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스마트 도심 항공교통(UAM)을 위한 인공지능 디지털 트윈 기술 연구

스마트 UAM의 자율성 향상을 위한 기술은 강력한 인공지능 알고리즘의 적용을 전제로 하나, UAM에 탑재 가능한 컴퓨팅 시스템의 무게와 크기에 제약이 있어 인공지능의 연산 및 추론 성능에 한계가 있다. 특히, 심층 연산 및 추론 능력은 지상, 선박, 대형 항공기 등 Edge Computing 노드에서 수행되며, 각 UAM에는 deep Q-network를 활용한 분산 임무계획 전달과 스마트 UAM 디지털 트윈 시스템을 통한 대규모 병렬 임무계획 시뮬레이션이 가능하여, 최적의 비행계획 시나리오 제공 및 컴퓨팅 시스템 경량화를 효과적으로 달성한다.

본 과제는 다음과 같은 목표 달성을 통해 국내의 기술 수준을 획기적으로 높이고자 한다.

• 스마트 UAM를 위한 인공지능 비행계획, 상황인지, 환경적응형 제어 기술, 탐색 및 추론 기술,

• 스마트 UAM을 위한 디지털 트윈 기술을 효율적으로 운용하고 지원할 수 있는 플랫폼 기술개발

• 실시간 동적 환경에서 다수의 UAM의 비행계획이 가능(자율비행 8단계). 

단계별 연구 목표

[1단계]  - 3년

• 단일-정적 환경을 위한 스마트 UAM 자율 비행 AI 에이전트

• 단일-정적 환경을 위한 스마트 UAM 디지털 트윈 시스템

• 고충실도 항공기 비행동역학 시스템, 경로 계획 및 생성 프로그램

• 인공지능 다중 UAM 디지털 트윈 시스템 자동 구축 및 운영 관리 기술

[2단계]  - 3년

• 단일-동적 환경을 위한 스마트 UAM 자율비행 AI 에이전트

• 단일-동적 환경을 위한 스마트 UAM 디지털 트윈 시스템

• 3차원 경로 계획 프로그램, 비행 임무요소 (MTEs) 라이브러리화 기법 프로그램

• 스마트 UAM 디지털 트윈 시스템의 안정성 및 신뢰성 확보

[3단계]  - 3년

• 다수-동적 환경을 위한 스마트 UAM 자율비행 AI 에이전트

• 다수-동적 환경 스마트 UAM 디지털 트윈 시스템

• UAM의 자율비행 제어기 구축 시스템

• 인공지능 기반 지능형 다중 스마트 UAM 협력 기술

과제별 연구내용 및 연구 분야

[세부과제 1]  스마트 UAM 자율비행 인공지능 알고리즘 연구

• 스마트 UAM 비행계획 및 임무 DB 개발

• 실시간 경로 계획/재계획 기술연구

• 스마트 UAM를 위한 AI 상황인지 알고리즘 연구(정적/동적 환경)

• 스마트 UAM 임무 계획 에이전트 개발(정적/동적 환경)

[세부과제 2]  스마트 UAM 디지털 트윈 시스템 기술연구

• 스마트 UAM를 위한 디지털 트윈 가시화 기술 연구

• 실시간 비행 시뮬레이션 환경 생성

• 단일/다중 UAM 디지털 트윈 생성 기술(정적/동적 환경)

• 단일/다중 UAM 디지털 트윈 운용 기술(정적/동적 환경)

[세부과제 3]  스마트 UAM 비행 시뮬레이션 및 지능제어 연구

• 고정밀 UAM 해석 및 시뮬레이션 기술 연구

• 스마트 UAM 비행 시뮬레이션을 위한 6DOF FDM 연구 및 비행제어시스템 기술

• 환경변화에 대응 가능한 강건 제어 및 적응제어기법 연구

• 디지털 트윈 기술을 구현하기 위한 센서 시뮬레이션 기술연구

[세부과제 4]  인공지능 디지털 트윈 플랫폼 기술연구

• 클라우드 기반 인공지능 디지털 트윈 플랫폼의 자동 프로비저닝 및 운영관리 서비스

• 스마트 UAM 디지털 트윈 시스템의 안정성 및 신뢰성 분석

• 인공지능 기반 다중 스마트 UAM 협력

제 122회 NRF 정책세미나 강연

2022 중점연구소 성과보고회