특집

군사용으로 시작해 다양한 분야서 존재감…드론 떠오르자 세상이 변화했다

<2> 드론, 동전양면 미래의 다른 이름

대구 동구청 드론방제단은 지난해 12월19일 동구 금호강 안심습지 철새도래지에서 조류인플루엔자(AI) 확산을 막기 위해 사람 접근이 어려운 곳을 드론으로 방역작업했다.


드론은 무선전파를 이용해 사용자가 조종할 수 있는 무인 항공기를 의미한다. ‘벌이 윙윙거린다’는 영문식 표현의 드론(drone)은 군사용 목적으로 처음 도입됐다.

이후 정찰용과 군사용까지 그 용도가 확대됐다. 현재는 취미 및 상업용 시장이 급속도로 성장하고 있는 추세다. 한발 더 나아가 드론은 엔터테인먼트와 교육, 촬영, 배송 등 다양한 영역에서 존재감을 드러내고 있다.

이렇듯 드론이 각광받는 이유, 과연 무엇일까. 드론은 센서와 인공지능 등 미래발전 가능성의 결정체로 일컬어진다. 4차 산업혁명 시대와 결을 같이 한다는 방증이다.

군사용은 미국, 민간에서의 드론 시장은 현재 중국이 주도한다. 국내 진입한 중국의 드론 관련 기업가치만 100억 달러에 이른다. 유수의 경제연구소에 따르면 2020년 전체 드론 시장은 24조6천600억 원에 이를 것으로 추정하고 있다. 민간 드론의 규모 역시 10조 원에 육박할 전망을 내놓고 있다.

드론은 탈지구화를 향해 시나브로 뻗어가고 있다. 최근 일본 우주항공연구개발기구(JAXA)가 개발한 드론 로봇 ‘인트볼’(Int-Ball)이 국제우주정거장에서 활동을 시작했다. 드론로봇이 우주정거장 내부를 떠돌며 사진과 영상을 촬영하는 것이 주된 임무다. 우주 공간까지 드론의 역할이 가시화된 셈이다.

◆드론, 어디서부터 왔을까

무인 비행체의 역사는 170여 년으로 추정한다. 지난 1903년 라이트형제가 개발한 비행기와 헤르츠의 무선통신 기술을 접목한 시도를 드론의 시초로 보는 것이 정설이다.

최초의 드론은 1917년 미국에서 개발한 ‘스페이 에어리얼 토페도(Sperry Aerial Torpedo)’로 알려져 있다. 이 기체는 100㎏이 넘는 폭탄을 운반하는 역할을 했으며 세계 1, 2차대전 당시 군사용 무기로 각광을 받았다.

이후 1930년대 영국에서 개발된 DH-82라는 포격용 기체와 드론의 대량생산을 꾀했던 미국의 라디오 플레인이 드론 상용화의 시발점으로 제 몫을 했다.

1950년대까지 전투용으로 활용되던 무인항공기는 베트남전을 거치면서 정찰 등의 목적으로 그 영역을 넓혀갔다.

미국은 1960년 감시 무인기의 시초인 ‘파이어 비’라는 제트부진 무인기를 개발, 베트남 적진 곳곳을 정찰하고 감시하는 역할을 담당했다.

무인항공기에 대한 관심과 수요가 급격히 이뤄진 시기는 1970년대부터다. 당시 이스라엘 공군은 마르와(Marwa)라는 이름의 무인항공기를 개발, 현재 드론기술의 토대를 구축했다.

1980년대에 접어들면서부터 항공기 부품은 점차 경량화를 시도했다. 1990년대 미국은 이스라엘과 공동 개발한 무인 전투기 파이오니어(Pioneer) 도입에 이르렀고, 이는 걸프전에 투입, 전투기로의 역할을 톡톡히 해냈다.

현재의 드론은 4차 산업혁명의 범람과 그 맥을 함께한다. 산업현장과 의료용, 영화촬영의 목적 등에 전 방위적 영역으로 활용되고 있다. 이 밖에도 드론은 도로상황, 교통순찰, 개인의 취미활동까지 신변잡기적 부분마저 함께 한다.

드론은 사람이 쉽게 접근하기 힘든 곳에서 진가를 발휘한다. 체르노빌 원전 사고 이후 유령도시로 전락한 우크라이나 프리티야티를 30여 년 만에 촬영한 것도, 지난해 4월 강진에 의해 피해를 입은 네팔의 오지 곳곳을 수색했던 것도 바로 드론이었다.

우리나라에서도 최근 무인기체를 활용, 사람이 접근하기 어려운 지역의 지형을 3D 좌표로 정밀하게 측정하겠다는 청사진을 제시한 바 있다.

◆드론, 어떻게 하늘을 날까

드론의 원리는 의외로 간단하다. 헬리콥터의 개념이 도입된 멀티콥터 개념으로 접근해보자. 드론은 4가지 힘의 영향을 받는다.

드론의 모터와 펠러의 양력박용으로 공중에 떠있게 하는 양력과 기체가 기울어짐으로써 해당 방향으로 추진력을 주는 추력, 공기와 기체의 마찰로 인해 추력을 방해하는 항력, 외부의 영향에 인한 항력의 원인이 되는 외력, 마지막으로 지구의 중심 방향으로 잡아당기는 중력이 맞아떨어져야 한다.

드론은 프로펠러의 개수에 따라 그 명칭을 달리하는데 프로펠러의 개수가 4개인 기체를 쿼드콥터, 6개는 헥사콥터, 8개는 옥타콥터로 각 불린다. 여기서 잠깐, 프로펠러의 개수가 짝수인 이유는 뉴턴 역학 제3법칙 때문이다.

물체1이 물체2에 힘을 작용하면, 동시에 물체 2도 물체 1의 크기가 같고 방향이 반대인 반작용의 힘을 가한다는 ‘작용과 반작용의 법칙’으로 이해하면 된다.

드론의 프로펠러는 회전방향이 일정하다. 전방좌측과 후방우측의 프로펠러는 시계방향으로 돌고 반대로 전방우측과 후방좌측의 프로펠러는 반시계방향으로 돌게 된다. 이는 위에서 언급한 작용과 반작용의 법칙으로 프로펠러가 공기를 밀어낼 때 공기도 함께 프로펠러를 밀게 됨으로써 드론이 떠오르게 되는 원리다.

다시 압축해보자면 드론은 로터라는 회전축에 달린 프로펠러의 힘으로 날아가는데 인접한 프로펠러가 서로 역방향으로 회전, 이를 통한 추진력으로 운행이 가능해진다.

◆드론, 어디까지 쓰일까

드론 기술이 발전하면서 드론의 활용 범위도 늘어나고 있다. 틸트 기능을 갖춘 드론이 해안 감시, 군사용 정찰 등 장거리 비행이 가능한 분야에 빠르게 도입되고 있다. 도심형 일반 드론을 응용한 분야 역시도 늘고 있다.

△촬영용 드론

드론은 사람이 쉽게 접할 수 없는 곳을 용이하게 이동할 수 있다. 이를 통해 오지 등 촬영을 가능케 한다. 우리 시각 이면의 세상을 바라보는 드론의 대표적인 예로는 드론이 카메라를 장착한 바로 ‘헬리캠’ 이다.

인간의 시야에서 벗어난 각도에서 보기 힘든 화면을 만들어 주는 촬영용 드론. 이는 영상 산업에 혁신을 가져다줬다는 평을 받고 있다. 실제 방송 업계와 영화제작사에서는 고공촬영용으로 드론을 적극 활용하는 중이다.

‘드론 저널리즘’을 캐치프레이즈로 내세운 언론사 등은 스포츠 중계를 비롯해 재해 현장 촬영 등 탐사보도에 드론을 활용한다.

지리적 한계나 안전 때문에 접근하지 못했던 현장의 모습을 실시간으로 찍어 보도할 수 있다. 항공촬영에 비해 비용 측면으로도 매우 저렴하다.

촬영용 드론은 기본적으로 위성위치측정시스템(GNSS)와 비전센서라는 것을 이용해 호버링을 하게 된다. 우리가 흔히 말하는 위성위치확인시스템(GPS)도 GNSS의 한 범주라고 생각하면 된다.

드론의 위치는 GNSS를 이용해 잡아낸다. 별다른 조작 없이 드론의 위치가 풍향 및 자연현상 등에 의해 변형되면 드론은 본래의 좌표로 재설정 되도록 한다.

미세한 움직임은 비전센서가 인식한다. 이미지 센서를 이용, 지형의 모형을 스캔해내는 비전센서 역시 지형의 굴곡 등을 감지해낸다.

△전투용 드론

대한민국 육군은 지난해 9월 드론봇 전투단을 창설하고 적진에 침투해 폭탄을 떨어뜨리는 무장 드론과 100여m 상공까지 올라가 군무선 통신망을 연결해주는 드론 등을 선보였다.
여러 형태로 적지를 정찰하고 빠른 공격을 영위할 수 있는 드론. 영화 속 모습이 아니다. 드론의 전투장면은 빠르게 현실화 돼가고 있는 시점이다.

미국에선 이미 프레데터, 글로벌호크 등의 드론을 테러와의 전쟁 시 능동적으로 활용해 왔다. 중국, 러시아, 유럽 등지에서도 앞다퉈 드론 연구가 진행돼가고 있다.

향후 드론은 우리나라의 군부대에도 배치될 예정이다. 육군은 최근 드론과 로봇 등으로 구성된 ‘드론봇 전투단’을 창설했다.

이 자리에서 적진 깊숙이 침투해 폭탄을 떨어뜨리는 무장 드론과 100여m 상공까지 올라가 군무선 통신망을 연결해주는 드론 등이 대중 앞에 모습을 드러냈다. 이 드론의 무게는 100g에 불과하다.

육군에 따르면 여러 시범운영과 안전성 테스트를 거친 후 2021년부터 건물 내부 정책 및 수색 임무를 드론이 맡게 될 것이라고 밝혔다.

△교통수단으로의 드론

최근 두바이에서는 하늘을 나르는 드론 택시(PAV)의 시범운영이 펼쳐졌다. 승객이 목적지를 입력하면 자동으로 운행하는 무인 택시다.
하늘을 나는 자동차란 더이상 공상 과학의 허황된 편린이 아니다.

최근 두바이에서 정부의 적극적인 지원에 힘입어 드론 택시(PAV)가 시범운영을 가졌다고 한다. 비행고도는 900m로 설계된 PAV는 두바이의 상징 버즈칼리파 위로 항공운행을 실시했다. 최대 적재 중량이 100㎏에 이르는 PAV는 무인으로 조정된다.

운행방법은 승객이 기내 태블릿에 목적지를 입력, 입력된 데이터에 기인해 자동으로 운항한다.

PAV는 타원형 몸체로 전 방위적으로 뻗은 4개 다리에 전동 프로펠러가 2개씩 총 8개가 달려있다. 평균 시속은 100㎞고 최고 시속은 160㎞에 이른다.

PAV는 에어 택시를 포함해 미래형 개인 운송수단으로 각광받고 있다. 각 개인이 출발 지점부터 도착지까지 지상과 공중의 연계된 교통망을 활용, 이동할 수 있는 차세대 교통수단으로 떠오른다.

우리나라에서도 내년도 PAV 관련 정부사업비가 약 410억 원으로 확대될 예정이다. 소재ㆍ전자ㆍ자동차ㆍ항공 산업이 융합한 초연결 기술이 상용화를 앞두고 있다.

◆드론, 동전의 양면일까

미국 공군의 무인정찰기 또한 드론이다. 버락 오바마 전 미국 대통령 재임 기간 중에 미군은 전투용 드론으로 1천여 회의 암살 작전을 수행했다. 작전으로 3천여 명에 가까운 살해가 이뤄졌다.

최근 베네수엘라 군 관련 행사에서 폭발물이 부착된 드론이 베네수엘라 대통령을 암살하려는 시도가 있었던 것으로 알려졌다. 영국의 한 일간지는 범행에 사용한 드론은 전투용이 아닌 사진 촬영 전문 드론이라고 밝혔다.

극단주의 무장단체 이슬람 국가 역시 드론을 활한 테러를 자행한 바 있다. 이슬람 무장단체가 드론을 이용한 테러를 자행한 사건은 빈번하다. 폭약을 탑재한 드론으로 자신들을 위협하는 이라크 치안 부대 같은 시설에 투하, 자폭시키는 방법을 차용해왔다.

이에 이라크 치안 부대는 이 같은 살상 드론에 대처할 수 있는 드론디펜더(전파방해총)를 배치 중이라고 한다. 드론디펜더를 통해 살상 드론 수십 대를 격파했다.

이밖에도 2015년 일본 정부의 시책을 반대하는 한 남성이 방사능 지역의 모래를 총리 공간에 투하한 사건이 발생했다. 드론은 재래식 무기에 비해 가격이 월등히 저렴하다.

살상 능력은 떨어지지만 단번에 수천 대를 띄울 수 있는 전술적 측면을 지님과 동시 활용방법에 따라 치명적 살인무기로 전락할 수 있다.

‘드론은 가난한 자들의 첨단무기’라는 무시무시한 슬로건이 공염불이 아니라는 현실적 사례다.

◆전문가가 본 드론의 미래는

지역 정보통신기술(ICT) 솔루션 개발 업체인 이호동 iGIS 대표는 “드론을 지리정보시스템 기반으로 하는 ICT 솔루션 개발과 연계하고 이를 통한 활용도를 높일 수 있다면 고객가치 확대와 공간정보화라는 두 마리 토끼를 잡을 수 있을 것”이라고 전망했다.

이 대표는 모든 산업을 막론하고 (드론)비행에서 얻어진 자료(동영상, 사진)를 통합관제센터로 송출하면, 업무시스템을 이용해 빅데이터 수집과 정확한 분석이 가능하다고 설명했다.

드론을 수집된 각종 자료를 구글이나, 다음 맵 등과 연계, 이를 활용한 앱이 개발될 수 있다면 정확한 모바일 지리정보시스템과 도시가스 관제 시스템 도입이 상용화될 수 있다고 말했다.

IT전문가들은 2025년을 기점으로 약 17만 명의 드론전문가가 탄생할 것이라 기대하고 있다. 실제 국가자격증으로 분류되는 ‘드론자격증’은 미래 산업 육성의 또 다른 먹거리로 주목받고 있는 현실이다.

글·사진=군월드 IT 사업팀
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