드론(6) : 농업ㆍ 공ㆍ산업 분야

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③ 농업분야

드론이 농업분야에서 두각을 보이는 곳은 중국, 미국 등 대규모 농작물을 경작하는 곳이다. 대형 경작지를 위한 농약 살포를 위해 현재 농업용 헬기를 활용하는데 농업용 헬기는 조종도 어렵고 연료가 많이 소모되어 부담이 되는 것은 물론 사고가 자주 발생한다.

통계에 따르면 미국 내 옥수수·콩·목화밭에 뿌리는 농약의 양이 매년 14억 kg이 넘는데 드론은 기존 농업용 헬기의 5분의 1 정도로 저렴한 것은 물론 조종도 간단해 농민들이 직접 활용할 수도 있다. 더불어 살포자가 농약을 살포할 때 농약에서 나오는 해로운 물질을 직접적으로 마셔야 하는 문제점도 해결된다.

농사에서 드론을 활용할 수 있는 분야는, 크게 두 가지다.

우선 드론은 비료, 농약 살포 등 직접적으로 농사 작황에 관련되는 일을 수행할 수 있다. 두 번째는 ‘관리’로 드론을 활용해 실시간으로 작물들의 상태를 확인하여 생산관리를 도울 수 있다.

 

비행모드는 크게 세 가지로, ‘자동모드’, ‘반자동모드’ 그리고 ‘수동모드’로 조종사가 원하는 데로 설정해서 살포 할 수 있다. 4,000에서 6,000 제곱미터 면적의 농지를 10분 만에 살포가 가능하고, 마이크로웨이브를 탑재해 지형을 실시간으로 센티미터 단위로 스캐닝해서 지형에 맞게 분사량을 조절해 분사한다.

물론 농업 분야에서 드론이 대형 농장에만 해당되는 것은 아니다.

한 예로 손이 많이 가는 과수원의 작물상태도 관리할 수 있다.

일반 카메라 외에 적외선 카메라와 온도 카메라를 장착시킨 드론은 나무 잎사귀 양, 나무에 달린 과일 수, 나무 온도, 병충해 등을 관찰한다. 그리고 중앙서버에 정보를 전달한 후 서버는 빅데이터 기반으로 드론에서 수집한 정보들을 분석해 과수원에 맞는 최적의 환경요건을 만들어낸다.

원격탐사 기술을 활용해 작물의 병해충 발생 여부와 작황도 미리 예측할 수 있다.

미국 캘리포니아 포도주 농장에서는 적외선 카메라를 장착한 드론을 소프트웨어와 결합해 육안으로 볼 수 없는 질병을 확인한다. 이를 통해 등급과 스트레스, 잎 호흡, 수율 등을 분석해 포도와 와인의 질을 개선하고 있다.

드론이 활약할 분야로 수산업도 있다. 길이 1.5㎞에 이르는 그물을 둘러쳐서 고등어 등을 잡는 선망어업의 경우 드론을 활용하면 조업 효율을 훨씬 높일 수 있다. 6척이 선단을 이뤄 조업하는 선망어업은 어선들이 호흡을 맞춰서 제때 그물을 둥글게 설치하는 것이 매우 중요하다. 현재는 어로장이 경험에 의존해 육안으로 다른 배들을 보면서 무전으로 이동위치와 방향 등을 지시하는데 드론으로 전체 선박의 위치와 움직임을 보면서 지시하면 그만큼 작업효율을 높여 짧은 시간에 더 많은 고기를 잡을 수 있다.

또한 현재 어선들은 물고기 떼를 찾기 위해 배에 달린 탐지기를 사용하는데 탐지범위가 좁다. 여러 대의 드론을 이용해 일정 범위 안의 사방에 소형 어군탐지기를 투하하면 훨씬 넓은 구역의 물고기 떼를 발견할 수 있다. 한마디로 어선들이 어군을 찾아서 헤매느라 소모하는 기름을 줄일 수 있다.

 

④ 공ㆍ산업 분야 활용

드론의 미래는 <프라이스워터하우스쿠퍼스(PwC)> 예측한 내용으로 보아도 알 수 있다. PwC는 2020년 드론을 이용해 연간 1,270억 달러 규모의 인건비를 절약할 수 있을 것이라고 발표했다. PwC는 가장 많은 인건비를 절감할 수 있는 분야로 사회 기반시설을 만드는 토목공사를 꼽았다. 토목공사 한 분야에서만 약 452억 달러의 인건비를 줄일 수 있을 것으로 예견했는데 드론이 공사 현장에서 시공 및 감리, 측량, 안전점검 등 다양하게 사용될 수 있기 때문이다.

사실 위험한 토목공사는 인간이 접근하기 어려운 부분이 많이 있다. 기존에는 해당 작업을 위해서 여러 전문가가 높은 곳에 올라 보거나 위험한 현장에 가까이 가 확인하는 것이 기본이다. 특히 교량 안전점검을 위해서는 높은 철골구조물을 직접 다녀야 한다. 그러나 드론을 이용하면 공중에서 이런 일들을 빠른 시간에 효율적으로 끝낼 수 있다.

드론으로 항공기 점검도 가능하다. 항공기 기체의 손상 부위를 드론으로 신속하게 찾아내는 기술로 항공기가 점검을 받느라 운항하지 못하는 시간을 최소한으로 줄일 수 있다. 모기 채집 기능이 있는 드론도 개발되었는데 말라리아처럼 모기를 통해 전염되는 질병을 연구하고 예방법을 찾기 위한 것이다.

하늘을 나는 드론은 기상천외한 아이디어를 제공한다.

드론이 나르는 자동차와 궤를 같이하므로 인간이 탈 수 있다는 것이다. 즉 화물 대신 인간을 태울 수 있다는 것으로 사람이 드론에 탑승한 뒤 기내에 있는 태블릿에 목적지를 입력하면 자동 운항하는 방식이다.

미국 플로리다 올랜도에서 2020년 플라잉카 공항 허브 계획을 발표했다. 현재 교통체증으로 악명 높은 올랜도국제공항과 비슷한 규모로 건설한다는 것이다. 뉴질랜드 정부는 아예 뉴질랜드 전역을 ‘플라잉카 시험장’으로 자처하고 나서 기업들의 시험비행을 적극 지원하고 있다.

미국은 차세대 연구개발(R&D) 예산 순위에서 미래 컴퓨팅 생태계 지원과 자율주행 및 자율비행 차량 인증기술을 우선으로 배정했다. R&D 우선순위가 자율주행과 자율비행 기술 개발이다. 이와 같이 모빌리티 산업에서 무인 기술이 주목받는 것은 전후방 효과가 큰 산업이기 때문이다.

세계에서 플라잉카 경쟁은 더욱 뜨겁다. 세계의 주력 자동차업체인 다임러와 포르쉐, 아우디, 도요타 등은 물론 보잉, 에어버스 등 항공기 제작업체, 구글 등 정보기술(IT) 기업과 항공 벤처기업 등 다양한 업종에서 플라잉카 산업에 뛰어들고 있다.

독일 다임러가 출자한 볼로콥터와 중국 이항도 2인승용 기체를 수십 미터 상공에서 비행에 성공했다. 이들의 상용화 목표도 2023〜2024년이다. 우버는 2023년 미국과 호주에서 무인 자율비행 즉 드론의 상용 서비스 사업을 시작한다고 발표했다.

일본 NEC와 이토추상사 등이 투자한 스카이드라이브도 2020년 시험 비행에 성공했다. 4m 상공에서 시속 150㎞로 4분 정도 날았다. 영국의 자산운용회사 베일리기퍼드가 투자한 릴리움도 5인승 시험비행에 성공하자 2025년 실용화에 나선다고 발표했다. 현대차도 2020년 5인승 플라잉카를 선보였다.

일부 전문가들은 자율주행 자동차보다 자율비행 즉 드론이 시장에 먼저 정착할 것으로 예측한다. 이와 같이 드론 플라잉카의 실용화가 빨라지는 것은 플라잉카의 여러 가지 장점 때문이다.

 

중국 개발 플라잉카

플라잉카는 전기를 동력으로 하고, 수직으로 이· 착륙한다. 전기차처럼 구조가 복잡하지 않고 전기차보다 저렴하게 제작할 수 있으며 헬리콥터보다 안전하다. 자율주행 자동차는 사람과 다른 차량, 교통신호, 차선을 인식하기 위해 여러 개의 센서와 고도로 훈련된 알고리즘이 필요하지만 자율비행은 하늘에는 장애물은 거의 없고 간단한 레이더로 감지된다.

무엇보다 드론의 덕목은 항공기술 영역과 달리 ‘분산전기 기술’이 가능하다는 점이다.

배터리 하나로 많은 모터들을 구동시킨다. 8개의 모터가 달린 플라잉카가 주로 개발되는데 하나의 모터가 꺼져도 다른 모터가 지속적으로 구동된다는 점이 기존 항공기와 큰 차이다. 안전과 소음문제도 거의 없으며 기존 항공기에서 활용하던 지상항법장치나 GPS보다 5세대(5G) 통신 기술에 의존하는 항법시스템도 이점이다.

탄소복합 재료의 혁명 역시 드론 개발에 유리하다. 탄소섬유의 등장과 함께 차체와 날개 등의 초경량화 기술이 비약적으로 발전했기 때문이다. 물론 장거리를 날기 위해선 장시간 사용할 수 있는 배터리가 필요하다. 적어도 400마일 정도의 주행거리가 목표인데 이는 서울에서 부산 정도 간단하게 이동할 수 있다는 것이다.

이에 착안한 것이 도시 항공택시다.

중국의 이항은 발빠르게 드론 택시 상용화에 착수했다. 2018년 개발한 EH216은 16개의 로터(회전날개)가 돌면서 기체를 하늘로 띄우고, 각 로터의 회전 속도를 달리해 전후좌우로 움직인다. 동력원은 배터리다. 최대 220㎏을 싣고 최고 시속 130㎞로 35㎞를 비행할 수 있으며 무인 조종이 기본이다. 이항은 도심항공모빌리티(UAM)의 가능성을 처음 제시한 기업이다. 참고적으로 세계 드론 시장의 70%는 중국 업체 DJI가 장악하고 있다.

아랍에미리트(UAE) 두바이의 주메이라비치 레지던스에서 하늘을 나는 2인용 ‘나는 택시’ 즉 자율운항택시(AAT) 운행에 성공했다. 독일 볼로콥터사가 개발한 드론형 AAT는 40분 충전에 약 30분을 운행할 수 있으며 평균 속도는 시속 50㎞다. 높이는 2m, 18개의 프로펠러가 달린 둥근 림의 지름은 7m다. 탑승객은 2명으로 운전자가 없이 원격 조종으로 운행한다. 두바이 정부는 2030년까지 대중교통의 25%를 자율주행(운항) 방식으로 교체한다는 계획이다.

현대자동차도 화물 운송용 무인항공기시장에 뛰어들었다. 2028년 상용화 예정인 플라잉카 PAV보다 2년 먼저 2026년 무인 화물항공기(카고 UAS)를 출시한다고 발표했다. PAV와 카고 UAS를 도심항공모빌리티(UAM) 사업의 양대 축으로 삼겠다는 전략이다.

그런데 현대가 추진하는 UAS는 날개가 없는 기존 소형 화물 운송용 드론과 다소 다른 모습이다. 중형급 화물을 수송하기 위해서는 비행기에 날개가 있는 고정익 형태의 무인항공기 형태가 필수적이라는 이유다. 물론 형태는 일반 비행기와 유사하지만 도심에서 이동할 수 있도록 수직 이착륙 방식이다.

 

  현대 PAV  콘셉트 (S-A1)

현대는 2019년 조종사를 포함해 5명이 탑승할 수 있는 PAV 콘셉트(S-A1)를 공개했다. 기체 길이는 10.7m, 좌우 폭은 15m다. 수직으로 이착륙하기 때문에 활주로가 필요없고, 전기를 동력원으로 사용한다. 최대 100㎞를 비행할 수 있고, 최고 속력은 시속 290㎞다. 현대차는 2028년 이를 시판한다고 발표했다.

물론 플라잉카 즉 드론이 상용화되는데 있어 큰 장벽이 존재하는 것은 사실이다.

기존의 항공과 관련한 복잡한 규제와 일반인들의 두려움이다. 플라잉카는 현재로선 기존 항공법을 적용받는데 현재의 항공 관련 규정들은 고정익 항공기와 회전익 항공기 조항 위주로 되어있다. 수많은 플라잉카를 관리하려면 항공 교통에 대해 완전히 새로운 접근이 필요하다는 뜻이다.

학자들은 언제 플라잉카 시대가 도래할 것인가 하는 문제는 기술적인 면보다 제도적인 규제에서 벗어나 드론이 원활하게 움직일 수 있는 운용 방법을 만드는 것이 급선무라고 설명한다. 일본과 뉴질랜드 정부가 직접 이 분야에 뛰어드는 이유이기도 하다. 수요가 있으면 공급이 따르는 기술 역학 상 플라잉카에 대한 패러다임의 변화가 초읽기에 들어갔다는 뜻이다.

 

참고문헌 :

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「드론, 인건비 148조원 절감..건설용·농업용 각광」, 채상우, 이데일리, 2016.05.14.

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「두바이서 2인승 '나는 택시' 세계 첫 도심 시운전」, 강훈상, 연합뉴스, 2017.09.26

「미 공군 MQ-1 '프레데터' 드론 역사 속으로…내달 퇴역」, 연합뉴스, 김선한, 2018.02.24.

「[영화 속 4차산업 기술](7)조정석·윤아의 엑시트 속 드론」, 정유경, 뉴스투데이, 2019.08.27

「액션에 다 걸었다…영화 '엔젤 해즈 폴른」, 조재영, 연합뉴스, 2019.11.05.

「미사일로 표적 정밀타격 ‘하늘의 암살자’」, 김예윤, 동아일보, 2020.01.06.

「도심항공 주도 야심…현대차, 무인화물기 띄운다」, 도병욱, 한국경제, 2020.11.09

「서울에 뜬 '중국산' 드론택시…앞에선 탄성, 뒤에선 한숨」, 도병욱, 한국경제, 2020.11.13.

「[오춘호의 인사이트] 전기차·자율주행 감잡은 車업계 "플라잉카는 우리가 주도"」, 오춘호, 한국경제, 2020.11.17

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