[공학저널 김진성 기자] 최근 드론 여러 대를 띄워 동시 운용하는 군집비행 기술이 화제로 떠올랐다.
올해 3.1절 100주년을 맞아 LED를 탑재한 드론 100대가 군집비행을 통해 독립기념관 밤하늘에 태극기와 한반도를 그리는데 성공한 것이다. 국내에서 이처럼 동시에 수많은 드론을 통제할 수 있는 기술을 개발‧시연한 경우는 처음이었다.
전문가들은 드론 군집비행의 개념은 쉽지만 실제 적용이 어려운 분야라고 전한다. 여러 대의 드론이 공중에서 충돌하지 않고 일사불란하게 움직일 수 있는 고난도 기술이 필요하기 때문이다.
군집비행 시에는 수십 대의 드론 위치를 정밀하게 파악할 수 있어야 하고 동시 제어할 수 있는 제어기술을 갖춰야 한다. 제어시스템과 드론 간 통신 단절도 간과해서는 안 된다.
㈜파블로항공은 ‘드론측위 기술’과 각기 드론이 내장한 프로그램대로 움직이게 하는 ‘분산형 시스템’으로 이를 극복했다.
드론 측위에는 기존에 쓰던 GPS보다 높은 정확도를 자랑하는 ‘실시간 이동측위 위치정보시스템(RTK-GPS)’을 사용했다.
RTK-GPS는 실시간 이동측위 개념으로 볼 수 있다. 정밀한 위치 정보를 갖고 있는 고정형 안테나로 위성 신호를 받아 활용하는 기술이다. 보정 신호를 드론으로 보내 정확한 측위 결과를 얻을 수 있기 때문에 기존의 GPS와 비교해 위치 오차를 센티미터(㎝) 수준으로 줄일 수 있다는 점이 장점으로 꼽히고 있다.
드론은 비행 시 운용자와의 통신이 가장 중요하게 작용한다. 통신 단절 시에는 드론이 추락하거나 엉뚱한 방향으로 날아갈 수 있기 때문이다. 이는 인명과 직결되기도 한다.
파블로항공의 드론 기술은 ‘분산형 시스템’으로 세 개의 통신 채널을 마련해 이를 방지했다는 것이 특징이다. 주 송수신 채널과 보조 데이터 채널을 확보하고, 모든 통신의 단절 상황을 고려한 백업 조종 채널을 함께 구성한 것이다.
기존 중앙 집중형 시스템은 각기 드론에 많은 움직임 정보를 전달해야 한다. 제어 오차가 생길 수 있고, 제어 대수에도 한계가 있다. 반면 분산형 시스템은 이미 드론 내 비행 궤적을 담게 해 안정성이 뛰어나다. 드론에 전달해야 할 정보량도 극히 적어 RTK-GPS 기술로 생성한 위치 보정신호만 전달하면 된다.
이와 함께 파블로항공의 드론은 드론 제어와 관련한 50개의 파라미터(매개변수)를 수정해 군집비행에 특화된 드론의 비행 안정성도 갖췄다. 야외 드론 군집비행에서 예상하지 못한 변수가 발생해도 완벽한 형태를 유지할 수 있으며 시각적 메시지도 명확히 전달할 수 있다.
또한 군집 비행 전 3D 애니메이션인 파일을 활용해 각 가상 드론간의 거리와 속도를 검증하고 3D 공간에서 실제 기체 형태로 군집 비행을 수행하는 검증 과정을 거쳐 2중으로 안정성과 정확성을 확인한다는 점에서 신뢰도를 높였다.
파블로항공 김영준 대표이사(사진)는 “드론 군집비행은 정밀제어와 시간 동기화가 매우 중요하다”며 “지속적인 기술개발을 통해 안정성을 더욱 확보하고 드론 수를 늘려 더욱 화려한 쇼를 선보일 수 있도록 노력하겠다”고 말했다.
파브로항공은 지난해 10월 ‘2018 인천 코리아드론 페스티벌’에서 35대 드론 군집비행에 성공한 후 두 달여 만에 드론 수를 세배 가까이 늘려 100대의 군집비행에 성공했다. 이에 올해는 500대로 드론 수를 더욱 확장시킨다는 계획이다.
김 대표는 “야외 드론 공연의 규모를 점차 키워 엔터테인먼트 사업으로 확장할 계획이다. 현재 세계적으로 미국과 중국이 드론 아트쇼를 주도하고 있지만 국내에서 500대 군집비행을 성공시킨다면 한국 또한 드론기술 강국으로 도약할 것”이라고 말했다.
한편, 드론 활용의 걸림돌로 손꼽히는 문제는 안전과 보안이다. 드론이 추락하거나, 테러에 악용될 가능성도 배제할 수 없기 때문이다. 이와 관련해 김 대표는 드론의 보안과 관련한 연구를 끊임없이 진행 중이다.
그는 “드론은 해킹에 취약하기 때문에 여러 문제를 야기 시킬 수 있다. 특히 군에서는 보안이 민감한 문제로, 보안에 대한 부분을 더욱 강화해 연구를 진행할 예정”이라며 “파블로항공은 세계 무인기 시장을 선도하기 위해 모인 그룹이다. 끊임없는 기술 개발과 혁신, 열정과 긍지를 가지고 업계 최고의 기업으로 성장하겠다”고 전했다.
