이 연구실의 핵심 주제 중 하나는 제어시스템의 신뢰성을 높이기 위한 고장진단과 고장허용 제어 기술이다. 회전기기 베어링, 스마트 액추에이터, 산업용 팬, 항공·자동차·산업 설비와 같은 실제 시스템에서는 센서 이상, 액추에이터 성능 저하, 통신 오류, 기계적 마모가 복합적으로 발생할 수 있다. 연구실은 이러한 이상 징후를 조기에 탐지하고, 고장이 발생하더라도 전체 시스템이 안전하고 안정적으로 동작하도록 만드는 제어 구조를 중점적으로 다룬다. 구체적으로는 로터 속도 신호를 활용한 베어링 고장진단, 적응형 칼만 필터 기반 상태 추정, 파라미터 추정 기반 고장 검출, 제어 할당을 이용한 액추에이터 고장 대처 등 모델 기반 진단 및 추정 기법을 적극적으로 활용한다. 기존의 진동·전류 기반 진단이 갖는 한계를 보완하기 위해 속도 신호와 통계적 특징 추출, PCA 기반 알고리즘, 잡음 제거 및 추정 기술을 결합하여 비용 효율성과 실용성을 동시에 확보하는 방향의 연구가 나타난다. 특허로 이어진 스크러버 팬 모니터링 및 고장진단 시스템은 이러한 연구가 산업 현장 문제 해결로 확장된 사례라 할 수 있다. 이러한 연구는 안전 필수 시스템과 자동화 설비에서 매우 큰 가치를 가진다. 고장 예지와 고장허용 제어가 결합되면 장비 가동 중단을 줄이고 유지보수 비용을 절감할 수 있으며, 더 나아가 자율화된 산업 설비의 안정적 운영 기반을 마련할 수 있다. 연구실의 접근은 이론적 제어기 설계에 머무르지 않고 실험 검증과 현장 적용까지 고려한다는 점에서, 차세대 지능형 산업 시스템의 신뢰성 향상에 직접 기여하는 연구로 평가할 수 있다.

이 연구실은 실시간 제어와 임베디드 시스템을 기반으로 한 네트워크드 제어 기술을 오랫동안 축적해 왔다. 제어 명령과 센서 데이터가 통신망을 통해 전달되는 분산 제어 환경에서는 지연, 패킷 손실, 시간 동기화 오차, 메시지 중복과 같은 문제가 시스템 성능과 안정성을 크게 저하시킬 수 있다. 이에 따라 연구실은 제어기 설계와 통신 프로토콜 설계를 통합적으로 고려하는 실시간 제어 아키텍처를 중요한 연구 축으로 삼고 있다. 출판 저서와 강의노트에서도 드러나듯이 Embedded Control Systems와 Distributed Real Time Control Systems에 대한 체계적인 기반을 갖추고 있으며, CAN, FlexRay, ZigBee, IEEE 802.15.4 등 다양한 통신 환경에서 확정적 실시간성과 신뢰성을 보장하는 방법을 연구해 왔다. 최근에는 이중 채널 CAN 구조를 이용해 메시지 누락과 중복을 견디는 결함 허용 통신 프로토콜을 제안했고, 과거에는 마이크로초 정밀도의 클럭 동기화, 무선 센서 네트워크 기반 제어, 동적 세그먼트 스케줄링, 네트워크 지연 보상 등을 수행하였다. 이는 단순 통신 연구가 아니라 제어 성능을 유지하기 위한 시스템 수준의 설계 연구라는 점이 특징이다. 이 분야의 성과는 자동차 전자제어, 항공우주 시스템, 산업 자동화, 안전 필수 임베디드 시스템 등 다양한 영역으로 확장될 수 있다. 특히 자율주행차, 스마트 팩토리, 지능형 로봇과 같이 다수의 센서와 제어 노드가 긴밀히 연결되는 시스템에서는 실시간성·결정성·신뢰성이 핵심이다. 연구실의 연구는 네트워크 환경의 불확실성을 제어 가능한 수준으로 낮추고, 분산 시스템에서도 안정적 피드백 제어를 구현하기 위한 기반 기술을 제공한다.

연구실의 또 다른 중요한 연구 방향은 비선형 동적 시스템에서의 상태 추정과 자동화 응용이다. 오버헤드 크레인과 같은 언더액추에이티드 시스템은 하중 흔들림, 마찰, 외란 등으로 인해 정밀 제어가 어렵고, 실제 산업 현장에 적용하려면 관측되지 않는 상태와 미지 입력을 정확히 추정해야 한다. 연구실은 이러한 문제를 해결하기 위해 고급 추정 이론과 자동화 제어 기법을 결합한 연구를 수행한다. 대표적으로 선택적 스케일링을 포함한 적응형 언센티드 칼만 필터를 통해 프로세스 잡음 공분산과 미지 입력을 동시에 추정하는 방법을 제안하였다. 이 접근은 단순한 상태 추정에 그치지 않고, 제어기 구현에 필요한 흔들림 각도와 마찰 정보를 실시간으로 얻어 산업용 크레인의 자동화를 가능하게 한다. 또한 네트워크 기반 크레인 제어, 스마트 액추에이터 기반 분산 제어, 지연 보상 알고리즘 등과 연계하여 실제 시스템에서 활용 가능한 자동화 기술로 발전시키고 있다. 이러한 연구는 물류 자동화, 항만 장비, 제조 설비, 이동체 제어 등 다양한 공학 시스템의 디지털 전환과 직결된다. 복잡한 비선형 시스템을 정밀하게 추정하고 안정적으로 제어할 수 있으면 무인화·자동화 수준을 크게 높일 수 있으며, 운영 효율과 안전성도 함께 향상된다. 연구실은 추정 알고리즘, 제어 이론, 실험 시스템을 유기적으로 연결하여 산업 자동화 현장에서 실제로 적용 가능한 기술 개발에 강점을 보이고 있다.

이 연구실은 전통적인 제어시스템 연구를 넘어 무인 이동체와 해양 복합체계의 임무 수행 및 운용 기술로 연구 영역을 확장하고 있다. 무인수상선과 수중자율이동체가 함께 작동하는 복합체계는 통신, 제어, 에너지, 임무 계획, 운용 안정성 등이 동시에 고려되어야 하는 고난도 시스템이다. 연구실은 이러한 복합 환경에서 이동체 간 협조 운용과 시스템 신뢰성 확보를 위한 기반 기술을 다루고 있다. 관련 프로젝트에서는 무인수상선-수중자율이동체 복합체계의 임무 및 운용 기술과 성능평가 기술을 개발하고 있으며, 등록 특허에서는 지상 무선 통신 기반 수중음향통신 모사 시스템, 무인항공기 기반 무인차량 주행 시스템 등이 확인된다. 또한 최근에는 수소연료전지를 적용한 자율수중이동체의 생애주기비용 분석을 수행하여, 단순한 제어를 넘어 지속가능한 에너지 기반 무인체계의 경제성까지 검토하고 있다. 이는 제어, 통신, 시스템 엔지니어링, 이동체 운용을 통합하는 융합형 연구 흐름으로 볼 수 있다. 이러한 연구는 해양 탐사, 국방, 환경 모니터링, 스마트 모빌리티, 무인 시스템 산업 전반에 활용될 수 있다. 특히 해양 환경은 통신 제약과 높은 불확실성으로 인해 신뢰성 있는 제어·운용 기술이 필수적이므로, 연구실의 실시간 제어와 결함 대응 경험이 큰 장점으로 작용한다. 앞으로 이 분야는 자율성 강화, 친환경 동력원 도입, 복수 이동체 협업으로 발전할 가능성이 크며, 연구실은 이러한 차세대 무인체계의 제어 기반 기술을 제공하는 역할을 수행하고 있다.