[공학저널 김하늬 기자] 미래 신성장 산업으로 ‘무인이동체’가 부상하고 있다. 이에 따라 우리가 흔히 알고 있는 드론뿐 아니라 다양한 무인이동체가 출현할 것으로 예상되고 있다.

공중을 날며 사람을 실어 나르는 에어택시(air-taxi)형 무인항공기, 바다속을 자유롭게 헤엄치는 자율무인잠수정(AUV), 사람대신에 물건이나 음식을 배달하는 드로이드형 UGV 등이 대표적이다.

한국항공우주연구원 무인이동체사업단에서는 이러한 미래형 무인이동체를 구현하기 위한 다양한 원천기술을 개발하고 있다. 현재 과기정통부의 ‘무인이동체 미래선도 핵심기술 개발 사업’을 주관하고 있으며, 구체적으로 공통기술, 미래형 무인이동체 원천기술, 공공용 소형드론개발 그리고 무인비행장치 교통관제시스템 개발 등이 그것이다.

공통핵심기술은 육해공의 다양한 무인이동체에 공통으로 적용 가능한 요소기술을 의미한다. 무인이동체가 외부 물체를 정확하게 인식하고 충돌을 피하기 위한 센서기술, 조종사와 무인이동체간에 정보를 전달하는 통신기술, 배터리 등의 동력원기술, 조종장치 기술 등이 중요한 공통기술이다. 최근에는 무인이동체의 두뇌를 더욱 똑똑하게 만들기 위한 탑재컴퓨터 기술, 인공지능기술, SW기술 등도 각광을 받고 있다.

무인이동체사업단 강왕구 단장(사진)은 “사업단에서는 정부나 공공기관에서 사용하고자 하는 소형드론을 국내 드론전문기업을 통해 개발 중”이라며 “군사용, 기상관측용, 실종자 수색용 드론 등 국내 9개 공공기관에서 요청한 드론에 대해서는 개발을 완료한 상태로, 올해 6개의 소형드론 개발을 추가로 완료할 계획”이라고 설명했다.

또한 사업단에서 진행 중인 드론의 교통관제시스템 개발도 눈여겨 볼만 하다. LTE 통신망을 이용해 비행중인 드론의 위치, 소유주, 조종자를 파악할 수 있는 기술이다. 이러한 기술을 바탕으로 불법적으로 활동하는 드론을 사전에 차단함으로써 보다 안전한 드론운용이 가능할 것으로 기대되고 있다.

특히 강 단장은 “현재까지의 드론은 단순한 업무를 수행하고 있다. 농약을 살포하거나, 사진을 찍거나 하는 등의 특화된 업무가 대부분”이라며 “미래 드론의 활용 범위를 넓히고, 드론 간 자유로운 협업을 통한 복잡한 업무를 수행하기 위해 ‘드론의 지능화’가 필요하다”고 강조했다.

미래에는 보다 지능화된 드론 간 직접 통신을 통해 자유로운 협업이 가능하고, 장기적으로는 드론이 사람의 몸짓이나 음성을 드론이 이해할 수 있게 됨에 따라 인간과 드론의 협업도 가능해질 것이라는 전망이다. 이러한 미래형 드론을 구현하기 위해 드론의 지능화 수준을 더욱 높여야한다는 것이 강 단장의 생각이다.

드론은 대부분 위성항법(GNSS)을 이용하고 있다. 때문에 위성항법신호가 도달하지 않는 실내나 지하 공간, 빌딩숲 등에서는 비행이 쉽지 않다는 단점이 있다.

이를 극복하기 위해서는 카메라 영상을 이용한 항법기술이 필요하지만, 현재 활용 가능한 프로세서로는 한계가 있다. 때문에 보다 고성능의 드론용 프로세서는 물론, 매우 가벼운 비전처리 알고리즘 등 개발이 필요하다.

이에 5G와 인공지능과의 융합을 통해 드론의 성능과 기능의 급속한 도약이 기대되고 있다.

현재 LTE통신으로는 지연시간이 1.5초에 달해 실시간 조종이 불가능하고, 실시간 전달되는 영상도 HD급으로 제한된다. 그러나 5G가 도입되면 지연시간이 최소화되고 UHD급의 실시간 중계도 가능해질 전망이다.

강 단장은 “앞으로는 하나의 드론이 수행하는 업무가 보다 복잡해질 것이다. 예를 들면, 하나의 드론이 카메라로 영상을 찍고, 이 영상을 분석해서 필요한 작업을 해내는 단계까지 갈 것”이라며 “또 필요시에는 조종사의 개입 없이 드론간의 협업을 통해 자동으로 업무를 수행해 나갈 것”이라고 말했다.

또한 강 단장은 드론 기술의 발전에 있어 중요한 점으로 ‘체공시간의 확대’를 꼽았다. 현재 30여분에 머무르고 있는 체공시간을 2~4배 정도 확대해야 한다는 것이다.

미래형 드론의 활용 임무를 수행하기 위해서는 1시간 30분 이상의 체공시간이 필요할 것으로 예상되고 있다. 현재 드론에서 널리 사용되고 있는 리튬-폴리머 전지는 대략 에너지 밀도가 150Wh/kg 정도이다. 그러나 1시간 30분 이상 이상의 체공시간을 위해서는 500Wh/kg이상의 에너지밀도를 가진 에너지원이 필요하다.

이에 리튬-금속이나 리튬-공기 등 차세대 이차전지와 수요연료전지, 엔진으로 발전기를 구동시켜 전기를 얻는 하이브리드 방식 전지 등 기술 개발의 필요성이 대두되고 있다.

강 단장은 “최근 드론이 대형화되고 있는 추세로, 드론을 대형화하기 위해서는 전지뿐 아니라 대형전기모터의 개발이 동반돼야 한다”며 “드론 모터는 고장 시 치명적인 사로고 이어지기 때문에 고출력의 신뢰성 있는 전기모터의 확보도 드론산업의 미래에 중요한 요소라고 생각한다”고 덧붙여 설명했다.

한편, 무인이동체사업단은 드론을 비롯한 다양한 무인이동체 발전에 필요한 기술을 발굴해 개발하고 있다. 이를 위해 국내 공공연구소와 대학 그리고 기업들과 다양한 협업을 수행 중이다.

현재 국내에는 드론과 관련된 기업 약 250여 곳이 활동하고 있는 것으로 파악되고 있다. 개인 촬영용 드론은 DJI를 비롯한 중국기업이 전세계 시장의 80% 이상 차지하고 있기 때문에 국내 기업은 고성능의 특수임무용 드론에 집중하는 추세다. 실종자를 수색하거나, 기상자료를 측정하고, 디지털 지도를 생성하는 임무를 수행하는 드론이다.

강 단장은 “특수임무용 드론은 세계에서도 이제 막 시작한 분야이며, 우리 기업들이 해외 경쟁사들과 비교해 뒤지지 않는 기술력을 보유하고 있다”며 “사업단은 현재 49개의 기관과 연구 개발을 진행하고 있지만 앞으로 더 많은 기업과 협력할 계획이다. 해외의 다양한 기관이나 국가들과의 협력도 강화하고 싶다”고 말했다.

그는 이어 “드론산업은 이제 막 성장을 시작했다. 많은 기업인들과 연구원들이 세계 최고의 드론기술을 확보하기 위해 노력하고 있다”며 “노력들이 모여서 결과를 맺는다면 드론산업은 우리나라 미래의 산업을 책임질 수 있도록 우뚝 설 것이다. 드론과 무인이동체 분야에 많은 응원과 지원을 부탁한다”고 덧붙였다.