월간 국방과 기술
지능형 드론 및 인공위성용 복합항법장치의 명가, ㈜두시텍
작성자 : 두시텍(120.142.xxx.xxx)
입력 2022-02-23 10:33:08
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㈜두시텍
지능형 드론 및 인공위성용 복합항법장치의 명가




’21년 대전 DCC DICIA 국방ICT 성과 전시회 참가 부스 전경


세계적으로 4차 산업혁명 기술을 활용한 무기체계 개발로 미래전의 양상이 급변하고 있으며, 무궁무진한 우주공간의 패권을 차지하기 위한 강대국들의 경쟁이 치열하다. 2020년 아제르바이잔은 드론을 활용해 아르메니아의 전차와 장갑차에 막대한 타격을 입혀 전 세계를 깜짝 놀라게 만들었다. 또한 지난 해 러시아는 유럽우주국의 인공위성을 강력한 전파신호로 교란시켜 미국과 서방의 인공위성 운영에 극심한 혼란을 초래했다.
방위사업청은 지난 해 9월, 새로운 기술을 적용한 무기체계를 효과적으로 개발할 수 있도록 5대 국방 신사업(우주, 반도체, 인공지능, 드론, 로봇)을 육성하고 이를 통해 방위산업 일자리를 창출하겠다고 발표했다. 글로벌 안보 환경과 전장에 시시각각 불어오는 변화에 따라, 우리 무기체계에 적용할 수 있는 국방 첨단기술을 선도할 수 있는 연구개발과 방위산업 육성이 그 어느 때보다 시급하고 중요한 시점이다.
무궁무진한 우주의 가능성을 여는 「뉴 스페이스(New Space)」시대를 대비하여, 20년 이상을 우직하게 연구한 끝에 위성용 복합항법장치를 자체 개발하는가 하면, 중국을 비롯한 외국산이 90% 이상인 국내 무인기 시장에서 당당히 우리 기술로 드론을 만들고 있는 기업이 있다. 바로 ㈜두시텍이다.

두시텍은 1990년, 공장자동화 소프트웨어 개발회사인 ㈜원시스템으로 출발하여 1998년에 현재의 상호로 변경했다. 영문 상호명 ‘DusiTech’은 높은 신뢰성의 이중화시스템(Dual System) 기술통합(Integration Technology)의 의미를 담고 있다. 주요 제품으로는 GPS 수신기, DGPS Beacon 수신기, GPS & Galileo 기준국용 수신기 등 다양한 종류의 위성항법(GNSS) 보정시스템, 전파교란 상시관측시스템, 복합항법 운용시스템, 무인비행 솔루션 등이 있다.



㈜두시텍 주요 연혁


두시텍은 핵심기술을 확보한 2015년 이후부터 부품공급과 기술용역 사업을 청산하고, 본격적으로 부가가치가 높은 위성용 항법장치와 드론 플랫폼 개발에 역량을 집중해왔다.
그 결과 인공위성용 GNSS 복합항법장치는 우수한 해외 제품과도 견줄만한 성능을 인증 받으며 우주시장 진출기반이 마련됐다. 또 드론은 기체부터 비행통제시스템까지 독자기술이 적용됨으로써 조달청 혁신 및 우수제품으로 지정받아 공공기관에 우선 공급 자격을 갖게 됐다. ㈜두시텍은 2021년 과학기술정보통신부로부터 우수연구소, ‘혁신기업 국가대표 1000’에 선정되며 명실상부 국방·항공우주 융합항법분야의 우수 기업으로 인정받게 됐다.
두시텍의 미래 비전은 핵심역량인 항법기술을 기반으로 ‘2030년까지 매출 1천억 달성, 100년 이상 지속이 가능한 융합항법 명가’로 성장하는 것이다. 창립 후 지금까지 32년 동안 차별화된 제품으로 미래시장을 선도하고자 도전해 왔다.
두시텍은 2022년이 국방과 항공우주 시장에서 독보적인 강점을 갖고 있는 ‘작지만 똑똑한 지능형 드론’과 ‘인공위성용 복합항법장치’를 내놓을 수 있는 본격적인 해로, 목표를 향해 크게 도약할 수 있는 계기가 될 것으로 기대하고 있다.


위성항법부터 복합항법까지, 융합항법분야 선도

두시텍이 처음 항법기술 분야에 진출하게 된 것은 1983년 관성항법장치의 고장으로 항로를 벗어나 당시 구소련 영공을 침범한 KAL007기의 피격사건과 연관되어 있다. 1994년 빌 클린턴 미 대통령은 유사한 피해사례의 재발을 방지하고자 군용으로 개발된 GPS를 민간 항공기에 우선 사용하는 것을 허가하는 한편, 범부처 GPS 이사회를 조직하여 GPS를 국가 자산으로 관리할 것을 지시했다.
이를 계기로 두시텍은 국제민간항공기구(ICAO)가 권고하는 차세대 항행시스템 구축의 핵심기술로 부상한 GPS 관련분야의 항법기술 개발을 시작했다. 이후 GPS 수신기, DGPS Beacon 수신기, GPS & Galileo 기준국용 수신기 등 다양한 종류의 GNSS 수신기와, 전파교란 상시관측시스템, 복합항법 운용시스템, 무인비행 솔루션까지 지속적인 개발을 이어왔다.
2005년에 두시텍 부설 융합항법연구소를 설립해 벤처기업, 기술혁신형중소기업(INNO-BIZ)에 등록되었으며, 2009년엔 산업부로부터 첨단기술기업으로 지정되었다.
2010년부터 미개척 우주시장에 도전하기 위해 본격적으로 위성용 항법기술을 개발하기 시작해, 2018년에 저궤도 위성용 GNSS 수신기의 우주품질 인증을 획득했다.


위성용 GNSS 복합항법장치 기술 상용화

저궤도(LEO), 정지궤도(GEO) 및 경사궤도(GTO) 등 우주궤도에서 운용되는 인공위성은 지상관측소에서 레이저 추적 또는 획득한 위성의 RF 신호를 통해 위치를 식별하고 있으나 정해진 궤도에서 약 2㎞ 내외의 오차가 발생되고 있어 주기적으로 궤도수정을 해줘야만 한다. 그러나 최근 발사하고 있는 위성에서는 150m 이내의 궤도오차가 요구되므로 선진국에서는 전지구위성항법시스템(GNSS)을 이용한 정밀 위치제어 항법이 대안으로 제시되고 있어 국내에서도 기술개발을 추진하고 있다.
두시텍은 2010년부터 우주용 항법장치 시장에 진입하기 위해 GNSS 복합항법장치의 개발모델(DM :  Development Model)을 개발하고, 2015년부터 3개년에 걸쳐 저궤도중형위성에 적용 가능한 복합항법장치 공학(EM : Engineering Model)과 인증모델(QM : Qualification Model)을 개발했다.
두시텍이 개발한 복합항법장치는 GPS L1/L5 신호와 Galileo E1/E5a 신호에 OD(Onboard Navigation Determination)항법필터 기반의 추적기법을 적용한 통합방법 알고리즘으로 정밀 위치를 계산할 수 있도록 설계되었다. 인증된 우주용 제품 제작 절차에 따라 제작된 인증모델(QM) 시제품은 우주제품인증요구서(PAR)에 규정된 모든 환경조건을 만족시켜 TRL6 수준의 우주품질인증을 받았다. 또한 위성의 궤도 변경 등 다양한 가상 우주 환경을 모사해서 GNSS 복합항법장치의 기능 및 성능을 지상에서 검증할 수 있는 EGSE(Electronic Ground Support Equipment)를 개발하여 사용하였다.



(왼쪽)GPS/Galileo+OD 복합항법장치 인증모델(QM), (오른쪽)EGSE 장비 구성도


우주품질요구 절차를 준용하여 제작된 비행모델(FM : Flight Model)은 2022년 11월에 차세대 소형 2호 위성에 탑재되어 발사될 예정이다. 이 시험을 통해 성공적인 임무 달성이 확인되면 두시텍은 국내 최초, 그리고 세계 6번째로 위성용 GNSS 수신기에 대한 우주 헤리티지(실제 우주 환경에서 품질을 검증)를 확보하게 된다.
두시텍은 2021년 과기부 우주기술개발사업의 일환인 ‘21년 스페이스파이오니아사업’의 주관기관으로 선정되어 항공우주연구원 및 인하대학교 산학협력단과 공동으로 ‘정지궤도 위성용 GNSS 복합수신기의 인증모델(QM)’개발에도 착수했다. 정지궤도 위성에 탑재되는 GNSS 복합수신기는 지구를 향해 서비스되는 항법위성 신호의 가시권 밖에 있으므로 지구 반대편에서 전송되는 미약한 항법신호에 의존해야 하므로, 수신감도가 낮고 가시위성 수가 제한된 상황에서도 높은 항법정밀도를 확보해야 하는 어려움이 있다. 뿐만 아니라 정지궤도 위성에 탑재된 통신장비 영향에 따른 GNSS 수신교란 문제를 동시에 해결해야 하므로 이 사업은 세계 최초로 시도되는 첨단 우주핵심기술 도전사업이라 할 수 있다. 3년의 개발기간을 거쳐 설계 제작된 QM 시제품의 성능 및 품질이 인증되면, 2027년 이후 발사 예정인 공공복합통신위성(GK3) 및 2029년 기상위성(GK4) 등의 정지궤도 위성에 탑재될 계획이다.


다목적 소형 드론 플랫폼 솔루션 제공

두시텍은 국내 민군분야와 글로벌 드론 시장에서 70% 이상의 수요가 예상되고 있는 2kg 미만 소형 드론의 개발과 제품화에 주력하고 있다. 제품 중 Kn계열의 드론은 기체, 스마트조종기, 배터리 등의 H/W와 비행제어(FC), 지상관제 S/W를 자체 개발하여 사용하고 있으며, 80% 이상의 국산화율을 보유함으로써 기술과 가격면에서 글로벌 경쟁력을 확보하고 있다.
이 중 KnX 드론은 KC 인증, KCMVP 인증 및 LTE망 CC 인증을 받은 제품으로 2021년도에 조달청으로부터 우수제품으로 지정됐다. 최근 신제품으로 출시한 KnX2 접이식 드론은 전방 충돌방지 센서를 기본으로 탑재하여 안정성을 보강하고 RTK 보정정보를 기반으로 정밀한 데이터 획득과 이착륙 기능을 강화했다. 2022년에는 소형 KnX2드론을 조달청이 지정하는 우수제품으로 추가등록을 진행할 예정이다.



KnX 드론과 KnX2드론 비교


소형 Kn드론 플랫폼은 항법센서 융합 알고리즘 기반의 비행제어와 카메라 짐벌, 미션컴퓨터, 랜 브리지(KnFMC2)와 스마트조종기 Dual/IP망 분리 서버를 자체개발하여 카메라에서 획득한 영상정보와 비행정보 데이터를 내부/외부망으로 동시 전송이 가능하게 하였다.



다목적 소형 KnX 드론 구성 및 운용 개념


또한 이동식 RTK 기준국(KnS-RTK100)에서 생성한 보정정보를 스마트조종기를 통해 드론에 전송하여 정밀 데이터획득과 정밀착륙(50cm 이내)을 가능하게 하여 비행안전과 고품질 데이터 획득을 보장하도록 했다.
특히 스마트 조종기(KnC-SMT01)에는 Windows 또는 Android 운용체계가 선택적으로 지원되며, 지상관제시스템(GCS : Ground Control System)은 구글, V-월드, 다음, 네이버 및 국방 등 다양한 지리정보시스템(GIS) 환경에서 드론의 수동/자동모드 전환, 자동 경로비행, 비행 중 임무수정, 정밀좌표 영상정보 획득 및 RTK 정밀착륙 등 다양한 관제기능을 제공할 수 있도록 했다.
또한 드론 통신은 조종/제어/관제/영상/RTK 보정정보를 동시 운용할 수 있는 다중계층 통신 프로토콜을 개발하여 개방형 지상관제시스템(GCS)에 적용했으며, 통신 프로토콜은 API 함수로 제공됨에 따라 다양한 형태의 타사 드론과 GCS를 손쉽게 연동할 수 있도록 설계함으로써 호환성을 넓혔다.



(왼쪽)다목적 소형 KnX드론 및 KnX2 드론, (오른쪽)우수제품지정서(KnX)


2019년 조달청으로부터 혁신시제품 선정 이후 2020년 혁신제품, 2021년 우수제품으로 지정된 KnX드론은 육군교육사령부와 해군본부 등 군 관련기관과 경찰청, LH공사, 수자원공사, 국립농산물 품질관리원 등 다수의 공공기관에 약 500여 대가 공급되어 운용되고 있다.


인공지능 기반 실시간 객체 인식 혼합현실 드론 개발

두시텍은 그 동안 고가의 중대형 무인기에서나 활용되던 인공 지능 서비스 기술을 2kg 미만의 소형 드론에서도 운용되도록 만든 ‘인공지능 기반 실시간 객체 인식 혼합현실(MR : Mixed Reality)드론(이하 ‘인공지능 MR드론’)’을 국내 최초로 개발했다.



인공지능 MR드론 운용 개념


인공지능 MR드론은 고속비행 중 드론의 카메라가 바라보는 영역내의 영상자료와 드론의 센서정보를 동기화하여, 사전에 학습된 차량, 전차, 사람 등과 같은 객체를 인공지능 알고리즘으로 실시간 인식하고 인식된 객체의 정확한 위치좌표를 제공해 주는 기능을 보유하고 있다.



객체(탱크/사람)인식 검출 레이블


저가의 소형 드론에서는 드론의 카메라에서 획득하는 디지털 영상정보를 HDMI 또는 아날로그 포맷으로 변화시킬 때 생기는 영상정보의 손실과 대용량 데이터 전송에 따른 통신지연으로 실시간 드론 영상의 위치식별이 어려운 문제점을 갖고 있었다. 두시텍은 이와 같은 영상손실과 통신지연에 따른 문제점을 드론 미션컴퓨터와 지상관제 2중화 IP서버 기반의 고속 컴퓨팅 방식을 채택하여 해결했다. 특히 드론의 카메라가 획득한 동영상 각 프레임에 드론 카메라 및 기체의 자세정보와 GPS 위치정보를 시각동기화시킨 메타정보를 포함시켜 전송하여 인식된 객체에 대한 표적 위치계산을 가능케 했다.



객체(탱크/사람)표적에 대한 위치좌표 검출 레이블


인공지능 MR드론은 지능형 드론기체, 스마트 조종기 및 스마트 안경(모니터) 등으로 구성되며 획득된 정보는 원격지 상황실에 전송할 수 있는 기능을 갖는다. 지능형 드론기체는 충돌방지 기능을 갖추고 있으며, 동영상과 메타정보를 패킷으로 한 영상정보를 암호키(Key)와 암호검증모듈(KCMVP : Korea Cryptographic Module Validation Program)로 암호화 하여 전송할 수 있도록 했다. 또한 높은 정확도의 지형 정보 획득을 위해 고정밀 RTK기능도 함께 지원되고 있다.
특히 Dual 통신모듈은 100mW의 소출력 통신모뎀 주파수에 영상 및 제어, 관제, RTK보정 등의 임무를 2㎞ 범위까지 서비스가 가능하도록 구현했다. 스마트 조종기의 통신장비는 드론에서 전송된 암호화된 영상정보와 메타정보를 손실 없이 복조하여 지상관제 태블릿(GCS)과 인공지능컴퓨터(AI 처리기)로 동시에 공급해 주는 기능을 갖추었다. AI처리기는 딥 러닝 알고리즘 기반으로 학습된 객체를 실시간으로 식별해 내고 객체위치를 WGS84와 MGRS 좌표로 계산해 드론 조종자의 스마트 안경(모니터)에 혼합현실(MR) 상태로 현시되게 하였다. GCS는 다양한 지리정보시스템(GIS)을 기반으로 드론을 운용하고 드론의 위치와 동영상을 통해 판독된 모든 정보는 원격통제 상황실에 실시간 전송도 가능하게 하였다.
두시텍에서 개발한 인공지능 MR드론은 전장 내에 위치한 객체를 실시간으로 인식하고 객체표적에 대한 위치를 포함한 좌표정보를 통합관제상황실로 전송하고 사통체계와 연동운용을 가능케 함으로써 미래전장에서 유무인 복합전투체계의 통합작전 수행에 큰 기여를 할 것으로 기대된다.



통합관제상황실에 전송된 드론영상과 표적 위치좌표 검출 레이블


또한 급속히 증가하는 고층구조물과 교량, 건물, 댐 등에 대한 학습데이터를 기반으로 위험상황 사전 인지, 자율 비행, 조난자 탐색, 위험지역 안전지킴을 위한 지능형 점검기술을 구축함으로써 각종 시설물의 건설 품질관리, 안전진단 및 재난관리 등 민간/공공분야로의 활용성 확대도 가능하다.



정진호 ㈜두시텍 대표이사


두시텍을 설립해 이끌어 오기까지 어려웠던 점과 극복과정을 말씀해주십시오.

본래 소프트웨어 개발 전문기업으로 창업했던 ㈜원시스템의 운영에 큰 어려움은 없었지만, 지속 가능하며 성장이 보장된 기업으로 도약하겠다는 꿈을 갖고 지금의 ㈜두시텍을 설립했습니다. 두시텍은 해외의 기술 의존도는 높으나 고부가가치 특성을 지닌 항법제품으로 승부를 걸겠다는 일념을 갖고 기술개발에 전념하였으나, 선진 기업과의 초격차의 기술을 극복하기에는 현실의 장벽이 너무 높음을 실감해 왔습니다. 한때 GPS모듈을 대량 생산하여 대기업에 공급도 해 보았지만 시장을 선점한 대형자본 기업과의 무한 가격경쟁은 ‘다윗과 골리앗’의 싸움이었고 이에 사업을 접을 수밖에 없었던 어려움도 겪었습니다. 차별화된 블루오션 첨단기술 제품만이 미래시장을 선도해 낼 수 있다는 판단으로 쉬지 않고 도전한 결과 지금은 우리만의 강점을 갖는 ‘작지만 똑똑한 드론’과 ‘위성용 복합항법장치’ 분야에서 그 가능성을 확인할 수 있게 되었습니다.


기술개발과 연구를 중시해 온 두시텍만의 독특한 회사 문화가 있다면 무엇입니까?

기술 소유권 확보 및 보호는 기업생존과 직결됩니다. 신제품의 주기(Life Cycle)가 점점 짧아지는 세상에서 남들과 차별화된 기술로 한 발 빠른 제품을 출시하는 것이 승패를 좌우한다고 봅니다. 두시텍은 모든 연구원에게 R&D 사업을 통해 얻게 된 결과를 반드시 논문게재와 특허등록을 하도록 의무화하고 있습니다. 논문을 작성하는 과정에서 연구 결과들이 체계적으로 정리될 뿐 아니라 전문가들의 심사를 통해 확보된 기술에 대해 객관적 검증을 받게 되니 이는 중요한 과정입니다. 저희 회사는 논문을 게재하고 특허를 출원하는 직원들을 위한 성과보상제도가 마련되어 있습니다.
비록 큰 규모는 아니라도 이것이 연구원의 노력에 대한 회사 차원의 작은 격려라 할 수 있습니다. 이러한 과정이 제도적으로 잘 정착한 면도 있지만, 무엇보다 연구원들의 자발적인 참여가 좋은 성과로 이어져 온 것 같습니다.


국방 및 항공우주 항법분야를 아우르고 있는 두시텍이 추구하는 ‘항법 드론’에 대한 구체적인 설명을 부탁드립니다.

두시텍은 인간이 접근하기 어려운 3차원 공간상에 존재하는 자연적 또는 인공적인 객체에 대한 정확한 위치정보를 수집할 수 있는 드론을 만들고자 합니다. 현재 대부분의 드론은 잘 날고 잘 보는 기능은 갖고 있으나 자기가 보고 있는 표적을 실시간으로 식별하거나 정확한 위치를 파악하지는 못하고 있습니다. 한 마디로 지능이 좀 낮은 드론인 셈이죠. 저희는 이런 기존의 드론에 항법기술을 부가하여 차별화된 똑똑한 드론을 만들어 내고자 하는 것입니다. 지난해 말에 출시한 ‘인공지능 기반 실시간 객체 인식 MR 드론’은 두시텍이 추구하는 드론의 1세대 모델이라 할 수 있습니다.
미국이나 중국에 비해 다소 늦은 출발선에 서 있지만, 차별화된 제품으로 승부를 걸고자 합니다. 글로벌 드론시장 수요의 70% 이상은 소형, 경량, 저가의 드론입니다. 우리 두시텍에서는 글로벌 시장의 요구를 충족시킬 뿐 아니라 미래시장을 선도할 수 있는 항법기술 기반의 지능형 드론을 만들어 내고자 합니다. 두시텍이 추구하는 ‘작고, 똑똑한 지능형 드론’이 우리나라는 물론 전 세계에서 널리 인정받게 될 그 날을 향해 전 직원과 함께 노력하겠습니다.

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