[투데이에너지 송명규 기자] 최근 사전에 입력된 프로그램에 따라 조종사 없이 비행하며 데이터를 수집하고 분석하는 자율비행 드론이 주목을 받고 있다. 자율비행 기술 개발을 통해 수동비행의 한계를 극복하고 활용 가능성을 확장해나가고 있는 자율비행 드론은 이미 산업 시설물의 점검 등에 활발히 이용되고 있다. 도로, 건물, 다리, 공항, 고압송전선, 풍력발전기 등 산업용 인프라를 드론으로 점검한 유지보수 활동도 늘어날 전망이다.
이에 국내 에너지전환을 주도해나갈 드론산업에 대해 자세히 알아보고 미래시장을 창출해나가는 국내 전문기업을 통해 국내를 넘어 전세계의 재생에너지 유지보수시장을 선점해나갈 미래를 전망해보고자 한다. /편집자주
■자율비행 드론이란
무인항공기, 혹은 드론은 이제 일반인들도 취미처럼 사용하는 작은 비행기다. 크기가 작고 가벼우며 무선으로 조종할 수 있기 때문에 다양한 분야에서 사용된다. 예를 들어 소매점, 사진 및 탐사, 일기예보, 군대, 기타 산업 분야 등이다.
드론의 어원이 ‘벌이 윙윙 거린다’라는 뜻의 영어 단어에서 나온 것을 보면 일반적인 용어로 회전익 드론을 지칭하는 것으로 알려졌다.
드론의 정식 명칭은 UAV이다. UAV를 정의하자면 사람이 탑승하지 않는다는 특징이 있다. 이를 통칭하는 우리말은 무인기 또는 무인항공기이다.
사람들은 보통 드론이라고 하면 로터(rotor)를 두 개 이상 장착하고 양력으로 비행하는 멀티콥터(multicopter) 형태의 기체를 주로 떠올린다. 로터는 기계에서 회전하는 부분을 뜻하는데 회전자라고도 한다. 사실 드론이라는 용어 자체가 그런 형태의 기체에서 발생하는 붕붕거리는 소리에서 유래한 것인데 현재 드론은 다양한 형태의 무인항공기를 통칭하는 의미로 사용되고 있다.
수직 이착륙과 공중 정지가 가능한 단일로터, 멀티로터는 항공사진 촬영이나 감시에 활용 드론은 비행 플랫폼의 형태에 따라 크게 세 가지 유형으로 구분된다.
첫째 고정날개(fixed wing) 유형이다. 이것은 항공기의 동체에 날개가 고정된 형태로 국내에서는 ‘고정익’이라고도 한다. 고정날개 드론은 공기의 흐름과 날개의 압력 차로 발생하는 양력을 이용해 비행한다. 고정날개의 특성상 한곳에 머물러 있을 수는 없지만 대신에 멀리 오래 비행할 수 있다는 장점을 갖고 있다.
둘째 단일로터(single rotor) 유형이다. 비행에 사용되는 하나의 로터를 가지고 있으며 흔히 헬리콥터라고도 한다. 단일로터 드론은 고정날개 드론과 달리 수직 이착륙과 공중 정지가 가능하다는 장점을 갖고 있다.
셋째 멀티로터(multi rotor) 유형이다. 비행에 사용되는 여러 개의 로터를 가지고 있으며 멀티콥터라고도 한다. 우리가 흔히 아는 드론의 모습이다. 단일로터 드론이 멀티로터 드론보다 더 높이 날 수 있는 반면에 멀티로터 드론은 한곳에서 보다 안정적으로 오랫동안 머무를 수 있어 항공사진 촬영이나 감시 등의 용도로 널리 사용되고 있다.
드론 또는 UAV는 사람이 탑승하지 않는 특징을 가지고 있음은 물론이고 원격 조종, 자동 비행, 반자동 비행, 자율비행을 하는 비행체와 이를 제어하는 지상통제장비(Ground Control Station/System) 그리고 통신장비와 지원장비 등의 전체 시스템을 통칭한다.
단 자유롭게 마음껏 사용할 수는 없다. 서울지방항공청에서는 비행금지 구역과 비행이 가능한 공역을 안내하고 있다. 공지사항에서 비행안내서를 다운받아 보면 수도권의 비행금지 구역과 비행 공역으로 나눠져 있는데 비행금지 구역에서 비행은 엄격히 규제된다. 허가 없이 비행을 하면 항공법에 따라 처벌 받을 수 있다. 사전 허가 없이 비행을 할 수 있는 비행 공역은 전국에 18곳 정도다.
드론은 동력원으로 배터리를 주로 사용한다. 배터리의 무게와 용량은 드론의 이륙과 비행에 제약을 주고 있다. 드론이 비행하기 위한 환경적인 제약·규제를 위한 법률적인 검토, 추락에 기인한 안전사고 문제도 존재하지만 각국의 드론에 대한 관심은 뜨겁다.
■드론기술 현황과 과제
현재 업계는 그동안 인간의 힘으로 제어해왔던 위험하고 불편한 일들을 자율비행 드론으로 대체할 수 있도록 적절한 프로그램을 만들어내는 노력을 계속하고 있다. 교통, 통신, 미디어, 건설, 농업, 안전 등 다양한 분야에 활용될 수 있는 만큼 가능성이 무한한 분야다.
쉽게 말해서 사람이 조종하는 단순한 비행기를 넘어서 소프트웨어 설비로 비행구간이나 촬영구간을 설정하는 하나의 조종가능한 컴퓨터라고 보면 된다.
자율비행드론은 다양한 산업분야를 발전시킬 원동력이 될 전망이다. 그리고 자율비행 드론의 발전이 더욱 다양화되면 새로운 사용법도 확대될 전망이기 때문에 자율비행드론 기술도 신중하게 다뤄져야 할 것으로 보이며 몇 가지 기술적인 문제를 해결해야 한다.
현재 드론의 기술 수준의 상용화 단계에 접어든 것으로 알려져 있지만 만족할만한 수준에는 미흡한 것이 현실이다. 자연환경의 극복과 이륙, 착륙, 자율 비행 등은 아직 실험 수준의 성과를 거두고 있는 실정이다. 안정성을 신뢰할 수 있는 상용으로 발전하기 위해서는 기술의 신뢰성이 담보돼야 하는데 안정성 측면에서 신뢰할 만한 수준의 드론의 개발은 많은 과제를 극복해야 한다.
부정적인 요인에도 불구하고 드론은 새로운 서비스의 융합으로 새로운 시장이 기대되는 만큼 많은 국가와 기업들이 투자하고 있다.
현재 국내에서도 산업분야에 자율비행 드론이 투입되고 있으며 앞으로 분야를 더욱 확장해나갈 것으로 전망된다. 이에 따라 자율비행 드론 개발자가 활동할 수 있는 영역 또한 커지고 있다.
항공우주연구원은 2023년까지 시장 선도형 고속-수직 이착륙 무인기 개발을 위해 세계 3위 수준의 글로벌 무인기 산업 선도국을 실현하겠다고 발표했으며 산업통산자원부는 민간 무인기 수요 활성화를 위한 시범 운용사업으로 틸트로터 무인기를 통해 활용도를 입증하고 관련 시장 수요 창출을 선제적으로 나가겠다는 의지를 밝혔다.
현재의 드론 기술은 인간에 개입에 크게 의존한다. 비행기 내부에 사람이 탑승하는 것은 아니지만 어쨌든 사람이 조종기를 쥐고 드론의 움직임을 제어하기 때문이다. 그러나 인공지능(AI)의 발달로 사람의 개입이 없이도 움직일 수 있는 드론이 발명될 것으로 예상된다.
■아직은 더 노력이 필요하다
문제는 국내 하늘은 이미 외산 드론이 점령한 지 오래라는 점이다. 국내 드론시장의 60% 이상을 차지하는 드론은 90% 이상이 중국의 DJI사 제품이다. 산업용 드론시장 역시 DJI 제품이 70% 이상 차지한다. 세계 최대 드론기업인 DJI는 싼 가격과 함께 기술력을 내세워 국내시장을 장악하고 있다.
중국산 드론의 높은 점유율은 상대적으로 국내 관련 산업 기반이 취약한 데다 풍력 등 재생에너지 시장도 험난하다보니 당장의 시장수요가 국내에는 없어서 관련기업들의 성장과 기술개발에 속도가 더딜 수밖에 없다.
현재 국내 드론 제작업체 수는 200여곳이며 이 중 다수가 평균 매출액 5억원 이하의 영세기업이다. 기술개발을 위해선 차세대 연구개발(R&D)에 대한 투자가 절실하지만 여력이 안되는 실정이다. 공공기관 입찰도 이들에겐 하늘의 별따기에 가깝다. 제조시설확보와 생산능력 향상 등 까다로운 기준을 충족할 수 있는 업체도 몇 안되는 것으로 알려졌다. 국내 산업용 드론시장. 국내업체는 꽃도 피워보기 전에 세계 1위 중국기업에 안방을 모두 내주기 않기 위한 조치가 필요한 이유다.
또하나의 문제는 이렇게 중국 등 해외드론의 수요가 늘어나면 자연스럽게 부품공급, 서플라이체인 유지도 탄탄해지게 된다. 즉 당장 기술이 좋은 국산비행드론이 개발된다고 하더라도 해외시장 진출까지 염두에 둬야하는 관련기업들이 부품공급 등이 수월한 해외제품에 의존할 수밖에 없는 것이 현실이다.
산업계는 이 같은 드론 사례가 국산화율이 저조한 국내산업의 현주소를 극복할 만한 노력과 동시에 국내에서 시장 확대가 절실하다는 주장이다. 그 중 하나는 당연히 재생에너지, 그 중에서도 풍력이다.
■재생에너지, 왜 드론인가?
문재인정부 신재생에너지 정책의 핵심으로 꼽히는 태양광과 풍력 등이 점차 확대되기 위해선 설치도 중요하지만 얼마나 효율적으로, 얼마나 안정적으로 운영하는지가 핵심이다. 특히 효율성 향상을 위한 유지보수와 안전점검 과정에서 인명사고가 발생하지 않아야 한다. 또한 점점 대규모로 확대되는 재생에너지발전단지를 효과적으로 관리하기 위해선 인력에만 의존해선 한계가 있다.
태양광·풍력발전소 외에도 전력송전탑 등의 구조물을 사람이 직접 오르내리지 않고 드론을 보내서 실시간으로 상태를 확인하며 점검할 수 있게 되면서 시간절약으로 인한 비용절감, 인명사고 단축으로 인한 안전성 확보에도 기여하고 있다.
인공지능(AI) 기반 자율비행 드론시스템을 활용한 신재생설비 안전 점검은 이미 진행 중이다. 전국 각지의 풍력이나 태양광발전단지에서 안전점검을 진행 중이며 드론이 풍력터빈 날개에 접근해 사진 촬영을 한 뒤 호기별로 고해상도 데이터를 자동 분석해 주는 점검 방법이 적용되고 있다.
특히 자율비행 드론은 현재 AI기반 기술을 기반으로 국내 풍력점검시장에서 활약하고 있다. 그린뉴딜의 핵심인 해상풍력 확대가 중요한데 자율비행 드론점검의 효용성이 충분하다는 판단이다.
기존 점검 방식과 비교했을 때 점검자의 안전 보장, 풍력발전기의 가동률 향상, 점검 비용 절감이라는 세 마리 토끼를 모두 잡을 수 있음이 증명되고 있으며 향후 인공지능과 딥러닝 기반으로 운영돼 점검을 수행하는 사람의 드론 조종 능력과 무관하게 일관된 고품질의 점검 결과를 제공하는 것으로 알려졌다. 다양한 길이의 풍력발전기 블레이드를 자율비행 드론으로 점검할 수 있어 향후 커지는 해상풍력 발전기 블레이드 점검에도 쉽게 적용할 수 있는 것이다.
■에너지전환 신산업창출, 우리기업이 주도
전세계가 4차 산업혁명 기술을 접목한 자율비행 드론 기술을 통해 풍력, 태양광 등 대형화되는 신재생에너지산업의 안정적인 운영과 유지보수를 첨단화하려고 하는 가운데 이런 미래주도적이자 무한성장 가능성이 높은 핵심기술들을 개발, 보유해나가는 국내기업이 있다. 단순히 기술개발을 넘어 전세계 신재생에너지 유지보수 시장을 주도해나갈 수 있는 기업으로 성장하고 있는 니어스랩(대표 최재혁)이 그렇다. 2015년 5월 창업한 산업용 자율비행 드론 개발사 니어스랩은 드론을 통한 안전점검이라는 새로운 패러다임을 제시하면서 매년 높은 매출을 기록하고 있으며 최근 그린뉴딜로 인한 해상풍력 관심도가 높아지면서 완전한 자동화를 앞두고 투자가 이어지고 있다.
그 어떤 드론제품에도 적용이 가능한 자율비행 소프트웨어를 통해 현장마다 적합한 비행과 기록이 가능한 기술을 보유하고 있다.
지난해 7월에 국내 드론 스타트업 중 최초로 누적투자금 100억원을 돌파했다. 특히 니어스랩은 정부가 적극적으로 추진 중인 한국형 그린뉴딜 계획에 따른 성장 가능성이 주목된다. 지난해 문재인 대통령이 발표한 ‘2030 세계 5대 해상풍력 강국’ 비전에 부합하는 해상풍력 솔루션을 보유하고 있어 업계로부터 높은 평가를 받고 있다.
니어스랩은 고난도 영역인 풍력발전기 안전점검부문에서 글로벌 제조사들과 협업하며 성공 가능성을 보여주고 있으며 압도적인 기술우위를 바탕으로 드론시장의 지형을 바꾸고 업계표준으로 자리매김할 것이라는 평가가 이어지고 있다.
드론을 이용한 안전점검은 사람이 직접 가기 어려운 현장에서 특히 두각을 나타낸다. 니어스랩이 주목한 것은 높이가 100m를 훌쩍 넘는 풍력발전기의 안전점검이었다. 날개 하나만 하더라도 50~80m에 달할 정도로 큰 풍력발전기를 점검하려면 크레인을 사용하거나 헬기를 통해 사람이 밧줄을 타고 내려와야 한다. 이런 실정에 있으니 점검 과정이 상당히 위험하고 시간도 오래 걸린다. 원자력발전소에서 근무한 경험이 있는 최 대표가 안전하고 신속한 안전점검에 대한 시장의 수요를 발견한 것이 니어스랩의 시작이다.
니어스랩은 현재 자율비행 드론으로 기존에 6시간이 소요됐던 풍력발전기 점검을 15분 안에 완료할 수 있다. AI 알고리즘을 통해 사람의 눈으로는 발견하기 힘든 블레이드의 결함을 빠르게 찾고 적시에 정비를 하는 것이 가능하다. 니어스랩은 한국동서발전(풍력), 한국남부발전(풍력), 한국남동발전(해상풍력), 한국시설안전공단(교량) 등과 협업해 시설물 안전 점검 현장에 변화를 가져오고 있다. 현재는 풍력발전기를 넘어 댐, 통신타워 및 생산시설 등 대규모 산업 시설에 기술을 적용하며 기술 적용 범위를 확대하고 있다.
신재생에너지로 각광받고 있는 풍력에너지에 대한 관심이 높아지자 풍력발전소도 증가하는 추세다. 국내는 아직 600여대 정도뿐이지만 미국과 유럽 등 해외에는 20만대나 설치돼 있다. 풍력발전기 안전점검 시장 규모도 3조원에 달한다. 니어스랩의 고객들은 풍력발전소 안전점검 업체다. 나라별로 안전점검 방식이 달라 맞춤형 솔루션을 제공하고 있다.
특히 국내 발전공기업들의 신재생에너지 현장에서 그 성능과 안전성을 입증했으며 국내시장을 넘어 전세계 풍력, 태양광발전단지에서 효율적이면서도 안정적인 운영을 위한 유지보수 체계를 첨단화로 바꿔나가고 있어 향후 성장과정이 주목된다.