매스웍스(kr.mathworks.com)는 대한항공이 매스웍스의 모델 기반 설계를 활용해 새로운 무인항공기(UAV) 비행 제어 소프트웨어를 개발했다고 밝혔다. 매스웍스의 모델 기반 설계를 통해 UAV 비행제어 소프트웨어의 검증은 물론 전체 개발 과정을 가속화한 것이다.
기존 대한항공 항공우주사업본부 엔지니어들은 UAV 비행 제어 소프트웨어를 직접 코딩했다. 하지만 C언어를 사용한 알고리즘은 수작업으로 프로그래밍하기에는 너무 복잡했으며, 제어 규칙 개발 엔지니어와 구현 프로그래머 간의 의사소통이 제대로 되지 않아 발생하는 지연, 수작업 코드 검토와 단위 테스트 등에 많은 시간과 노력이 필요한 단점이 지적됐다. 즉 여러 UAV 플랫폼을 대상으로 하는 단일 비행 제어 시스템에 적합하지 않았던 것이다.
이를 해소하기 위해 대한항공은 시뮬레이션, 자동 코드 생성, 생성 및 직접 작성된 코드의 런타임 오류 존재 여부 검증을 수행해 개발 기간을 단축, 비행 테스트 및 인증 관련, 정해진 마감 시한을 준수를 꾀했다. 엔지니어들은 시뮬링크 모델을 개발해 높은 수준의 요구 사항을 구체화하고, 자동 착률 안내 서브시스템 등 비행 관리 및 제어 시스템을 모델링했다. 이어 비행 제어 규칙을 검증하고 제어 응답 데이터를 수집하기 위한 데스크탑 시뮬레이션을 수행한 대한항공 엔지니어팀은 매트랩으로 비행 테스트 결과를 분석하고, 매스웍스에서 제공하는 툴박스를 활용해 비행 역학 및 성능 검증과 관련된 모델 매개 변수를 예측했으며, 비행 제어 규칙을 설계해 최적의 제어 이득을 예측했다.
이러한 모델 기반 설계를 통해 모델 재사용, 코드 생성 및 테스팅 시간 단축이 가능해지면서 대한항공 엔지니어들이 개발에 투자하는 시간이 60% 줄어들었으며, 많은 비용이 소요되는 비행 테스트 수행의 비용도 대폭 절감시켰다. 모델 기반 설계로 전환함으로써 시뮬레이션이 올바르게 수행되는지를 알 수 있게 됐기 때문이다.
예를 들어, 기본적인 오토파일럿 기능 검증을 위한 비행 테스트가 10회에서 3회로 줄어 대한항공 엔지니어 팀은 예정된 일정에 맞춰 개발을 완료할 수 있었다. 현재 개발된 UAV는 한국 정부 감항인증(Airworthiness Certification)을 획득한 상황이다.
대한항공 문정호 선임 비행 제어 시스템 엔지니어는 “매트랩과 시뮬링크를 활용함으로써 모델 재사용 및 효율성 향상이 가능해져 시간 및 비용을 절감할 수 있게 됐다”며, “모델 기반 설계 덕분에 수작업 코딩보다 소요 시간이 50% 이상 단축되고 프로젝트의 복잡성이 커질 수록 모델 기반 설계의 장점은 커졌다”고 밝혔다.
