하고 비용도 많이 든다. 단순 드론쇼와 달리 AI 기반 임무 지능화를 위해 반복·강화 학습으로 신경망을 고도화해야 한다. 실증 실험만으로는 충분한 시간 확보가 어렵다.

ETRI가 만든 대규모 드론 운용 시뮬레이터 개념도 / ETRI
ETRI는 비효율을 극복하기 위해 드론 동작을 미리 시험할 수 있는 시뮬레이터 기술을 개발했다. 구체적으로는 대규모 단위 드론이 다양한 임무를 수행하는 과정을 시험해볼 수 있는 시뮬레이터와 지상에서 드론을 쉽게 제어하고 모니터링할 수 있는 소프트웨어다. 본 기술을 활용하면 실제 실험환경으로는 구현하기 힘든 상황도 다양하게 시험해보며 드론을 똑똑하게 만들 수 있다.

또한, 시뮬레이터에 가상 드론, 장애물 등 환경을 설정해두면, 현실에는 아무것도 없어도 실제 드론이 이를 피해가거나 상호작용하는 상황을 시험해볼 수 있다. 높은 성능이 필요한 기능도 안전하면서도 빠른 시험이 가능하다.

기존에는 한정된 컴퓨팅 성능만을 활용해야 하기에 복잡한 임무를 맡길 수 없었지만, 연구진은 분산된 여러 컴퓨터를 이용해 반복, 강화학습을 할 수 있도록 만든 기술로 한계를 극복했다.

ETRI는 기술을 검증하기 위해 서버급 컴퓨터, 노트북 등 여러 기종을 연결하고 여기에 가상 드론 100대를 동시에 구동하는 시연을 했다. 또한, 무거운 물체를 줄로 연결해 여러 가상 드론이 협업하며 운송하는 상황에서 발생하는 물리적 현상을 정밀하게 재현하는 데도 성공했다. 시뮬레이션 공간에서 수십만 번 반복하여 학습한 자율비행용 심층신경망을 실제 드론에 탑재해 목적지까지 장애물을 회피하며 비행하는 기술 검증도 완료하였다.

ETRI는 ▲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 및 그 활용 기술이 핵심이라고 밝혔다.

이수전 ETRI 무인이동체연구실 책임연구원은 "본 기술이 다중 드론 임무와 서비스 개발을 가속해 드론 산업계에서 불가능으로 여겨온 규모의 경제를 현실로 만드는 데 도움이 되기를 바란다"고 말했다.

이진 기자 jinlee@chosunbiz.com


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