여수 소노캄에서 열리고 있는 '2021 제36회 제어로봇시스템학술대회(ICROS)' 둘째날 오후에는 전날에 이어 젊은 공학자들의 우수신진연구자 세션3이 진행되었다. 주요 발표 내용을 소개한다.

▣ 우수신진연구자 세션 3

◇ 서호건 박사 (한국원자력연구원)

▲ 한국원자력연구원 서호건 박사가 우수신진연구자 초청발표에서 발표하고 있다.

발표주제: 능동진단을 위한 차세대 비파괴평가 기술

비파괴평가 기술은 구조물 및 시스템의 건전성 및 결함을 진단(Diagnosis)하는 것을 넘어 사고 발생 징후를 사전에 파악하는 능동진단(Prognosis)을 통한 조기 대응을 위한 기술로 나아가고 있다. 자율주행차, 모바일로봇, 머니퓰레이터 원격제어 등의 수요가 증대됨에 따라, 이러한 센싱 기술은 구조물 및 시스템의 안전과 최적화에 필수적일 뿐 아니라 주변환경(사람 및 사물)과의 상호작용을 원활하게 함에 있어서도 중요하다. 이날 발표에서는 초음파, 전자기파, 포인트 클라우드, 인공지능을 활용한 차세대 비파괴평가 및 사물 분류 기술을 소개했다. 서 박사는 AI를 적용하면서 데이터에 대한 이해가 많이 필요하다는 경험을 했었다며 향후에는 이러한 기술들을 활용해서 원자력 발전소의 안전성을 높이는 연구를 진행하려 한다고 말했다. 서 박사는 다양한 센서들을 다루었기 때문에 이것을 통합해서 센서 퓨전 기술을 만들려는 노력을 하고 있다며 이러한 기술이 로봇이나 자율주행자동차 등에도 잘 활용될 수 있을 것이라고 밝혔다.

◇ 윤효상 교수 (한국과학기술원)

▲ 한국과학기술원 윤효상 교수가 우수신진연구자 초청발표에서 발표하고 있다.

발표주제: 뉴스페이스 시대의 인공위성 자세제어 시스템

뉴스페이스(NewSpace)란 기존의 우주개발의 주체가 정부에서 민간 사기업으로 바뀜에 따라 나타나는 새로운 개념의 우주개발 패러다임으로 민간자본 투자에 의한 영리목적의 우주 기술의 상업화를 일컫는다. 2000년 이후 뉴스페이스 민간기업(스타트업)들은 스페이스X, 로켓랩, 블루오리진 등이 대표적이다. 이날 발표에서 윤 교수는 NewSpace 시대에 나타나는 우주개발 방식 변화에 대해 소개하고 이에 따른 인공위성 자세제어 시스템 개발 및 제작방식의 변화에 대해 소개했다. 윤 교수는 우주시스템의 글로벌 트렌드로 우주선의 경량화와 발사비용의 감소를 예로 들었다. 기존 센서 및 구동기의 문제점으로 가격이 비싸다는 것을 이야기하면서 매우 높은 신뢰수준을 요구하고 소량 주문 생산이기 때문이라고 소개했다. 윤 교수는 뉴스페이스식 접근방식으로 대량생산으로 단가하락, 위성 시스템 1기에 요구되는 신뢰도를 낮추고, 커머셜 오프 더 셸프(Commercial-off-the-shelf:COTS) 파트 적극 활용, 각종 환경시험을 무시할 것을 이야기했다. 윤 교수는 발사비용 하락, 기술 발전에 따른 인공위성 소형화, 민간시장을 겨냥한 우주기술의 상업화 등을 설명하면서 뉴스페이스 시대가 열리고 있다며 상용부품을 활용해 뉴스페이스 시대에 걸맞는 인공위성 자세제어 시스템 개발의 필요성을 강조했다.

◇ 이병훈 선임연구원 (한국철도기술연구원)

▲ 한국철도기술연구원 이병훈 선임연구원은 개인 사정으로 온라인으로 강연을 했다.

발표주제: 비선형공간에서 다개체 시스템의 동기화 문제와 응용

네트워크화된 다개체 시스템의 동기화 문제는 다중 개체들 사이의 상호작용을 기반으로 상대적인 정보만을 활용한 분산적인 제어방식을 활용한다. 비선형 공간에서 다중 개체들의 동기화는 편대제어에서 방위각을 정렬하거나, 분산전원이 연결된 전력망의 동기화 문제로 모델링 된다. 선형공간에서의 동기화문제와 달리 비선형 공간이 가지는 공간적 특징 때문에 기존의 제어방법으로는 전역(global) 영역에서 제어의 수렴성을 보이기는 어렵다. 이날 발표에서는 전역 영역에서 동기화가 가능한 분산제어 알고리즘과 다중개체의 편대제어에 응용된 방법을 소개했다.

◇ 이창훈 교수 (한국과학기술원)

▲ 한국과학기술원 이창훈 교수가 우수신진연구자 초청발표에서 발표하고 있다.

발표주제: 최적 제어 이론 기반의 항공우주시스템 유도 알고리즘 소개

항공우주시스템의 유도 문제는 최적 제어 이론에 기반한 최적화 문제로 정식화 될 수 있다. 특히 유도탄의 유도 문제는 선형화 된 유도 기하를 바탕으로 선형 2차 최적 제어 문제로 정식화 될 수 있으며, 특정 구속 조건을 고려하는 방식으로 다양한 유도탄의 유도 기법 개발에 활용될 수 있다. 최근 새로운 형태의 항공우주시스템의 출현과 함께 점차 복잡해지는 유도 문제를 해결하고자 실시간 궤적최적화를 기반으로 한 방법들이 고려되고 있다. 이날 발표에서는 전통적인 최적 제어 이론에 기반한 유도탄의 유도 알고리즘 설계 방법론부터 최신 전산 유도 철학을 바탕으로 한 컨벡스 최적화 기반 재진입 비행체 및 재사용 발사체의 유도 알고리즘에 대해 소개했다.

◇ 장대성 교수 (한국항공대학교)

▲ 한국항공대학교 장대성 교수가 우수신진연구자 초청발표에서 발표하고 있다.

발표주제: 신뢰 전파법을 이용한 분산 자율 시스템의 임무 계획

다수의 분산 자율 시스템으로 구성된 네트워크에서는 통신과 계산 자원의 한계로 인해 중앙집중식 처리와 통제가 용이하지 않다. 따라서 각각의 자율 시스템들은 한정된 자원으로 지역적인 상황인식과 공유를 통해 네트워크의 전역 협력을 이끌어내는 의사결정을 해야 할 필요가 있다. 일반적인 최적화 기법은 중앙집중식 계산과 상태변수의 완전한 합의를 가정하기 때문에 분산 네트워크에 적용하기에는 적절하지 않다. 이날 발표에서는 기계학습 분야에서 사용되는 그래프 모형을 이용하여 분산 자율 시스템의 임무 계획 문제를 통계적 추론 문제로 변환한 뒤 신뢰 전파법으로 해결하는 방법을 소개했다.