BVLOS(가시권 밖 비행) 드론 운용은 물류, 농업, 검사 등 다양한 산업 분야에 혁신적인 솔루션을 제공하며 우리의 삶과 업무 방식을 획기적으로 변화시킬 잠재력을 지니고 있습니다. 이러한 첨단 기술은 효율성을 높이고 비용을 절감하며 다양한 서비스의 범위를 확장할 수 있는 가능성을 제공합니다.
드론 산업이 자동화된 BVLOS(가시선 밖 비행) 운용으로 전환됨에 따라, 무엇보다 중요한 고려 사항 중 하나는 안전입니다. 안정적인 성능과 유연한 데이터 전송을 제공하는 신뢰할 수 있고 항상 작동하는 통신 솔루션은 안전한 운용을 위해 필수적입니다. 드론의 실제 위치를 전혀 또는 지연된 상태로 원격 조종하는 상황을 생각해 보세요!
NestGen '23 세션에서 Yoav Amitai CEO와 대화를 나눴습니다. 엘사이트극도로 안정적이고 고대역폭의 실시간 연결을 가장 까다롭고 외딴 지역에서도 제공하는 데 특화된 연결 플랫폼입니다. 요아브는 현재의 과제와 BVLOS(가시권 밖 비행) 작전을 현실로 만들기 위해 필요한 연결 솔루션에 대해 논의합니다.
BVLOS란 정확히 무엇인가요? VLOS나 EVLOS와는 어떻게 다른가요?
연결 솔루션을 자세히 살펴보기 전에 VLOS, EVLOS 및 BVLOS 운영 간의 차이점을 살펴보겠습니다. 정의에 따르면 다음과 같습니다.
- VLOS가시선 비행(Visual Line of Sight, VO)은 조종사(PIC)의 시야 내에서 드론이 비행하는 것을 의미하며, VO는 PIC와 동일한 위치에 있으면서 직접 통신합니다.
- 에블로스확장 가시선 비행(Extended Visual Line of Sight, EDLOS)은 조종사 및/또는 관측자가 공역을 지속적으로 시각적으로 인지하면서 비행하는 무인 항공기(UAS) 운용 방식입니다. 항공기는 조종사의 시야 밖으로 비행할 수 있지만, 항상 관측자의 시야 범위 내에 있어야 하며, 조종사는 항상 조종권을 유지해야 합니다.
- BVLOS 또는 가시선 밖 이는 기장이나 부기장의 직접 시야 범위를 벗어난 곳에서 항공기를 조종하는 운항을 말합니다.
하지만 요아브가 언급했듯이,드론의 크기, 지형, 기상 조건, 관련 규정 등 다양한 요인에 따라 가시선(VLOS), 가시선 이외 가시선(EVLOS), 또는 가시선 밖 가시선(BVLOS) 비행으로 간주되는 정확한 거리를 결정하는 것은 현실적으로 불가능합니다. 드론이 조종 범위 내에 있더라도, 조종사와 드론 사이에 장애물이나 간섭이 발생하면 BVLOS 비행으로 간주될 수 있습니다. 또한, 한 명의 조종사가 여러 대의 드론을 조종하는 경우, 비록 VLOS 범위 내에 있더라도 조종의 복잡성이 증가하여 추가적인 안전 조치 및 인증이 필요하게 되므로 규제 당국은 해당 비행을 BVLOS로 간주할 수 있습니다.
가시거리 밖 드론 운용의 어려움
이제 정의가 명확해졌으므로, 요아브는 BVLOS 드론 운용과 관련된 세 가지 주요 기술적 과제에 대해 자세히 살펴봅니다.
- 공역 관리: 가시선 밖 비행(BVLOS)은 특히 여러 운영자가 동일한 공역에서 운항하는 환경에서 효과적인 공역 관리를 필요로 합니다. 충돌을 방지하기 위해 운영자 간의 원활한 소통을 보장하고, 동일한 공역에서 유인 및 무인 항공기를 모두 관리하는 것은 해결해야 할 중요한 과제입니다.
- 연결성: 마지막으로, BVLOS(가시선 밖 비행) 운용에는 드론과 조종사 간의 일관되고 안정적인 연결이 필수적이며, 특히 드론이 장거리를 이동할 때 더욱 그렇습니다. 실시간 통신은 보안을 비롯한 다양한 분야에서 요구됩니다. 점검농업 분야에서도 마찬가지로, 가시거리 밖 작전(BVLOS)에서 연결성을 유지하는 것은 매우 중요한 과제입니다.
- 자치: 대규모 BVLOS(가시권 밖 비행) 작전을 위해서는 인적 요소를 제거해야 합니다. 이를 위해서는 드론 편대를 효율적이고 안전하게 운용하여 인건비를 절감하고 생산성을 높일 수 있는 자율 소프트웨어를 개발해야 합니다. 드론 자율성 인간의 오류를 줄이고 시스템의 신뢰성을 높여 안전 조치를 개선할 수 있습니다.
이번 블로그 게시물에서는 두 가지 주요 과제와 해결책에 대해 자세히 살펴보겠습니다. 연결성 문제를 해결하고 자율 운영을 가능하게 하는 솔루션을 권장합니다.
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드론과 지상 관제소 간의 안정적인 연결 유지
드론이 조종사(PIC)와의 직접적인 무선 주파수 통신 범위를 벗어난 경우, 안정적인 통신 및 데이터 전송은 공역 관리, 자율성 유지, 기술적 난제 극복에 매우 중요하다는 것이 입증되었습니다. 그렇다면 어떤 연결 옵션이 있을까요? 함께 살펴보겠습니다.
표준 지점 간 전용 RF
일반적인 무선 통신 방식은 조종사와 드론 사이에 직접적인 폐쇄형 네트워크를 구축하여 실시간 통신 및 제어를 가능하게 합니다. 하지만 이러한 시스템은 특히 가시선 밖 비행(BVLOS) 운용 시 몇 가지 한계를 가지고 있습니다.
- 우선, 제한된 사거리 때문에 장거리 작전에 적합하지 않아 임무 범위가 제한됩니다.
- 무선 장치는 간섭에 취약하며, 특히 많은 무선 장치가 2.4GHz 또는 5.8GHz와 같은 동일한 주파수를 사용하는 인구 밀집 지역에서 더욱 그렇습니다.
- 이러한 시스템은 로컬 네트워크를 생성하기 때문에 클라우드 연결 솔루션 및 추가 애플리케이션 통합에 적합하지 않아 전반적인 임무 범위가 제한됩니다.
- 이러한 시스템은 다른 솔루션에 비해 전력 소비량이 높아 임무 수행 시간을 제한할 수 있습니다.
위성통신
드론 운용에 있어 무선 통신을 위한 또 다른 선택지는 위성 통신입니다. 위성 통신은 우수한 커버리지를 제공하지만, 여러 가지 제약 사항이 있습니다.
- 주요 문제점 중 하나는 제한된 대역폭으로 인해 실시간 데이터, 특히 비디오 데이터를 전송하기 어렵다는 점입니다. 대역폭 부족으로 인해 비디오 품질과 지연 시간이 매우 높아집니다.
- 위성 통신은 비용이 많이 들 수 있어 일부 드론 사용 사례에서는 경제적으로 타당하지 않을 수 있습니다.
- 시중에 나와 있는 솔루션들을 살펴보면, 대부분 드론에 사용하기에는 너무 크거나 부피가 큽니다. C2 통신 및 원격 측정 기능과 함께 스트리밍 기능을 제공하는 제품들은 일반적으로 무게가 약 1.5kg에 달합니다. 이는 드론의 탑재 용량을 제한하고 전반적인 성능을 저하시킵니다.
셀룰러/모바일:
공용 셀룰러 인프라, 특히 LTE 및 5G/4G를 활용하는 것은 BVLOS(가시선 밖 비행) 작전에 있어 가장 비용 효율적이고 생산적인 무선 통신 방식입니다. 이 방식을 사용할 때 얻을 수 있는 이점은 다음과 같습니다.
- 이 시스템은 통신을 위한 스웜 토폴로지를 지원하는 기능을 갖추고 있습니다. 일대다 또는 일대일 토폴로지를 수용할 수 있어 드론 운영에 더 큰 유연성을 제공합니다.
- 가시선 확보나 지상 관제소가 필요 없고, 거리 제한도 없습니다. 따라서 장거리 가시선 밖 작전에 이상적이며, 통신 시스템은 높은 대역폭과 낮은 지연 시간을 유지하면서 여러 국가와 대륙에 걸쳐 작동할 수 있습니다.
- 이동통신 인프라는 전 세계적으로 널리 보급되어 있으며, 추정치에 따르면 전 세계 지역의 85~92%를 커버하므로 BVLOS(가시선 밖 통신) 작전에 접근 가능하고 신뢰할 수 있는 옵션입니다.
- 이 시스템은 인터넷 인프라를 기반으로 작동하며, 클라우드를 통해 실시간 데이터 스트리밍 및 데이터 분석을 가능하게 하는 SaaS 애플리케이션 사용을 지원합니다.
- 셀룰러 통신 모듈 및 인프라는 배터리 장치에서 작동하도록 설계되어 가볍고 전력 소모가 적으며 드론에서 차지하는 공간이 적습니다. 따라서 드론의 전반적인 성능이나 안정성에 영향을 미치지 않으므로 BVLOS(가시광선 영역 비행) 인증을 위한 적합한 옵션입니다.
요아브는 또한 공공 부문과 협력하는 데 따르는 어려움을 강조합니다. 에릭슨과 퀄컴의 그래프를 활용한 셀룰러 인프라. "우리가 직면한 문제는 이동통신 인프라가 지상 통신에 최적화되어 있고 고고도에서 효율적으로 작동하도록 설계되지 않았다는 점입니다."라고 그는 말합니다. 안테나는 대부분의 가입자가 위치하고 통신 사업자가 특정 주파수 사용 허가를 받은 지상의 일반 휴대폰에 맞춰 설계되었습니다. 드론의 경우 통신은 안테나의 측면 로브를 통해 이루어지는데, 기지국 바로 위에 있으면 통신이 전혀 되지 않아 안정적인 통신을 확보하는 것이 매우 어렵습니다."
요아브는 버라이즌과 FAA가 발표한 '항공기 LTE 운용(ALO)'이라는 흥미로운 분석 자료도 공유했습니다. 이 자료에 따르면 셀룰러 인터넷 네트워크는 500피트(약 152미터) 이하 고도에서 무인 항공 시스템의 제어 및 비탑재체 통신을 충분히 지원할 수 있는 것으로 나타났습니다. 이는 해당 고도에서도 인프라가 작동할 수 있음을 보여주지만, 네트워크가 전혀 연결되지 않는 사각지대는 여전히 존재합니다.
Elsight Halo는 연결성 문제를 어떻게 해결할까요?
Yoav는 공용 이동통신망의 문제점을 해결하기 위해 멀티 네트워크 접근 방식을 제안했는데, Elsight의 제품이 바로 그러한 접근 방식을 제시합니다. 후광Elsight의 시스템은 사용 가능한 모든 IP 링크(링크 페일오버 기능이 있는 4개의 셀룰러 또는 RF X SIM 솔루션)를 하나의 결합 링크로 통합하여 드론의 통신 채널을 최적화하고, 데이터와 명령을 실시간으로 높은 신뢰성으로 송수신할 수 있도록 합니다. 이를 통해 통계적으로 더 나은 커버리지와 더욱 안정적인 통신이 가능해지며, Yoav는 이를 다음과 같이 표현합니다. "연결 신뢰도."
이 접근 방식은 단일 연결 인프라의 한계를 극복하여, 통신 범위가 제한적이거나 장애물이 있는 지역에서도 드론에 향상된 중복성과 더욱 안정적인 연결을 제공합니다.
최초의 AI 기반 연결 솔루션인 Halo는 작은 크기, 가벼운 디자인, 그리고 일반 주방 전구의 절반에도 못 미치는 전력 소비량을 자랑합니다. 이 혁신적인 솔루션은 크기, 무게, 전력(SWaP)을 절감하면서 내장 통신 기능을 제공합니다.
BVLOS 작전 확장을 위한 자율성 확보의 필요성
요아브가 언급했듯이 세 번째 과제는 자율 운용입니다. 드론 회사가 계속 확장함에 따라 대규모로 운영할 수 있는 비용 효율적이고 효율적인 솔루션에 대한 수요도 증가할 것입니다.
자율 비행은 인건비를 절감하고 생산성을 향상시켜 드론 운영의 경제적 타당성을 높이는 데 크게 기여합니다. 더 나아가, 인적 요소를 제거함으로써 가시거리 밖 비행(BVLOS)의 안전성과 신뢰성을 크게 향상시킵니다. 사람과 달리 소프트웨어는 피로나 인적 오류에 영향을 받지 않고 정밀하고 일관되게 드론을 조종할 수 있습니다.
FlytBase 드론 운영을 자동화하는 방법
FlytBase 기업용 클라우드 기반 소프트웨어 솔루션으로, 운영자가 현장에 직접 가지 않고도 전 세계 어디에서든 원격으로 자율 드론 운영을 수행할 수 있도록 지원합니다. Elsight Halo와 같은 연결 솔루션을 통해 운영자는 이 소프트웨어 솔루션의 잠재력을 최대한 활용할 수 있습니다.
- 동영상 관리: 이 플랫폼을 통해 운영자는 초저지연으로 여러 개의 고화질 비디오 피드를 동시에 시청할 수 있어 원격으로 드론 운영을 손쉽게 모니터링하고 제어할 수 있습니다. 또한, 운영자는 다른 지역에 있는 이해관계자들과 실시간 비디오 데이터를 공유하여 협업 및 의사결정을 강화할 수 있습니다. 이 플랫폼은 VMS 및 기타 정적 비디오 피드와의 통합도 지원하여 운영자에게 운영 상황에 대한 포괄적인 정보를 제공합니다.
- 기기 관리: FlytBase 의 장치 관리 도구를 사용하면 운영자는 도킹 스테이션을 포함한 전체 드론을 관리하고 모니터링할 수 있습니다. 이 플랫폼은 Windy와 같은 기상 관측소 및 실시간 날씨 예보 도구와 통합되어 사용자가 악천후 시 임무를 자동으로 중단할 수 있도록 지원함으로써 드론과 주변 지역의 안전을 보장합니다.
- 클라우드 미디어 동기화: 원활한 인터넷 연결만 있다면 사용자는 드론의 SD 카드에 저장된 미디어를 개인 클라우드 저장소에 손쉽게 동기화할 수 있습니다. 드론이 임무를 완료하면 사용자는 수동 조작 없이 자동으로 미디어를 동기화할 수 있습니다.
- BVLOS 활성화를 위한 통합 기능: FlytBase ADS-B와 같은 다른 기술과의 원활한 통합도 제공합니다. 탐지 및 회피낙하산 회수 시스템 및 UTM 플랫폼과 같은 공역 인식 소프트웨어는 원격 운영자가 운영 환경에 대한 전체적인 시각을 확보하고 안전한 운영을 보장할 수 있도록 합니다.
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아래 다이어그램은 FlytBase 와 Halo가 어떻게 연동되는지 보여줍니다.
결론적으로, 미래를 포용합시다. BVLOS 드론 운용 이를 위해서는 견고한 연결성과 자율 소프트웨어 솔루션을 개발하고 구현하는 데 확고한 의지가 필요합니다. 이를 통해 기업은 이 획기적인 기술의 잠재력을 최대한 활용하여 산업 전반에 걸쳐 혁신과 성장을 촉진하고 궁극적으로 더 안전하고 효율적인 세상을 만들어갈 수 있습니다.