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[기고] 융합적 소프트웨어 교육과 미니드론 자율비행 경진대회이기백 광운대학교 전기공학과 교수
   
▲ 이기백 광운대학교 전기공학과 교수

[아이티데일리] 그동안 대학의 소프트웨어 교육에서 ‘융합’의 키워드는 누구나 다 인정하는 필수불가결한 이슈임과 동시에, 말끔히 풀어내지는 못한 미완성의 숙제로 남겨져 왔다. 특히 4차 산업혁명 시대의 도래로 그 필요성은 더욱 강조되고 있음에도 불구하고, 소프트웨어 교육의 주된 커리큘럼은 아직도 많은 대학에서 기존의 방식을 답습하고 있다.

대한전기학회와 광운대학교 그리고 매스웍스 코리아가 공동으로 주최하는 미니드론 자율비행 경진대회는 이러한 문제 인식의 연장선 상에서 제시할 수 있는 하나의 해결방향이자, 매년 시행 착오를 거쳐 완성되어가는 구체적인 사례라고 할 수 있다. 특히 다음 세 가지 관점에 주목 할 필요가 있다.

첫째로, 실제 산업 현장에서 활발히 활용되고 있는 오픈소스 및 매트랩과 같은 공학 도구에 자연스럽게 숙련되는 실무 위주의 경험을 할 수 있다.

둘째로, 여러 번의 사전 온라인 워크숍을 통해 대회 준비에 필요한 기초적인 튜토리얼과 각자 준비 상황을 점검해볼 수 있는 중간 과제 등 스스로 학습할 수 있는 환경과 자료를 제공해준다.

마지막으로, ‘자율비행이 가능한 미니드론 시스템’이라는 대회 미션을 통해 융합적인 소프트웨어 구현에 필요한 모든 단계를 빠짐 없이 체험해볼 수 있다.

   
▲ 사진1. 매트랩은 미니드론의 자율비행 설계를 지원한다.

본 대회는 2014년 광운대학교 전기공학과 이건영 교수의 최초 제안으로 개최되었으며, 최근 2020년 7회 대회까지 매년 여름 성공적으로 개최되었다. 필자는 2017년부터 운영위원장을 이어받아 현재까지 맡고 있다. 매스웍스 코리아는 매년 1만 달러 상당의 현금과 매트랩 라이센스 등 대회 운영에 포괄적인 지원을 아끼지 않고 있다.

평균적으로 대회 당 35팀 80여명이 대회 예선에 참가 신청을 하고, 그 중 30팀 정도가 예선을 통과해 3회에 걸친 교육 워크샵을 거친다. 마지막으로 20팀 정도가 본선에 진출해 대회 당일 강당과 같은 곳에 마련된 경기장에서 미션을 수행하고 그 우열을 가려왔다.

대회 하드웨어는 매년 조금씩 바뀌었지만 최근에는 A리그 DJI사의 텔로, B리그 로보링크사의 허밍버드를 이용해 운영되고 있다. DJI사의 텔로는 매트랩에서 지원패키지를 제공하고 있으며 드론 구동에서부터 영상 획득, 영상 처리까지 포괄적인 기능을 매트랩을 이용해 간편하게 사용할 수 있다.

로보링크사의 허밍버드는 기본 하드웨어 기체 위에 상위 제어를 위한 라즈베리파이 제로 보드를 탑재하고 있으며, linux OS와 python 기반의 드론 제어 라이브러리를 지원하고 있다. 영상 획득 및 영상 처리는 공개된 오픈 소스 라이브러리를 활용할 수 있다.

A리그는 매트랩을 활용하기 때문에 간편하게 안정적인 제어가 가능하다는 장점이 있다. 반면 B리그는 linux OS와 python을 기반으로 하기 때문에 다소 불안정하고 까다로울 수 있으나, 오픈소스 기반의 범용적인 소프트웨어 구현을 경험할 수 있다는 장점이 있다.

   
▲ 사진2. ‘2020 미니드론 자율비행 경진대회’에서 각각 대상과 은상을 수상한 A리그 ‘텔로토비’ 팀, 그리고 ‘MATH꺼워’ 팀이 미션을 수행 중이다.

대회 경기장은 양 리그 모두 같은 경기장을 활용하였다. 경기장은 총 3단계의 색깔 링으로 되어있고, 단계를 거듭할수록 링의 크기가 줄어들어 통과하기 힘들게 하였다. 또한 링을 통과할 때마다 나타나는 표적지를 인식해야 다음 링의 방향을 알 수 있도록 하였다.

참가팀 모집은 매년 4월 중 온라인 서류 접수로 이루어졌다. 최초 공지는 대회 공식 페이스북 페이지(https://www.facebook.com/ImDrone/)에서 공유되며, 구글 설문 링크를 통해 서류 접수를 받는다. 접수된 팀들 중 운영위원회의 서류 검토를 통과한 팀은 대회 예선을 겸한 3회의 교육 워크숍에 참가한다.

본 대회는 코로나19의 여파가 발생하기 전인 2019년 여름 대회 때부터 워크숍을 전면 온라인화하여 진행하였다. 리그 별로 드론 조작의 기초부터 드론 제어와 영상 처리 등 대회에 필요한 필수적인 내용들을 사전에 공유된 온라인 강좌를 통해 배우고 온라인 워크숍 당일에는 실시간 원격 미팅을 이용해 질의 응답과 중간 과제 성취도를 체크한다.

특히 올해 대회에는 코로나19 상황을 감안하여 본선 경기 또한 100% 원격으로 진행되었다. 본선에 진출한 19개 팀(A리그 11개팀, B리그 8개팀)은 대회 전날까지 Github Repository를 이용해 소스코드를 공유하고, 현장에서 대회 운영팀이 해당 소스코드를 내려받아 대신 실행하였다. 현장에는 추가로 2대의 고정 카메라와 2대의 이동형 액션캠을 배치하여 드론의 비행 상황을 YouTube로 생중계하였다. 대회 참가팀들은 각자 안전한 곳에서 YouTube를 통해 드론이 의도한 대로 비행하는지 확인할 수 있었고, 관람객들 또한 마찬가지로 자유롭게 위치와 관계 없이 관람할 수 있었다.

올해 2020년 대회에서는 사상 처음으로 모든 참가팀들이 성공적으로 드론을 제어해 1단계 이상의 미션을 통과하는 등 대회 본선 진행에 있어 기술적인 문제가 전혀 발생하지 않았다. 특히 아쉽게도 완주자가 없었던 B리그와는 달리, 매트랩을 활용한 A리그에서는 세 개의 팀이 3단계를 모두 통과해 완주하였다.

이러한 결과로 볼 때 앞서 언급한 융합적 소프트웨어 교육으로서 세 가지 주요 관점(실무 위주, 열린 학습 환경, 융합적 구현 과제)에 필요한 내실이 이제 어느정도 완성되었다고 판단한다.

특히 코로나19로 인해 시도된 원격 경기 진행은 하드웨어가 가미된 소프트웨어 교육에 새로운 가능성을 보여주었다. 쉽게 이야기 해서 본 대회에 활용된 인프라와 플랫폼을 활용하면, 안전이나 부주의에 의한 문제를 최소화할 수 있어 교육의 최소 연령대를 대폭 낮출 수도 있고, 전 세계의 대학생들이 각자 집에서 드론대회에 참가하는 것 또한 가능하다. 이제 미니드론 자율비행 경진대회의 다음 목표는 대회의 다변화와 세계화가 될 것이고, 매트랩은 학생들의 손쉬운 드론 설계를 지원하여 이러한 목표 달성에 기여할 것으로 예상한다.

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