인하대, 해외 의존 없앴다…독자 개발 AI 우주 착륙 기술, 美 학회 '최우수논문' 기염

김종한 교수 연구팀, AIAA GNC 기술위원회 최우수논문 선정
인공지능 신경망과 최적화 이론 접목해 '6자유도' 착륙 궤적 계산 속도 극대화
재사용 발사체·달 탐사선 정밀 착륙 연산 한계 극복…우주항공청·방사청 등 지원 결실

인하대 항공우주공학과 연구팀.(왼쪽부터 최지우 석사과정생, 이도훈 통합과정생, 김종한 교수)/사진=인하대 홍보팀 제공

글로벌 우주 탐사와 민간 우주 발사체 시장이 '재사용 발사체' 중심으로 재편되는 가운데, 국내 연구진이 우주비행체의 수직 착륙 및 정밀 하강을 위한 핵심 인공지능(AI) 알고리즘을 독자 개발해 세계 최고 권위의 학회로부터 인정받았다.

인하대학교(총장 최기영)는 항공우주공학과 김종한 교수 연구팀이 제안한 AI 기반 우주비행체 착륙 유도 연구 논문이 미국항공우주학회(AIAA) 유도·항법·제어(GNC) 기술위원회의 최우수논문으로 선정됐다고 29일 밝혔다.

해외 저명 연구기관과의 공동 연구 없이, 국내 대학 및 기관이 단독으로 수행한 우주비행체 제어 연구가 AIAA 기술위원회 최우수논문에 선정된 것은 이번이 국내 최초다.

▲'6자유도' 계산 병목 현상, AI 신경망으로 돌파구 마련

우주발사체나 달·화성 탐사선이 목표 지점에 안전하게 수직으로 착륙하기 위해서는 정밀한 '동력 하강 유도(Powered Descent Guidance)' 기술이 필수적이다. 비행체가 하강할 때 단순 위치와 속도뿐만 아니라 기체의 기울임과 회전 등 공간 내 6가지 움직임 축을 의미하는 '6자유도'를 동시에 고려해 실시간으로 궤적을 산출해야 하기 때문이다.

그러나 기존의 고전적 최적화 방식은 복잡한 비선형 운동방정식을 반복 연산해야 해서 연산 능력이 제한된 비행체 탑재 컴퓨터(On-board Computer)에 큰 부담을 주는 한계가 있었다.

김종한 교수와 최지우 석사과정생, 이도훈 통합과정생으로 구성된 인하대 연구팀은 이러한 계산 병목을 해결하기 위해 최적화 연산의 핵심인 비선형 투영 연산을 인공지능 신경망으로 대체하는 혁신적 기법을 제안했다. 복잡한 계산 과정의 일부를 신경망이 수행하도록 해, 연산 자원이 제한된 탑재 컴퓨터에서도 6자유도 착륙 궤적을 빠르고 정확하게 계산할 수 있는 가능성을 제시했다.

▲국내 우주항공 기술 독자성 입증…시상식은 2027년 1월

이번 연구 성과는 '실시간 6자유도 동력 하강 유도를 위한 신경망 기반 투영 연산자(Neural Projection Operators for Real-Time 6-DoF Powered Descent Guidance, AIAA 2026-1169)'라는 제목으로 결실을 맺었다.

연구팀은 앞서 1월 미국 올랜도에서 열린 세계적 권위의 항공우주 학술대회 'AIAA SciTech 2026'의 우주 진입·하강·착륙(EDL) 세션에서 해당 논문을 공식 발표했으며, 이후 GNC 기술위원회의 엄격한 심사를 거쳐 최종 최우수논문으로 선정되는 쾌거를 이뤘다.

우주선 하강·착륙(EDL) 분야는 차세대 우주 탐사의 성패를 가르는 고난도 핵심 기술이다. 이번 수상은 독자적인 우주 자립 기술 확보가 시급한 상황에서 국내 학계가 해외 기술 종속 없이 세계 최고 수준의 AI 알고리즘을 설계할 수 있음을 증명했다는 점에서 의미가 깊다.

이번 연구는 정부의 정책적 지원과 인하대의 우주 인재 양성 사업이 체계적으로 맞물린 결과다. 우주항공청의 '스페이스챌린지사업' 및 '한국형발사체고도화사업', 방위사업청의 '인공지능비행제어 특화연구실', 인하대 'BK21 저궤도 우주경제 기술 선도 인재양성 사업단'의 지원 아래 수행됐다.

글로벌 무대에서 한국 우주공학의 위상을 높인 이번 논문의 시상식은 오는 2027년 1월 미국에서 개최되는 'AIAA SciTech Forum'에서 진행될 예정이다. 인천=주관철 기자