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이규만 (Kyuman Lee)(경북대학교 로봇 및 스마트시스템공학과) / klee400 at knu.ac.kr
2021-07-13
| 1. 본인의 연구에 대해서 대략적인 소개를 부탁드립니다. - 안녕하십니까, 저는 경북대학교 로봇 및 스마트시스템공학과에서 조교수로 근무하고 있는 이규만 입니다. 제 연구분야에 대해 간략히 소개하겠습니다. 항공 로봇 또는 드론이 자율 비행을 하기 위해서는 Fig. 1과 같이 최소 다섯 가지 스택이 필요합니다. 이 중 빨간색으로 강조한 두 스택이 제가 Georgia Institute of Technology(조지아 공대) 박사과정 때부터 연구하고 있는 분야입니다. 즉, 드론의 자율 비행을 위한 V-INS(컴퓨터 비전 기반 관성 항법 시스템)을연구·개발해오고 있습니다.  - 컴퓨터 비전 기반 관성 항법 시스템은 Fig. 2와 같이, 전면에서 카메라 영상처리와 IMU(관성측정장치) 데이터 처리를 거쳐 후면에서 이 둘을 융합하여 정교화된 위치, 속도, 자세 등 상태 정보를 추정하는 기술입니다.  2. 2017년 AIAA (미국 항공우주학회) 학술대회에서 최우수논문상을 받으셨는데 어떤 연구인지 소개를 부탁드립니다. - 드론의 민첩한 기동이나 열악한 조명 조건 등으로 인한 환경에서는 센서 간의 큰 시간 지연이나 센서 자체의 빈번한 이상치가 발생할 수 있습니다. 이러한 극한 환경에서 일반적인 V-INS는 추정 오차가 점점 커져 추적 정보를 잃을 수 있으며, 극단적인 경우 추락하거나 사고를 유발할 수 있습니다. - 따라서, 센서 간 시간 지연이나 이상치를 보상하기 위한 적응형 V-INS를 개발하여 제안했습니다 (Fig. 3 참조). 또한 Fig. 4와 같이, 이에 대한 결과를 EuRoC MAV Dataset을 활용하여 검증하였습니다.   - 이에 대한 연구 실적으로 GNC(유도항법제어) 분야에서 최고의 권위를 가진 학술대회인 AIAA(미국 항공우주학회) SciTech에서 2017년도 GNC 분야 최우수 논문상을 수상하였습니다 (Fig. 5 참조).  - 또한, 이 적응형 V-INS를 자율주행차에 적용하여 현대 Global Top Talent 포럼에서 최우수 발표자상도 수상하였습니다 (Fig. 6 참조).  3. 2017~2019년 미국 교통부(DOT)의 무인 항공기 시스템(UAS)의 구현을 조사하는 과제를 수행하신 걸로 알고 있습니다. 어떤 연구인지 소개를 부탁드립니다. - 무인 항공기 시스템(UAS)을 사용 시, 미국 교통부(DOT)의 다양한 업무 중에 어떠한 작업이 유용한지에 대한 가이드라인을 제시하는 과제였습니다. - Fig. 7과 같이, 건설 현장, 교량, 활주로 점검 등에서 UAS를 테스트 해보았고, 실험 결과를 바탕으로 시간적, 경제적, 안전성 등을 분석하여 어느 작업의 어느 부분을 UAS로 대체 가능할지에 대한 결론을 도출하였습니다.  4. 미국에서 스타트업을 통해 연구, 개발, 적용의 스토리가 있다고 알고 있습니다. 과정이나 경험 등을 이야기 해 주시겠습니까? - 졸업 전후로 미국 산업체에서 실무경험을 쌓기 위해, 실리콘밸리 지역에 위치한 자율 드론 스타트업 (https://bgarage.ai)에서 CTO로 근무하였습니다. 저의 역할은 실내 물류 창고 환경에서 재고 관리 자동화를 위한 자율 드론 솔루션(Fig. 8 참조)의 총기술을 개발 및 관리 . 감독하는 것이었습니다. 실제 운영 중인 여러 물류 창고에서 PoC(Proof of Concept) 시연 검증을 거쳐 (Fig. 9 참조) 미국 10위 이내 한 물류 기업을 고객으로 유치하였고, 이 기술 관련 선행 결과를 미국 특허로 다수 제출하여 현재 출원 중에 있습니다.   5. 항공우주와 관련된 매우 다양한 종류의 연구를 하고 계신 거로 알고 있습니다. 최종적으로 생각하시는 목표의 방향이나 성과는 어떤 것인지요? 또한 위에 소개해주신 연구 외에 더 소개해주실 연구들이 있다면 소개를 부탁드립니다. - 최근, 항공우주 분야 10대 유망기술 중 하나인 무인 항공기 충돌탐지 및 회피기술을 연구하고 있습니다. 기존의 최적화 기법을 통한 전통적인 방법은 한정된 공간에서 다중 무인기가 기동하는 등 주변이 시간에 따라 변하는 역동적인 환경에서 적합하지 않습니다. 이러한 역동적인 환경에서 좀 더 실용적인 경로 계획 및 회피 기동 알고리즘을 연구하고 있습니다. 이는 미래 드론 시장을 선점하기 위한 핵심기술 중 하나일 것이라 기대합니다. - 또한, 무인 항공기 또는 드론이 적용 가능한 다양한 분야에 자율 솔루션을 제공하고 있습니다. 드론을 사용하여 건설 현장, 교량, 활주로 점검을 수행하였고, 실내 물류 창고에서 재고 관리를 자동화하기 위한 자율 드론 솔루션의 실용화 및 상용화를 진행하였습니다. - 현재는 미래 모빌리티, 건설 자동화, 도로 교통, 홈 IoT 등 실제 산업 현장에서 필요로 하는 항공 로봇 솔루션을 연구하고 있습니다. 6. 현재 계신 경북대학교 로봇 및 스마트시스템공학과에 대한 소개 부탁드립니다. - 저희 학과 (https://robot.knu.ac.kr)는 하드웨어 중심의 선도적 로봇 연구 그룹으로의 성장을 목표로 인공지능, 의료, 건설, 생산제조 등 다양한 분야와의 융합 교육과 융합 연구를 수행함으로써, 세계적인 로봇 연구 그룹들과 어깨를 나란히 할 수 있는 명실상부한 국내 최고의 로봇 교육 및 연구 기관으로 거듭나고자 함을 목표로 하고 있습니다.  7. 영향을 받은 연구자가 있다면? 또한, 어떤 영향을 받으셨는지 궁금합니다. - 대부분의 연구자분이 동의하시듯이, 저 또한 지도 교수였던 Dr. Eric N. Johnson의 영향을 많이 받았습니다. 그의 무인기에 대한 열정과 솔선수범하여 직접 코딩하고 실험하는 자세는 제가 교직에 있는 동안 계속 본받고자 하는 모습입니다. - 그의 연구실이었던 Georgia Tech UAV Research Facility (GTUAVRF)에서 다양한 실제 비행 시험을 다수 경험하였고 (Fig. 11 참조), 이러한 경험을 바탕으로 실패나 사고에 대처할 수 있는 전문화된 안전 관리 능력도 보유하게 되었습니다. GTUAVRF를 오마주하여 경북대학교 항공 로봇 연구실의 영문명인 Aerial Robotics Research Facility(ARRF)을 작명하였습니다.  - 그의 지도를 통해 교수는 학생들과 어떻게 소통하고 어떻게 협업할 수 있는지를 배웠고 (Fig. 12 참조) 이를 현재 제 학생들에게 적용하여 지도하고 있습니다.  8. 연구 활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람 - 저는 미국 유 학생활 동안 모든 분야에 최선을 다하려고 노력했습니다. 예를 들어, 항공우주공학 석사, 박사 학위 이외에 수학 석사를 추가로 취득할 정도로 수업을 열심히 들었고, 상기와 같이 연구 실적을 내어 수상도 하였습니다. 하지만 대부분의 미국 항공우주 프로젝트는 보안상 미국 시민권이나 영주권을 요구하기 때문에 외국인 신분으로 참여에 많은 제한 및 제약이 있습니다. 이로 인해 많은 외국 유학생들이 하고 싶은 연구를 못하거나 많은 기회를 어쩔 수 없이 포기하고는 합니다. 저 또한 조지아 공대 재학 중에 지도 교수가 3번이나 변경되는 우여곡절이 있었습니다. 프로젝트가 조기 종료되면서 분야를 크게 바꾸고 지도 교수가 학교를 옮기시면서 또다른 지도교수를 찾아야 했었습니다. 지금 돌이켜보면 이러한 환경 변화에 적응하면서 더 많은 성장을 하지 않았나 싶습니다. - 또한, 드론을 필요로 하는 다양한 산업현장에서 솔루션을 제공하여 문제를 풀었을 때 엔지니어로서 보람과 자부심을 느꼈습니다. - 한국에서의 연구활동의 첫걸음을 최근 제어로봇시스템학회 우수신진연구자상 수상 (Fig. 13 참조) 및 메릭 신진연구자 인터뷰 등과 함께 시작하게 되어 매우 자랑스럽게 생각하고 있습니다.  9. 이 분야로 진학(사업)하려는 후배들에게 조언해 주신다면? - 이 분야 내 다양한 경험을 직접 하시거나 다양한 경험을 이미 하신 선배님들을 통해 간접 경험하시길 권장합니다. 현재 각자 진로의 계획이 있지만 그 계획은 본인이 아시는 정보에 바탕을 둔 계획일 것입니다. 하지만 세상은 넓고 기회는 무궁무진합니다. ‘아는 만큼 보인다’라는 말처럼 이 분야의 더 많은 정보를 갖고 올바른 방향으로 움직이는 사람이 원하는 바를 성공적으로 성취할 수 있을 겁니다. - 즉, 현 인간관계를 소중히 관리하시고 더 많은 네트워크를 위해 노력하십시오. 이러한 관점에서 혹시 제 도움이 필요하시거나 협업을 희망하시는 후배님들은 언제든 이메일로 연락 주십시오. 제가 아는 범위에서 제 경험을 공유해드리겠습니다. 10. 앞으로 진행할 연구 방향이나 목표가 있으시다면? - 목표는 모든 인류에게 도움이 될 지능형 항공 로봇과 그의 자율 시스템의 근본적인 과제를 연구하는 것입니다. 즉, 로봇 공학과 스마트 시스템의 진화에 대한 미래 연구의 패러다임을 만들고 이 연구가 우리의 실생활에 스며들어 직접적으로 삶의 편의를 제공하는 완전 자율성 드론 솔루션을 개발하는 것입니다. - 이를 위한 단기 연구로 Fig. 14와 같이, 민첩한 기동이나 열악한 조명 조건 등으로 인한 극한 환경에서 신뢰성과 강인성 향상을 위해 인공지능 및 첨단 ICT 기술을 융합한 로봇 비전 및 지능을 계속 연구할 계획입니다.  11. 다른 하시고 싶은 이야기들 끝까지 읽어주셔서 감사합니다. 언제 어디서 기회가 된다면 또 뵙고 싶습니다. 다들 코로나 시대에 건강관리 잘하시고 열심히 연구하십시오. 감사합니다. * 이규만 교수의 최근(대표)논문 Lee, K., Choi, D., & Kim, D. (2021). Incorporation of Potential Fields and Motion Primitives for the Collision Avoidance of Unmanned Aircraft. Applied Sciences, 11(7), 3103. Lee, K., & Johnson, E. N. (2020). Latency compensated visual-inertial odometry for agile autonomous flight. Sensors, 20(8), 2209. Lee, K., & Johnson, E. N. (2020). Robust outlier-adaptive filtering for vision-aided inertial navigation. Sensors, 20(7), 2036. Kim, S., Paes, D., Lee, K., Irizarry, J., & Johnson, E. N. (2019). UAS-based airport maintenance inspections: Lessons learned from pilot study implementation. In Computing in Civil Engineering 2019: Smart Cities, Sustainability, and Resilience (pp. 382-389). Reston, VA: American Society of Civil Engineers. Lee, K., & Johnson, E. N. (2017). Multiple-model adaptive estimation for measurements with unknown time delay. In AIAA Guidance, Navigation, and Control Conference (p. 1260). American Institute of Aeronautics and Astronautics. |
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