서울대 기계항공공학부 박찬국 교수팀, 국제 실내 항법 경연대회 우승

서울대학교 공과대학(학장 차국헌)은 기계·항공공학부 박찬국 교수팀(NESL, Navigation and Electronic System Lab)이 지난 9월 28일부터 10월 3일까지 이탈리아 피사 ISTI-CNR(Istituto di Scienza e Tecnologie dell'Informazione, Consiglio Nazionale delle Ricerche)에서 개최된 국제 실내 항법 경연대회 IPIN 2019(Indoor Positioning and Indoor Navigation Competition 2019) 스마트폰(Track 1) 및 신발 보행 항법(Track 4) 2개 부문에서 우승했다고 밝혔다.

IPIN은 전세계 약 30개국 300여명의 실내 항법 전문가들이 참석하는 국제 학술 회의로, 2010년부터 유럽을 중심으로 각국의 실내 항법 연구와 정책 및 이슈를 교환해왔으며 2014년부터 실내 항법 경연대회를 주최했다.

올해 경연대회에는 총 5개의 부문에 걸쳐 40개팀이 참가했다.

이번 대회에서 서울대 팀은 카메라를 사용하지 않고 스마트폰에 내장된 센서와 연산 장치만을 이용하여 실시간으로 위치를 추정하는 부문에 참가했다.

올해는 실내 항법을 수행하기에 매우 복잡한 구조를 가진 피사 ISTI-CNR 1-3층을 계단과 엘리베이터를 이용해 오르내리며, 닫혀 있는 출입문을 열거나 제자리에 앉고 서는 등 일상적인 행동을 포함하여 약 15분간 600m를 자유롭게 보행하는 고난도의 미션을 수행했다.

서울대 팀은 스마트폰의 가속도계, 자이로, 지자계와 기압계만을 사용하는 실시간 보행 항법 어플리케이션을 개발하여, 해당 부문에 참가한 11개팀 중 가장 높은 위치 정확도 3.8m를 기록했다.

이는 2위 팀이 기록한 7.4m에 비해 2배가량 정확한 결과이며, 고성능의 컴퓨터와 영상 센서를 이용하는 부문(Track 2)의 우승팀이 기록한 3.64m에도 근접하는 매우 우수한 수치다.

실내 보행자 항법은 GPS를 사용할 수 없다는 제약 조건 때문에 매우 도전적인 주제로, 스마트폰이 보편화됨에 따라 저가 센서를 이용하더라도 높은 정확도를 확보하기 위한 연구가 전세계적으로 활발히 진행되고 있다.

건물 내 사용자 위치 추정을 위해 건물 실내 지도와 와이파이 AP, 카메라 등의 다양한 매체가 사용되고 있는데, 서울대 팀은 관성 센서와 지자계, 기압계만을 이용해 전파와 영상을 사용하지 않는 제한된 상황에서도 정확한 결과를 얻었다.

대회를 통해 서울대 박찬국 교수 팀이 확보한 기술은 사전 정보가 필요하지 않고, 건물 구조 등 외부 정보에도 의존하지 않으며, 휴대성이 뛰어나다.

따라서 대형 쇼핑몰에서의 위치 추정, 가상 현실에서의 모의 군사 훈련, 구조 활동을 수행하는 소방관 등 사용자의 위치를 필요로 하는 다양한 분야에서 활용이 가능하다.

서울대 팀은 경일대 조성윤 교수와 함께 신발에 장착된 센서를 통해 수집한 데이터를 후처리하는 부문(Track 4)에도 참가, 1.6m의 정확도를 보이며 우승했다.

해당 부문 또한 제자리나 옆으로 걷는 걸음, 복도에서의 자유로운 곡선 보행 등 고난도 동작이 포함되어 있었으며 약 15분 간 1.1km를 보행했다.

한편 서울대 NESL 팀은 기계항공공학부 박찬국 교수의 지도 아래 박소영, 이재홍 박사과정생, 강현웅 석사과정생으로 구성되어 있으며, 지난 20여년간 다양한 가격대의 자이로와 가속도 센서를 활용하여 달 탐사 로버, 지형 참조 항법, GPS-INS 복합 항법 시스템, 영상 기반 항법, 보행자 항법 등의 연구를 활발하게 수행하고 있다.

2015-2017년에는 동 실내 항법 경연대회에서 3연속 우승, 2017년에는 마이크로소프트 국제 실내 측위 경연대회에서 2위를 달성한 바 있다.