기술정보
기술정보
기술명 무인기 제어용 통신 지상무선국/탑재무선국 기술
기술명(영문) Ground and airborne radio station for UAV contol & non-payload communication
색인어 (한글) 무인항공기  / 무인이동체  / 무인기 통신  / 보안 SW  / 다개체 협응
색인어 (영문) Unmanned Vehicle  / Unmanned Aerial Vehicle  / UAV communications  / Cybersecurity  / Multi-vehicle coordination
기술번호 TI2018-01095 해당연도 2018
기술분류
  • ICT디바이스
기술성숙도
#기술성숙도
개발전 3단계:연구실 규모의 기본성능 검증
개발후 7단계:신뢰성평가 및 수요기업 평가
외부기술요소 상용보드/시스템 이용 개발목표시기 2018-06-29
결과물 형태
검증방법 veri1,veri3
시장성
시장성
시장성 내용
1. 국내외 기술동향 및 경쟁력
   ㅇ 국내기술 동향
       -새로운 무인항공기 개발 때마다 임의로 상용 또는 자체 제작한 제어용 통신 장비를 실험국 형태로 운용하는 수준임
        •한국항공우주연구원(KARI)은 다수의 무인기를 자체 기술로 개발하였으며, 제어용 통신은 표준 규격 없이 제작한 통신장비를 사용
       -2012년 국방기술품질원에서 조사한 ‘국가별 국방과학기술수준조사서’에 의하면 한국은 세계 7위권의 무인기 기술 경쟁력을 가지고 있음. 그러나 제어용 통신기술은 수준이 낮으며, 무인기별로 방식이 달라 상호 호환성이 없었음
        •우리나라의 무인기 기술은 기술혁신과 시장창출 주도 가능한 최상위 그룹으로 평가
        •다양한 군용 무인기 체계개발사업 수행을 통해 무인기 통신장비는 국내개발 가능한 수준임. 그러나 탑재통신장비의 경우 선진국 장비에 비해 크기나 무게가 큰 편으로 소형화 기술개발이 필요함
        •고정익 유인항공기 13위권, 회전익 유인항공기 11위권 등 무인기 기체 기술수준은 높으나 제어, 통신, S/W 기술 등의 수준은 상대적으로 낮은 상태
       -한국전자통신연구원에서는 2018년까지 무인항공기용 제어용 통신 탑재무선국/지상무선국을 개발하고 이의 비행시험을 통한 시범 운용을 실행할 예정이며, 이와 함께 소형 드론을 위한 제어/임무용 통신 모뎀 등의 개발을 진행 중임.
       -무인항공기 제어 전용 주파수 국내 할당과 표준화된 통신 기술 및 장비 부재
        •현재 무인기의 제어를 위해서는 기존의 항공이동업무로 분배된 주파수를 이용하는 상황으로 무인기 안전 운항을 위한 제어 전용 주파수 부재로, 무인항공기 안전운항을 위한 제어 전용 주파수에서의 표준화된 통신 기술 및 시스템 구축 필요성이 대두되고 있음
       -민간분야 무인항공기 산업 활성화를 도모하기 위한 전파이용 여건을 조성하기 위해 2015년 3월 과기부 주관으로 무인기 무선설비 기술기준 연구반을 구성
        •정부, 산·학·연이 협력하여 작성된 무인기 제어용 통신 무선설비 기술 기준(안)은 2015년 9월 초안 작성을 완료하고 행정고시 후, ‘15년12월 말, 무인항공기용 주파수 수요에 부응하고 안전운항을 지원함으로써 관련 산업 활성화를 도모하기 위해 무인항공기 지상제어 전용 주파수를 이용할 수 있도록 하는 항공업무용 무선설비 기술 기준 개정(안)에 포함

   ㅇ 해외기술 동향
       -2012년 2월 14일 오바마 대통령은 민간 무인항공기의 공역통합 제도를 마련하는 FAA Revitalization Act에 서명하였고, 이에 따라 2013년 11월 FAA (Federal Aviation Administration)가 민간 무인항공기 공역통합 로드맵 발표
       -NASA를 중심으로 무인항공기의 미국공역 내의 안정적 진입을 목표로 하는 NextGen 프로젝트를 통해 제어용 통신기술, 탐지회피 기술 등의 기술 개발 진행 중
        •무인항공기 관련하여 NextGen은 무인항공기를 국가공역체계에 완전히 통합하여 운영할 수 있도록 하는 계획으로, 프로젝트 내에서 CNS (Communication, Navigation, Surveillance)에 대한 연구가 진행 중임
        •NASA에서 개발 중인 무인기 ICT 기술은 현재 RTCA에서 진행 중인 무인기 제어용 통신링크 및 충돌회피 기술 표준 개발에 적극 활용 되고 있음
        •현재 NASA는 NextGen 프로젝트 아래, 통신의 신뢰성을 확보하기 위해 주 (L 대역)/보조 (C 대역) 통신 링크를 가지는 IEEE 802.16 기반의 제어용 통신 기술을 개발 중에 있음
       -NASA에서 연구개발 중인 무인기 관련 기술은 현재 RTCA에서 진행 중인 무인기 제어용 통신링크 및 탐지회피 기술 표준 개발에 적극 활용 되고 있음
       -EC는 민간무인기 관련 정책자문기구로 2012년 7월 ERSG(European RPAS Steering Group)를 설립하였고, ERSG 주도로 2013년 6월 무인항공기의 유럽공역 내의 진입을 위한 R&D 로드맵을 발표하였음
       -유럽은 상기의 연구개발 로드맵을 실현하기 위해 Eurocontrol 등을 중심으로 SESAR 프로젝트를 진행 중에 있음
        •SESAR (Single European SKY ATM Research): 유럽 전 공역을 기술적, 경제적, 법제적 관점에서 단일 공역으로 통합시키는 것을 목표로 함
       -영국 정부와 BAE systems, Thales UK, EADS와 같은 산업체가 참여하는 ASTRAEA(Autonomous Systems Technology Related Airborne Evaluation & Assessment) 프로그램을 통해 2006년부터 민간공역 진입을 위한 무인기 연구를 시작하였으며, 통신/보안/주파수 분야와 충돌 회피 분야를 연구함

     ㅇ 표준화 동향
       -미국 RTCA는 ‘13년 특별위원회(SC)-228을 구성하고 무인항공시스템 제어용 통신링크 및 탐지회피 기술에 대한 표준 개발 중
        •미국 RTCA(Radio Technical Commission for Aeronautics)는 항공기 시스템의 운용 및 안전성능 요구사항, 상호운용성 요구사항, 항공기 시스템 및 운용 최소 요구사항 표준을 개발하여 미국 FAA에 제안하고 있음
        •지상기반 Point-to-Point기반 제어용 통신 링크 표준은 ’16년 9월 완료되었으나, 지상 네트워크 및 위성기반의 경우 ‘21년 완료 목표로 현재 진행 중
        •한국전자통신연구원에서는 미국 RTCA 지상 CNPC 표준화에 네트워크 기반의 지상 CNPC 표준화 범위 및 일정에 대한 의견 제안 기고서를 발표하는 등 적극적으로 참여하고 있음.
       -국내 TTA 전파/이동통신기술위원회 특수통신프로젝트그룹 (PG903)에서 무인기 CNPC 무선인터페이스 표준화를 진행 중이며, 무인기 CNPC 물리계층 규격 최종안이 2018년 1월 최종 승인 됨
        •무인기 CNPC 물리계층 TTA 규격은 미국 RTCA DO-362 표준 준용하고, 일부 성능 고도화 기술 들이 포함되었으며, 이를 바탕으로 RTCA Phase 2 표준화에서 규격 단일화를 추진 예정임

   ㅇ 기술적 경쟁력(우수성 및 차별성)
경쟁기술 본 기술의 우수성 및 차별성
미국 NASA & Rockwell Collins - 경쟁 기술과 동일 수준의 미국 RTCA 무인기 CNPC 최소 성능 요구사항 표준 만족
- 수신 알고리즘 고도화 및 송수신 다이버시티 지원을 통해 수신 성능 3dB 이상 우수
- 경쟁 기술 대비 소형 경량화 달성
- 안전 운항용 비디오 모드 추가 지원
- 7개 섹터 안테나 기반 저비용 지상국 셀 지원 (경쟁 기술의 경우, 24개 고비용 추적 안테나 필요)

2. 국내외 시장동향 및 전망
   ㅇ 국내시장 동향 및 전망
       -국내 무인기 시장은 ‘14년까지 2~3천만불 사이로 유지되다 ’15년을 기준으로 급속히 성장하여 ‘20년 이후에는 5억불 이상의 시장을 형성할 것으로 예상함
        •군사용 위주 (90% 이상)의 시장이 민간 영역 (택배·농업·재난관리 등)으로 활용될 것으로 기대되면서 시장규모 확대 전망
        •현재 무인기 운용은 76개국 162종이며, 그중 한국은 28종으로 시장의 2%를 점유 중
       -민수용 무인기로는 유콘시스템, 성우엔지니어링, 원신스카이텍 등에서 개발 중인 농업용(농약살포) 및 항공촬영용 등이 있으며, 농업용 무인 헬기는 2015년 현재 323대 판매, 운용 중

   ㅇ 해외시장 동향 및 전망
       -2010년 기준 미국의 무인기는 전체 군용기의 41%를 차지하기에 이르렀는데, 2005년에는 이 비율이 5%였으며 단지 5년 만에 미군은 7,494 기의 무인기를 보유함 (군용 유인기수는 10,767 기)
       -전 세계 무인항공기 시장의 성장률은 매년 6% 로 최근 32개국에서 약 250여종의 무인항공기를 개발, 생산하고 있으며 약 41개국에서 80여종의 무인항공기를 운용 중
      -국제 시장 조사 기관인 틸(Teal)그룹은 무인기 시장의 경우 ‘24년에는 지금의 두 배 이상인 115억 불로 커질 것으로 추정
       -현재는 군 위주로 시장이 구성되어 있으나, 공역(空域) 진입을 위한 제도 구축 및 기술개발이 완료되면 민간에서의 폭발적 성장 예상
        •민간무인기 시장은 2014년 660억원(6천만달러)에서 2023년 (10.8억달러)로 연평균 33.5% 성장하여 향후 10년간 총 (54억달러)의 시장으로 예측

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시장성 -제품화 및 활용분야
시장성
활용분야(제품/서비스) 제품 및 활용분야 세부내용
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무인기 탑재무선국 무인기 제어를 위한 소형·경량·저전력의 탑재 무선국
무인기 지상무선국 다수 무인기 제어를 위한 네트워크 형 (P2P 가능) 지상무선국
드론 제어용 통신 모듈 드론을 제어하기 위한 통신 모뎀
기술개요 및 개념도
기술개요 및 개념도
기술개요 및 개념도 내용
1. 기술의 개념 및 내용
   ㅇ 기술의 개념
       -무인기 CNPC (Control and Non-Payload Communications) 지상무선국과 탑재무선국은 무인항공기 비행 제어, 무인항공기 시스템 상태 모니터링, CNPC 링크 관리와 관련된 데이터를 전달하기 위한 통신 장비로 무인기 제어 링크의 신뢰성을 확보 가능하게 하여 무인기의 안전성과 직결되는 가장 중요한 장비임
        •지상무선국: Digital-IF에 의한 24개의 무인기 채널 및 3개의 비디오 채널 동시 송수신
        •탑재무선국: Dual-antenna 송수신 소형·경량·저전력 통신 모듈

   ㅇ 기술개념도(고해상도 그림 사용 요망)


   ㅇ 기술의 상세내용 및 사업화 제약사항
    ▷ 기술의 상세내용
       -무인기 CNPC 시스템 구성
        •지상무선국: Digital-IF에 의한 24개의 무인기 채널 및 3개의 비디오 채널 동시 송수신, 7개 섹터 안테나 송수신 지원, 송수신 다이버시티 지원, 최대 15 Watt 송신
        •탑재무선국: Dual-antenna 송수신 소형·경량·저전력 통신 모듈, 최대 10 Watt 송신
       -무인기 CNPC 모뎀 기술
        •미국 RTCA (Radio Technical Commission for Aeronautics)의 MOPS (Minimum Operational Performance Standards) 표준 기반
        •안테나 다이버시티 : Dual-antenna 결합 수신
        •고속 이동 환경에서의 주파수/시간 동기 지원 (1,500km/h 속도의 도플러 천이 지원)
        •DSP 및 FPGA 지원 송수신 기저대역 모뎀 알고리즘
        •DSP 및 ARM 지원 profiled LTE L2/L3 기반 상위계층
       - 무인기 CNPC RF/DIF 기술
        •미국 RTCA의 MOPS 표준 및 국내 무선설비 기술기준 스펙트럼 요구사항 만족
        •24개의 무인기 채널 및 3개의 비디오 채널 동시 송수신 지원
        •셀 커버리지 확장을 위한 지상국 7개 섹터 안테나 및 탑재국 이중 안테나 지원
        •가변 중심 주파수 및 가변 대역폭 지원
        •100dB 이상 수신신호 dynamic range 및 60dB 전력 제어 지원
        •지상무선국 최대 15 Watt, 탑재무선국 최대 10Watt 송신 전력 지원
       - 무인기 CNPC 네트워크 구조 기술
        •표준화된 CNPC 물리계층 (P-to-P 및 P-to-MP 모드) 지원
        •LTE 기반의 프로토콜 및 네트워크 구조 적용
        •무선 인터페이스 (LTE Security) 보안 지원
        •안전운항을 위한 저지연 핸드오버 지원

    ▷ 기술이전 범위
       -무인기 제어용 탑재 무선국
        •DSP 및 ARM 기반 모뎀 상위계층 (L2/L3) 기술
        •DSP 및 FPGA 기반 모뎀 기저대역 기술
        •RF/(D)IF 설계 및 보드 구현 기술
        •Antenna/RF Front 설계 및 보드 구현 기술
        •탑재 무선국 HW 플랫폼 기술
       -무인기 제어용 지상 무선국
        •DSP 및 ARM 기반 모뎀 상위계층 (L2/L3) 기술
        •DSP 및 FPGA 기반 모뎀 기저대역 기술
        •RF/(D)IF 설계 및 보드 구현 기술
        •다중 섹터 Antenna/RF Front 설계 및 보드 구현 기술
        •지상 무선국 HW 플랫폼 기술
    ▷ 사업화 제약사항
       -무인기 (소형 드론 포함) 제어용 모뎀의 수요 증가하고 있으나 민수 시장성 혹은 사업화를 위해서는 임무용 데이터 링크 및 통합 모뎀 소형화 개발 필요
        •현재 150kg 이상의 무인항공기를 위한 제어용 통신 기술로 개발 되었음
        •임무용 통신을 위한 데이터 링크 개발 및 제어/임무용 통합 탑재 모뎀 개발 필요
        •소형 드론을 위한 제어용 모뎀의 수요 증가에 대응하기 위해서는 탑재 모뎀의 소형화 개발이 추가적으로 필요
       -따라서, 성공적인 사업화를 위해서는 본 기술에서 제공하는 무인기 제어용 통신 모뎀 시작품의 소형화와 시험 검증 보완 및 제품화를 위한 보완 개발을 병행하는 것이 필요



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시장성 -제품화 및 활용분야
본과제 정보
본과제 정보
과제명(한글) 고신뢰성 다종 무인이동체 통신 및 보안 SW기술 개발
과제명(영문) Development of High Reliable Communications and Security SW for Various Unmanned Vehicles
색인어 (한글) 무인항공기  / 무인이동체  / 무인기 통신  / 보안 SW  / 다개체 협응
색인어 (영문) Unmanned Vehicle  / Unmanned Aerial Vehicle  / UAV communications  / Cybersecurity  / Multi-vehicle coordination
과제번호 2015-0-00213-004 해당연도 2018
기술분류
  • ICT디바이스
총연구기간 2015-03-01 ~ 2018-12-31 총예산 7,460,000,000
기간(당해연도) 2018-01-01 ~ 2018-12-31 예산(당해연도)
참여기관 한국과학기술원,한국전자통신연구원
주관기관 한국전자통신연구원 과제책임자 안재영
연락처
연락처
tel : 미공개
cp : 미공개
E-Mail jyahn@etri.re.kr
개발중인 기술(기술예고)
개발중인 기술(기술예고)
기술번호 기술명 목표시기
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기술번호 기술명 목표시기
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