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표제지
목차
Ⅰ. 서론 19
1. 연구배경 및 필요성 19
1.1. 연구배경 19
1.2. 필요성 21
2. 연구목적 및 목표 23
2.1. 연구목적 23
2.2. 연구목표 24
3. 연구범위 27
4. 연구수행 방법 및 고려사항 28
4.1. 연구수행 방법 28
4.2. M-IoT 무인체계(로봇, 드론)를 위한 전술네트워크 고려사항 29
Ⅱ. M-IoT 창조국방 핵심 요소기술 실증 33
1. 국내외 국방사물인터넷 운용 동향 33
1.1. 국방 무기체계 및 기술수준 33
1.2. 국내외 국방 사물인터넷기반 무기체계 개발 동향 39
2. 표준화된 체계 적용을 위한 제품선정 방안 분석 46
2.1. 표준화 정의 및 필요성 46
2.2. 표준에 따른 제품선정 방안 49
3. 국방환경에 적합한 시스템 구성도, 체계 요구성능 및 규격분석 51
3.1. M-IoT 무기체계 51
3.2. M-IoT 디바이스 53
3.3. M-IoT 무기체계 플랫폼 57
Ⅲ. M-IoT 국방 로봇 실증 67
1. 주변 선진국 로봇 운용동향 및 국내 운용동향 67
1.1. 로봇의 개요 67
1.2. 선진국의 군사용 로봇 동향 69
1.3. 국내의 군사용 로봇 동향 82
2. 표준화된 체계 적용을 위한 제품선정 방안 분석 85
2.1. 제품선정을 위한 국방 및 민간 표준 분석 85
2.2. M-IoT 다기능 로봇(Multi-functional(Military) Robot : MR 87
2.3. M-IoT 근력증강 로봇 93
2.4. M-IoT K1 탱크 99
3. 국방환경에 적합한 시스템 구성도, 체계 요구 성능 및 규격 분석 103
3.1. M-IoT 다기능 로봇 103
3.2. M-IoT 근력증강 로봇 112
3.3. M-IoT K1 탱크 120
Ⅳ. M-IoT 국방 드론 실증 128
1. 주변 선진국 드론 운용동향 및 국내 기술동향 128
1.1. 드론의 개요 128
1.2. 선진국 드론 기술 동향 133
1.3. 국내 드론 기술 동향 144
2. 표준화된 체계 적용을 위한 제품선정 방안 분석 148
2.1. 표준화된 체계 적용 148
2.2. 해외 드론의 표준화된 체계 사례 150
2.3. 제품 선정 방안 154
2.4. COTS 분석 157
3. 국방환경에 적합한 시스템 구성도, 체계 요구 성능 및 규격 분석 163
3.1. M-IoT 자폭 드론 163
3.2. M-IoT 택배 드론 170
3.3. M-IoT 화생방 드론 176
3.4. Multi-GNSS(GPS 교란 대응 방법) 182
Ⅴ. M-IoT 전술네트워크 실증 184
1. 전술통신의 정의 및 개념 184
1.1. 전술통신의 개요 184
1.2. 3가지 통신 구조를 갖는 전술통신체계 189
2. 전술통신하의 무인체계(드론, 로봇) 운용을 위한 선행조건 201
2.1. 전술통신체계에서의 M-IoT(무인체계) 구현 고려 요소 201
2.2. TICN체계 하 전투지휘체계의 신뢰성(Reliability) 분석 204
2.3. 한국군 전술지휘정보체계(ATCIS) 전장 가시화 능력 분석 209
2.4. 미군의 전장가시화 교훈(FBCB2/전술인터넷 사례중심) 216
3. 선진국 전술통신체계 운용 현황 및 개념 220
3.1. 미국의 전술네트워크 운용 동향 220
3.2. 프랑스의 전술네트워크 운용 동향 226
3.3. 영국의 전술네트워크 운용 동향 227
3.4. 독일의 전술네트워크 운용 동향 228
3.5. 일본의 전술네트워크 운용 동향 229
3.6/6.3. 상용 통신체계를 활용한 전술통신체계 구성 231
3.7/6.4. LoRaWAN IoT 기술을 활용한 전술통신체계 구성 240
3.8/6.5. 무인체계(로봇, 드론) 운용을 위한 통신체계별 특징 243
Ⅵ. 체계 적용을 위한 시험ㆍ평가 방안 및 테스트 시나리오 244
1. 시험평가 244
1.1. 시험평가 개요 244
1.2. 시험평가 종류 245
1.3. 시험평가 관련 조직 및 역할 248
1.4. 시험평가 검토 의견 248
2. 시험ㆍ평가 방안 250
2.1. M-IoT 무인로봇 시험ㆍ평가방안 250
2.2. M-IoT 무인드론 시험ㆍ평가방안 254
2.3. 전술 네트워크 시험평가 방안 261
3. 테스트 시나리오 263
3.1. M-IoT 무인 로봇 테스트 시나리오 263
3.2. M-IoT 무인 드론 테스트 시나리오 266
3.3. 전술 네트워크 테스트 시나리오 269
Ⅶ. 구축 로드맵 274
Ⅷ. 기대효과 및 연구결과 활용방안 275
1. 기대효과 275
2. 연구결과 활용방안 277
참고문헌 279
〈표 1-1〉 2016 창조국방 핵심 추진 과제 19
〈표 1-2〉 M-IoT 무인(로봇, 드론) 체계(안) 24
〈표 1-3〉 COTS 기반 M-IoT 무인(로봇, 드론) 체계 및 운용방안 25
〈표 1-4〉 연구범위 27
〈표 1-5〉 연구수행 방법 및 절차 28
〈표 2-1〉 국방 무기체계 구분 33
〈표 2-2〉 2015 국가별 국방과학기술수준 주요 특징 37
〈표 2-3〉 골전도 헤드폰 EZ-7000 39
〈표 2-4〉 신형 인이어 헤드셋 INVISO X5 39
〈표 2-5〉 필택트 팔찌통신장비 40
〈표 2-6〉 NX-222B 쌍안 야시경 40
〈표 2-7〉 로리스 단안경 야간 투시장비 41
〈표 2-8〉 THOR 전술헤드기어 41
〈표 2-9〉 Mepro M-5 Red Dot 조준경 42
〈표 2-10〉 X2 초경량 휴대용 폭발물 탐지기 42
〈표 2-11〉 LCD3.3 화학작용제 탐지기 43
〈표 2-12〉 모다Ⅱ 배낭형 전자전(EW) 체계 43
〈표 2-13〉 터프북 CF-20 44
〈표 2-14〉 스마트 전투조끼 44
〈표 2-15〉 스마트 표적 로봇 45
〈표 2-16〉 분대용 드론 45
〈표 2-17〉 사물인터넷 국제 표준 49
〈표 2-18〉 사물인터넷 공통 보안 7대 원칙 50
〈표 2-19〉 M-IoT 무기체계 디바이스 53
〈표 2-20〉 M-IoT 디바이스 인터페이스 요구 성능 55
〈표 2-21〉 M-IoT 디바이스 주요 제품 56
〈표 2-22〉 M-IoT 무기체계 플랫폼 요구 조건 57
〈표 2-23〉 M-IoT 무기체계 플랫폼 요구 성능 59
〈표 2-24〉 Mobius & &Cube 주요 기능 62
〈표 2-25〉 COMUS 플랫폼 주요 기능 63
〈표 2-26〉 IoT-EMS 플랫폼 주요 기능 64
〈표 2-27〉 Ncross 통합플랫폼 주요 기능 65
〈표 2-28〉 상용 플랫폼 오픈 소스 플랫폼 비교 66
〈표 3-1〉 로봇의 분류 68
〈표 3-2〉 DTV Shredder의 성능 및 규격 91
〈표 3-3〉 CFORCE 450의 성능 및 규격 91
〈표 3-4〉 ROBHAZ DT3의 성능 및 규격 92
〈표 3-5〉 로봇 제품별 성능 비교 92
〈표 3-6〉 HEXAR-CR50의 성능 및 규격 97
〈표 3-7〉 HyPER Ver3.5의 성능 및 규격 98
〈표 3-8〉 근력증강 로봇 제품별 성능 비교 98
〈표 3-9〉 K1 전차의 성능 및 규격 101
〈표 3-10〉 M-IoT 다기능 로봇 차체시스템 요구 성능 109
〈표 3-11〉 M-IoT 다기능 로봇 요구 성능 111
〈표 3-12〉 M-IoT 근력증강 로봇시스템 요구 성능 117
〈표 3-13〉 M-IoT 근력증강 로봇 세부 요구 성능 118
〈표 3-14〉 M-IoT 다목적국방무인로봇의 차체시스템 성능 및 규격 125
〈표 3-15〉 M-IoT K1 탱크 요구 성능 126
〈표 4-1〉 MQ-9 Ikhana와 X-47B 제원 136
〈표 4-2〉 Yi Long과 Xiang Long의 제원 142
〈표 4-3〉 국내업체 사업추진 현황 146
〈표 4-4〉 COTS 고려사항 156
〈표 4-5〉 엑스드론 XD 시리즈 제원 157
〈표 4-6〉 엑스드론 XD-X8(Ultra) 제원 158
〈표 4-7〉 S1000 제원 159
〈표 4-8〉 REMO-H 제원 160
〈표 4-9〉 CERES 제원 160
〈표 4-10〉 SkyXpress 제원 161
〈표 4-11〉 Blueye 시리즈 제원 161
〈표 4-12〉 리모컵터 시리즈 제원 162
〈표 4-13〉 M-IoT 자폭 드론 주요 구성 요소 167
〈표 4-14〉 M-IoT 자폭 드론 규격 167
〈표 4-15〉 통제 장비 요구 성능 및 규격 169
〈표 4-16〉 M-IoT 택배 드론 주요 구성 요소 173
〈표 4-17〉 M-IoT 택배 드론 규격 173
〈표 4-18〉 통제 장비 요구 성능 및 규격 175
〈표 4-19〉 M-IoT 화생방 드론 주요 구성 요소 179
〈표 4-20〉 M-IoT 화생방 드론 규격 180
〈표 5-1〉 전술 데이터 링크의 특성 193
〈표 5-2〉 AN/PRC-155 네트워크 무전기 224
〈표 5-3〉 AN/PRC-154A 소총수 무전기 224
〈표 5-4〉 Small Form Fit(SFF) 무전기 225
〈표 5-5〉 IBF 125 무전기 제원 226
〈표 5-6〉 Syracuse III 제원 227
〈표 5-7〉/〈표 5-9〉 TICN MSAP체계와 상용 LTE 기지국 체계 비교 231
〈표 5-8〉/〈표 5-10〉 대역별 기존 무전기와 M-IoT 복합 단말기 234
〈표 5-9〉/〈표 5-11〉 장비별 비디오 스트리밍 237
〈표 5-10〉/〈표 5-12〉 H.264와 H.265 대역폭 비교 238
〈표 5-11〉/〈표 5-13〉 전술 통신체계별 특징 243
〈표 6-1〉 무기체계 연구개발 시험평가 245
〈표 6-2〉 무기체계 구매 시험평가 246
〈표 6-3〉 시험평가 관련 조직 및 역할 248
〈표 6-4〉 M-IoT 화생방 드론 수행능력 평가표 258
〈표 6-5〉 이동형 지상국 수행능력 평가표 259
〈표 6-6〉 본부 중앙 통제소 수행능력 평가표 260
〈표 6-7〉 전술 네트워크 운용 적합성 평가 항목 261
〈표 6-8〉 전술 네트워크 무인체계 통신기능 평가 항목 262
〈그림 1-1〉 2016년 국방부 업무보고 19
〈그림 1-2〉 국방사물인터넷 개념 20
〈그림 2-1〉 2015 국가별 국방과학기술수준 37
〈그림 2-2〉 M-IoT 무기체계 개념 51
〈그림 2-3〉 M-IoT 무기체계 구성도 52
〈그림 2-4〉 M-IoT 디바이스 인터페이스 55
〈그림 2-5〉 M-IoT 무기체계 플랫폼 개념 57
〈그림 2-6〉 M-IoT 무기체계 플랫폼 아키텍처 59
〈그림 2-7〉 M-IoT 무기체계 플랫폼 구조/1 61
〈그림 2-8〉 M-IoT 무기체계 플랫폼 구조/2 61
〈그림 3-1〉 산업용 로봇의 예 : 제조용 로봇 68
〈그림 3-2〉 전문서비스용 로봇의 예 : 군사용 로봇 68
〈그림 3-3〉 개인서비스용 로봇의 예 : 애완용 로봇 68
〈그림 3-4〉 지상무인체계의 예 : MULE 69
〈그림 3-5〉 다목적 UGV : Talon 70
〈그림 3-6〉 다목적 UGV : MDARS-E 71
〈그림 3-7〉 수송용 4족로봇 LS3 71
〈그림 3-8〉 소형 정찰로봇 샌드플리 72
〈그림 3-9〉 무인 전차 Black Knight 73
〈그림 3-10〉 무인 경전차 Ripsaw 73
〈그림 3-11〉 차량형로봇 카멜 74
〈그림 3-12〉 자율주행차량 SMSS 74
〈그림 3-13〉 무인지상차량 MUTT 75
〈그림 3-14〉 착용형로봇 HULK 75
〈그림 3-15〉 착용형 로봇 XOS 76
〈그림 3-16〉 무동력 외골격체계 FORTIS 76
〈그림 3-17〉 무인보병전투장갑차 UDAR 77
〈그림 3-18〉 UVZ사의 무인지상차량 78
〈그림 3-19〉 다목적 전투지원 로봇체계 Nerekhata 78
〈그림 3-20〉 무인수송장갑차 Krymsk 79
〈그림 3-21〉 착용형 로봇 ExoAtlet 79
〈그림 3-22〉 다목적 UGV : Chrysor 80
〈그림 3-23〉 지뢰제거 UGV : Minebreaker 2000/2 81
〈그림 3-24〉 휴머노이드 로봇 : Asimo 81
〈그림 3-25〉 착용로봇 : HAL 82
〈그림 3-26〉 국방과학연구소에서 개발한 견마형 로봇 83
〈그림 3-27〉 한국생산기술연구원의 견마형 로봇 진풍 83
〈그림 3-28〉 LIG 넥스원의 근력증강로봇 84
〈그림 3-29〉 M-IoT 다기능 로봇 개념 87
〈그림 3-30〉 DTV Shredder 90
〈그림 3-31〉 ATV 차량 CFORCE 450 91
〈그림 3-32〉 무인로봇 ROBHAZ DT3 92
〈그림 3-33〉 헥사시스템즈 : HEXAR-CR50 97
〈그림 3-34〉 생산기술연구원 : HyPER 97
〈그림 3-35〉 K1 전차 101
〈그림 3-36〉 굴삭기 무인조종 시스템 : 아바탄 102
〈그림 3-37〉 M-IoT 다기능 로봇 운용개념 106
〈그림 3-38〉 M-IoT 다기능 로봇 시스템 구성도 107
〈그림 3-39〉 M-IoT 다기능 로봇 구성도 108
〈그림 3-40〉 DTV Shredder 112
〈그림 3-41〉 M-IoT 근력증강 로봇 운용개념 115
〈그림 3-42〉 M-IoT 근력증강 로봇 시스템 구성도 116
〈그림 3-43〉 M-IoT 근력증강 로봇 구성도 117
〈그림 3-44〉 HEXAR-CR50 119
〈그림 3-45〉 M-IoT K1 탱크 운용개념 123
〈그림 3-46〉 M-IoT K1 전차 로봇의 시스템 구성도 124
〈그림 3-47〉 K1 탱크 127
〈그림 4-1〉 민간/군수 드론 시장규모 전망 그래프 128
〈그림 4-2〉 ICA에서 발간한 RPAS Manual(좌)와 RPAS 개념도 129
〈그림 4-3〉 비행체의 형태에 따른 드론의 분류 131
〈그림 4-4〉(우측부터) 저고도 무인기, 중고도 무인기, 고고도 무인기 132
〈그림 4-5〉 Tractica에서 전망한 전세계 민간무인기 시장 규모 134
〈그림 4-6〉 Global Hawk(좌)와 Predator(우) 135
〈그림 4-7〉 MQ-9 Ikhana(좌)와 X-47B(우) 136
〈그림 4-8〉 3D Robotics社의 SOLO 138
〈그림 4-9〉 퀄컴의 드론용 보드 스냅드래곤 플라이트 138
〈그림 4-10〉 유럽의 대표 무인기 뉴런(좌)과 독일과 스페인에서 개발 중인 Barracuda(우) 139
〈그림 4-11〉 Parrot社의 AR. DRONE(좌)와 Bebop Drone(우) 140
〈그림 4-12〉 AIRNOV, HEXO, PARROT의 대표 기체 141
〈그림 4-13〉 중국의 MALE 무인기 Yi Long(좌)과 HALE 무인기 Xiang Long 142
〈그림 4-14〉 중국의 차세대 드론 차이훙 4호(좌)와 현재 개발중인 스텔스 드론 Lijian 143
〈그림 4-15〉 DJI Phatom3(좌) Inspire(우) 143
〈그림 4-16〉 사람 타는 무인기, 이항184 144
〈그림 4-17〉 스마트 무인기 TR-100(좌)과 군단 무인기 송골매(우) 145
〈그림 4-18〉 바이로봇에서 판매하고 있는 드론파이터 146
〈그림 4-19〉 드론을 정비중인 미군 149
〈그림 4-20〉 한반도의 작전을 수행한 미 공군의 RQ-170 150
〈그림 4-21〉 MIL-STD-1553을따르는RQ-4 151
〈그림 4-22〉 STANAG4586 체계를 따르는 MQ-9 Reaper 151
〈그림 4-23〉 DeSIRE II 프로젝트 합의서 153
〈그림 4-24〉 항공기의 Work Breakdown Structure 155
〈그림 4-25〉 M-IoT 자폭 드론 운용 개념 166
〈그림 4-26〉 M-IoT 자폭 드론 구성도 166
〈그림 4-27〉 M-IoT 자폭 드론 COTS 168
〈그림 4-28〉 통제 장비 169
〈그림 4-29〉 M-IoT 택배 드론 운용 개념 172
〈그림 4-30〉 M-IoT 택배 드론 구성도 172
〈그림 4-31〉 M-IoT 택배 드론 COTS 174
〈그림 4-32〉 통제 장비 174
〈그림 4-33〉 M-IoT 택배 드론 운용 개념 178
〈그림 4-34〉 M-IoT 화생방 구성도 179
〈그림 4-35〉 M-IoT 화생방 드론 COTS 180
〈그림 4-36〉 Joint Chemical Agent Detector(JCAD) 181
〈그림 4-37〉 u-blox UBX-G7020 다중 GNSS 수신 칩 183
〈그림 4-38〉 다중 GNSS 사용시 검출 가능한 위성 개수의 비교 183
〈그림 5-1〉 전술통신 체계의 변화 186
〈그림 5-2〉 미군 교범 24-1(Signal support systems integration) 187
〈그림 5-3〉 미군 자료 분배 체계 190
〈그림 5-4〉 전술통신 체계의 발전 191
〈그림 5-5〉 전술통신 체계의 구조 191
〈그림 5-6〉 위치기반하 전술무선통신 192
〈그림 5-7〉 위치정보를 통한 전술적 운용 193
〈그림 5-8〉 미군 야전교범(FM-24-1) 194
〈그림 5-9〉 자석식 전화기(TA-312) 및 수동식 교환기(SB-22) 195
〈그림 5-10〉 과거 수동/아날로그 방식의 통신장비(운용) 모습 195
〈그림 5-11〉 미군 야전교범(FM-24-1, 2-13) 196
〈그림 5-12〉 KIDA 연구보고서(전술 C3I체계 발전방안 연구, 1991. 10) 198
〈그림 5-13〉 미군 지역공용사용자체계(ACUS) 199
〈그림 5-14〉 제대별 주요 전투지휘 체계 204
〈그림 5-15〉 제대 간 지휘통신체계 연결구조 205
〈그림 5-16〉 전장기능별 운용개념(UAV, 정보, 화력) 207
〈그림 5-17〉 전장기능별 운용개념(작전지속지원) 208
〈그림 5-18〉 선견-선결-선타 운용개념 209
〈그림 5-19〉 중대 전장가시화 211
〈그림 5-20〉 ATCIS 대대 전장가시화 212
〈그림 5-21〉 연대 전장가시화 213
〈그림 5-22〉 사단 전장가시화 214
〈그림 5-23〉 중대-사단 전장가시화(종합) 214
〈그림 5-24〉 중대-사단 전장가시화(분석) 215
〈그림 5-25〉 TICN 체계하 전장가시화 216
〈그림 5-26〉 미군의 전장가시화(FBCB2) 217
〈그림 5-27〉 미군의 전술 인터넷 218
〈그림 5-28〉 미군의 전장가시화 데이터 흐름도 218
〈그림 5-29〉 미군의 여단지휘체계(FBCB2)를 통해 얻은 교훈 219
〈그림 5-30〉 GPS III 위성 220
〈그림 5-31〉 WIN-T 전개 방향 221
〈그림 5-32〉 WIN-T 탑재차량(PoP) 222
〈그림 5-33〉 WIN-T 아키텍처 222
〈그림 5-34〉 WIN-T 시스템 전개 모델 223
〈그림 5-35〉 사물인터넷(Wearable Device) 225
〈그림 5-36〉 SCOT Patrol 위성 단말기 228
〈그림 5-37〉 일본 차세대 통합전술데이터링크 개념도 229
〈그림 5-38〉 주요 산업시설 사물인터넷 구축도(눈사태, 교량 및 풍력) 230
〈그림 5-39〉/〈그림 5-72〉 LTE 전투무선망 기반 무인체계 운용 개념도 233
〈그림 5-40〉/〈그림 5-73〉 M-IoT 복합 단말기 운용 235
〈그림 5-41〉/〈그림 5-74〉 상용 LTE 기본 아키텍처 236
〈그림 5-42〉/〈그림 5-75〉 MANET 구성 체계 237
〈그림 5-43〉/〈그림 5-76〉 M-IoT 망 관리기 239
〈그림 5-44〉/〈그림 5-77〉 LoRaWAN IoT 기술을 활용한 전술통신체계 241
〈그림 6-1〉 무기체계 개발과 시험평가 과정 244
〈그림 6-2〉 M-IoT 자폭 드론 시험평가 방법 254
〈그림 6-3〉 이동형 지상국 구성도(한국항공우주연구원 제공) 258
〈그림 6-4〉 아리랑 위성 1호 관제국(본부 중앙 통제소) 260
〈그림 6-5〉 TMMR 무전기를 이용한 무인체계 테스트 270
〈그림 6-6〉 P-999K 주파수 대역 무선모뎀을 이용한 무인체계 테스트 271
〈그림 6-7〉 LTE 시스템을 이용한 무인체계 테스트 272
〈그림 6-8〉 LoRAWAN 무선모뎀을 이용한 무인체계 테스트 273
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