가상환경서 대규모 드론 시험 가능…ETRI, 시뮬레이터 개발

한국전자통신연구원(ETRI) 연구진이 가상공간에서 대량의 드론을상호작용하며 다양한 임무를 수행을 시험할 수 있는 시뮬레이션 기술을 개발했다. 이를 통해 드론에 접목되는 인공지능(AI) 수준을 향상하고 다양한 군집 드론 서비스 발굴 등에 활용 가능하다.

드론을 사용하는 연구는 특성상 고장, 추락 등으로 인적/물적 피해 발생의 위험성이 있으며, 많은 비용이 필요하다. 단순 드론쇼와 달리 AI 기반 임무 지능화를 위해서는 반복·강화학습으로 신경망을 고도화가 필요해 실증 실험 만으로는 충분한 시간을 확보하기 어렵다.

이같은 비효율성을 극복하기 위해서는 드론 동작을 미리 시험할 수 있는 시뮬레이터 기술이 필요하지만, 기존 시뮬레이터는 단순한 임무만을 수행하거나 많은 드론을 동시에 시험할 수 없는 한계가 존재했다. 드론, 센서, 비행 환경 등 물리적 특성도 시뮬레이터에 정밀하게 반영하지 못했다.

9일 ETRI에 따르면, 연구진이 이번에 개발한 기술은 대규모 단위 드론들로 다양한 임무를 수행하는 과정을 시험해볼 수 있는 시뮬레이터다. ETRI 연구진은 지상에서 드론을 쉽게 제어하고 모니터링할 수 있는 소프트웨어(SW)도 개발했다. 

이 기술을 활용하면 실제 실험환경으로는 구현하기 힘든 상황도 다양하게 시험해보면서 드론을 보다 똑똑하게 만들 수 있다는 게 ETRI의 설명이다. 

시뮬레이터에는 실제 드론의 특성을 정밀하게 반영한 아바타 드론을 나타나게 할 수 있으며, 가상 드론, 장애물 등 환경을 설정하면 이를 피해가거나 상호작용하는 상황을 시험해볼 수 있다. 

높은 성능이 필요한 기능도 안전하면서도 신속하게 시험을 해볼 수도 있다. 기존에는 한정된 컴퓨팅 성능만을 활용해야 하기에 복잡한 임무를 맡길 수 없었지만, 연구진은 분산된 여러 컴퓨터를 이용해 반복, 강화학습을 할 수 있도록 만든 기술로 한계를 극복했다. 

ETRI는 기술을 검증하기 위해 서버급 컴퓨터, 노트북 등 여러 기종을 연결하고 여기에 가상 드론 100대를 동시에 구동하는 시연을 완료했다. 무거운 물체를 줄로 연결해 여러 가상드론이 협업하며 운송하는 상황에서 발생하는 물리적 현상을 정밀하게 재현하는 데도 성공했다.

시뮬레이션 공간에서 수십만 번 반복하여 학습한 자율비행용 심층신경망을 실제 드론에 탑재해 목적지까지 장애물을 회피하며 비행하는 기술 검증도 완료했다.

ETRI는 ▲분산 다중 드론 시뮬레이션 기술 ▲고정밀 객체 모델링 기술 ▲드론 물리엔진 기술 ▲시뮬레이션 강화학습 기반 드론 자율비행 기술 ▲다중 드론 지상 제어 기술 ▲실제 드론과 아바타 드론 간 동기화 기술 등 드론 시뮬레이션 기술 및 그 활용 기술이 핵심이라고 밝혔다. 

ETRI 무인이동체연구실 이수전 책임연구원은 “다중 드론 임무와 서비스 개발을 가속하여 드론 산업계에서 불가능으로 여겨온 규모의 경제를 현실로 만드는 데 도움이 되기를 바란다”라고 말했다.