Intro
주변 추천을 통해 지원하게 된 한국건설기술연구원의 “딥러닝 기반 영상처리” 인턴.
건기연에서 진행하는 “극한건설 환경 구현 인프라 및 TRL6 이상급 극한건설 핵심기술 개발” 사업 관련 9개월 간의 인턴이다.
처음엔 뭔지 몰랐다가, 파보면 파볼수록 매력적인 이 사업에
현재 면접을 떨어지고 나서도(…) 계속 관심을 가지고 있다.
어렸을 적 나는 천문학, 기상학을 전공하고, 관련 커리어를 쌓고 싶었다.
하지만 점수 맞춰(핑계) 대학에 갔고, 전혀 다른 분야에서 직장생활을 했다.
그리고 현재.
프로그래밍을 배우다보니, 오히려 기상과 천문 분야와 접점이 생기고 있다.
오예!
본 글에서는 건기연 인턴 면접 준비를 하며 정리한 사업에 대한 내용과 함께,
프로그래밍을 배운 입장에서 본 사업에 기여할 수 있는 바가 무얼까를 고민한 흔적을 남긴다.
한국건설기술연구원
한국건설기술연구원(건기연)은 국내 건설기술분야의 유일한 정부출연 연구기관으로, 건설 및 국토관리 분야의 원천기술 개바로가 성과 확산이라는 임무를 가지고 활동하는 곳이다.
자세한 내용은 한국건설기술연구원 홈페이지를 참고하기 바란다.
한국건설기술연구원
극한건설 환경 구현 인프라 및 TRL6 이상급 극한건설 핵심기술 개발
2016년부터 진행된 사업으로, 극한 환경, 예를 들어 우주기지 건설 등에 사용되는 건설기술 확보 및 건설 환경에 대한 조사 등을 포함하는 사업이다. 2023년으로 8차년도가 된다.
극한걸설 환경 구현 인프라 및 TRL6 이상급 극한건설 핵심기술 개발 사업보고서
본 사업의 주요 사항은 크게 아래 네 가지로 파악된다.
- 행성 지상 환경 구현 실대형 챔버 개발 및 검증 기술
- 행성 현지재료 활용 인프라 건설 기술
- 행성 지상 건설공간 정보화 기술
- 행성 지반 조사 장비 개발 및 행성 지하 정보화 기술
(1) 행성 지상 환경 구현 실대형 챔버 개발 및 검증 기술
실제 우주에 나가 건설 환경을 직접 실시해보기엔 그 위험성과 자본의 압박으로 어려움이 많다.
이에 실제 우주나 외부 행성과 흡사한 환경을 만들어, 이 곳에서 건설을 시험을 진행하는 것으로 대신한다.
이 분야에서 중요한 점은 목표 환경을 얼마나 잘 구현하느냐.
(2) 행성 현지재료 활용 인프라 건설 기술
우주와 같은 극한환경의 경우, 건설재료는 현지에서 조달하는 것이 우선적으로 고려된다.
생산시설이 있는 지구에서 건설재료를 조달하기에는 그 운반 비용 등이 어마어마할 것이기 때문이다.
이 때문에 행성 현지의 재룔를 건설에 활용하는 기술 개발이 필요하다.
(3) 행성 지상 건설공간 정보화 기술
건설에서 또 중요한 것은 바로 자상에 대한 정보가 있다.
건물이 지어지는 지상의 지형이나 위치 등을 파악하고, 최적의 위치에 건설을 할 수 있는 기술의 확보가 필요하다.
(4) 행성 지반 조사 장비 개발 및 행성 지하 정보화 기술
이 부분은 잘 모른다.
하지만 짐작으로는.. 건물은 지상에 지어지고, 달이나 다른 행성의 지반은 지구와 구성 성분과 물성이 다를 것이다.
이를 위해 행성 지반에 대한 조사가 필요하며, 이를 위한 장비(무인 우선, 유인 보조) 개발이 필요할 것으로 보인다.
이 사업의 배경은?
- 2021년 5월 대한민국은 미국 NASA가 추진 중인 국제 유인 달 탐사 프로그램인 ‘아르테미스’ 사업에 10번째 참여국이 되었다.
- 최근 달의 극 지역에서 다량의 얼음이 발견되면서 달 탐사 경쟁이 더욱 가속화되고 있는 상황이다. 얼음으로부터 로켓의 연료 뿐만 아니라 우주인의 생명 유지에 필수적인 물과 산소를 얻을 수 있기 때문
- 달의 중력은 지구의 1/6에 불과하여 상대적으로 적은 연료로도 중력권을 벗어날 수 있다. 따라서 지구에서 출발하여 달에서 연료를 충전하고 화성 등 심우주로 나아갈 수 있기 때문에 중간 기착지로서 달의 활용성
- 달은 지구와 가깝기 때문에 우주 및 행성에서 사용되는 다양한 기술을 준비하고, 다양한 과학적인 연구를 수행하는 데 좋은 장소로서 그 가치
- 세계의 많은 나라들이 달에 기지를 건설하고 장기간 우주인이 거주하면서 달을 이용하고자 하는 이유
- 2016년부터 BIG사업을 통해 우주건설 연구를 선도적으로 시작
그 중 내가 지원한 영상 딥러닝 분야
이 중 내가 지원한 분야는 “행성 지상 건설공간 정보화 기술” 확보 분야이다.
정확한 표현은 “극한환경 내 SLAM 기반 지형정보 구축 기술 개발”로,
극한 환경을 대상으로 3차원 지형정보를 구축하는 기술 확보를 목표로 한다.
세부 업무 내용은 아래와 같다.
- 극한환경 및 건설현장 대상 영상 데이터셋 시나리오 개발 및 테스트 베드 정비
- 영상기반 데이터셋 딥러닝 학습 및 추론 성능 향상 방안 연구 지원
- 현장 데이터 구축 지원
영상 딥러닝을 배웠고, 관련하여 2개월간의 파이널 프로젝트도 영상 프로젝트로 진행한 입장에서,
그리고 기존에도 우주 및 지구과학 등에 관심이 많던 입장에서 너무도 매력적인 기회였다.
내가 만약 이 사업에 함께 할 수 있다면? 나의 개인적인 생각 정리!
극한 환경 건설 기술 확보에서 중요한 점은 무엇일까?
가장 중요한 것은 전문 인력, 인재겠지만.. 그 외로는 총 세 가지를 꼽을 수 있겠습니다.
첫 번째는 건물이 건설되는 표면 자체입니다. 건설은 어떤 표면, 예를 들면 지표면에 건설되는 것이 기본적인 상식입니다. 즉, 가장 첫 번째는 건물이 건설되는 표면 환경 조건에 대한 이해가 중요하다고 생각합니다. 열전도율과 같은 물성, 그리고 주변 온도의 변화 등의 환경이 중요하다고 생각합니다.
두 번째는 지형입니다. 이는 앞서 말한 표면 환경에 대한 이해와는 살짝 다릅니다. 어떠한 목적의 건물을 지을 것인지, 그리고 건설 환경, 예를 들면 온도나 중력 등의 환경에 따라 어떠한 지형에 건물을 지어야할지를 판단하는 근거가 되기 때문입니다.
세 번째는 건설재료입니다. 극한환경은 사람이 거주하기 힘든 환경을 총칭한다고 생각합니다. 당연히 이러한 극한환경 주변에는 기존의 건설재료들을 조달할 수 있는 곳이 없을 것입니다. 거기에 극한환경에 건설 재료를 조달하고자 한다면 그 비용 역시 클 것으로 보입니다. 예를 들어 달 기지를 생각했을 때, 건설 재료를 지구에서부터 충당하고자 한다면 그 비용은 너무나도 클 것이며, 그보다는 현지에서 건설 재료를 구하는 것이 중요하다고 생각합니다.
그리고 마무리하자면, 극한환경에서의 이러한 고려사항들을 위한 조사를 하자면 직접 인력이 가기에는 위험도가 큽니다. 그러므로 무인 탐사 환경을 조성하고, 이 무인 탐사로부터 받아온 자료들을 정보화하고, 이용할 수 있게 구축하는 것이 중요하다고 생각합니다.
극한 환경 지형정보 구축에 있어 영상처리로의 접근은?
가장 기본적으로 지형지물의 판단에 있어서 객체 인식 기술이 필요할 것이라 생각합니다. 예를 들어, 제가 교육과정 중 현재 진행하고 있는 영상 기반 객체인식, 즉 R-CNN 계열의 기술이 필요할 것으로 생각합니다.
그리고, 기술로 영상 기술에서 최근 많은 연구가 진행되는 Image Registration 이 있을 것 같습니다. 영상에서 객체를 인식하고, 이를 시간 혹은 공간적으로 이어진 다른 영상에서 인식되는 객체와 동일한지를 판별한 후, 연관성이 충분히 입증된 영상간 관계를 지어주는, 극한 환경 조사에 대해서는 기본 기술로 생각됩니다.
더불어 달 표면의 경우 대기가 거의 없고, 이에 빛의 분산이 일어나지 않으므로 밝은 곳은 엄청 밝고, 어두운 곳은 엄청 어두워 지구에서의 영상과는 큰 차이가 있을 것이라 생각합니다. 제대로된 측정을 위해서는 영상 자체를 조절하는 전처리 기술들이 필요할 것으로 생각됩니다. 그리고 수많은 영상자료를 사람이 하나하나 작업하기보다는 준지도학습의 방법으로, 분석하기 편한 영상의 예시를 만든 후, 이 기준에 맞춰 기계가 자동으로 영상을 전처리하는 방법이 구현되면 효율적이라고 생각합니다.
영상만으로 한정을 짓자면 Image Registration 기술이 가장 먼저 생각나지만, 센서 기술과도 접목을 시키면 더 좋은 발전방향이 있을 것으로 생각합니다. 최근 교육과정에서 진행하고 있는 마지막 프로젝트가 영상 기술 기반인데, 실제 환경과 영상 정보는 왜곡 등의 차이가 분명 존재함을 느꼈습니다. 그리고 이를 보완하기 위해 거리 감지 센서등을 통해 얻은 정보와 결합하면, 훨씬 양질의 데이터를 얻을 수 있을 것이라 생각합니다.
한가지 영상기술로 해결해야 할 점도 있습니다. 지형정보라는 것은 결국 위치정보도 담고 있다고 생각을 합니다. 현재 진행중인 프로젝트에서는 향후 발전 과제로, 설치된 비 이동 관측 카메라의 위치 정보와 단안 카메라를 통한 거리 탐지 기술을 구현하고, 이를 통해 객체의 이동 경로를 탐지하는 기술을 정했습니다. 지구의 경우 위도와 경도가 있고, 현재 내가 있는 위치를 GPU 기술을 통해 쉽게 알 수 있습니다. 하지만 달에는 위성이 없고, 이에 따라 현재 관측지점의 위치를 알 수 있는 방법이 없습니다. 현재 답은 없지만, 영상기술을 바탕으로 이러한 위치정보를 어떻게 구성할 수 있는가에 대해 고민하는 것도 중요하다고 생각합니다.
극한 환경 표면에 대한 이해, 예를 들면 균질성 검토 등을 영상 처리와 접목하면?
지형지물의 판단에 있어서는 객체 인식 기술이 필요할 것이라 생각하며..
한국건설기술연구원에서 개발한 행성 지상 환경 구축 실대형 챔버에는 달 표면 환경 조성을 위해 인공 월면토를 사용한 것으로 알고 있습니다. 그리고 이 인공월면토가 잘 만들어졌는지에 대한 검증을 위해 X-RAY CT 조사를 이용한 것으로 알고 있습니다.
연관지어 얼마 전, 카카오 브레인이라는 회사를 견학한 적이 있습니다. 이 곳의 최근 핵심 과제는 “엑스레이, 혹은 CT 등과 같은 영상자료를 통해 환자를 진단하는 기술의 개발” 입니다. 이 사업의 핵심 기술은 환자의 엑스레이나 CT 등과 같은 공간적으로 연속성이 있는 영상 자료를 한 데로 묶어, 이를 순차 분석하는 것입니다.
리뷰
사업에 대한 생각
꼭 필요한 사업, 그리고 다각도로 잘 챙겨지고 있는 정말 매력적인 사업으로 보인다.
한편, 다른 나라들은 이와 같은 사업이 어떻게 진행되고 있을지 궁금하다.
면접에 대한 생각
(업데이트) 최종 탈락했다. 너무도 아쉽다.
면접 질문 중 “전공은 환경, 전 직장은 이커머스, 지금은 프로그래밍인데, 이렇게 바꾼 이유가 있나요?” 라는 질문이 있었는데,
이 질문에 대한 나의 대답이 마음에 들지 않았는데.. 아마 이것 때문인가 싶다.
하지만 너무도 좋은 사업을 알게 되어 감사한 경험이라고 생각한다.
앞으로 어떤 기회가 생길지도 모르니, 관심 분야에 대한 꾸준히 트렌드 분석을 해야겠다.
내겐 너무도 매력적이고 재밌는 사업으로 보여서,
합격되면 정말 신나고 재밌게, 그리고 퀄리티 좋은 결과물을 뽑아낼 수 있을 것 같았는데,
정규직 전환 예정이 없는 인턴이라는 말에도 전혀 상관이 없었는데..!
다음 기회를 노려보자.
이쪽을 공부하려면 어떤 분야를 공부하면 될지 고민이 된다.
먼저 이 길을 탐색해본 선배가 있으면 좋을텐데..
채용 담당자에게 조언 요청 메일을 보냈는데, 아직은 답이 없다!
좀 더 공부해보고, 정말 궁금한 부분이 생기면 조심스레 다시 컨택해봐야겠다.
이후 공부
- Self-Supervised CNN
- Mask R-CNN
- Triplet Network
- 동일 분야에서 다른 나라들의 움직임
Reference
한국건설기술연구원 임무 및 기능
한국건설기술연구원 자체인턴
극한걸설 환경 구현 인프라 및 TRL6 이상급 극한건설 핵심기술 개발 사업보고서
kictzine : 행복을 만드는 건설기술 이야기 매거진