▲ LIG넥스원 드론[출처=홈페이지]2022년 2월24일 중국 제24회 베이징 동계올림픽이 끝나자마자 시작된 러시아의 우크라이나 침공 전쟁은 3년째 진행 중이다. 기존 전쟁과 큰 차이점은 드론의 활용이 두드러지고 있다는 것이다.테러 소탕이나 소규모 전쟁에서 반군을 상대하는 기존 전쟁과 달리 대규모 국가 간 전쟁에서도 드론은 정찰, 자폭, 통신 등 다양한 기능을 수행하여 전쟁의 핵심으로 부상하고 있다.드론은 보통 무인기(UAV) 전체를 통칭하는 용어로 널리 사용되고 있다. 멀티콥터는 프로펠러 숫자에 따른 분류 개념에 의한 용어다. 드론은 모터, 프로펠러, 배터리를 포함하는 동력 계통과, 비행제어유닛, 항법시스템, 통신시스템을 포함하는 제어 계통과, 주 동체, 랜딩 기어를 포함하는 동체 계통으로 구성된다. 특히 무선을 통한 조정을 위해 원격조정 트랜스미터와 리시버가 필요하다.드론은 드론 자체의 자세 제어와 비행 제어를 담당하는 자율 비행용 온보드 소프트웨어, 비행 미션 계획을 수립하고 실제 비행하는 것을 모니터링하고 기록하는 소프트웨어가 요구된다. 이를 통해 드론은 자율비행과 장애물 회피 비행을 실현할 수 있다.드론의 자세 제어는 3축 자이로, 3축 가속도, 3축 방향의 각센서를 포함하는 자세측정장치(AHRS)에 의해 이루어지며, 기압계, GPS 수신기 및 전방, 후방, 하방의 카메라 설치를 통해 접근 감지 및 충돌 방지가 수행된다.시상 장애물 뿐 아니라 공중에서 다른 비행체와 충돌 방지 기능을 향상시키기 위해 라이다(Lidar), 5G 네트워크, 대상물 인식용 인공지능 등에 대한 연구와 활용이 가속화되고 있다.미국연방공항청(FAA)에 따르면 쿼드콥터가 24시간 동안 70데시벨(dB)을 초과하는 소음을 만들어내서는 안된다고 규정할 정도로 드론은 소음 문제에 민감하다. 소음을 줄이기 위해 프로펠러 끝단에 둥근 막 형태인 슈라우드(Shroud)를 설치하는 방법이 제안되고 있다.슈라우드는 날개 끝단의 와류를 줄여 소음을 줄이고 프로펠러의 효율도 높여주며, 프로펠러의 날개를 충격에서 보호한다.다만 드론이 좌우로 수평 비행하거나 전진 비행을 시도할 때 슈라우드로 더 큰 항력이 발생해서 비행 속도를 저하시킬 수 있는 단점도 있다.또한 날개의 끝단을 변형한 저소음 프로펠러를 사용하는 방안도 제시되고 있다.  날개 끝단이 회전 반대 방향으로 구부러져 있는 저소음 프로펠러는 일반 프로펠러보다 더 얇고 더 길다.다만 저소음 프로펠러는 일반 프로펠러보다 더 쉽게 부러질 수 있고 슈라우드 프로펠러보다 효율이 떨어지는 단점이 있다.배터리는 현재 리튬이온 전지가 사용되고 있으며 양극과 음극 사이를 리튬이온이 이동하면서 충전과 방전을 하는 이차전지다. 리튬 폴리머 전지는 전해질로 겔 상태의 폴리머(고분자)를 이용하는 리튬이온 전지의 일종이다.차세대 전지로는 내구성 향상과 대형화의 성과가 도출된 리튬 유황 전지가 있으며 양극에 유황, 음극에 리튬 금속 화합물을 사용하여 리튬이온 전지보다 4배 이상의 에너지 밀도를 갖는다.향후에는 고체의 전해질을 사용하는 전고체 전지, 나트륨이온 전지 등이 기대되고 있다. 배터리 열폭주 문제를 완화할 수 있을 것으로 기대를 모으고 있다.드론은 군사용 무기에서부터 건설, 에너지, 물류, 재난구조, 교통 관측, 과학연구, 농업, 환경오염 제거, 촬영, 취재, 취미 등 각종 분야로 활동 영역이 사실상 무한대로 넓어졌다.농업 분야에서는 드론 기체에 관해 거의 확립되어 있으며, 농업용으로 커스터마이즈된 드론도 많이 존재하고 있다. 다만 스마트 농업에서 정보 수집을 위해 보다 전문적인 센서를 필요로 한다.이에 따라 새로운 센서에 의한 새로운 해석 소프트웨어의 요구가 증가하고 있다. 측량·점검 건설 분야에서는 기존의 드론 기체만으로도 거의 조건을 만족시키고 있다.하지만 라이다(Lidar)나 밀리파 레이더 등의 센서는 기술 발전에 따라 새로운 소프트웨어 알고리즘이나 빅데이터의 후처리 소프트웨어에 대한 요구 성능이 높아지고 있다. 특히 중량, 용적, 가격 등에 대한 개선이 필요하다.​재해 대응의 수색과 구조 분야는 보다 특수한 기체가 필요하다. 바람이나 기온 등의 날씨 환경에 상관없이 원활한 동작을 위해 보다 튼튼하고 안정된 배터리와 같은 높은 환경 적응성을 필요로 한다. 드론 기체에 대해 보다 안전하고 내구성 있는 기체로 개선할 필요가 있다.보다 긴 비행, 보다 많은 적재량, 화물의 탑재와 릴리스의 구조 등에 대한 개선이 필요하다. 또한 완전자율항법에 대해서도 원거리 이미지 전송 통신 및 다수 기체의 비행을 위한 안전 운항 관리시스템 등의 사회 기반이 요구된다.​물류 업무에 투입되는 드론에 관해서는 드론 기체의 신뢰성·내구성·안전성에 관해 증명이 가능한 수준으로 품질 보증이 요구된다.이에 따라 하드웨어의 개선에서부터 장애물 회피를 하는 완전 자율 비행이 가능한 센싱, 비행 중에 인공지능을 이용한 고장 해석이나 위험 해석이 가능한 대뇌형 드론의 등장이 기대되고 있다.승객 드론 분야에서는 도심항공교통(UAM)이 대두되고 있으며 국내에서도 국토교통부가 2025년 상용화를 천명하고 있다. 기체의 안전성과 신뢰성에 관련된 연구개발(R&D)가 더욱 더 요구되고 있다.특히 전기차의 배터리 열폭주 문제가 발생하고 있음에도 그 원인을 명확히 파악하지 못하고 있는 현실을 고려해볼 때 도심항공교통의 2025년 상용화는 불가능할 것으로 예상된다.미항공우주국(NASA)에서는 2030년대 중반은 되어야 UAM의 상용화가 가능할 것으로 예상하고 있다. 우리나라 국토교통부가 2025년 상용화 목표를 수립했지만 달성 가능성은 낮다.군사용 드론 분야에서는 기존 고가형 대형 드론이나 단순 정찰 감시 수준에서 벗어나 직접 폭탄을 싣고 타겟을 폭파하는 저가형 공격용 드론 뿐 아니라 로켓 엔진을 구비하여 장거리 타격이 가능한 미사일형 자폭 드론까지 개발되고 있다.국내 대표적인 드론 제조업체로는 LIG넥스원, 대한항공, 성우엔지니어링, 두산모빌리티이노베이션, 제이씨현시스템, 한화에어로스페이스 등이 있다.해외 드론 제조업체로는 중국 DJI, 중국 XAG, 미국 Skydio, 미국 Insitu, 미국 Edge Autonomy, 프랑스 Parrot, 오스트리아 Schiebel, 독일 Quantum Systems 등이 있다.현재 글로벌 군용 드론 시장은 미국의 주도하고 있지만 민수용 드론은 중국이 선두권에 위치해 있다. 우리나라는 아직 군사용 및 민수용 드론시장에서 두각을 나타내지 못하고 있는 실정이다.국토교통부가 2015년 이후 다양한 프로젝트를 추진하고 있지만 괄목할만한 성과는 없다. 지방자치단체마다 드론 클러스터나 실증센터 등을 구축하고 있지만 활성화되지 않고 있다. ▲ 김봉석 기자[출처=iNIS]

미국 오하이오주 경찰청에 따르면 지난 6월 27일 메디슨 카운티의 그랜드 강에서 실종된 2명의 남성 카약커를 드론으로 5분 만에 발견한 것으로 나타났다.실종 당일 메디슨 경찰서는 오후 4시경 한 부자가 카약을 타기 위해 그랜드 강에 진입했다가 되돌아오지 못했다는 신고를 접수했다. 지상 및 공중 수색 작전을 수시간 전개했지만 실종자를 찾을 수 없었다.결국 오후 11시 30분경 인근 레이크 카운티의 드론 대응팀에 합동 수색을 요청했다. 2명의 드론 조종사는 열감지 센서와 스포트라이트가 장착된 드론으로 그랜드 강 일대를 수색했다.절벽 형태의 강가에 나무와 전선이 많아 220피트(약 67미터) 상공으로 비행하며 수색 임무를 전개했다. 드론이 이륙한 지 5분이 채 되지 않아 강변 한 가운데 솟아오른 지형에서 실종자들을 발견했다.지상 수색인력이나 헬기가 진입할 수 없는 지형적 제약을 드론은 손쉽게 극복했다. 메디슨 카운티는 수색용 드론의 필요성을 절감하며 추후 드론 대응팀을 신설하겠다는 입장을 밝혔다.당시 드론 대응팀이 투입한 드론은 DJI의 매빅 2 엔터프라이즈 어드밴스드와 매트리스였다. 두 모델 모두 감시 및 정찰, 특정 검사에 사용되고 있는 상업용 제품이다.참고로 해당 사건 다음 날인 6월 28일, 노스캐롤라이나주 프렌치 브로드 강에서 실종된 2명의 카약커를 수색용 드론이 5분 30초 만에 발견했다. 당시 사용된 드론도 DJI의 제품으로 열화상 카메라가 장착된 M300이다.▲DJI의 매빅 2 엔터프라이즈 어드밴스드(출처 : 홈페이지)

미국 로봇기술업체 플리어(FLIR Systems)에 따르면 지난 6월 30일 발생한 마이애미 서프사이드시 아파트 붕괴사고 현장에 ‘드론 탱크(Drone Tank)'를 지원한 것으로 알려졌다.드론 탱크 중 하나는 ‘퍼스트룩(FirstLook)'으로 불리며 카메라와 열감지 센서를 사용해 붕괴 현장에 갇힌 사람들을 수색할 수 있다. 나머지 하나는 동일한 기능의 ’팩봇(PackBot) 510‘으로 잔해물이 많은 공간에서 사용된다.퍼스트룩은 벽돌만한 크기로 직접 손으로 집어 들고서 현장에 던져 투입시킨다. 뒤집히더라도 스스로 제자리로 회전해 중심을 잡을 수 있으며 기동성이 용이해 수색 작업에 적합하다.팩봇 510은 집게손이 별도로 장착돼 있어 최대 44파운드(약 20킬로그램)의 물체를 들어 올릴 수 있다. 현장처럼 붕괴 잔해물이 많은 지역에서 피해자를 찾는 데 상당히 유용하다.마이애미-데이드 카운티 소방청은 수색 인력이 진입하기 어려운 곳에 드론 탱크들을 투입시킬 계획이다. 사람 수색뿐 아니라 폭발물 및 방사선 등 물질을 감지하고 처리할 수 있어 다양한 임무에 사용될 것으로 예상된다.플리어는 퍼스트룩과 팩봇 510을 각각 1기씩 소방청에 지원했다. 다만, 플로리다주 당국은 이 두 드론 탱크를 모두 투입시켰는지에 대한 여부를 공개하지 않았다.이번 아파트 붕괴사고는 지난 6월 30일 플로리다주 마이애미-데이드 카운티 서프사이드에서 발생했다. 7월 1일 기준 사망자는 16명이며 생사 확인이 안 된 피해자만 147명으로 보고됐다.참고로 플리어는 1979년에 설립됐으며 2001년 9·11 테러 현장에서 정부와 협력해 로봇기술을 지원한 이력이 있다. 지난 5월, 항공우주 전자기술업체 텔레다인(Teledyne)에 의해 US$ 80억달러에 인수됐다.▲드론 탱크 퍼스트룩(좌)과 팩봇 510(우)(출처 : 플리어 홈페이지)

영국 노스웨일스 경찰청(North Wales Police)에 따르면 수색용 드론을 투입해 실종된 노인 남성을 18시간 만에 찾아내 생명을 구한 것으로 알려졌다.실종자가 발견된 곳은 아베르겔레(Abergele) 기차역 인근의 풀숲이었다. 경찰 관계자들은 기존 인력만으로 수색했다면 18시간이 아니라 수십 일이 걸렸을 것으로 추정했다.당시 실종된 주민은 기블린 씨(남, 82세)였고 가족들의 신고로 인해 경찰청과 해안경비대(RNLI)가 합동으로 수색에 나섰다. 헬기와 수색용 구조정을 투입해 지상과 인근 해안을 살폈다.또한 지난 4월 1일 출범한 드론 대응팀을 현장으로 출동시켜 수색용 드론을 투입했다. 헬기로는 제한됐던 지상 근접 수색과 영상 분석을 드론으로 손쉽게 수행했다.실종된 지 18시간 만에 드론은 풀숲에 쓰러져 있는 기블린 씨를 발견했고 그는 수색팀에 의해 가족에 인도됐다. 생명에는 지장이 없었기 때문에 그는 무사히 집으로 돌아왔다.이번 수색 작전의 성공은 드론뿐 아니라 경찰청의 헬기, 해안경비대의 수색정, 인력팀의 탐문 및 CCTV 분석 등이 만들어낸 종합적인 결과다. 다만, 드론으로 인해 수색 작전이 조기에 완료됐다는 것에 관계자 모두가 인정했다.2021년부터 수색 및 구조 작전에 투입되는 드론이 점차 늘어나고 있다. 경찰과 소방은 공중 드론부터 지상 및 수상 드론까지 다양한 방식으로 치안과 인명구조에 드론을 활용하고 있다.▲수색팀이 풀숲에 쓰러져 있는 노인을 발견한 모습(출처 : 노스웨일스 경찰청)

미국 미시간주 사우스 헤이븐 긴급 구조대(South Haven Area Emergency Services, 이하 SHAES)에 따르면 드론으로 미시간호에서 발생하는 익사 위험자를 구조하고 있다.미시간호는 미국에서 가장 큰 담수호인 오대호(Great Lake) 중 하나로 매년 익사자의 절반이 발생하는 곳이다. SHAES는 구조 헬기나 보트보다 효율적인 드론으로 안전 관리 임무를 수행하고 있다.SHAES에서 사용하는 드론은 1대당 가격만 US$ 7500달러에 달한다. 열상 및 적외선 카메라가 장착돼 있고 페이로드에 익사 위험에 처한 피해자에게 투하할 부양 장치가 탑재돼 있다.드론을 투입한 이후 구조대원들이 가장 만족스러워 하는 부분은 빠른 현장 도착시간이다. 드론은 구조 헬기나 보트보다 약 3분 정도 빠르기 때문에 구할 수 있는 생명도 더 많다.2020년 오대호에서 발생한 익사 사고는 총 108건이며 이중 미시간호에서만 56건이 발생했다. 그만큼 미시간호에 대한 익사 피해 예방대책은 드론을 투입해서라도 조속히 대응해야 할 문제다.글로벌 드론산업을 연구하는 국가정보전략연구소는 “호수나 강에서 익사자를 발견해 구조하려면 수색 및 구조용 드론과 함께 24시간 감시할 수 있는 드론 체계를 갖춰야 한다."면서 "담수호에서 발생하는 사고는 빠른 대응만이 인명을 구할 수 있다.”라고 설명했다.▲SHAES 구조대원이 드론에 부양 장치를 확인하는 모습(출처 : SHAES 홈페이지)

영국 하트퍼드셔 카운티에 따르면 실종자 수색과 화재 현장 모니터링 임무에 드론을 투입하고 있는 것으로 나타났다.현재 하트퍼드셔 경찰서는 실종자 수색 임무, 범죄 현장의 항공사진을 확보하는 데 드론을 활용하고 있다. 인력을 투입해 수행하던 임무보다 훨신 효율적이고 정확하다는 평가를 받고 있다.하트퍼드셔 소방서도 화재가 발생하면 현장으로 드론을 투입시킨다. 진압팀이 도착하기 전 화재 상태를 파악해 추가 진압장비나 응급팀의 지원을 사전에 요청할 수 있기 때문이다.경찰서와 소방서는 모두 동일한 드론으로 훈련을 받고 사용한다. 이 드론은 영국의 드론엔지니어링업체 이발브다이나믹스(Evolvedynamics)에서 제작한 스카이 맨티스(Sky Mantis)다.스카이 맨티스는 날씨에 관계없이 고도 100미터 상에서 1시간 동안 비행할 수 있다. 열화상 감지 기능과 30배 줌이 가능한 HD 카메라 장착돼 있어 주야간 모두 현장 실사가 가능하다.동일한 드론으로 훈련받고 운영하기 때문에 공조가 필요한 현장에서 드론을 활용한 업무 협력은 상당히 효율적이다. 특히 운용 시스템을 호환할 필요가 없어 채증한 영상이나 이미지도 쉽게 공유할 수 있다.하트퍼드셔 카운티 관계자는 “주민들이 개인용 드론에 대해서는 안전사고나 개인정보 유출을 우려해  부정적인 시각이 있다”면서도 “공공안전용 드론에 대해서는 호의적인 반응을 보이고 있다”고 밝혔다.▲공공업무에 투입되고 있는 스카이 맨티스 드론(출처 : 이발브다이나믹스 공식 트위터)

독일 정보통신 및 인체공학 기술업체인 프라운호퍼(Fraunhofer FKIE)에 따르면 사람의 비명소리를 감지할 수 있는 드론을 개발하고 있다.연구팀은 재난지역에서 피해자를 식별하는 드론이 비가시적 요소의 한계성이 크다고 지적했다. 카메라 성능이 아무리 좋아도 렌즈에 노출되지 않는다면 수색이 어렵기 때문이다.결국 비가시적 요소인 음성 및 음파를 이용해 사람의 비명소리를 감지할 수 있는 마이크로폰을 개발하고 있다. 이 기술의 중점은 소리의 정확한 변별성과 드론에 장착할 수 있는 호환성에 있다.특히 소음을 정확하게 변별해내는 센서 기능에 집중했다. 주변 소리, 항공기 및 드론 소음, 사람의 비명 소리를 구분할 수 있어야 한다. 최대한 많은 소음을 데이터베이스에 기록하고 저장했다.비명소리라는 특정 소음을 변별한 후에는 소음 발생지의 위치를 정확하게 특정해야 한다. 내비게이션 시스템, 모듈식 센서 장치, 5~100헤르츠 주파수, 무선 통신 등 다양한 기술이 적용돼야 가능한 일이다.연구팀은 실종자의 비명소리를 감지해 정확한 위치를 추적하는 실험이 성공적이었다고 밝혔다. 다만 더 많은 소리 데이터의 수집이 필요하고, 마이크로폰의 중량도 좀 더 줄여야 한다고 언급했다.▲프라운호퍼(Fraunhofer FKIE)의 홍보자료(출처 : 홈페이지)

프랑스 최대 알프스 스키장 발 토렌스(Val Thorens)에 따르면 유지보수관리에 드론이 투입된 이후 연간 운영비가 US$ 1만5000달러 절약된 것으로 나타났다.발 토렌스에서 드론팀을 운영한 것은 2018~2019년 겨울 시즌부터다. 스키장 장비를 검사하거나 응급상황 발생 시 수색 작전에 드론을 임시 투입하면서 업무 효율성을 평가했다.그 결과, 시간과 비용 절약은 물론 관련 인력의 안전사고도 크게 줄어든 것을 확인했다. 이에 따라 2019~2020년 겨울 시즌, 드론 셀(Drone Cell) 팀을 구성해 본격적으로 드론을 운영하기 시작했다.스키장에는 리프트, 케이블, 통신 설비, 안전장치, 가스탱크 등 값비싼 장비가 혹독한 날씨 속에 방치돼 있다. 수시로 스키 순찰대를 파견해 스키장 인프라 전반에 대한 검사를 진행해야 한다.드론 셀이 운영된 이후로는 대부분의 검사 작업은 드론이 수행하고 있다. 고급 줌 기능과 열화상 기능이 내장된 드론 카메라로 낮과 밤 구분 없이 스키장 내부 장비를 검사하고 있다.수리가 필요하다고 추정될 경우 헬리콥터로 검사를 수행하는데 이때 1회 비행당 1000달러가 소요된다. 드론으로 가능한 검사라면 헬리콥터 1회 비용이 거의 대부분 절약되는 셈이다.드론 셀 팀이 수행하는 가장 중요한 임무 중 하나는 수색이다. 눈사태 발생 시 피해자를 찾는 데 순찰대 인력이 투입되면 10분 이상이 소요되지만 드론의 경우 5분 이내로 가능하다.눈사태에 파묻힌 피해자의 경우 생존 시간이 평균 20분인데, 순찰대와 드론이 함께 투입되면 피해상황의 사전 파악과 대응 가능한 장비에 대한 준비가 더욱 신속하게 이뤄질 수 있다.실제 2020년 2월 눈사태에 파묻힌 70세 스키어를 드론이 발견해 생명을 구하기도 했다. 드론으로 촬영한 지상 데이터로 눈사태 발생 시 순찰대의 직접 투입 횟수도 줄어들었다.발 토렌스 관계자는 “변수가 많은 스키장에서 드론은 가장 안전한 눈이 되어주고 있다”면서 “현재 드론 조종사는 3명뿐이지만 앞으로 관련 인력을 추가 확보할 것이다”라고 밝혔다.▲발 토렌스 드론 셀 팀이 드론으로 눈사태에 파묻힌 피해자를 찾은 장면(출처 : 발 토렌스 관광사무소)

미국 인디애나주 정부에 따르면 2021년 5월 16일 수색용 드론으로 화이트워터 리버에서 실종된 사람들을 구조한 것으로 나타났다.인디애나주 천연자원부(DNR)는 당일 오전 1시 30분경 화이트워터 리버에서 카약을 타던 3명이 실종됐다는 신고를 접수했다. 실종된 예상 위치를 추적한 뒤 즉시 수색용 드론을 투입시켰다.열화상 센서가 장착된 드론으로 수색 활동을 시작했고 신고 접수 후 4시간 만에 실종자 3명을 찾았다. 드론이 센서로 측정된 목표물을 GPS 좌표로 찍었으며 수색요원을 해당 위치로 유도했다.구조된 3명은 전날 리치몬드에서 출발해 카약을 타던 중 급류에 사고를 당했다. 결국 인근 강둑에 겨우 자리를 잡아 불을 피워놓고 밤새 대기하고 있었다.이날 드론의 빠른 투입과 광범위한 공중 수색으로 지역 보안관과의 협업이 원활했다는 평가를 받았다. 강에서 실종된 사건의 경우 여러 접경지역에 걸친 수색 작업이 요구된다.인디애나주 천연자원부 측은 “지난 주 비가 온 뒤 강 수위가 계속 상승했다”면서 “카약을 타기 전 강물 상태를 먼저 확인하고 개인용 수상안전장비를 꼭 챙겨야 한다”라고 당부했다.▲인디애나주 강에서 카약을 타는 사람(출처 : 천연자원부 홈페이지)

영국 에식스경찰(Essex Police)에 따르면 향후 1년 동안 해안 수색 및 구조 응용 프로그램에서 드론의 테스트를 진행할 계획이다.테스트는 에식스경찰, 영국 해사&해안경비대(UK Maritime & Coastguard Agency) 및 왕립구명보트연구소(Royal National Lifeboat Institution, 이하 RNLI)와 협업으로 진행된다.6개의 해안경비대 팀과 6개의 RNLI 구명정 스테이션이 에식스 해안선을 따라 테스트에 참여할 방침이다. 엑식스경찰의 드론팀은 해안 경비대의 구조팀에게 드론을 제공할 예정이다.드론이 제공하는 상황인식의 증가는 가능한 빨리 사상자를 찾아내는 데 중요한 역할을 할수 있을 것으로 분석된다. 조난자의 생명이 위험에 직면할때 구조팀이 사상자를 찾아낼 수있는 속도가 중요하기 때문이다.즉 검색 및 구조에 드론을 사용해 기존 기능을 향상시킬 수 있을 것으로 판단된다. 테스트를 통해 구명정 승무원들이 수색을 하고 사상자에 도달하는 데 드론이 미칠 수 있는 영향을 파악할 수 있을 것으로 전망된다. ▲ UK_EssexPolice-Drone▲ 영국 에식스경찰(Essex Police)의 드론 홍보자료(출처 : 홈페이지)