초록 ▼

□ 연구개요
본 연구에서는 거친 파도와 조류가 있는 거친 해상에서 운용가능하고, 중앙서버와 통신이 가능한 무인플랫폼을 제안함. 거친 환경에서도 전복되지 않는 플랫폼 설계를 위해 HILS(Hardware-In-the-Loop Simulation)를 기반으로 반잠수정형태의 플랫폼을 설계하고, 플랫폼의 롤링 감소를 위해 운동 보상기를 설계하여 구현함. 또한, 반잠수정의 수면위에 있는 GPS와 전방 카메라 영상화면을 통해 중앙서버와 반잠수정의 효율적 원격제어와 자율운항을 지원함. 따라서, 최종적인 연구 목표는 거친환경에서 운용가능한

□ 연구개요
본 연구에서는 거친 파도와 조류가 있는 거친 해상에서 운용가능하고, 중앙서버와 통신이 가능한 무인플랫폼을 제안함. 거친 환경에서도 전복되지 않는 플랫폼 설계를 위해 HILS(Hardware-In-the-Loop Simulation)를 기반으로 반잠수정형태의 플랫폼을 설계하고, 플랫폼의 롤링 감소를 위해 운동 보상기를 설계하여 구현함. 또한, 반잠수정의 수면위에 있는 GPS와 전방 카메라 영상화면을 통해 중앙서버와 반잠수정의 효율적 원격제어와 자율운항을 지원함. 따라서, 최종적인 연구 목표는 거친환경에서 운용가능한 HILS기반의 운동 보상기를 갖춘 무인 반잠수정의 자율운항 구현을 통해 해상감시를 위한 최적의 무인 이동플랫폼을 설계하여 구현하는 것임.

□ 연구 목표대비 연구결과
■ 정량정 연구결과
- 전문학술지 논문게재 : SCI 2편을 포함한 11편
- 학술대회논문 : 8편
- 지식재산권 : 특허등록 4편, 특허출원 6편
- 학위배출 : 석사 9명
- 과학자교류 : 국내과학자 해외파견 1명
- 기술확산 : 기술지도 3건

■ 정성적 연구결과
▪ 1차년도(2017)
- 거친 해상상태에서 운용 가능한 반잠수정 플랫폼 설계 - 100%
- 거친 해상상태에서 운동 최소화를 위한 반잠수정 선형 설계 - 100%
- H/W 합성(integration) 설계 및 반잠수정 프로토타입 제작 - 100%
▪ 2차년도(2018)
- 반잠수정의 자세 안정화 설계 - 100%
- 반잠수정과의 무선통신을 위한 통신 데이터 설계 및 MMI 설계 - 100%
- 반잠수정의 전방 카메라 영상화면 스트리밍으로 전송 및 통신 - 100%
- 자세안정화를 위한 운동 보상기설계 및 구현과 기여도 분석 - 100%
▪ 3차년도(2019)
- 반잠수정의 전방 카메라 영상화면을 통해 반잠수정 운용을 위한 원격제어 – 100%
- 반잠수정의 장애물 회피와 반잠수정의 자율운항 알고리즘 설계 및 구현 - 100%
- HILS 기반 반잠수정 플랫폼과 운동 보상 컨트롤러의 통합 구현 및 검증 - 100%
▪ 4차년도(2020)
- 거친 환경에 적합한 반잠수정의 자율운항 알고리즘 설계 및 구현 - 100%
- 거친 환경에서 운용을 위한 HILS 기반 반잠수정의 통합 플랫폼 최적화 - 100%
- 거친 환경에서 통합 반잠수정의 수조 및 필드 테스트 – 100%

□ 연구발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성)
제안된 무인반잠수정은 무인수상정과 다르게 거친 환경에서도 운용이 가능하므로 기존에 개발된 무인수상정의 역할을 다할 수 있을 뿐만 아니라 플랫폼을 노출하지 않고 임무를 수행할 수 있음. 따라서, 해상 플랜트에서의 해적감시 및 양식장에서의 어획물 탈취 감시등에서도 무인수상정에 비해 더 많은 장점을 갖게 됨. 전복될 위험이 없으므로 무인수상정이 해 온 해양순찰, 해양감시, 군사용 임무들에 대하여 더 많은 활용성을 얻을 수 있음. 제안된 연구는 IT기술에 기반을 둔 로봇연구로서, 성장동력원으로 각광을 받는 IT기술 분야와 차세대 성장 동력원인 지능로봇 기술 RT의 융합으로 대한민국의 과학적 기술증진과 미래 해양 안보능력을 통한 고부가 가치 실현을 가능하게 할 수 있음.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1.1 연구개발의 목적 ... 4
• 1.2 필요성 ... 4
• 1.3 연구자가 수행하고자 했던 가설 및 최종목표 ... 4
• 1.4 연구범위 ... 5
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 6
• 2.1 반잠수정 선형 설계를 통한 플랫폼 설계 ... 6
• 2.2 반잠수정의 H/W 설계 ... 10
• 2.3 자세안정화를 위한 운동 보상기의 설계 및 구현 ... 10
• 2.4 무선통신 기반의 MMI 설계를 통한 원격제어 ... 12
• 2.5 HILS 기반 반잠수정 플랫폼과 운동 보상 컨트롤러의 통합 구현 ... 13
• 2.6 반잠수정의 자율운항 알고리즘 설계 및 구현 ... 15
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 17
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 17
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 18
• 3) 목표 달성 수준 ... 18
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 18
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 18
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 18
• 6. 참고문헌 ... 18
• [붙임1] 세부 정량적 연구개발성과 ... 19
• [붙임2] 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 27
• 끝페이지 ... 41