드론(1), 알아보기

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4차산업혁명 일자리

제4차 산업혁명 시대로 들어선 미래에 주축이 될 것으로 생각되는 분야 중 하나가 드론(Dron), 즉 무인기다. ‘낮게 웅웅거리는 소리’를 뜻하는 ‘드론’은 벌이 웅웅대며 날아다니는 소리를 따라 붙여진 이름이다. 영어 사전에서는 드론을 ‘수벌’ 또는 ‘윙하는 낮은 소리’라고 표기된다. 일정한 소리를 지속한다는 의미를 가진 음악용어로 설명하는 사전도 있다.

드론은 기본적으로 무인으로 움직이는 사물을 말한다.

그러므로 드론은 지상, 수중, 하늘에서 움직이는 것을 총괄하기도 한다. 그러나 일반적으로 드론이라면, UAV sytem(unmanned Aerial Vehicle/Uninhabited Aerial Vehicle) 또는 무인비행체를 의미하는데 일반적으로 조종사가 탑승하지 않은 상태에서 지상에서의 원격조종 또는 사전에 입력된 프로그램에 따라 또는 비행체 스스로 주위환경을 인식하고 판단하여 자율적으로 비행하는 비행체 또는 이러한 기능의 일부나 전부를 가진 비행체계를 말한다. 여기에서 무인항공기는 단순히 지상으로부터 무선에 의해 원격으로 비행하는 무인비행체를 말하며 항공용 드론은 사전 입력된 프로그램에 따라 비행하는 무인비행체를 말한다. 법적으로 무인항공기는 항공기에 조종사가 탑승하지 않고 자동 또는 원격으로 비행이 가능하며 1회용 또는 회수할 수 있어야 한다고 정의한다.

 

비행체의 규모로 특성을 정하기도 하는데 150㎏ 이상은 무인항공기, 미만은 무인항공장치라고 부르며 흔히 부르는 드론은 후자에 속한다. 그러나 항공으로만 생각하면 무게 25g의 초소형부터 무게 12,000kg에 40시간 이상의 체공 성능을 지닌 대형까지 존재한다.

 

<군사용 해제>

드론이 제4차 산업혁명의 총화로 등장할 수 있게 된 배경에는 국방상 규제가 해제되었기 때문이다. 드론이 하늘을 난다는 것은 여러 가지 보안상 문제점을 노출시킬 수 있으므로 각국에서 규제 일변도였고 허가 분야도 취미생활 정도의 사진 찍는 등 가벼운 용도로만 국한되었다.

특히 미 연방항공국(FAA)은 취미생활을 넘어서는 영리 활동에 드론을 투입하는데 대해 엄격한 규제를 가왔다. 부동산거래는 물론 농업 활동에 이르기까지 드론을 활용하려면 미정부의 엄격한 절차를 통해 허가를 받아야 했는데 이 규제가 풀린 것이다.

이같은 해제는 드론의 기술이 획기적으로 개발되었기 때문이다. 2010년 AFP통신은 「아이폰으로 조작하는 소형 헬리콥터 등장」에서 다음과 같이 보도했다.

 

‘AR드론은 무선 LAN울 거쳐 아이폰과 아이팟 터치로 조종할 수 있는 네 개의 프로펠러를 가진 소형 헬리콥터다. 아이폰과 아이팟 터치의 가속도 센서를 사용해서 조종한다. 무게가 겨우 300그램 정도인 AR드론에는 비디오카메라가 탑재되어 있어 조종석에서 본 장면을 스트리밍 재생할 수 있다.’

 

아이폰 앱을 사용하면 간단히 날리고 조작할 수 있으며 손쉽게 공중 촬영이 가능하다는 뜻이다. 그때까지 군사기술이란 이미지가 강했던 드론을 누구나 친근하게 사용할 수 있다는 내용으로 2015년 3월 20일 비즈니스정보사이트 <위즈덤>이 다음과 같이 쓰고 있다.

 

‘고도의 드론 기술을 민간 서비스에 활용하자는 이야기는 예전부터 있었다. 그러나 군사 드론은 고정날개형이 주류로 이착륙에 넓은 공간이 필요해 민간에서 활용하기 어려웠다. 그러던 중 2007년경 등장한 쿼드콥터는 이런 상황에 큰 변화를 가져왔다. 네 개의 로터를 가진 소형 헬리콥터는 수직 이착륙할 수 있고 일반 가정의 현관 앞에서도 이착륙할 수 있다. 또한 공중에서도 정지할 수 있는 높은 조작성도 주목을 받았다.’

 

쿼드콥터는 네 개의 로터(회전날개)를 회전시켜 비행하는 무선조종헬리콥터다.

당시에도 일반 헬리콥터와 마찬가지인 싱글콥터가 원격조정으로 공중촬영, 농약살포, 구조 활동 등 산업분야에서 활용되었지만 조종이 어렵고 초보자가 다루기 힘들었다. 그러나 쿼드콥터는 동시에 균형을 맞추면서 로터를 회전시켜 전후좌우, 360도는 물론 상승과 하강비행도 가능하며 높은 안정성 및 조종도 어렵지 않았다.

헬리콥터 형태의 드론은 프로펠러의 수에 따라 분류하는데 싱글콥터 즉 메인로터인 회전날개가 양력과 추력을 만들고 작은 테일로터가 메인로터의 반회전토크를 상쇄시키면서 비행한다. 밸런스 확보와 로터 두 개의 회전수 조정 등은 상당한 고도의 테크닉이 필요하다.

그러나 드론은 프로펠러를 여러 개 장착할 수 있는데 프로펠러가 3개면 트라이콥터(tri-copter), 4개는 쿼드콥터(quad-copter), 6개는 헥사콥터(hexa-copter), 8개는 옥타콥터(octa-copter)다. 기체 크기와 상관없이 여러 개의 프로펠러를 접목하면 공중비행의 모든 작동이 가능하다.

이는 멀티콥터인 드론으로 하여금 전후좌우 각각 회전방향이 다르게 조절하고 프로펠러의 회전속도 역시 각각 조절할 수 있기 때문이다. 프로펠러의 회전방향은 각각 다르게 만들면 이러한 회전 차이가 기체의 역회전을 상쇄해서 호버링(공중정지)을 가능케 한다. 또한 여러 개의 프로펠러 회전수를 자이로 센서가 제어하면서 드론을 안정시킨다.

드론의 구조는 단순하다.

각 프로펠러에 엔진에 해당하는 전기 모터가 하나씩 연결돼 있고, 이 모터의 회전수에 따라 드론의 움직임이 달라진다. 모든 모터의 출력을 똑같이 높이면 수직 상승하고, 뒤쪽 모터의 출력을 높이면 앞으로 나간다. 드론의 중앙부는 각종 센서와 컴퓨터로 가득한데 기본적으로 균형을 유지해주는 자이로, 가속도계, 내비게이션, 초음파 센서, 적외선 센서는 물론 각 센서에서 들어오는 정보를 처리할 소프트웨어와 이를 가동하는 프로세서도 포함된다. 여기에 원격조종을 위한 무선통신 기능까지 포함되므로 드론은 항공기보다는 '컴퓨터가 내장된 스마트폰'으로 말하기도 한다. 현재 IT 산업의 대표 제품인 스마트폰과 비슷한 기술이 사용되기 때문이다.

 

특히 GPS와 컴퍼스모듈(방위자석)의 탑재로 자율주행이 보다 원활해지자 드론이 갖고 있던 모든 기술적 제한은 사라진다. GPS 탐지 유닛을 통해 GPS 위성이 보내온 전파를 수신, 현재 위치를 인식하고 동시에 컴퍼스모듈로 기체 정면이 어느 방위를 향하고 있는지를 판단한다. 이런 정보를 바탕으로 기체의 현재 위치를 추정하면서 미리 지정한 비행 루트를 따라 자율비행할 수 있다. 여기에 초음파 레이저, 카메라 등을 장치하면 하늘을 나는 최신 IT기술의 집합체가 된다.

쿼드콥터의 등장으로 그동안 제기되었던 문제점들이 일거에 해소되자 결국 2016년 미국은 업계의 줄기찬 요청에 굴복하여 드론의 택배활동을 허용했다. 물론 미국의 경우 드론에 아직은 여러 가지 제한 조건이 있는 것은 사실이다. 드론 조종사들은 드론을 직접 볼 수 있도록 시야선(visual line of sight)을 확보해야 하며, 드론 조종에 직접 참여하지 않는 사람들의 머리 위로 드론을 날려서는 안 된다.

고도, 속도 등 운행 관련 제한 사항도 지켜야 한다. 지표면 기준 최고 속도는 시속 100 마일(87노트, 시속161 km), 최고 고도는 지표면에서 400피트(122m)다. 만약 고도가 400피트 이상이면 반드시 건축 구조물로부터 400피트 이내에 있어야 한다.

 

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이런 조건을 충족시키면 드론이 낮 시간에 25kg 미만의 물건 배달이 가능하다.

한마디로 상업용 드론 운행은 낮 시간에만 가능하다는 뜻이다.

그러나 충돌 방지용 등(燈)이 달린 드론은 일출 전 30분과 일몰 후 30분 동안 운행을 연장할 수 있다. 또한 무인기 조종사는 만16세 이상이어야 하며, 무인항공기를 조종할 수 있는 원격 조종사 면허를 본인이 보유하고 있거나 혹은 그런 면허를 보유한 이로부터 직접 감독을 받아야만 한다.

이 조처가 파격적인 것은 허가 없이 상업용 드론 운행이 가능하기 때문이다.

FAA로부터 감독자 권한을 승인받은 사람이 있으면, 기업은 물론 농업 현장, 정부 기관, 연구소 등에 이르기까지 허가 없이 드론을 운행할 수 있다. 이를 ‘누구든지 더 싸고(cheaper), 빠르게(faster) 드론을 운행할 수 있게 됐다’고 말한다. 이 조처로 ‘보안 분야’, ‘미디어 분야’, ‘보험 분야’, ‘통신 분야’ 등 뒤를 이어 노동력을 대체하는 분야에도 침투가 가능하다.