□ 과제수행 목표 및 내용 ◎ 최종 목표 ㅇ 현실과 가상의 시공간 환경에서 휴먼증강 및 인간과 자율지능시스템의 상호작용이 가능한 자율지능공존 원천기술 확보
◎ 전체 내용 ㅇ 지능형 상황인지 플랫폼 고도화 및 실증시험 ㅇ 사용자 체험형 인터페이스 기술 개발 ㅇ 고정밀 드론 시뮬레이션 핵심기술 개발 ㅇ 드론 탐지를 위한 지능형 레이더 핵심기술 개발 ㅇ 시각-청각 변환 및 변환 신호 전달 시스템 개발 ㅇ 제조 협업지능 프레임워크 구조 연구 ㅇ 통합공간 연동구조 개발 및 다중 드론 시뮬레이션 기술 고도화 ㅇ 감각지각증강 자가-학습 시스템 개발 ㅇ 지능형 로봇기반 제조기업 SEQ 서비스 시스템 개발 및 현장 성능 평가 ㅇ 드론 CPS 객체 간 동기화 및 상호작용 기술 개발 ㅇ 다중감각 확장을 위한 다중 감각 지각 메커니즘 분석 및 청각 정보의 촉각 신호 변환 기술 개발
◎ 1단계 ● 목표 [1차년도] ㅇ 주력 산업 고도화를 위한 지능형 상황인지 플랫폼 고도화 및 실증시험 ㅇ 상황적합형 상호작용 제공 사용자 체험형 인터페이스 기술 개발 ㅇ 고정밀 드론 시뮬레이션 핵심기술 개발 ㅇ 소형드론 탐지를 위한 능동위상배열기반 2x2채널 RF 송수신 반도체 및 신호처리 플랫폼 기술 개발 ㅇ 시각-청각 변환 및 변환 신호 전달 시스템 개발
[2차년도] ㅇ 산업 데이터 거래 플랫폼 및 제조 협업지능 프레임워크 구조 연구 ㅇ 통합공간 연동구조 개발 및 다중 드론 시뮬레이션 기술 고도화 ㅇ 시각-청각 변환 기반 감각지각증강 자가-학습 시스템 개발
● 내용 [1차년도] ㅇ 지능형 상황인지 플랫폼 고도화 및 실증시험 - 휴먼/환경 상황인지 단위 플랫폼고도화 및 상황인지 통합 플랫폼 개발 - 통합 플랫폼 시험 검증용 테스트 베드 구축 및 시험 및 검증 ㅇ 사용자 체험형 인터페이스 기술 개발 - 인간의 지각능력 증강을 위한 능동 입체화 촉각소자 기술 개발 ㅇ 고정밀 드론 시뮬레이션 핵심기술 개발 - 고정밀 객체 모델 및 드론 물리엔진 개발 - 분산 다중 드론 시뮬레이션 기술 고도화 - 드론 시뮬레이터 활용기술 연구 ㅇ 드론 탐지를 위한 지능형 레이더 핵심기술 개발 - 소형드론탐지용 능동위상배열기반 2x2채널 RF 송수신 반도체 및 신호처리 플랫폼 ㅇ 시각-청각 변환 및 변환 신호 전달 시스템 개발 - 단일 감각 신호의 전환 및 고유 신호 생성 요소 기술 개발 - 단일 감각 신호 전달 및 지각 학습 요소 기술 개발 - 상황별 우세 감각 분석 및 지각 검증 플랫폼 설계
[2차년도] ㅇ 제조 협업지능 프레임워크 구조 연구 - 산업 데이터 거래 플랫폼 구조 연구 - 제조 협업지능 프레임워크 구조 연구 - 로봇지능(고정,이동)의 SEQ(Saftey, Efficiecny, Quality) 서비스 적용을 위한 환경조사 및 분석 ㅇ 통합공간 연동구조 개발 및 다중 드론 시뮬레이션 기술 고도화 - 통합공간 객체 투영 기술 연구 - 대규모 다중 드론 시뮬레이션 기술 고도화 - 드론 시뮬레이터 응용 기술 실증 및 고도화 ㅇ 감각지각증강 자가-학습 시스템 개발 - 시각 정보의 청각 신호 전환을 위한 딥러닝 기반 고유 신호 생성 기술 개발 - 청각으로 전환된 시각 고유 신호의 전달 기술 개발 - 제한된 환경에서 청각 기반 지각 학습 프레임워크 설계 및 기본 구조 개발 - 시각 정보의 청각 전환에 대한 리시버 반응 메커니즘 규명
◎ 2단계 ● 목표 ㅇ 제조기업 SEQ 향상을 위한 기반 플랫폼 및 서비스 기술 개발 ㅇ 드론 CPS 객체 간 동기화 및 상호작용 기술 개발 ㅇ 다중감각 확장을 위한 다중 감각 지각 메커니즘 분석 및 청각 정보의 촉각 신호 변환 기술 개발
● 내용 ㅇ 지능형 로봇기반 제조기업 SEQ 서비스 시스템 개발 및 현장 성능 평가 - 제조 협업지능 프레임워크 구현 및 제조 AI 솔루션 지원 - 로봇 기반 산업현장 순찰 및 현장 이상상황 실시간 모니터링 기능 구현 - 산업 현장 품질 관리를 위한 자율로봇 기술 구현 및 시제품 개발 - 산업 제조현장의 고중량 물류 이송이 가능한 전방위 지능형 무인 이송 시스템 ㅇ 드론 CPS 객체 간 동기화 및 상호작용 기술 개발 - 통합공간 객체 동기화 기술 연구 - 통합공간 객체 간 정밀 모니터링/제어 기술 개발 - 드론 CPS 활용기술 및 활용성 연구 ㅇ 다중감각 확장을 위한 다중 감각 지각 메커니즘 분석 및 청각 정보의 촉각 신호 변환 기술 개발 - 청각 정보의 촉각 신호 전환을 위한 딥러닝 기반 고유 신호 생성 알고리즘 개발 - 촉각으로 전환된 청각 고유 신호의 전달 기술 개발 - 시각정보의 청각변환 자가 학습용 학습 프레임워크 개발 및 검증 - 전환된 단일 감각 자극을 통한 연합 신경망의 활성 패턴 분석
◎ 당해 연도 ● 목표 ㅇ 제조 협업지능 프레임워크 기반 SEQ 서비스 검증 및 테스트베드 시험 ㅇ 드론 CPS 플랫폼 API 및 접속 기능 개발 ㅇ 단일 감각 기반 지각 기술의 다중 감각 합성을 위한 확장
● 내용 ㅇ 제조 협업지능 프레임워크 기반 서비스 연동 기술 성능 검증 및 지능로봇 기반 Safety 서비스 확장 기술 개발 - 제조 협업지능 프레임워크와 SEQ 서비스 기슬 연동 - 로봇 기반 산업현장 Safety 서비스 확장기술 개발 - 제조 데이터 보호거래 플랫폼 시제품 개발 - 음향 신호 기반 화력발전기의 고정자 웨지 체결강도 검사 시스템의 구동부 구현 - 산업 제조현장의 고중량 물류 운반용 지능형 무인 이송 시스템 시제품 개발 ㅇ 드론 CPS 플랫폼 API 및 접속 기능 개발 - 실제/아바타/가상 드론 연계 API 제공 - 실제/아바타/가상 드론 간 API를 통한 양방향 인터페이스 기능 필드 시험 - AR/VR 기반 드론 CPS 응용기술 연구 - 드론 CPS 활용 툴 및 디지털트윈 디바이스 연계 방안 연구 - 분산 다중 드론 CPS 기능 필드 시험 ㅇ 단일 감각 기반 지각 기술의 다중 감각 합성을 위한 확장 - 청각 ·시각정보의 촉각 전환을 위한 고유 신호 생성기술 요구사항 분석 - 촉각 기반 고유 신호 전달을 위한 요소기술 개발 - 시각 정보의 청각변환 자가 학습용 학습 프레임워크 요구사항 분석 - 다중감각 신호의 전달 체계 및 통합 기전 분석
□ 과제 수행과정 및 내용 ㅇ 과제 수행과정 - 제조기업 혁신의 최종 목표인 자율제조 현장 구현은 현재 상황에서 기술력의 한계가 있으므로, 그 전단계로 자율협업지능 기술 개발의 필요성이 제기됨 - 자율협업지능은 동일 제조현장에서 사람과 로봇이 혼용되어 운용되는 상황에서 로봇이 작업현장을 이해하여 작업자와의 협업으로 생산성을 향상시킬 수 있는 AI 기술로서, 근간이 되는 기술이 바로 협업지능 프레임워크임 - 타 사업(DNA+드론기술개발사업) 연계를 통한 드론 시뮬레이션 기술 성능 및 호환성 검증 - 드론 시뮬레이션 및 CPS 플랫폼의 군사목적 활용성 극대화를 위하여 군의 전술훈련 요구사항 적극 반영 - 감각대체 알고리즘의 효율성 검증의 경우, 일정 규모 이상의 사용자 실험을 필요로하나 사용자의 개인적 특성에 따라 결과값이 달라 질 수 있으며, 감각신호의 전달에 따른 기전 분석은 어려움 ➝ 알고리즘의 객관적 검증과 사용자 실험의 주관적인 피드백 의존성을 줄이기 위해 딥러닝 기반 분석 기법을 개발하고, 감각정보의 전달기전 분석을 위해 동물모델과 대뇌피질의 정보 연합 과정을 분석하는 연구를 병행함
ㅇ 과제 수행내용
□ 과제 수행결과 및 목표달성도 ㅇ 과제 수행결과 ㅇ 과제 수행 목표달성도 가. 과제 수행 목표달성도 (기술개발 성과지표) 나. 공통지표
□ 관련 분야에 대한 기여 ㅇ 관련 분야 과학적·기술적·경제적·사회적 기여 ◇ 과학적 • 산업현장 자율협업지능 기술 - 국내외 제조기업에 적용되는 협업지능 적용 사례를 분석하여 본 과제에 적용 가능한 시나리오를 도출하였고, 제조 영역별 제조데이터의 보호 거래 및 다양한 형태의 제조현장에 적용 가능한 협업지능 프레임워크 개발 완료 - 제조산업의 요구사항을 작업안전, 공정 효율성, 제품 품질 향상(SEQ) 분야로 분류하여 각 요소의 기능 점검을 할 수 있는 제조현장 테스트베드 구축 - SCI논문 1건 게재(상위 7-15%) • 드론 활용 기술 개발/시험 툴 개발을 통해 드론 산업의 기술적 발전에 기여 - 드론 응용기술은 실패 시 위험성이 크다는 단점이 있어 실험을 통한 데이터 획득이 다른 시스템에 비해 힘들다는 특징이 있음 - 사전에 드론 응용기술을 검증할 수 있고 안전하게 현실적인 데이터를 획득할 수 있는 드론 시뮬레이터를 개발함으로써 드론 산업 전반의 기술적 반전에 기여 • 다중감각 융합기술 - Mel-scale 주파수 매핑함수를 제안하여 기존대비 10.2% 성능 개선된 V2A 변환 알고리즘 확보 - (세계 최초) 교육이론에 기반한 감각대체 알고리즘의 학습 절차 시험 - SCI논문 4건 게재(상위 10% 1건 포함), Scopus 1건 게재, 우수학회 3건 발표 (AAAI, ICCV, CVPR 각 1건), KCI등재 국내논문지 2건 게재, 국/내외 학술대회 3건 발표 ◇ 기술적 • 참여기관의 요구사항을 반영하여 발전기 품질관리 기술을 위한 기반 마련에 기여함 - 기술이전 1건(0.3억) • 휴먼 이상행동인식 솔루션 개발로 산업현장에서의 작업자 사고율을 낮추는데 기여 - 기술이전 1건(1억), 기술출자 1건(기술가치 1.08억) 완료 - 국제특허 2건 출원, 국내특허 3건 출원(2건 출원중) • 다중감각 융합을 위한 단일감각(시각-청각) 기반 지각기술의 확장(시각-청각, 시각- 촉각) 기술 개발 - 국내특허 1건 출원, 3건 등록 ◇ 경제적 사회적 • 산업현장 자율협업지능 기술 - 국내 주력산업의 주요기업을 대상으로 산업현장에서 발생하는 다양한 형태의 재해 예방, 산업 공정 향상 및 품질 향상을 위한 협업지능 프레임워크 개발로 제조기업의 경쟁력 향상에 기여 - 사업화 4건(매출 8.35억원) • 드론 시뮬레이션 및 CPS 기술 - 드론 시뮬레이터 및 CPS를 통해 저비용 드론 데이터 획득 및 검증 가능 - 드론 시뮬레이터 기술을 통해 실패의 리스크 없이 드론 데이터 획득 가능 - 드론 CPS 기술을 통해 실제 드론의 움직임을 반영한 환경에서의 실험 가능 • 다중감각 융합기술 - Mel-scale 주파수 매핑함수를 제안하여 기존대비 10.2% 성능 개선된 V2A 변환 알고리즘 확보 - (세계 최초) 교육이론에 기반한 감각대체 알고리즘의 학습 절차 시험 - 다중감각 융합을 위한 단일감각(시각-청각) 기반 지각기술의 확장(시각-청각, 시각-촉각) 기술 개발 - SCI논문 4건 게재(상위 10% 1건 포함), Scopus 1건 게재, 우수학회 3건 발표(AAAI, ICCV, CVPR 각 1건), KCI등재 국내논문지 2건 게재, 국/내외 학술대회 3건 발표, 국내특허 1건 출원, 3건 등록
ㅇ 후속 과제에 도움을 줄 수 있는 연구 결과 - 향 후 디지털 무인 공장 및 작업자와 공존하는 협업로봇 공장 운영에 대비한 기술과제에 활용 - 군 대규모 드론 운영 및 군집 전술 훈련 플랫폼 개발 등에 활용 - 단일감각 신호(시각-청각 변환)에 대한 사용자 시험으로 감각대체에 대한 지각 가능성 확인
□ 성과관리 및 활용계획 ㅇ 성과관리 현황 - 산업 데이터 기반 제조 협업지능 프레임워크 기술 ⦁ 제조기업에서 생성되는 안전, 제조공정 및 제품 품질과 관련된 일련의 데이터를 공통 데이터 형식으로 정제하여 지능 로봇에서 활용할 수 있도록 지원 ⦁ 제조기업의 효율적인 AI 기술도입에 의한 협업지능 작업장 구현 - 드론 CPS 기술 ⦁ 통합(실제-가상)공간 구축 ⦁ 객체간 상태(위치, 속도, 임무상황 등) 상호연동 기술 개발 및 시험 ⦁ 통합공간 내 다중 드론 동시 제어기술 개발 ⦁ 드론 CPS 응용기술 연구 - 시각-청각 변환·학습 시스템 ⦁ 카메라로 찍은 장면을 소리로 변환하여 귀를 통해 뇌로 전달하여 보지 않고 물체의 모양, 크기, 위치, 밝기를 지각하고, 뇌로 전달된 소리 신호를 지각할 수 있도록 훈련하는 시스템
ㅇ 성과활용 계획 - 기술적 ⦁ 로봇과 작업자가 한 공간내에서 상호 협력하며 작업하는 스마트 공장은 당면한 현상으로서 이를 통해 제조기업은 안전, 공정 효율 및 제품 품질 향상을 기대할 수 있으며, 제조 협업지능 기술은 이를 지원하기 위한 원천적인 기술임 ⦁ 편리하고 효율적인 대규모 다중 드론 AI 연구 도구를 제공함으로써, 국내외 산/학/연 AI 기반 드론 지능화 수준의 획기적 개선 ⦁ 시지각 능력 한계 극복기술로 인간의 감각·지각능력의 강화 가능성 검증으로 향후 다중감각 융합 연구를 통한 Zero UI, Screenless 컴퓨팅 등 새로운 컴퓨팅 패러다임 선도기관으로 도약에 기여 - 사회문제해결 ⦁ 국내 주력산업의 주요기업을 대상으로 산업현장에서 발생하는 다양한 형태의 산업재해를 예방하기 위한 요구사항을 수집 및 분석하여 재해 분야별 문제점을 해결하기 위한 방안 마련으로 작업자 안전과 재해에 따른 사회적 비용 절감을 위한 기반 마련 ⦁ 다중 드론의 자율협력임무 고도화를 통해 사회 안전망(실종자 수색 등)을 강화하고, 보다 안전한 UTM 운영 환경 제공 ⦁ 인간의 신체적(물리적) 감지 능력의 한계로 인해 직접 감지 못했던 외부의 자극과 정보를 직접 감지할 수 있는 감각기반 초감각 인지 증강 기술을 개발함으로써 인간의 편리한 삶과 삶의질 향상을 위한 다양한 서비스에 응용 가능 - 확보된 기술의 사업화 전략 ⦁ 제조 협업지능 프레임워크 기술 개발을 위해서는 제조 현장 데이터가 우선적으로 확보되어야 하며 개발된 협업지능 프레임워크에 학습 데이터 셋을 구축하고 참여기관의 상용화 요구사항을 기반으로 지능 로봇 운영을 위한 솔루션 개발 후, 제조현장에서의 실증 테스트를 실시하여 사업화 추진 ⦁ 드론 시뮬레이션 및 CPS 기술의 경우 2단계(2022~2023) 기간 동안 군 등 다양한 다중 드론 임무개발 수요처를 대상으로 기술 설명회 및 사업화 논의를 진행하였으며, 드론작전사령부(‘23.9, 사단급)의 다중 드론 전술 훈련 시스템 구축 사업(’25~‘27, 20억+α) 등 진행 예정임 ⦁ 다중감각 융합기술은 기술의 특성상 개념의 검증부터 기술의 개발 및 실제 사용자 대상의 시험과 분석까지 많은 시간이 필요함. 따라서 시각장애인 등 사회적 약자를 대상으로 확보된 기술의 소규모 사용자 그룹의 시험을 통해 요구사항을 지속적으로 조사, 반영하여 단일감각의 전달 기술을 개발 검증(‘20~’23)하고, 유관기관 등과 협력하여 시각장애인을 대상으로 기술의 적용과 단일감각 기술을 다중감각 기술로 확장하는 단계(‘23~’26)를 통해 연구 결과물의 사회적 공감과 확산을 추진 후, 최종적으로 요구사항을 반영한 다중감각 융합기술의 고도화 개발(‘27~’28)과 지자체와 연계한 시범적 실증테스트를 병행해서 추진하여 사업 종료시 사업화를 위한 최적화 기술을 확보함
□ 향후 과제 수행계획 ㅇ 다음 연도 연구개발계획 1) 연구개발 목표 및 내용 - 협업지능 프레임워크 기반 산업현장 이상상황 판단 현장시험 - 지능로봇 기반 제조현장 Safety 서비스 실환경 적용 - 블록체인 기반 데이터거래 플랫폼 프로토 타입 테스트 - 음향 기반 발전기 고정자 웨지 체결강도 품질 검사 테스트베드 적용 및 고도화 - 산업현장 맞춤형 AMR 플랫폼 상용 시제품 개발
2) 국내외 분야 환경변화
3) 연구개발 추진전략 - 다양한 많은 제조기업에서 필요로 하는 AI 기술 개발을 용이하게 지원할 수 있는 공통의 협업지능 프레임워크 개발(완료)과 세부기능별로 고도화된 기술 개발 - 장애요인: 글로벌 기업군을 제외하고는 공정 및 품질 등 협업 지능기술 개발에 필요한 생산 현장의 제조 데이터가 매우 부족한 상황임 - 해결 방안) 현장 적용 사이트(공장)을 조기에 조사, 분석하여 사이트를 조기 선정하고 사업 초기부터 데이터 확보에 필요한 시스템 구축 (센서 및 센서망, DB 시스템 등)
4) 연구개발 일정 및 기대 성과
5) 다음 연차 연구개발비 사용계획
(출처 : 요약문 3p)
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J. Kim et. al, "Trends in Lightweight Kernel for Many core Based High-Performance Computing", Electronics and Telecommunications Trends. Vol. 32, No. 4, 2017, KOGL Type 4: Source Indication + Commercial Use Prohibition + Change Prohibition
J. Sim et.al, “the Fourth Industrial Revolution and ICT – IDX Strategy for leading the Fourth Industrial Revolution”, ETRI Insight, 2017, KOGL Type 4: Source Indication + Commercial Use Prohibition + Change Prohibition
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