AI로 우주비행체 착륙 궤적 계산…인하대 연구팀 AIAA 최우수논문 선정

달이나 화성으로 내려가는 우주비행체가 제한된 컴퓨터 성능으로도 안전한 착륙 경로를 빠르게 찾도록 돕는 인공지능 기술이 국제 항공우주 학술무대에서 주목받았다.

인하대학교는 김종한 항공우주공학과 교수 연구팀의 논문이 미국항공우주학회(AIAA) 유도·항법·제어(GNC) 기술위원회 최우수논문으로 선정됐다고 밝혔다. 연구에는 최지우 석사과정생과 이도훈 통합과정생, 김종한 교수가 참여했다.

논문의 정식 영문 제목은 ‘Neural Projection Operators for Real-Time 6-DoF Powered Descent Guidance’다. 우리말로는 ‘실시간 6자유도 동력 하강 유도를 위한 신경망 기반 투영 연산자’이며, 저자는 Jiwoo Choi, Dohoon Lee, Jong-Han Kim으로 기록됐다. 논문 식별번호는 AIAA 2026-1169, DOI는 10.2514/6.2026-1169다. 기록상 온라인 공개일은 2026년 1월 8일, 인쇄 발행일은 같은 달 12일이다.

이동과 회전을 한꺼번에 계산하는 6자유도 착륙

6자유도는 우주비행체가 공간에서 앞뒤·좌우·위아래로 움직이는 세 방향과, 세 축을 중심으로 회전하는 움직임을 합친 개념이다. 6자유도 동력 하강 유도에서는 위치와 속도만 계산해서는 충분하지 않다. 기체의 자세와 회전 운동까지 함께 살피면서 추력, 자세, 비행 경로에 걸린 여러 제약을 만족하는 착륙 궤적을 실시간으로 찾아야 한다.

연구팀은 인공지능 신경망과 최적화 이론을 결합해 우주발사체와 달·화성 탐사선의 착륙 궤적을 신속하게 산출하는 방법을 제안했다. 복잡한 운동방정식과 여러 제약조건을 동시에 처리할 때 필요한 비선형 투영 연산을 신경망으로 대체하는 최적화 기법이다. 투영 연산은 계산 결과가 허용된 조건을 벗어나지 않도록 다시 맞추는 과정으로 이해할 수 있다.

이 접근법의 핵심은 연산 자원이 한정된 탑재 컴퓨터에서 계산 부담을 줄일 가능성을 제시했다는 데 있다. 지상 컴퓨터와 달리 우주비행체 내부 컴퓨터는 사용할 수 있는 자원이 제한되므로, 자세와 경로를 함께 고려한 궤적을 얼마나 빠르게 계산하느냐가 실시간 유도 기술의 중요한 과제가 된다. 다만 신경망 구조와 시험 환경, 계산시간이나 정확도의 구체적인 개선 폭은 공개된 조사 자료에서 확인되지 않았다.

이번 연구는 연구팀이 2024년 발표한 동력 하강 유도 연구와 2025년 AIAA SciTech에서 공개한 분산형 1차 최적화 연구를 잇는 후속 성과다. 논문은 2026년 1월 미국 올랜도에서 열린 AIAA SciTech Forum의 우주 진입·하강·착륙(EDL) 기술 세션에서 발표됐다. AIAA 공식 안내에 따르면 GNC 분야 심사는 초록만이 아니라 최대 25쪽의 완성 원고를 대상으로 이뤄진다.

AIAA는 기술위원회의 ‘best paper’를 일반적인 협회상과 구별해 기술·과학적 우수성을 인정하는 Certificate of Merit 체계로 규정하고 있다. 따라서 이번 선정은 해당 기술위원회가 논문의 완성도와 기술적 가치를 인정했다는 의미로 해석할 수 있다.

연구는 우주항공청의 스페이스챌린지사업과 한국형발사체고도화사업, 방위사업청의 인공지능비행제어 특화연구실, 인하대 BK21 저궤도 우주경제 기술 선도 인재양성 사업단의 지원을 받았다. 스페이스챌린지사업은 미래 선도형 우주 핵심기술 개발과 차세대 전문인력 양성을 목표로 한다. 한국형발사체고도화사업은 2022년부터 2027년까지 누리호 3∼6차 반복 발사를 통해 신뢰성을 높이고 개발 기술을 민간에 이전하는 사업이다.

자료: 인하대학교, 미국항공우주학회(AIAA), 우주항공청