4차산업혁명 - 드론

드론의 정의

드론의 산업적 중요성과 시장 규모는 날로 커지고 있다. 드론의 항공·통신·센서·소프트웨어 기술은 연관 분야로의 파급효과가 크다. 또 인공지능과 사물인터넷, 센서 등 4차 산업혁명의 공통 핵심기술을 적용하고 검증할 수 있는 최적의 테스트베드이기도 하다. 공현철 팀장은 인텔의 드론쇼를 예로 들며 “엔지니어만이 아니라 시나리오 작가, 안무가 등이 관여하면서 드론의 활용이 문화예술 분야로 확장되고 있다”고 말한 바 있다. 정부는 704억 원 규모의 국내 드론시장을 오는 2026년까지 4조1000억 원 규모로 키우고 세계 상위 5위권 기술 강국으로 도약하겠다는 로드맵을 제시했다. 이를 통해 오는 2025년까지 16만4000여개의 일자리를 창출할 계획이다.

드론의 개념

드론은 조종사가 비행체에 탑승하지 않고 지상에서 원격조정기나 사전 프로그램된 경로에 의해 자동 및 반자동 형식으로 비행하거나, 인공지능이 탑재되어 자체 환경판단에 따라 자율비행하는 ‘무인비행장치’를 말한다. 영국에서 만든 최초의 왕복 가능한 무인항공기는 ‘여왕벌(Queen Bee)’이다. 여왕벌은 무인표적기의 원조라고 할 수 있다. 이륙을 위해 바퀴를 달았고, 바다에서도 사용하기 위해 플로츠(浮遊, Floats)를 장착했다. 1935년 영국 해군 훈련에 초대 받은 미국의 윌리엄 스탠리 해군 제독은 영국해군이 퇴역한 훈련용 복엽기 ‘타이거 모스’를 개조, 원격조종으로 무인비행기를 띄워 놓고 격추시키는 장면을 관람하게 된다. 미국으로 돌아온 제독은 귀국 후 거의 쓸모없게 된 유인 비행기를 ‘표적기’로 개조하여 사용하면서 무인 비행체에 여왕벌(Queen Bee)에 대비되는 애칭으로 ‘수벌’이란 의미를 가진 ‘드론(Drone)’이라는 이름을 붙여 표적기로 사용하였다 한다. 이처럼 드론은 비행시 모터에서 나는 소리가 마치 벌이 날아다닐 때 윙윙거리는 것과 비슷해서 ‘드론(Drone)’이란 이름이 붙여졌다는 설도 있다. 드론은 처음엔 군사용 무인항공기로 개발됐다. 드론은 카메라, 센서, 통신시스템 등이 탑재돼 있으며, 25g부터 1200kg까지 무게와 크기도 다양하다. 드론은 공군의 미사일 폭격 연습 대상으로 쓰였는데, 점차 정찰기와 공격기로 용도가 확장됐다. 최근엔 고공 촬영과 배달 등으로 확대됐다. 이뿐 아니다. 값싼 키덜트(kidult : 어린이와 성인의 합성어로, '어린이 같은 어른'을 뜻한다) 제품으로 재탄생되어 개인도 부담없이 드론을 구매하는 시대를 맞이했다. 조종사가 탑승하지도 않고도 적군을 파악하고 폭격까지 가할 수 있다는 장점 덕분에, 미국은 2000년대 중반부터 드론을 군사용 무기로 적극 활용했다.

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드론의 발전단계

드론은 다음과 같은 단계를 거쳐 오늘에 이르렀다. 1세대 드론은 카메라와 짐벌(Gimbal : 하나의 축을 중심으로 물체가 회전할 수 있도록 만들어진 구조물)의 결합이다. 드론에 상∙하향 짐벌 마운트를 탑재하여, 송전탑을 포함한 에너지 시설점검, 화산폭발, 지진 등 재난 및 재해 대처에 활용되고 있다. 2세대 드론은 열감지, 다중분광, 적외선 카메라, 라이더(LIDER : 레이저를 발사하여 산란되거나 반사되는 레이저가 돌아오는 시간과 강도, 주파수의 변화, 편광 상태의 변화 등으로부터 측정 대상물의 거리와 농도, 속도, 형상 등 물리적 성질을 측정하는 기법 및 그 장치) 등 다양한 센서 탑재장치를 이용해 데이터 수집이 가능해졌다. 3세대 드론은 소프트웨어 기술과의 결합이다. 육지에서 측정하거나 비행기에서 측정하던 장비가 드론에 부착됨에 따라 보다 정밀한 공간정보를 얻을 수 있고, 이에 드론과 연계한 다양한 소프트웨어의 결합으로 고도화된 콘텐츠가 개발되고 있어 다양한 분야에 활용되고 있다.

드론을 구성하는 기술

드론을 구성하는 기술은 정밀측위기술, 항법기술, 자세제어기술, 그리고 영상처리기술 등 네 가지로 나눌 수 있다. 정밀측위기술은 GPS를 이용해 정확한 위치를 측정하는 기술, 가속도, 각속도, 지자계, 기압계 등 다양한 센서 기술을 포함한다. 항법기술은 영상, GPS, 관성항법, 인공지능 등을 이용해 출발 지점에서 목표 지점으로 자동으로 이동하는 기술을 말한다. 자세제어기술은 항법기술로부터 나온 경로를 따라 비행하면서 비행체의 안정성을 유지하는 소프트웨어 기술을 말한다. 그리고 영상처리기술은 카메라에서 얻어진 정보를 저장하고 컴퓨터 비전기술을 이용해 유용한 정보를 추출하는 기술을 말한다. 국내 드론산업의 기술수준은 국토교통부 자료에 따르면, 군수는 세계 최고인 미국의 85%수준, 민수(소형)는 세계 최고 수준 대비 65%수준이며, 소형 드론의 프레임, 모뎀, 모터, GPS부품 경쟁력은 세계 최고 수준 대비 42~74% 수준, 항법장치의 경우 제어 소프트웨어, 핵심 센서 전문 업체가 없는 실정이며, 반도체(AP), 배터리, 디스플레이, 일부 소프트웨어는 세계적 수준으로 잠재력을 보유하고 있는 것으로 나타났다. 국내 드론 운영 현황(2017년)은 장치 신고대수는 3735대, 사용사업 업체 수는 1459개, 조종자격 취득자수는 3736명으로 제시되고 있다.