• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권1호
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• pp.214-220
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• 2021

소형 무인 지상 차량은 폭발물 제거 작전, 대테러 작전, 화재 진화 및 소방정찰, 재해·재난지역 정찰 및 접적 지역 감시 등의 위험한 임무를 수행하기 위해 사용되고 있다. 기술 선도국인 미국, 영국, 프랑스, 독일, 이스라엘 등에서는 군사 분야뿐만 아니라 민간 분야에서 활용하기 위해 다양한 무인 지상 차량을 개발하여 운용하고 있다. 개발된 체계는 실 운용 과정에서 수집된 데이터와 연관된 추가 요구사항을 기반으로 더욱 업그레이드되고 있으며, 향후 소형 무인 지상 차량 개발에 있어 기술 선도국의 개발 동향은 중요한 지표로 활용될 수 있다. 본 연구에서는 기술 선도국에서 운용 중인 소형 무인 지상 차량의 개발 동향 및 임무를 분석하였다. 군사 및 민간 분야에서 다양한 임무를 수행하고 있는 소형 무인 지상 차량을 대상으로 체계에 적용된 정찰 능력, 특수기능 등의 능력과 다양한 임무 형태에 따른 체계 운용 목적을 분석하였다. 기술 선도국의 소형 무인 지상 차량 개발 동향을 토대로 향후 군사 및 민간 분야에서 소형 무인 지상 차량 개발에 필요한 기능 및 설계 특성에 대해 논한다.

• 한국항공우주학회지
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• 제39권5호
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• pp.458-465
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• 2011

무인지상차량을 통해 수직이착륙 무인항공기의 운반, 발사, 귀환 및 재충전 기능을 제공함으로서 두 체계의 단점을 보완할 수 있는 무인항공기-무인지상차량 합동운용 개념이 제시되었다. 합동운용 개념은 두 체계의 물리적 결합을 통해 무인지상차량의 감시정찰 범위를 확대하고, 수직이착륙 무인항공기의 운용능력을 확장할 수 있는 개념이다. 체계간의 유연하고 정확한 인터페이스를 제공하기 위해 구형 동체를 가지는 동축반전 회전익형 무인항공기의 형상이 제안되었다. 무인항공기의 정밀착륙을 위해 영상기반 목표추적 기법이 포함된 복합항법 기술이 검토되었고, 실험적 연구가 수행되었다. 또한, 탑재된 회전익형 비행체에 콤팩트한 형상을 제공하기 위한 길이-가변 로터의 구현 가능성에 대해서도 기술하였다.

• 한국항행학회논문지
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• 제24권6호
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• pp.471-478
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• 2020

본 연구에서는 무인기가 운용 중에 고장이 발생하여 추락함으로써 발생할 수 있는 지상 충돌 위험을 정량적으로 계산하기 위한 지상 충돌 위험 모델을 개발하였다. 지상 충돌 위험 모델은 무인기 고장 확률, 무인기가 지상에 추락하여 사람과 충돌할 확률, 무인기가 사람과 충돌했을 때 인명 피해가 발생할 확률을 이용하여 계산된다. 본 연구에서는 무인기 운용의 지상 충돌 위험을 평가하기 위해 수학적으로 각 확률을 유도하였다. 또한 무인기와의 충돌에 노출되는 인구수를 추정하기 위해 인구 밀도 맵, 건폐율 맵, 차량 교통량 데이터베이스를 활용하였다. 최종적으로 대전에서 두 가지 무인기 경로에 대한 운영을 가정하여 각 무인기 경로에 대한 지상 충돌 위험을 평가하였다.

• 한국통신학회논문지
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• 제42권1호
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• pp.205-213
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• 2017

본 논문은 국방로봇의 하나인 무인지상차량이 자율주행 시 요구되는 기능수준을 도출하기 위한 방법에 대한 연구이다. 기존의 무기체계는 운용환경에 크게 영향을 받지 않는 반면 국방로봇은 동일한 플랫폼이라 할지라도 운용환경 변화에 따라 다른 성능이 표출된다. 만약 운용제대에 따라 무기체계인 국방로봇의 성능이 각각 다르게 발현된다면 임무수행의 결과는 달라질 것이다. 그러므로 소요군은 국방로봇에 요구하는 기능의 수준을 명확히 도출해야 최적의 국방로봇을 연구개발 할 수 있다. 본 논문에서는 국방로봇의 주요 기능 중 하나인 자율주행을 중심으로 하여 무인지상차량의 요구기능수준을 도출하는 방법을 제시하였다. 소요군 내 각 운용제대별로 무인지상차량이 자율주행 시 요구되는 기능의 수준을 평가 할 수 있는 문항과 운용자의 개입정도에 따른 자율주행 기능의 요구수준을 나타내었으며, 더불어 여러 운용환경에 따른 변수 중에서 지상 환경에 대한 수준을 제시하였다.

• 대한공간정보학회지
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• 제22권3호
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• pp.79-85
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• 2014

지상무인로봇의 성공적 운용을 위해서는 작전지역에 대한 가동성 분석, 위협도 분석 등의 사전분석 결과를 반영하여 최적의 경로계획을 수행하여야 한다. 그 중에서도 가동성 분석 결과는 차량의 안전 보장과 관련성이 높으며, 특히 비포장로, 초지 등 야지 주행시 차량의 안전에 지대한 영향을 미칠 수 있다. 지형정보는 가동성 분석을 위한 특정 관심영역의 데이터 추출과 비용산출 과정에서 중추적인 역할을 한다. 본 논문에서는 새로운 기반 데이터로서 토지피복도의 활용성을 분석하고, 이를 기반으로 지상무인로봇의 주행을 위한 가동맵 생성방안을 제시한다. 시뮬레이션을 통하여 제안된 토지피복도의 단독 활용방법과 타 지형정보체계와의 혼합 활용방법이 기존 방법과 비교해 가동성 표현과 최적 경로계획에 있어 개선 효과를 보임을 확인한다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제41권11호
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• pp.1047-1053
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• 2017

무인지상차량의 자율주행을 위한 핵심센서로 사용되는 2D/3D 라이다(LIDAR) 센서에서 제공되는 거리 데이터는 지면 모델링 및 장애물 검출을 위해 효과적으로 활용되지만, 도로의 경계가 모호한 환경 등에서는 주행가능영역에 대한 분석이 어렵게 된다. 본 논문에서는 라이다의 반사율 특성을 이용하여 무인차량의 주행 가능한 영역에 대한 후보 영역을 추가로 분석함으로써 보다 효과적으로 주행가능영역을 검출할 수 있는 기법을 제안하였다. 3D LIDAR의 반사율을 보정하고 무인차량 전방 영역의 반사율에 대한 학습을 통해 주행가능 후보영역을 검출하였으며, 무인차량 실제 운용환경에서의 실험을 통해 후보영역 검출 결과를 검증하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권12호
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• pp.910-917
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• 2018

본 논문은 무인차량 원격 제어 시 실재감과 안전성을 향상시키기 위한 기술 개발 내용을 설명한 것이다. 일반적으로 무인차량 원격 운용 장치의 경우 조이스틱 형태의 장치나 간이 조향 휠로 구성하는 것이 대부분이다. 또한 차량 또는 장비를 직접 운전하는 감성을 구현하거나 현재 주행 상황을 운용 장치로 피드백하지 않기 때문에 사용자 입장에서는 이질감을 느낄수밖에 없었다. 최근 무인화 연구가 활발해짐에 따라, 이질감과 함께 현재의 주행 상황을 운전자에게 피드백하지 않아 발생하는 위험까지 제기되었고, 이러한 문제점을 제거하기 위한 힘반향 햅틱제어 기술의 필요성이 대두되었다. 따라서 본 연구에서는 기존의 무인차량 운용 장치가 가지고 있는 문제점을 해결하기 위하여 차량의 주행 상태를 고려한 힘반향 햅틱제어 기술을 제시하였다. 고려되어진 차량 주행 상태는 첫째로 차체 옆미끄럼각(${\beta}$)과 요레이트(${\gamma}$)와 같이 상태변수와 차량 동적 거동을 나타내는 파라미터를 포함하며, 위험 구역 접근, 장애물에 의한 조향 제한 등을 나타낼 수 있는 파라미터를 포함한다. 또한 햅틱제어 기술은 크게 일반 주행 상황, 위험 구역 접근 상황, 장애물에 의한 조향 제한 상황, 제어권 전환 상황 별 알고리즘으로 구성되며, 각 상황 별 천이 과정이 자연스럽도록 알고리즘을 구성하였다. 이러한 알고리즘을 검증하기 위하여 차량동역학 해석 시뮬레이션 툴을 활용, CAN 통신으로 구성된 시뮬레이터 환경을 구축하였으며, 각 상황 별 알고리즘 동작을 평가해봄으로써 실현 가능성 및 성능을 입증하였다.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제16권4호
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• pp.225-233
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• 2011

본 논문에서는 다양한 전장 상황에서 무인지상로봇의 효율적인 운용을 위한 통제장치와 지상로봇의 개발 방법을 제안 한다. 제안하는 통제장치의 활용을 통해 지상로봇을 운용자가 원하는 장소로의 이동 또는 지상로봇에 탑재된 다양한 임무장비의 활용을 통해 부여된 임무를 수행하는 것이 가능하다. 제안하는 통제장치는 햅틱 장치를 이용하여 입력된 운용자의 지상로봇 플랫폼 및 임무장비 제어신호를 전송하여 원격에서 무인지상로봇의 동작을 정밀하게 제어하기 위한 시스템이다. 통제장치는 운용자의 입력을 받는 햅틱 장치, 무인지상로봇의 운용 상태를 확인할 수 있는 전시장치, 내/외부 데이터를 처리하는 정보처리장치 등으로 구성된다. 또한 통제장치를 통해 부여받은 임무를 수행하는 지상로봇은 항법처리 컴퓨터, 차량 플랫폼, 장애물 회피 컴퓨터, 통합주행 컴퓨터로 구성한다. 본 논문에서 제안하는 방법을 통해 실 개발된 통제장치를 통해 다수의 지상로봇을 운용하였으며 이를 통해 지상로봇과 통제장치의 효율성을 검증하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권6호
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• pp.86-94
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• 2019

본 논문은 보다 높은 실재감과 안전성을 확보하기 위한 무인차량 원격주행제어 환경 개발에 대한 내용을 설명한다. 주로 무인차량 원격주행제어를 위한 환경은 조이스틱 형태의 장치를 활용하여 조향과 가/감속이 가능하도록 개발되어 사용되었다. 그 외 일반 차량처럼 간이 조향-휠(steering-wheel)을 기반으로 개발된 시뮬레이터 환경도 있으나, 현재 주행 상황을 피드백하는 기술이 적용되어 있지 않거나 가/감속부를 포함하지 않는 것이 대부분이다. 피드백 기술이란 일반 차량을 직접 운전할 때 조향-휠과 가/감속 페달을 통해 느껴지는 현재 주행 상황을 시뮬레이터 환경에 구현하는 것을 의미한다. 이렇듯 무인차량 원격주행제어에 이질감을 감소시키는 피드백 기술 개발과 더불어 실재감을 높일 수 있는 시뮬레이터 환경 구축이 필수적이다. 따라서 본 연구에서는 선행 연구를 통해 개발된 힘반향 햅틱제어 기술을 적용할 수 있는 시뮬레이터 환경을 구축하고 시뮬레이터 하드웨어의 최소 요구사양을 도출하는 연구를 수행하였다. 하드웨어 구성은 일반 차량과 유사한 조향-휠 모듈과 가/감속 페달 모듈로 구성하였으며, 조향부와 가/감속부 모두 피드백 기술을 적용할 수 있도록 별도의 액추에이터를 설치하였다. 또한 제어부 PC를 통해 두 가지 조작부에 피드백 명령을 전달할 수 있도록 CAN(controller area network) 통신 환경을 구성하였다. 이렇게 구성한 시뮬레이터 환경의 성능을 검증하기 위하여 기 개발된 힘반향 햅틱제어 알고리즘을 직접 적용하여 각 상황 별 알고리즘 동작을 평가하였다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제14권1호
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• pp.68-73
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• 2020

본 논문은 산악 지형, 도심, 함정, 교량 등에서 수직 이·착륙 비행, 제자리 비행, 고정익기처럼 저속 및 고속비행을 할 수 있는 덕티드 추진체를 사용한 수직 이·착륙 초소형 무인 항공기 개발 동향을 기술한다. 이 항공기는 여러 측면에서 헬리콥터와 고정익기와는 비행 특성이 다르다. 미육군 미래 전투 체계와 DARPA의 OAV 프로그램의 목적은 운용자에 안전하고 낮은 음향 특성을 갖는 수직 이·착륙 덕티드 팬 초소형 무인 항공기 개발이다. 현재의 초소형 무인 항공기에 영상/적외선 카메라를 탑재하고 숲이나 언덕 뒤에 숨어 있는 적을 정지비행과 응시로 약 1 시간 동안 감시 및 정찰을 한다. OAV의 Class-I은 개인 병사가 배낭에 담아 운반할 수 있는 크기와 무게의 수직 이·착륙 덕티드 MAV 개발이다. Class-II는 Class-I보다 두 배의 운용 시간과 더 넓은 범위의 비행이 가능한 유기체의 수직 이·착륙 덕티드 팬 초소형 무인 항공기 개발이다. 초소형 무인기는 장시간 운용을 위해 현재의 '호버 및 응시'에서 '퍼치-앤-응시'으로 기술을 발전시켜야 한다. 근 미래의 OAV 개념은 유·무인 지상 차량이 주행하는 동안에 차량의 상부에 자동 이착륙하고, 탑재된 상태로 이동하고, 재급유, 재충전, 재이륙하는 합동 운용으로 임무 능력과 효율성을 확장하는 것이다. 덕티드 MAV는 지상 차량의 착륙 패드에서 자동으로 이착륙하기 위해 저렴한 초소형 GPS를 활용한 고정밀 상대 위치 기술 개발이 필요하다. 또한, VTOL 덕티드 MAV와 유·무인 지상 차량 간에 유기체의 협업 동작이 가능케하는 공통 명령과 제어 아키텍처를 개발할 필요가 있다.