[소개글]

(핵심주제)

무인항공기(UAV) 산업 전망은 국내의 한 문헌을 인용하면, 세계 UAV 시장은 2015년에 123억 달러에서 2020년에 222억 달러로 연평균 13%의 성장세를 가질 것으로 전망된다.

무인항공기(UAV) 기술은 UAV는 여러 종류의 데이터 처리 모듈들과 입출력 인터페이스를 통해 그 시스템이 구성될 수 있다. 비행 제어기(Flight controller, 또는 Flight control unit)는 UAV의 핵심 모듈로써, 사용자에 의한 원격조종 또는 특정 작업 수행을 위한 자동항법 루틴(Autonomous navigation routine)에 따른 입력 명령들에 대한 처리와 UAV 비행과 관련된 주변 모듈들에 대한 제어를 담당한다. 무인항공기(UAV)를 위한 AR/VR 기술은 밀그램의 현실-가상 연속체는 가상현실(VR), 증강현실(AR), 그리고 혼합현실(MR)을 설명하는 좋은 도구이다.

무인항공기(UAV)를 위한 AR/VR 응용에서 정보 가시화(Information visualization)는 사용자가 정보를 단시간 내에 쉽게 이해할 수 있도록 돕는 기술을 총칭한다. UAV에 대한 상태 정보 가시화는 비행 관리를 돕는 데 이용되며, 이 상태 정보는 현재 상태 정보와 예정 상태 정보로 분류될 수 있다.게임/관광분야에서는 UAV에서 촬영된 영상에 AR 기술로 3D 가상 객체를 삽입하여 게임 콘텐츠 제작이 가능하다. 마커(Marker)-기반 AR 방식이기는 하지만, 사용자가 원격 제어 플랫폼에 앉아 UAV를 직접 조종하여 프랑스의 아를라텡(Arlaten) 박물관과 같은 문화 유적지를 관람하며 게임을 즐기는 서비스에 대한 연구도 진행되었다.

원격 운용(Teleoperation)은 원거리 또는 물리적으로 접근이 어려운 환경에서의 인간의 임무 수행을 가능하게 하는 기술을 말한다. 카메라가 장착된 UAV는 통신 범위 내에서 원격지 영상을 서버 또는 사용자 단말로 전달하도록 하여 원격 감시(Monitoring)에 사용될 수 있다.

AR 공간 정보는 AR 기술을 이용하여 공간 정보를 제공하면, UAV의 비행 및 임무 수행에 도움이 된다. 공간 정보를 제공하기 위한 가장 단순한 방법은 2D의 실측 지도 또는 그에 상응하는 지리 정보를 바탕으로 3D로 공간을 구성한 뒤[28], UAV의 카메라 영상 또는 내부의 센서를 이용하여 계산된 비행 포즈(Pose)를 실시간 추적하여 입력 카메라 영상에 3D 공간 정보를 매핑하여 AR 지리 정보를 제공하는 것이다.

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(핵심 내용)

1. 비행 환경의 데이터 가시화

UAV의 안정적인 비행을 지원하기 위해 기존에 연구된 다양한 가시화 방법들이 사용될 수 있다. 객체 정렬 가상 컷어웨이(Object-aligned virtual cutaways)는 그래픽 힌트를 제공하여 사용자가 거리를 인식할 수 있도록 돕는다.

2. 인터페이스

최근, Flying Drone과 같은 구동 객체(Actuated objects)를 제어하기 위한 AR 인터페이스로 exTouch와 같은 개념이 등장하기도 했다[35]. 이 새로운 개념의 인터페이스는 접촉하려는 제스처를 이용하여 마커 위에 증강된 객체를 제어할 수 있게 했다.

3. 자율 비행

UAV의 비행시간이 제한적이기 때문에, 자동 비행경로 설정(Automatic flight path planning) 기법은 의미 있는 시점에서의 다수의 좋은 이미지를 획득하는 데 도움이 된다.

4. 영상 분석 – 문맥 인지

UAV는 인간이 방문하기 어렵거나 곤란한 지역을 탐사할 수 있다. UAV를 응용하는 가장 간단한 응용은 카메라를 장착하여 원격 조종하는 것이다.

5. 센싱 및 실시간 복합 데이터 처리

UAV에 다양한 센서를 부착하여 주변 환경에 대한 센싱이 가능하게 할 수 있다. 또한, UAV 주변에 기 전개된 센서들로부터 센싱 데이터를 수집하여 이를 통신링크를 통해 클라우드 서버에서 복합 데이터 처리가 가능하도록 할 수 있다. 센싱의 목적에 따라 UAV은 그 특징을 달리할 것이다.

6. 협업 기술

한 사람이 하나의 UAV 뿐 아니라, 여러 대의 UAV을 조종 하려면, 그 UAV들은 서로 협력적으로 동작될 수 있어야 한다. 개별적으로 UAV를 조종하는 상황이라면, 각 UAV의 제어권은 보안 채널에서 원격 사용자에게 위임 될 수 있어야 한다.

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(전문가가 보는 시사점)

드론과 증강현실은 접목을 많이 시도하는 기술 중 하나로 본다. 드론으로 촬영하고 증강현실과 AI 기술을 접목하여 실시간 복합 데이터 처리를 함으로써 다양한 정보 제공에 도움이 될 것이다.

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(보고서 작성 기관 또는 작성자에 대한 견해)

ETRI-SW콘텐츠연구소-차세대콘텐츠연구본부에서는 다양한 신기술을 연구하고 발표를 한다. 특히 VR.AR기술 연구그룹과 차세대콘텐츠연구본부에서는 기업에 필요한 다양한 기술을 발표하고 있다.

[보고서 목차]

• 서론
• 무인항공기와 증강/가상현실 기술
• 무인항공기(UAV)를 위한 AR/VR 응용
• 무인항공기(UAV)를 위한 AR/VR기술 전망
• 결론
• 용어해설
• 약어 정리

[초록 요약]

무인항공기(UAV: Unmanned aerial vehicle)는 조종사가 탑승하지 않고 원격조종 또는 사전에 입력된 프로그램에 의해 원거리를 이동하면서 반자동/자동으로 작업을 수행하는 비행체를 총칭한다. UAV는 그 목적과 응용에 따라 드론(Drone), RPAS(Remote piloted aircraft system), UAS(Unmanned aircraft system) , MAV(Micro aerial vehicle), MUAV (Micro UAV) 등 다양한 용어로 지칭되고 있다. 초기의 UAV는 군사 용도 중심으로 발전해왔으나, 고성능 경량 하드웨어 부품의 등장과 제어 소프트웨어의 발전으로 항공 촬영, 위험지역 정찰, 운송, 통신 중계, 교통감시, 산불감시•진화, 재해•재난대처 등 최근 민간 및 공공 분야로 그 활용 범위를 넓히고 있다

UAV에는 일반적으로 카메라가 장착된다. 여기에 추가로 다양한 센서 및 하드웨어 기기 등이 부착될 뿐 아니라 컴퓨터 비전, 기계학습 기술 등이 이용되어, UAV의 데이터 수집/작업 범위를 확대시킬 수 있다. 영상 데이터를 이용하는 UAV는 사용자 인터페이스로써 확장된 미디어 공간을 제공하는 증강현실(AR: Augmented reality)/가상현실(VR: Virtual reality) 기술을 UAV의 운용 및 임무 수행 등에 활용할 수 있다.

[관련 지식]

드론 무인기산업 글로벌 시장 기술 동향과 안전관리 및 규제

https://www.kyobobook.co.kr/product/detailViewKor.laf?barcode=9791195546718

드론으로 침투, 가상현실로 훈련··· 軍 작전개념 바뀐다

http://news.mt.co.kr/mtview.php?no=2018040514067694359

[관련 동영상]

의료·헬스케어에 VR·AR 기술이 활용된다? / YTN 사이언스

https://www.youtube.com/watch?v=m45atLSihts

현실보다 더 리얼한 가상현실 / YTN 사이언스

https://www.youtube.com/watch?v=uMmbBt60bWM&t=20s

[서지사항]

한국전자통신연구원 www.etri.re.kr

[원문보기]

https://etrij.etri.re.kr/ettrends/167/0905167012/