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드론의 활약, 그리고 미래

최근 일자리가 사라지는 것을 볼 수 있다. 정부가 일자리 창출을 강조하지만 로봇이라는 새로운 군단(?)이 들어와 오히려 더 없어지는 직업군이 양산되고 있다. 번역가, 공장노동자, 경리, 현금 출납자, 비서, 총무직, 경비직, 생산과 제조직, 상담직 등이다. 

그러나 뜨는 산업도 있다. 그중 첫번째가 드론 조종사이다. 드론은 무인항공기(Unmanned Aerial Vehicle, UAV)로 조종사(human pilot)가 탑승하지 않은 항공기(비행기)다. 영국해군이 목표 타깃으로 사용하는 무인 비행체가 웅웅거린다고 해서 숫벌, 일벌이라는 뜻의 드론(drone)에서 유래되었다. 드론은 간단한 비행놀이를 하는 것부터 고급취미로, 레저로도 활용하고 있다. 

이들의 활약은 주로 예능프로에서 산지답사, 고공촬영 등으로 활약하고 있다. 또한 농업분야의 방제분야에서, 물건을 실어나르는 택배 등에서 활동이 증가하고 있어 중국의 만리장성의 수리에도, 해양탐사에도 사용된다. 미국 UPS 배달 서비스, 독일 DHL의 택배서비스, 알라바바의 음식배달 등으로 활약이 시작되고 있다. 

드론 분야는 이른바 4차 산업혁명의 중심이 된다. 처음 드론이 군사용으로 이용된 것은 1982년 이스라엘과 레바논의 전쟁부터다. 이스라엘군은 레바논을 도와주던 시리아군의 레이더와 미사일 기지의 위치에 대한 정보를 알기 위해 ‘스카우트’라는 드론을 적의 상공에 날려서 미사

우리 군의 송골매 드론

일을 발사하도록 유도하였고, 이를 통해 레이더 기지의 위치를 파악하여 이를 파괴하는 등의 성과를 거두었다. 실제 미군이 아프가니스탄에서도 적의 활동을 파악하고, 폭격하는 등 여러 분야에서 사용하고 있다. 우리 군도 2000년도에 KAI(한국항공우주산업)가 무인정찰기 ‘송골매’(RQ-101)를 만들었다.

미국의 아마존은 물류에 드론을 활용한다. 아마존이 드론을 이용해서 배달할 경우 물류센터에서 16km 이내에 있는 지역에는 주문 후 30분 이내에 초고속 배송이 가능하다. 기존의 트럭을 이용한 운송의 원가가 패키지당 1.2달러 정도인 것에 비해 드론은 최저 9센트 원가 수준이라고 한다. 

우리나라 우정사업본부에서도 본격적으로 활용한다. 강원도 영월우체국 옥상에서 이륙한 드론은 봉래산 정상(해발 780m)에 있는 별마로 천문대까지 시속 30km로 날아갔다. 총 거리 2.3km, 비행 시간은 7분 소요되었다. 보통 차로 9km, 30분 거리라고 한다. 바람이 세고, 높낮이가 다양한 산악지형을 날아가는 기술이 어렵다고 하는데 시범사업에 성공했다. 물론 배터리부문을 보강해야하는 점도 발견했다고 한다.  

(사진 좌측부터) 우정사업본부 드론, 드론관제차량, 관제차량 내부

그럼 이 드론에는 과연 무엇이 들어갈까? 간단히 비행하는 것은 날개와 몸체, 연료인 배터리와 엔진인 모터이다. 그리고 조정하는 부문이 들어있어야 한다. 즉 가시거리 내에서는 블루투스라는 통신으로 연결된다. 프레임(frame)이라고 불리는 몸체는 탄소섬유로 가벼워야 할 것이다. 또한 이 몸체를 들어 올리는 모터가 있어야 한다. 모터는 자기 몸의 2배 이상 들 수 있어야 뜰 수 있다. 

예를 들어 10kg이라면 20kg을 들 수 있는 모터가 있어야 하고, 이를 네 개의 모터가 있으면  각각 5kg을 들어 올릴 수 있는 모터가 있어야 한다. ‘Max thrust’라고 그램(g)단위로 표시된다. 이 모터를 제어하는 것이 변속기(ESC①)이다. 이는 방향을 바꾸거나, 상승하거나, 하강할때 사용한다. 작은 드론의 경우 배터리는 보통 1400mAh의 ‘리튬 폴리머’ 배터리를 사용한다. 이 경우 10~20분 비행할 수 있다. 

그리고 전체적인 비행을 조정하는 비행조정기(FC②)가 있다. 이는 수평을 유지할 수 있도록 자세를 제어한다. 여기에 여러가지 장치 모듈을 달아 필요한 기능을 수행하게 한다. 송수신 기능은 필수적으로 장착되며 렌즈나 센서를 달아 다양한 기능 감지에 사용된다. 마지막으로 드론을 조정하는 조정기로 고가의 기능도 있으나 스마트폰의 앱을 이용해서 조종하기도 한다. 

간단한 드론의 경우 기체와 조정기와의 통신으로는 블루투스(최대 800m)를 이용한다. 물론 직비③라는 통신을 사용하는 경우는 좀더 멀리 가시거리 내에서 활용될 수 있다. 드론이 공간에 많이 떠 있을 경우에 서로 충돌의 위험성도 있다. 그래서 비행기간에 식별장치로 서로 간섭거리를 확인할 수 있게끔 되는 것처럼 드론도 서로 블루투스 통신을 이용하여 서로 인식하여 충돌을 막는 방법도 준비 중이다. 고도, 속도, 제조업체, 모델 등을 고유 인식할 수 있도록 하는 방식이다.

평창올림픽 드론으로 만든 오륜기

지난 2018년 평창동계올림픽에서 개막식 ‘드론쇼’는 대단했다. 무려 1,218대의 드론을 날려서 ‘올림픽 오륜기’ 및 ‘마스코트 수호랑’ 등을 새까만 밤 하늘위에 수놓았다. 이는 2016년 독일의 500대의 드론공연을 갱신하였다고 한다. 드론의 안전성과 통신·제어 등의 기술들이 필요하다. 첫 출발부터 목적 고도까지 1,218대의 드론이 정확히 도달하는 경로를 각각 계산해야 했고, 이를 통제하는 관제센터에서 파악·통제할 수 있는 GPS와 5G통신기술이 필요했다. 

그러나 이를 직접 운용한 인텔은 시중의 2.4GHz 기반 와이파이(Wi-Fi)를 사용한 것으로 확인됐다. 여기에 사용된 드론은 330g의 무게로 LED 조명을 장착하여 다양한 색을 낼 수 있었다고 한다. 1만대까지도 미리 입력된 계산 치로 운용된다니 과연 컴퓨터의 위대함을 알 수 있었다. 인텔은 CPU 개발의 강자임을 입증하였다.

평창올림픽의 인터넷 슈팅스타

물론 통신 영역에서도 보안을 감안해야 한다. ISM④이라는 산업용 대역을 사용하기 때문에 이를 그대로 복사하여 마음대로 통신하면 순식간에 기능을 못하고 추락하는 경우가 있다. 드론은 배터리의 최대 이용 시간이 문제이다. 최대 40분이라고 하지만 바람이나 눈·비에 취약하다. 정부가 야간시간대 비행과 비가시권 비행을 허용하면서 규제를 완화했다고 해도 아직은 어렵다. 

한국안전기술원의 허가를 받으면 승인된 지역에서 드론을 시범 운영하는 것이 가능하다. 하지만 승인된 지역이 제한돼 있으며 지방은 가능하다. 현행법상 공항 반경 9.3㎞ 이내 지역이나 사람이 밀집한 대도시에선 드론비행을 할 수 없다. 

드론 자격증은 국가공인으로 ‘초경량비행장치조종자’ 자격이다. 이른바 ‘드론 자격증’이다. 전문교육 실습을 위해 300만원을 투자로 2주간의 실습을 거치며, 자격시험 응시료는 7만2600원이다. 14세 이상, 관련 비행교육 20시간 이상을 이수하면 누구나 응시가 가능하다. 학과시험과 실기시험을 거쳐 이를 통과하면 자격증을 부여한다. 

자격시험을 주관하는 국토교통부가 지정한 전국의 전문교육기관에서 비행경력을 채우면 학과시험이 면제된다. 전국 6개 시험장(전주시, 순천시, 김해시, 옥천군, 홍천군, 파주시)에서 월 11일씩 시험이 가능하다.  

드론 잡는 총 - 전자파를 사용함

드론은 소형 카메라를 부착하더라도 무게가 4~5㎏에 불과해 자격증이 없어도 누구나 가능하다. 현행 항공사업법과 항공안전법에 따르면 기체중량 12㎏이하의 드론은 자격증 없이 장치신고만 하면 사업용으로도 활용할 수 있다. 또한 개인, 공공, 국가 정보나 사생활 보호에서도 개선해야 할 점이 많다. 최근에는 드론을 막는 안티드론(anti drone) 방법으로 무선으로 떨어뜨리는 드론의 무선 해킹, 드론을 그물발사해로 잡는 그물 드론, 드론을 직접 쏘아 잡는 드론 총, 날아가는 드론을 새를 잡는 것 같이 잡는 독수리, 드론을 겨냥하여 레이저를 발사하는 레이저 대포 등도 나오고 있다. 

① ESC - Electronic Speed Control의 약자로 전기적으로 속도를 제어하는 장치
② FC - Flight Controller의 약자로 드론 비행 조종 장치 
③ 직비- ZigBee 소형, 저전력 디지털을 이용하기 위한 통신 기술
④ ISM - ISM (Industry-Science-Medical) 산업 과학 의료용 주파수 대역이다. 신고 없이 사용가능.


[필자소개]
虎岩 서 재 철 

1958년생 한양대 공학학사·석사, 숭실대 컴퓨터학 박사, 정보통신기술사
한국정보문화진흥원 부장, 고려대학교 정보보호대학원 초빙교수 역임 
현재 건국대겸임교수, 벤처대학원 겸임교수, IAESTE KOREA 이사, 
       정보처리학회 이사, 정보통신전문가협회(IPAK) 기술원장, 
       아침편지 문화재단 감사, 인터넷진흥협회 감사, 정보통신기술사협회 감사, 
       대한상사중재원 중재인&조정인, 해킹보안협회 연구소장 

기술인 신문 / 서재철 정보통신기술사 ( webmaster@gisulin.kr )

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