4차 산업혁명의 블루오션 드론의 새 시장을 개척하다

『2018 대한민국방위산업전(DX-Korea)』 참가

지난 9월 13일 일산 킨텍스 제2전시장에서 『2018 대한민국방위산업전(DX-Korea)』이 개최되었다. 대한민국의 지상무기와 방위산업 기술을 한 눈에 만나볼 수 있는 역대 최대 규모의 이번 전시회에서 KIOST는 국내 연구진이 최초로 개발에 성공한 수공양용 전천후 드론 및 군용 드론을 선보이며 군 관계자들과 관람객들의 이목을 집중시켰다.

KIOST, 「2018 드론규제 샌드박스 시범사업」 선정
다각적 협력관계 맺어온 육군 본부 지원 위해 전시회 참가

드론산업은 항공, ICT, SW, 센서 등 첨단기술 융합산업이자 4차 산업혁명의 핵심산업으로 성장잠재력이 매우 크다. 전 세계 산업용 드론 시장 규모는 현재 2조원 수준이며, 매년 30%씩 성장해 2022년에는 약 11조원을 넘을 전망이다. KIOST는 2016년부터 ICT융합연구단에서 수공양용 드론 개발의 기획과제를 완료한 바 있으며, 금번 전시회에서는 해양방위·안전연구센터에서 군용으로 새롭게 개발한 드론이 전시되었다. 이전부터 해군과 지속적인 교류를 통해 공중 비행과 수중 잠항이 동시에 가능한 수공양용 전천후 드론 개발에 착수해 온 KIOST 해양방위·안전연구센터는 연구의 연장선상에서 잠수함과 기뢰를 탐지할 수 있는 드론과 더불어 최근 육군 본부의 요청으로 지뢰 탐지를 위한 정찰 드론 개발도 추진해 왔다. 특히 드론 분야에서 일정기간 규제 없이 신규 비즈니스 모델을 발굴하고 드론의 실용화 및 조기 상용화를 촉진하기 위한 「2018 드론규제 샌드박스 시범사업」의 ‘다목적 수색경비 및 지형정보 수집 분야’에 선정된 것을 계기로 본격적인 시제품을 제작해 왔으며, 그간 다각적인 협력관계를 맺어온 육군 본부를 지원하기 위해 본 전시회에서 1차적으로 완성한 시제품을 소개하는 자리를 마련했다.

아시아 최고의 국방교류 플랫폼(DX-Korea)
KIOST의 수공양용 전천후 드론 등 전시

9월 10일(토)까지 나흘 동안 열린 금번 전시회는 아시아 최고의 국방교류 플랫폼으로써의 역할이 주목되는 만큼 말레이시아, 나이지리아, 방글라데시 등 8개국 총장급과 러시아 지상군 부사령관 등 22개국의 군 VIP들이 방문하였고, 해외 방산바이어들도 다수 참여해 성황을 이뤘다. 특히 전차, 장갑차, 헬기, 자주포, 유도무기 등 각종 무기체계를 비롯해 전투지원 물자와 장구류, 폭발물 탐지기, 특수차량, 검색경 등 대테러 장비 등이 전시돼 지상무기의 경연장을 방불케 했다. 무인체계 전문 특별관 내의 부스에 전시된 KIOST의 시제품들은 나날이 뜨거워지는 드론 열풍을 반영하듯 수많은 군 관계자와 관람객들로 북적였다.

사진 1. 『DX-Korea 2018』이 개최된 킨텍스 제2전시장 입구
사진 2. 군 관계자 및 관람객들로 성황을 이룬 전시장 내부

이번 전시회에 소개된 KIOST의 시제품은 ‘수공양용 드론’ 및 ‘매그 VTOL’, ‘지뢰탐지 정찰 드론’의 3가지 모델이다. 수직으로(회전익) 이착륙하고 수평으로(고정익) 비행하는 수직이착륙 드론인 ‘매그 VTOL(Vertical Take-off and Land)’는 기존 수직이착륙 드론의 전기 모터에 추가로 가솔린 엔진을 장착하여 비행시간과 속력을 향상(최대 비행시간 : 2시간, 최대 속도 : 80Km/h)시킨 하이브리드형 무인비행체이다. 선미 또는 하부에 자기 센서(Magnetometer)를 장착하여 지뢰, 기뢰, 잠수함 등 금속성 물체를 탐지하여 사용자에게 실시간 정보를 전달한다. ‘지뢰탐지 정찰 드론(고정익)’ 역시 기존보다 향상된 성능(최대 비행시간 : 2시간, 최대 속도 : 80~100km/h)으로 올해 8월 강원도 철원군 미확인 지뢰 발견지역에서 지뢰제거 작업을 수행했으며, 향후 지하·표층·수중의 각종 금속성 물체를 탐지하고 군사적/과학적 연구에 널리 활용될 것으로 전망된다.

공중 비행과 수중 잠항이 동시에 가능한
수공양용 전천후 드론에 관심 집중

그러나 이날 참관객들의 시선을 가장 사로잡은 것은 바로 공중 비행과 수중 잠항이 동시에 가능한 수공양용 전천후 드론이었다. 시제품 옆에 설치된 모니터에는 수공양용 드론을 소개하는 YTN 뉴스(2018.8.21. 방영) 영상이 방영되어 시제품 성능에 대한 이해를 도왔다. 수공양용 드론은 빠른 시간 안에 목적지까지 이동할 수 있고, 부착된 센서로 직접 잠수를 통해 수중 환경을 측정할 수 있기 때문에 공중뿐만 아니라 수중/수상에서의 모든 관측이 일괄적으로 이뤄진다는 큰 장점이 있다. 기술의 핵심은 잠수함 동체. 자체적으로 부력 조절을 할 수 있는 잠수함 동체 덕분에 동력장치인 스크류만을 움직여 최대 수심 3m까지 수중 항해가 가능하며, 최대 시속 40km로 원하는 해역까지 날아간 뒤 잠수를 통해 수중환경을 관측하고 표적탐지 및 영상촬영이 가능하다.

사진 3. 지뢰탐지 정찰 드론
사진 4. 수직이착륙 드론인 ‘매그 VTOL’

사진 5,6. 수공양용 전천후 드론(좌) 및 이를 관람하는 군 관계자들의 모습(우)

사진 7. KIOST 해양방위·안전연구센터 이용국 책임연구원

고용량 소형 배터리, 센서별 소프트웨어 기술 개발 등
상용화를 위한 다양한 시도와 보완 노력

아직 초기 시제품 단계이지만 그렇다고 개발과정이 쉽지만은 않았다. KIOST는 2012~2013년 수중 글라이더 개발에 착수하며 해양에서 다양한 운용능력 및 Control Test를 수행한 바 있다. 이런 노하우를 바탕으로 해양방위·안전연구센터는 관련 부품을 새로이 조합하여 자체적으로 메인 컨트롤 보드를 조립하고 수중촬영 카메라 시스템을 장착하는 등 다양한 시도와 시행착오를 거쳐 순수 우리 기술과 디자인의 시제품을 개발, 현재 당초 목표치(비행시간 최소 30~40분 이상/운용시간 1시간 이상)의 50% 정도를 달성한 상태다. 그러나 상용화를 위해서는 앞으로 남은 과제가 산적해 있다. 무엇보다 각종 부품 및 소재의 경량화와 고용량 소형 배터리 개발, 센서별 소프트웨어 기술 개발, 수중 잠항 시 물의 저항을 줄이기 위한 디자인적 설계도 요구된다.

KIOST 해양방위·안전연구센터는 드론의 성능 향상을 위한 핵심기술 개발 노력과 동시에 현재 기술력으로 해결되지 않는 부분은 보다 유연한 접근 방식으로 보완하기 위해 노력하고 있다. 예를 들어 한 플랫폼에 많은 센서를 장착하는 것은 개발시간도 오래 걸릴뿐더러 부작용도 많기 때문에, 한 기의 드론에 정확하게 임무를 수행할 수 있는 센서 하나를 탑재하여 여러 대를 동시에 운용하는 방법을 고려중이다. 수중 통신의 문제 역시 수중 음향통신이 가능한 장비는 현재로서는 크기와 무게가 드론에 장착하기에는 적합하지 않기 때문에 수심 2~3m에서 안테나를 물 밖으로 내보내 통신하는 방법 혹은 쌍방향 통신이 아닌 일방 통신으로 위치를 꾸준히 확인하는 방법 등 보다 새로운 관점에서 다각적으로 해결 방법을 모색하고 있다.

접근이 어려운 블랙존 지역 탐사 등
미래 새로운 틈새시장 개척하는 고부가가치 산업으로 기대

중요한 것은 향후 드론 시장에서 앤드 유저들의 요구를 맞춤형으로 제공할 수 있는 센서별 소프트웨어 기술 개발이 크게 강조된다는 것이다. 이를 위해 KIOST는 플랫폼 개발 분야, 하드웨어 및 소프트웨어 분야 등 다양한 분야의 전문가들과 파트너십을 통한 협력 네트워크를 구축하고 기존 시스템을 지속적으로 업그레이드해 나갈 예정이다. 더불어 시제품이 상용화 단계에 들어서면 부품들을 국산화·고급화하고 현재 전량 수입에 의존하고 있는 항해 콘트롤 보드, 고효율 모터 등의 국산화 기술 개발도 적극 추진해 나갈 계획이다. 앞으로 수공양용 드론은 다양한 분야로 활용이 가능한데, 군용 드론의 경우 목적지에 착륙해 장애물을 확인하고 사진을 촬영해 전송하는 수색대의 역할 뿐만 아니라, 잠수함 및 기뢰 등을 탐지하는 정찰 등 다양한 군사적 임수를 수행하게 된다. 현재 모델은 1회 비행 시 1Km 반경으로 수색이 가능하지만, 앞으로 꾸준한 성능 보완을 거치면 반경 10~20km까지 운용범위가 확대될 것으로 예상된다. 또한, 광학카메라와 각종 수중 탐지 센서를 달아 수중 지형조사, 수심 측량, 녹조·적조 관측, 해양오염사고 조사 등 해양 과학적으로도 폭 넓게 활용될 수 있으며 해양 관측 장비를 선박(모선)으로 나르던 용선료를 100분의 1 수준으로 줄일 수 있기 때문에 경제적이기도 하다.

하지만 이는 새 시스템으로 기존 시스템을 대체한다는 의미보다는 접근이 어려운 블랙존(black zone) 지역을 탐사할 수 있는 확률이 커진다는 의미로 이해되어야 할 것이다. 일례로 육지에 근접한 연안 지역은 선박이나 사람이 접근하기 애매해서 수심 측량이나 지형조사도 어렵기 때문이다. 즉, 과거에는 불가능했던 부분들을 수행할 수 있는 해결 툴(Tool)을 갖는다는 것 자체가 미래에 새로운 틈새시장을 개척하는 고부가가치 산업이 될 수 있고, 기존 시스템의 부족한 부분을 채워준다는 의미에서도 수공양용 드론은 향후 상당히 유용하게 활용될 것이다.

사진 8. 수공양용 전천후 드론의 측면 모습

지속적인 연구개발 통해
미래 새로운 드론 시장 개척하길

신속함뿐만 아니라 수중/공중 정찰, 정밀 조사 능력까지 갖춰 앞으로 다양한 분야와 사건 사고 현장에서 활약하게 될 '수공양용' 드론. KIOST의 미래 사업화 유망기술을 소개하는 기회의 장이기도 했던 금번 행사를 계기로 드론 분야의 각계 전문 기관·기업들과 다각적인 R&BD 협력 네트워크를 구축하고 활발한 투자 유치는 물론, 지속적인 연구개발을 통해 미래 새로운 드론 시장을 적극 개척해 나가길 기대한다.