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[문병도의 톡톡 생활과학] 공격·감시에서 농사·레저까지 '척척' ...집집마다 드론 날리는 시대 열린다

  • 문병도 기자
  • 2016-10-27 11:15:41
  • 바이오&ICT
일본이 2018년 조종자가 볼 수 없는 비(非) 가사권에서도 드론 비행을 허용, 섬이나 산간 지역에서 드론 택배의 길을 열 것으로 기대되고 있다.
2018년부터 일본의 섬이나 산간지역에 드론이 택배 물품을 배달하는 시대가 열리게 될 전망이다.

국토교통성은 최근 조종자가 볼 수 없는 곳에서도 소형 무인 비행기(드론)를 비행시킬 수 있도록 새로운 허가 기준을 만들기로 했다. 일본 정부는 섬이나 산간 등 선박이나 자동차로 배달할 경우 시간과 비용이 많이 드는 지역에 드론 택배를 허용할 계획이다. 낙도 등 지역에 드론 택배가 허용되면 인터넷 등에서 구매한 상품을 빠르게 받아 볼 수 있다. 재해 등 위기 상황에서 약이나 식료품 등의 물자를 드론으로 보내는 것도 가능해진다. 인터넷통신판매 회사인 라쿠텐은 목적지에 화물을 내려 놓고 자동으로 귀환하는 드론을 이미 개발했다.

드론은 무인 항공기 또는 무인 비행체를 뜻한다. 화석 연료나 전기를 동력을 사용하는 엔진 및 모터가 있어야 하며 조종하는 사람이 타고 있지 않아야 한다.

드론은 구동 형태에 따라 날개가 기체에 수평으로 붙어 있는 고정익 형과 헬리콥터와 같이 로터(회전 날개)를 이용하는 회전익 형, 로터를 기울일 수 있는 틸트로터(혼합형)로 나뉜다. 회전익은 단일로터와 로터가 2개 이상인 멀티로터로 나뉜다. 안정적으로 비행하기 위해서는 최소한 4개의 모터가 필요하며, 로터가 6개 혹은 8개 달린 헥사로터, 옥타로터도 있다. 일반 비행기처럼 생긴 고정익 형은 고정된 날개에서 발생하는 양력으로 비행한다. 장거리 비행이 필요한 군사 분야와 산업시설 점검 등의 분야에 사용된다. 이착륙을 위해 활주로가 필요하고 고해상도 항공 촬영이 힘든 것은 단점. 회전익은 어느 방향으로도 비행할 수 있으며 좁은 공간에서 정교한 비행이 가능해 수색 및 구조, 산불 감시, 소형 물품 배달, 동영상 촬영 등에 이용된다. 반면 적재 중량이 작고 통상 30분 이내로 비행이 제한된다. 혼합형은 수직 상태에서는 헬기처럼 수직 이착륙이 가능하고, 수평 상태에서는 고속으로 비행한다. 비행 능력이 우수해 군용, 감시 장치, 통신중계용으로 쓴다.

드론이란 명칭은 2가지 설이 있다. 수벌(Drone Bee)이 윙윙 거리는 소리와 유사하다고 해서 드론이 됐다는 설과 1930년대 초 영국에서 포격 연습용으로 개발한 무인 비행체 ‘DH-82 Queen Bee(여왕벌)’를 여왕에 대한 존경의 의미로 수벌로 바꿔 부르게 됐다는 설이다.

드론은 100여 년 전 군사용으로 개발돼, 오랜 기간 비약적인 발전을 거듭해 왔다.

드론은 1차 세계대전 당시인 1910년대에 연구가 시작됐다. 군사용 드론의 최초 이론가는 당시 최고의 발명가 니콜라 테슬라다. 1915년, 니콜라 테슬라는 무인 비행체들이 적들과 교전을 벌이는 드론 함대를 상상했다. 원격 조정이 가능한 무인항공기를 만들어 조종사들의 인명 피해를 줄이겠다는 생각에서다. 하지만 당시에는 공기 마찰에 의한 열 배출과 고속 회전을 버텨줄 베어링 기술이 부족해 주목받지 못했다.

최초의 군사용 드론으로 볼 수 있는 비행체는 미국이 개발한 ‘스페리에어리얼토페도’다. 1917년 ‘스페리에어리얼토페도’는 100㎏이 넘는 폭탄을 싣고 비행하는 임무를 수행하기도 했다. 1차 세계 대전이 끝날 무렵인 1918년 미국은 나무로 만든 일회용 무인기를 개발했다. 80km를 날아가 동체 폭탄으로 목표물을 타격하는 ‘케터링 버그’다. 현재 드론의 실질적 원조로 보는 비행체는 1930년대 초 영국에서 개발된 ‘DH-82 퀸비’다. 최초의 재사용 가능한 드론이었으며 포격용 타깃으로 400대 가량 생산됐다.

1939년 시작된 제2차 세계대전에서 최초의 무선 조종 드론이 대량으로 생산됐다. 최고 시속 137㎞로 날 수 있는 ‘라디오플레인’은 전쟁이 끝날 때까지 무려 1만 5,000대 이상이 만들어졌다. 나치 독일의 ‘V-1’은 영국을 공격해서 900여 명의 사망자와 3만 5,000명의 부상자를 만들기도 했다.

1951년 미국에 의해 개발된 ‘라이언파이어비’는 최초의 제트 엔진 드론으로 대량 생산된 표적기다. 1973년 발발한 욤키푸르 전쟁(제4차 중동전쟁)에서 이스라엘 군이 미국의 ‘라이언파이어비’를 이집트군 상공으로 띄워 이스라엘 전투기로 오인한 이집트 군의 대공포 사격을 유도했고, 대공포 탄약이 소진된 이집트 군을 이스라엘 전투기들이 공격, 큰 성과를 거뒀다. 1989년 미국의 이스라엘 이민자 에이브러햄 카렘은 ‘Gnat-750’을 개발했다. ‘Gnat-750’은 50시간 이상 연속비행시간을 달성해 군 관계자의 큰 관심을 끌었다. ‘MQ-1프레데터’는 ‘Gnat-750’의 차세대 버전이다.

이후 드론은 비약적인 발전을 거듭하며 정찰용 드론에서 공격용으로 진화했고, 고고도 비행체가 개발되기에 이르렀다.
대전차 헬파이어 미사일로 무장한 ‘MQ-1프레데터’가 작전을 벌이고 있다. 처음에는 정찰용 카메라만 달았지만 이후 무기를 장착해, 2001년 아프간 공격에 투입된데 이어 2003년 이라크 공습에서 기계화 부대를 공격했다.
1994년 ‘MQ-1 프레데터’가 모습을 드러냈다. ‘MQ-1 프레데터’는 1995년부터 운용되기 시작했다. 2001년에는 아프가니스탄에 투입됐고 이후 코소보, 보스니아, 이라크 등 분쟁지역에서 활약했다. 1998년 개발된 ‘RQ-4B 글로벌 호크’는 전체 길이 14.5m, 너비 40m로 현재 무인기 중 최대 크기를 자랑한다. 프레데터의 공격 기능을 2배로 늘린 ‘MQ-9 리퍼’는 놀라운 성능을 가졌다. 2001년 개발된 리퍼는 14시간 장시간 15㎞의 고고도 체공을 하고 최대 이륙 중량이 4,7톤에 이른다. 2007년 개발된 ‘RQ-170 센티넬’은 스텔스 기능을 갖추고 정찰 활동을 한다. 오사마 빈 라덴 사살작전 때 백악관에 영상을 실시간 중계하며 큰 역할을 했다.

현재 인공 지능을 탑재해 스스로 작전을 수행하는 드론까지 개발된 상태다. 또한 아주 작은 스파이 드론으로 감시와 정찰을 하며 전쟁무기의 페러다임을 바꾸고 있다.

드론은 지상군을 투입하는 것보다 효율적이며 비용이 적게 든다. 또한 위험 부담이 적으며 목표물을 정밀 타격할 수도 있다. 지난 2009년 버락 오바마 대통령 집권 이후 지금까지 7년여 동안 파키스탄에서만 총 403건의 ‘드론 작전’으로 3,600여 명의 사망자가 발생했다.

현재 시장규모를 본다면 군사용 드론 시장이 90%를 차지하고 있다. 최근에는 드론이 전쟁 뿐 아니라 상업적으로도 활발하게 쓰이고 있다.

DHL은 ‘파슬콥터’라는 드론을 만들어 2014년 9월에는 12km 떨어진 섬까지 배달하는 데 성공했다. 도미노피자는 ‘도미노콥’을 통해 드론을 통한 피자 배달 사업에 뛰어들었고 소니 역시 로봇 기업 ZMP와 공동으로 산업용 드론 업체 ‘에어로센스’를 설립, 차나 배가 들어갈 수 없는 장소에 고성능 드론을 이용해 의약품 및 통신기기 등을 운송할 예정이다.

아마존이 시험중인 드론 택배 ‘프라임에어’. GPS를 이용해 자율적으로 움직이는 드론으로 2.3㎏의 물건을 싣고 16㎞ 지점까지 30분 이내에 배송하는 것이 목표다.
아마존 역시 2013년 12월 드론을 통한 물류 배송 ‘프라임에어’를 선보이며 드론 물류 배송에 적극 나서고 있다.

환경보호를 위해 드론을 활용하는 사례도 나왔다. 세계자연기금(WWF)은 남아프리카에서 드론을 활용해 코끼리와 코뿔소 밀렵 행위를 감시하고 있다. 인도네시아는 오랑우탄 서식지 연구에 활용하며 불법 어획 감시, 알래스카 빙하, 고래 관찰 등에도 드론을 쓴다.

드론은 보건·의료 분야에서 사용되고 있다. 지난 17일 UPS와 세계백신면역연합, 그리고 집라인(Zipline)은 아프리카의 르완다에서 드론을 이용한 혈액 운송 사업을 시작했다. 1.5㎏의 혈액을 최대 150건씩 30분내에 르완다의 서부지역에 위치한 21개 수혈시설에 배송한다. 드론은 악천후에도 왕복 150km까지 이동할 수 있다. 마다가스카르에선 미국 스토니브룩대학 연구팀이 자동 운전 드론을 이용해 혈액이나 배설물 등 의료용 샘플을 운송하고 있다. 이 샘플은 결핵 테스트 등에 쓰인다.

농업부문에서도 드론이 떴다. 일본에서는 전체 농경지 중 40%에서 야마하가 만든 드론으로 비료와 살충제를 뿌린다. 야마하는 1987년부터 무인 헬기를 판매하고 있다. 우리나라에도 약 100여대가 수입돼 소나무 방재나 영농작업에 쓰인다. 프랑스의 와이너리는 포도의 질병을 관리하기 위해 드론 이용을 추진 중이다.

드라마나 영화 제작은 물론 스포츠 중계에도 드론이 투입된다. 개인이 사용하는 레저용 드론도 속속 등장하고 있다. 일반인에게 시각적 한계를 극복하는 경험을 주기 때문에, ‘1인 1드론’ 시대가 머지 않았다는 분석이다..

드론을 상업적으로 활용하는 것은 더욱 탄력을 받을 전망이다. 중국 최대 드론업체인 DJI는 매출이 지난해 1조원이 넘는다. DJI는 세계 상업용 드론 시장점유율의 70%를 차지하며 2위는 프랑스 패럿, 3위는 중국 샤오미다. 미국의 컨설팅사‘틸그룹에 따르면 세계 드론 시장규모는 2014년 64억 달러(약 7조 2,00억원)에서 2023년 115억 달러(약 13조원) 규모로 커질 것으로 전망된다.

각국은 관련 규정을 정비하며 드론 산업 띄우기에 나섰다.

미국 교통부 산하 연방항공청(FAA)은 지난 8월 29일 드론 규정을 신설, ‘상업용 드론’을 사실상 전면 허용했다. FAA는 이로 인해 내년엔 상업용 드론 60만 개가 미국 상공을 날 것이라고 전망했다. 유럽연합(EU)은 ‘비전 2020’이라는 이름으로 드론 산업 육성 정책을 2014년 9월부터 시행하고 있다. 우리 정부는 지난 1월 드론을 ‘국토교통 7대 신산업’으로 지정, 2025년까지 세계 시장점유율 10%를 목표로 드론 기업 650개를 육성할 계획이다.

하지만 우리 무인기 산업은 각종 규제로 발목이 잡혀 있다. 현행법상 무인기 운영범위는 150미터 고도 이내 육안으로 식별이 가능한 범위로 묶여있고 서울시 대부분 상공이 비행금지 구역이다.
항우연 관계자가 태양광 드론(EAV-3)를 전남 고흥항공센터에서 이륙시키고 있다. 이 태양광 드론은 18.5㎞ 성층권에서 90분간 비행하는데 성공했다.
더욱이 항공우주연구원이 개발한 무인 태양광 드론이 세계 3번째로 성층권을 비행하는 데 성공했지만 지금은 창고 신세를 지고 있다. 배터리 효율만 개선된다면 성층권에 계속 머무르면서 불법 조업 외국 어선과 해양 오염, 산불 등을 감시하는 데 활용될 전망이었는데, 정부 지원 중단으로 후속 개발이 멈췄다. 항우연은 또 세계 두 번째로 틸트로터 기술이 적용된 무인기를 개발했다. 틸트로터 드론은 헬리콥터보다 2배 이상 빠른 시속 240㎞ 속도로 지상 4.5㎞에서 비행할 수 있어 넓은 지역의 감시, 정찰에 좋다. /문병도기자 do@sedaily.com


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