드론은 제4차 산업혁명의 핵심기술은 아니지만 주요한 응용기술로 각광 받고 있다. 과거에 항공촬영과 취미활동에 주로 이용되었던 드론은 건축물의 측량, 화재 진압, 인명구조, 태풍으로 인한 홍수피해탐지 등으로 그 활용범위를 넓혀하고 있다. 소형 드론의 가격이 3만원 정도로 저렴해지면서 어린이용 완구로도 꾸준한 인기를 얻고 있다. 필자는 지난 주 고양시 킨텍스에게 개최된 '로보유니버스 & K드론' 전시회에 다녀왔다. 이 글에서는 각종 전시회에서 소개된 최신 기술을 소개하며, 한국에서 진행 중인 드론의 진화 과정에 대하여 살펴보기로 한다.

지속적으로 넓혀가는 드론의 응용분야

SK텔레콤이 제작한 드론과 소방관용 바디캠이 등장하는 광고를 보면, 드론은 이미 소방분야에서 안전인프라를 강화하는데 일조하고 있다. 최근의 드론은 지휘본부를 하던 역할에서 벗어나 직접 화염속으로 들어가 소화액이나 소화가루를 투여한다. 화기가 강할 경우에는 소방관이 방화복을 입어도 열기를 견디기 쉽지 않고, 고열에 허파가 손상된다. 만약 드론이 공중이나 파손된 유리창을 통하여 소화액을 투입한다면 불길을 제압하거나 추가적으로 인명을 구할 수도 있다.

KT는 이미 전송률이 높은 5G 통신기술을 활용한 수색구조용 드론을 각종 전시회에서 선보이고 있다. 경포해수욕장은 이미 조난자를 수색하고 구명튜브를 투여하는 드론을 운영하기도 했다. 드론은 사람의 접근이 쉽지 않은 곳에서는 적외선카메라로 조난자를 보다 쉽게 탐지할 뿐만 아니라, 조난자에게 구호용품이나 생존물품을 추가로 제공할 수도 있다. 한국의 농가들은 기존에는 5천만원에 가까운 소형 헬리콥터를 이용하여 농약을 살포했지만, 최근에는 천만원 이하의 가격에 판매되는 농약살포 드론을 활용하여 농촌의 구인란에 대처하고 있다.

전통적인 헬기에서는 꼬리날개가 30% 정도의 양력을 감소시켰다고 한다. 최근에 개발된 일부 드론은 꼬리 날개 없이 로터 부분의 이중 날개만으로 안정성을 확보하며, 동력의 낭비를 줄이면서도 효율적으로 물자를 수송한다. 군용으로 활용 예정인 드론은 수륙양용으로 개발되기도 하며, 높은 방수기능과 내구성을 가지도록 설계되었다.

드론이 아직 군사작전에 광범위하게 활용되지는 않지만 적어도 가상현실로 진행되는 예비군훈련에서는 SW설정만으로 가상의 드론이 투입되어 부대원들에게 전장의 상황을 알려주고, 부상병에게 구조로봇의 투입여부를 판단하도록 할 수 있다.

비행중인 다른 드론을 탐지하고, 조정기를 가진 사람의 현재 위치까지 파악하는 드론도 개발되었다. 적군의 드론이 비행금지구역을 비행하거나 불법적인 촬영에 활용될 수 있기 때문이다. 해외에서는 드론이 그물을 투하하여 불법비행중인 드론을 포획하는 장비도 개발되었다. 일부 팔레스타인인들은 최근 불을 붙인 연을 이스라엘측으로 날리는 화공을 벌이고 있는데, 이스라엘은 드론을 이용하여 500개 이상의 연을 공중에서 포획하였다.

최근에는 드론이 광고산업에도 적극적으로 활용된다. 코카콜라는 2014년 싱가폴에서 건설노동자에게 드론으로 콜라를 배달하는 광고프로젝트를 진행하기도 하였고, 브라질의 '까마하리아 꼴롱보'는 남성복 광고에 드론을 이용하기도 했다. 평창올림픽에서는 수많은 드론이 밤하늘에 오륜기나 수호랑을 그려 세계인들에게 깊은 인상을 주었다. 그런데, 현재의 기술로 초당 30회 이상 회전하는 비행날개에 수많은 미세 LED를 탑재하면, 움직이는 홀로그램을 구현하는 것이 가능하다. 필자의 생각으로는 드론의 몸체가 아니라 날개에 수많은 LED를 직접 이식한다면, UFO나 다른 광고물을 홀로그램으로 허공에 구현하는 것이 가능하다고 본다. 이렇게 되면 밤하늘은 머지 않아 거대한 전광판 역할을 하게 된다.

드론의 충전문제와 장거리비행의 해결

드론의 가장 큰 문제 중 하나는 20분 이상 비행하기가 쉽지 않는 짧은 체공시간이다. 그런데, 배터리 교환문제는 무선충전드론으로 해결될 것으로 보인다. 국내 업체에서 개발한 무선충전패드는 패드로 날아온 드론을 자동으로 완전히 충전하여 추가적인 비행이 가능하도록 한다. 40분 정도 충전하면 방전된 드론은 다시 비행할 수 있다. 과거 파발제도를 두었던 것처럼 전국에 수많은 무선충전패드를 설치한다면 드론은 배터리를 충전하러 조종자에게 돌아오지 않고도 계속하여 추가적인 장거리 비행이 가능하다. 물론 가시거리에서 비행하여야 한다는 규제의 개선이 먼저 이루어져야 한다.

드론의 충전문제를 해결하는 또 다른 방법은 수소연료전지이다. 배터리와 10kg의 농약을 장착한 드론이 20분 정도 비행한다면, 수소연료전지를 탑재한 드론은 1시간 이상 비행이 가능하다. 아직 한국에는 수소자동차를 충전할 수소충전시설이 겨우 7개 정도이다. 관련 기술의 보급을 위하여 일본과 같이 넉넉한 수소충전시설이 먼저 확보되어야 한다.

기존의 드론이 시각센서만 장착하고 있었다면 최근의 드론은 자율주행자동차에 장착되는 라이다센서를 탑재하기 시작했다. 과거 한 자동차 모델은 밝은 대낮에 트레일러의 흰색을 차량이 아닌 다른 배경으로 착각하여 자동차사고를 키웠다. 그런데 드론에 라이다를 장착하면 시각센서가 작동하지 않아도 물체에 반사되어 돌아오는 파장을 분석하여 사물의 위치와 형태를 파악할 수 있다. 관련 기술이 적용되면 가시광선이 강력한 때나 한밤중에도 장애물을 보다 쉽게 파악할 수 있고, 미리 입력된 지형지물을 해석하며 비행할 수도 있다. 기존의 드론은 여러 장으로 촬영한 이미지를 시각적으로 해석하여 3차원 입체물의 구조를 추정했다. 그런데 라이다가 장착된 드론은 반사되어 돌아오는 신호를 해석하여 더욱 정교한 입체지도를 만들게 해준다.

일부 드론은 이미 GPS를 항법장치로 사용하고 있는데, 흐린 날은 GPS수신이 원활하지 못하다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 RTK장비와 같이 GPS 신호를 보강하여 드론에 전송하는 지상장비들도 개발되고 있다. 이러한 장비들을 사용하면 GPS수신이 어려운 계곡이나 터널, 실내에서도 드론의 정밀한 비행이 가능해진다.

어린이에게 더욱 친숙해지는 드론

이미 수년전 조립형드론이 출시되었지만 최근에는 이들 제품군들이 더욱 다양화되고 있다. 조립형 드론은 가격도 5만원대로 저렴하여 어린이들의 체험학습용으로 인기를 끌고 있다. 그동안 드론은 비행과 촬영이 가능한 장난감으로 인식 되었는데, 최근의 드론 제품은 땅위를 질주하는 레이싱카나 물위를 질주하는 후버크래프트처럼 개조되기도 한다.

필자의 흥미를 끈 어린이용 제품은 큐브형 드론이다. 세계적인 드론 제조사 DJI도 비행용 팔과 날개를 접을 수 있도록 설계한 ‘스마트' 시리즈를 출시한 바 있다. 큐브형 제품은 가동을 시작하면 정육면체의 4개면이 위로 펼쳐지면서 날개로 변환된다. 정육면체 큐브가 전체적으로 드론으로 변신하는데 트랜스포머 로봇을 연상시킨다. 드론 본체뿐만 아니라 드론조종기도 직육면체 형태로 접어서 쉽게 휴대하도록 설계되었다.

수년전 '에어블록'이란 기업은 자석식으로 여러 날개의 탈착이 가능한 드론을 출시했다. ‘플라이브릭스’는 레고 블록과 유사한 형태의 드론을 출시하기도 하였다. 레고블록으로 몸체가 만들어지거나 레고피규어를 탑재가능한 드론은 어린이들에게 꾸준한 인기를 얻고 있다.

드론축구대회는 드론에 대한 관심을 증폭시키는 e스포츠로 성장하고 있다. 드론축구대회는 해리포터 시리즈의 영화에 등장하는 퀴디치 경기와 유사한 경기로, 공격팀의 드론은 공중에 메달려 있는 작은 원형의 골대를 통과하며 득점하고, 방어팀은 공격팀의 골대 진입을 방해하는 게임이다. 모든 드론은 구형의 보호장구를 장착하지만 때로는 난폭한 태클로 상대방의 드론이 지상으로 추락하기도 한다.

12kg 이상의 상업용드론을 조종할 수 있는 초경량비행장치 비행자격조종증명 에 대한 관심도 증가하고 있다. 자격증 취득용 드론은 아직도 300만원대의 고가에 판매되고 있었다. 그런데, 최근에는 비행자격 검증을 위한 시뮬레이션 프로그램이 다수 개발되었다. 필자의 드론은 과거 나무에 걸리거나 물속에 추락한 적이 있다. 만약 시뮬레이션으로 조종연습을 하고, 고가의 드론을 조정한다면 기체손상으로 인한 피해를 줄일 수 있다.

X플레인11 등의 정밀한 비행시뮬레이션 프로그램은 요크나 러더, 쓰로틀조정기 등을 갖추면, 보잉과 에어버스의 최신 기종에 대한 조정훈련기능을 제공한다. 최근 출시되는 일부 전문가용 비행시뮬레이션 프로그램에는 전통적인 항공기 외에 드론과 같은 무인기를 추가하고 있다. 시뮬레이션 프로그램을 이용하면, 현실적인 규제와 달리 샌프란시스코의 골든게이트브리지 하단을 통과할 수 있고, 서울시 한강이북의 P-73 비행금지 공역도 비행할 수 있다. 머지않아 항공 시뮬레이션 프로그램과 드론용 조정기로 전세계 도시들을 방문하며 가상현실에서 여름휴가를 즐기는 사람들이 증가할 것이다.

중국의 이항은 지난 4월 무려 1,374대의 드론을 편대비행시키며 시안의 성벽형상을 밤하늘에 재현했고, 사람이 탑승하는 드론택시 개발도 지속하고 있다. 일본은 2020년 하계올림픽 개최 전까지 드론의 시야 밖 비행이 가능하도록 규제를 개선하고, 장거리 비행에 관한 연구를 강화하고 있다. 오늘도 주변국들은 ‘하늘 위의 4차산업혁명’ 라고 불리는 드론 관련 기술개발을 멈추지 않는다. 중국의 드론기술이 미국을 뛰어넘음을 명심하고 관련 기술 개발과 규제 개선을 게을리하지 않아야 할 것이다.

여정현

- 서울대학교 법과대학 졸업

- 대우그룹 회장비서실

- 안양대학교 평생교육원 강사

- (주)명정보기술 산호세법인 근무