[뉴스스페이스=윤슬 기자] 복잡한 도시 환경에서 무인 항공기가 혁신적으로 작동하는 기술이 등장했다. 이 시스템은 여러 대의 드론이 높은 속도로 안전을 유지하면서 매끄럽게 협력할 수 있게 해주어, 긴급 대응부터 환경 모니터링에 이르기까지 다양한 분야에서 혁신을 이끌 가능성이 있다는 평가다.

더럼대학교 발표와 TechXplore, EurekaAlert, Defense & Security Monitor, AZoRobotics 등에 따르면, 영국 더럼대학교 연구진이 개발한 ‘T-STAR(Time-Optimal Swarm Trajectory Planning)’ 시스템은 다수의 무인항공기(UAV)가 서로 실시간으로 소통하며 고속 비행과 안전한 군집 운행을 동시에 달성함으로써, 기존 한계로 작용하던 ‘속도-안전의 트레이드오프’를 역전시켰다는 평가다.

이 연구 논문은 “T-STAR: Time-Optimal Swarm Trajectory Planning for Quadrotor Unmanned Aerial Vehicles”란 제목으로 2025년 7월 IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems에 게재됐다.

기존 드론 군집의 한계

수십 대의 드론이 동시에 임무를 수행하는 군집 드론(Drone Swarm)은 재난 구조, 환경조사, 배송 등 다양한 분야에서 큰 잠재력을 지녀왔다.

그러나 기존 방식은 예측 불가능한 장애물, 변수 탓에 속도를 극단적으로 늦추거나 충돌 위험을 감수해야 해, 실제 재난 대응·대규모 모니터링 작업의 효율성을 제한했다. 기존 군집 시스템은 평균 임무 시간 증가(최대 30~40% 이상), 충돌 회피 때문에 평균 속도 5~10 m/s 이하로 제한된 사례가 다수였다.

혁신적 실시간 조정 – T-STAR의 원리

T-STAR는 드론 개체 간 실시간 데이터 공유와 경로 재조정 알고리즘을 접목했다. 각 드론은 주변의 이동, 환경 변화, 장애물 정보 등 상황마다 실시간으로 경로를 변경하며 군집의 응집력을 유지할 수 있다. 더럼대 연구진의 실험 결과, 기존 방식 대비 임무 완수 속도가 최대 25% 이상 빨라졌고, 충돌 가능성(사고 발생률)은 기존 대비 90% 이상 감소했다는 통계가 발표됐다(IEEE 논문 기준).

자연의 원리 모방 – ‘새떼처럼’

더럼대 연구진은 T-STAR가 ‘자연의 집단지성’에 영감을 받았다고 밝혔다. 실제 새떼처럼 각 드론은 개체의 독립성을 유지하면서 집단적인 네트워크를 형성한다. 개별 판단–전체 동조 메커니즘으로 장애물은 즉각 회피하면서도 편대의 목표는 효율적으로 달성한다. 이러한 집단적 의사결정 시스템은 기존 대비 회복력(적응력)을 크게 높였으며, 임무 실패율도 실험에서 80% 이상 줄었다는 결과가 제시됐다.

실험과 테스트 결과

더럼대학교 연구팀은 컴퓨터 시뮬레이션 및 실내 실험실 테스트를 통해 T-STAR의 성능을 검증했다. 다양한 장애 조건 내에서 20~50대 드론의 동시 운용 실험에서 평균 임무 소요 시간이 기존 시스템 대비 20~25% 단축됐으며, 경로 신뢰도와 군집 형상 유지율도 98%에 달했다. 향후 야외·대규모 실증시험을 앞두고 실제 재난 현장 적용성 평가도 진행 중이다.

산업·재난 대응 혁신 기대

T-STAR 기술은 재난 구조, 산불·지진·홍수 현장 등에서 빠른 위치 탐색, 실시간 정보 수집, 위험지역 내 물자배송 등 다양한 응용 가능성이 크다. 긴급상황뿐 아니라 대규모 환경 모니터링, 농작물 관리, 인프라 시설 점검 등 민간 산업에서도 실시간 군집 드론 활용 가치를 높일 전망이다. 실제 더럼대 연구진은 향후 군사용·물류·에너지 등 분야별 적용 확대를 준비하고 있다.

더럼대학교의 T-STAR 군집 드론 기술은 객관적 데이터와 실험 결과를 통해 기존 대비 월등한 성능 향상과 안전성, 실무적 효용을 입증했다. 이는 앞으로 다수 산업의 작업 패러다임을 바꿀 ‘게임체인저’로 평가받고 있다.