[뉴스비전e 박준상 기자] 최근 몇년새 드론이 활성화 되면서 무인항공기에 대한 관심이 높아지고 있다.
무인항공기(Unmanned aerial vehicle, UAV)는 조종사가 탑승하지 않고 원격 조종 또는 사전에 입력된 프로그램에 의해 원거리를 이동하면서 자동 · 반자동으로 작업을 수행하는 비행체를 일컫는 말이다.
초기 군사용 중심으로 발전해 온 무인항공기는 고성능 경량 하드웨어 등장과 제어 소프트웨어 발전으로 민간 및 공공분야로 활용범위가 넓어지고 있다.
특히 카메라가 장착되면서 위험지역 순찰, 운송, 통신중계, 교통감시, 재난대처 등에 유용하게 쓰이고 있다.
무인항공기를 위한 VR · AR 응용 사례와 함께 향후 기술 발전 방향까지 분석해 본다. [편집자 주]
[①최첨단 복합체라는데...어떤 기술들 들어가 있나?]
무인항공기란 조종사 없이도 지정된 임무를 수행할 수 있도록 제작한 비행체이다.
미 국방부 정의에 의하면 최초의 무인항공기는 1930년대 초 세계 1차 대전 중 영국이 사용한 'Droned Fairy Queen'이었다.
초기부터 군사용으로 제작된 UAV가 본격적으로 발전하게 된 계기는 바로 1991년 발생한 중동의 걸프전(Gulf War)이었다. 미국은 걸프전에서 다양한 최첨단 무기들을 시험했는데, 당시 몇대 안되는 무인항공기의 활약은 놀라울 정도였다.
이후 IT기술의 발전에 힘입어 다양한 기능을 갖춘 UAV가 선보이게 됐고, 최근엔 사람이 갈 수 없는 위험한 지역의 순찰, 제품 운송, 통신중계, 교통감시, 재난대처 등 다양한 분야에 활용되고 있다.
미국 IT시장 연구기관 트랙티카(Tractica)에 따르면 세계 무인항공기 시장은 연평균 13%의 성장세를 기록하며 2020년엔 222억달러 규모로 성장할 것으로 전망되고 있다.
특히 민간용 소형 UAV 시장 성장세가 돋보일 것으로 예상하고 있다.
무인항공기는 비행체 형태에 따라 고정익(Fixed Wing), 회전익(Rotary Wing), 틸트로터형(Tilt-Rotor), 동축반전형(Co-axual), 다중 로터형 등으로 나눌 수 있다.
아울러 비행 거리에 따라 50km 내외를 비행하는 근거리(Close Range)부터 3천 km까지 비행이 가능한 장거리 체공형(Long Range)이 있으며, 목적에 따라 드론(Drone), 현재 사용되고 있는 대부분의 무인항공기를 일컫는 RPAS(Remote piloted aircraft system)시스템, 초소형 비행체인 MAV(Micro aerial vehicle) 등 다양하게 구분되고 있다.
무인항공기는 최첨단의 다양한 기술이 융합된 복합체라고 해도 과언이 아니다.
비행 제어기기(Flight control unit)는 UAV의 핵심 모듈로써, 사용자에 의한 원격조종 또는 특정 작업 수행을 위한 자동항법 루틴(Autonomous navigation routine)에 따른 입력 명령에 대한 처리와 UAV 비행과 관련된 주변 모듈들에 대한 제어를 담당한다.
모터 제어기(Motor controller)는 비행 제어기로부터 신호를 받아 프로펠러의 회전 속도 등을 제어한다.
무인항공기 위치 추정을 위해 주로 포함되는 IMU(Inertial measurement unit) 센서들은 정렬(Alignment), 가속(Acceleration), 기압(Barometric) 등을 인식한다.
GPS 수신기와 자력계(Magnetic compass)가 있는 경우, 사전 입력된 지역으로의 경로-설정 비행(Waypoint)이나 위치-유지(Position hold) 비행, 출발지 복귀(Coming home) 기능 등으로 UAV의 비행 능력을 확장시켜 준다.
무인항공기는 고속으로 원거리 이동이 가능하지만, 일반적으로 비행시간이 20~30분으로 짧아 작업 수행이 제한될 수 있기 때문에 긴 비행 시간을 위해 프레임은 알루미늄, 카본 플라스틱과 같은 경량 소재를 사용한다.
또한, UAV는 이착륙에 유연하고 강한 바람 등의 환경에도 버틸 수 있으며, 내 · 외부에 보조적인 모듈들(전자기계, 카메라, 배터리 등)의 삽입이 가능하도록 설계되고 있다.
무인항공기는 탐지 및 인식(Sensing & perception), 시각 감지 · 회피, 자율지능(Autonomy), 통신(Connectivity), HMI (Human-machine interface), 보안(Security) 등 하드웨어 및 소프트웨어 기술들이 융합되어 그 기능이 확장될 수 있다.
최근 이슈화되고 있는 AR · VR 기술은 사용자에게 확장된 시간과 공간을 제공하는 새로운 미디어라고 할 수 있다.
UAV에는 일반적으로 카메라가 장착되어 영상 데이터를 획득하고 전달할 수 있기 때문에 AR · VR과의 자연스러운 기술적 융합이 가능한 것이다.