[드론] 산업의 첨병

왜 지금 드론인가
편석준.최기영.이정용 지음 / 미래의창 / 2015년 7월

구글과 페이스북이 앞다퉈 경쟁하는 곳이 하나 있다. 오지에 인터넷 서비스를 하는 것이다. 그 과정에 드론을 활용할 계획을 하고 있다. 르노는 2014년 모터쇼에서 자동차와 드론의 관계를 보여줬고, 아마존은 드론 배송 상용화를 구상중이다. 실제 구상된 드론은 곧 사회를 바꾸기에 부족하지 않다.

저자는 드론을 사물인터넷과 비교한다.  

드론의 속성은 사물인터넷과 일치한다. 사물인터넷의 4가지 기술 구성요소는 센서, 네트워크, 서비스 인터페이스 그리고 보안이다. (60쪽)

사물인터넷에 이동성이 담긴 것이 드론이다. 그것은 결국 온지구의 데이터 시대를 뜻하는 것이다. 구글과 페이스북이 오지에 인터넷을 보급하고, 드론을 계획하는 것도 바로 이와 관련된 것이다.

물론 드론의 앞날이 밝기만은 한 것은 아니다. 각 나라마다 드론에 대한 규제가 심하다. 우리나라의 경우 12kg 미만으로 개인 드론을 제한하고 있지만, 비행금지구역의 존재로 실제 드론을 날릴 수 있는 곳을 찾기가 쉽지 않다. (서울을 거의 대부분 비행금지구역에 들어가고, 경기남부지역도 성남공항, 수원공항으로 비행금지구역이 광범위하다.)

비즈니스 영역에서는 늘 규제 탓을 하지만, 규제가 최소한의 안전을 보장하고 있다는 사실은 잊지 말아야 한다.(167쪽)

그럼에도 드론은 차세대 산업의 첨병이다. 관련산업의 발전이 함께 이루어져야 한다.

드론 제조산업은 이미 중국의 DJI, 미국의 3D로보틱스, 프랑스의 패롯이라는 3강체계가 구축되었다. 그러나 아직은 드론의 발전방향을 알 수 없기에 여전히 진입할 부분이 많은 분야다. 게다가 DIY 제조산업은 여전히 전망받을 만한 산업이다.

앞서 드론을 사물인터넷과 비교한 적 있는데, 어떤 책에서는 스마트폰에 비교하기도 한다. OS, 앱 등 소프트웨어 산업의 발전이 보이는 산업이다.

그리고 사물인터넷과 연계해서 중요한 것이 바로 센서산업이다.

드론의 핵심기술 중 하나는 센서다. 센서란 열·빛·온도·압력·소리 등의 정보를 감지하고 저장하여 컴퓨터나 사용자가 확인할 수 있는 신호로 바꾸는 장치를 의미한다. 드론 비행 시 수평상태와 일정 고도를 계속 유지하기 위해서는 센서와 신호데이터 처리, 통신 기능을 아우르는 '첨단 센서 기술'이 드론 내에 탑재 되어야 한다.

실제 드론 비행을 위해 비행 시 수평 유지를 위한 자이로스코프gyroscopes 센서와 가속도 센서를 비롯해 비행 고도 제어를 위한 압력 센서, 고도 측정을 위한 초음파를 발생시켜 위치를 체크할 수 있도록 도와주는 초음파 센서, 나침반 기능을 하는 지자기 센서, 비행위치를 파악하기 위한 GPS 센서 등 다양한 센서들이 드론 내에 탑재되어 있다.

드론은 용도에 따라 추가 센서를 탑재해서 기능을 강화할 수 있다. (179쪽)

모터, 배터리 등 부품 산업도 전망 있는 산업이다.

드론은 단순히 비행체가 아니라 데이터, 기술 복합체이다. 단순히 드론 기술 뿐만 아니라 산업 전반을 이끌 수 있다. 그런데 차세대 산업이라 불리는 모든 것이 미국을 중심으로 유럽, 중국이 압도하고 있다. 현재 미국의 제조업 부활의 한 축이 이런 신산업이기도 하다. 그런면에서 국가적 정책이 없는 우리나라의 현실이 아쉽다.

[드론] 비행원리

 (왜 지금 드론인가라는 책 중에서 비행원리 부분 개인차원에서 발췌입니다. )

바람이 불지 않는 상태에서 비행기가 엔진 등의 추진 장치에 의해 높은 속도로 활주로를 달리게 되면, 공기의 흐름이 발생해 바람이 비행기가 달리는 반대 방향으로 흐르게 된다. 즉, 고정익기가 엔진의 힘을 이용해 빠르게 활주로를 달리면 반대로 공기가 빠른 속도로 날개를 중심으로 위아래로 분리되어 흐르게 되는데 날개의 특성상 윗면의 공기가 더 빠르게 이동하고 아랫면은 느리게 이동한다. 이러한 공기의 속도 차이는 날개 위아래 간의 압력 차이를 발생시키고, 이 압력 차이가 날개를 위쪽으로 들어올리는 작용을 하여 비행기를 상공에 떠 있도록 만들어준다. 이를 양력lift이라고 한다.

이륙 후에도 고정익기가 상공에서 계속 비행하기 위해서는 이 양력을 유지해야 하는데, 일정 속도 이상으로 비행해야만 공긱의 흐름을 발생시켜 양력을 생성시킬 수 있다. (72~73쪽)

흔히 헬리콥터로 알려져 잇는 회전익기는 프로펠러라고도 불리는 로터가 회전하면서 양력을 발생시킨다. ... 회전익기의 로터는 고정익 드론의 날개 여러 개를 모은 것과 같은데 로터 하나 하나를 구성하는 날개를 블레이드라고 한다. 고정익기가 양력을 위해 전진하는 것과 유사하게 회전익기도 블레이드를 움직이며 양력을 얻는데, 회전익기는 날개 달린 기체를 전진시키는 것이 아니라 블레이드를 회전시키는 방식을 사용한다. 각 블레이드는 주 동력장치인 엔진이나 모터 등에서 발생하는 회전력으로 회전하게 된다.

...

단일로터 드론은 일반적인 헬리콥터 형태로, 하나의 로터(메인 로터)가 동력장치의 회전력을 받아 회전하면서 양력을 발생시켜 상승한다. 하지만 메인로터가 회전하면, 작용 반작용의 원리에 의해 기체는 로터가 회전하는 반대방향으로 돌아가는 힘(반토크)을 바는다. 따라서 단일로터 기체는 기체의 회전을 막기 위해 작은 로터(테일로터)를 기체의 꼬리 부분에 만들어 메인로터에 의해 생기는 회전을 상쇄시켜야 한다.

회전익기의 전진방식은 로터 회전면에 기울기를 만든 뒤 양력을 전진하는 방향으로 기울여 전진하는 힘, 즉 추력을 만드는 형태이다. 고정익기는 엔진에서 직접 분사하는 힘으로 추력을 얻는데 반해 회전익기는 기체가 상승하고자 하는 힘을 기울여 전진방향과 상승방향으로 쪼개 전진하는 원리다.(75~76쪽)

  

쿼드로터는 단일로터 방식보다 비행원리가 더 단순하다. 4개의 로터는 마주보는 2쌍씩 같은 방향으로 회전한다. 전후의 로터가 시계방향으로 회전하면, 좌우의 로터는 반시계 방향으로 회전하는 식이다. 2쌍씩 서로 다른 방향으로 회전하기 때문에 단일로터처럼 반토크를 막기 위한 꼬리날개 같은 장치를 만들 필요가 없다.

4개의 로터가 동일한 속도로 회전하면서 상승하거나 제자리 비행을 할 수 있고, 진행하고자 하는 방향의 로터 속도를 줄이면 해당 방향으로 기체가 기울어지면서 기울어진 방향을 이동하게 된다. (78~79쪽)

[드론] 교통수단의 혁명이 될 날이 올까

드론 책을 읽다가 드론이 교통수단을 완전히 바꿀수도 있겠다는 생각이 들었다.

'B' the flying car  는 새로운 차세대 이동 수단 개발 프로젝트 중 하나로 현재 실제 모델을 축소한 시제품이 만들어진 상태다. 전기 모터와 4개의 프로펠러를 사용해 평소에는 자동차처럼 주행하다 전기 모터가 프로펠러에 연결되면 하늘로 떠 오른다.

SF 영화 <스타워즈>의 팬이라면 익숙한, 하늘을 나는 오토바이 호버바이크Hoverbike 역시 최근 주목받고 있는 차세대 이동 수단이다. (102쪽)

드론이 새로운 개념의 교통수단으로 등장할 수 있게 된 배경은 관련 기술을 구현하는 데 필요한 부품의 대중화에 있다. 특히 스마트폰의 등장은 GPS와 자이로 센서, 지자기 센서, 가속도 센서, 중력 센서, 근접 센서, 조도 센서, 카메라와 같이 공중에서 중심을 잡고 이동하는 데 필요한 부품의 가격을 낮추고 모듈화를 가능하게 했다. 이 모든 센서는 드론의 현재 위치 및 비행경로 파악, 그리고 충돌을 방지하도록 돕는다. 이전까지는 숙련된 기술자가 해야 했던 것이 모두 자동화된 셈이다. (106쪽)

[드론]이 공연에 이용된다면

드론이 공연에 활용된다면 공연에서 활용할 수 있는 효과의 제한을 넘어설 수 있을 것 같다.

"드론을 활용한 영상제작을 이야기할 때 <뮤지컬 태양의 서커스> 팀과 ETH 취리히 스핀오프 베리파이 스튜디오가 협업해 만든 <스파크드>를 빼놓을 수 없다. 유투브에 업로드된 이 영상을 보면 램프처럼 꾸며진 드론이 마술사의 손짓에 따라 역동적이고 신비로운 분위기를 연출한다. 사전에 제작된 프로그램이 아니라 영화감독, 카메라맨 및 다양한 사람들의 의견을 수용하여 기본 동작만을 반영 한 것이다. 그럼에도 불구하고 드론을 인간과 다양한 방식으로 교감할 수 있는 수단으로 표현해 냈다. 스파크드 제작 비하인드 영상에는 각기 다른 조명이 탑재된 10대 쿼드콥터 드론이 등장하는데 배우의 몸짓이나 눈짓에 따라 정교한 움직임을 보인다. 이를 통해 드론이 영화 등 예술 분야에서 인간과 다양한 방식으로 교감할 수 있는 수단으로서 활용가치가 높음을 예감캐 한다. 최근 디즈니에서도 드론을 활용한 대규모 공연이 펼쳐진 바 있어 앞으로 예술 및 공연 분야에서 드론의 활용은 점점 더 커질 전망이다." (83~84쪽)

[드론] 차와 드론의 결합

2014년이니 조금 지난 이야기이지만 르노자동차는 모터쇼에 드론을 등장시켰다. 컨셉트카이긴 하지만 이미 드론과 자동차와의 관계를 고민하기 시작한 것이다. (우리나라에서 자동차 이야기하는 사람들은 보면 고급차나 이야기하고, 현기차도 새로운 고민이 없어 보인다.) 세계의 자동차사들은 자동차 너머를 고민하고 있다.

  프랑스의 르노 자동차는 드론을 장착한 콘셉트카 kwid를 2014년 인도에서 열린 뉴델리 오토쇼에 선보이며 호평을 얻었다. 소형 헬리콥터를 닮은 드론 플라잉 컴패니언flying companion이 차량 천장에 숨어있다가 필요시 나와 교통상황을 파악하고 운전 시 주의해야 할 사항을 운전자에게 알려준다. 지금까지 나온 미래형 자동차 가운데 가장 흥미로운 컨셉트카라는 평가를 받고 있다.(드론은 어떻게 산업의 미래를 바꾸는가, 50쪽)

무인비행기와 무인지상차량을 합친 개념의 드론도 출현하고 있다. 자동차 제조사 르노는 2014년 3월 인도 뉴델리에서 열린 2014 뉴델리 모터쇼에서 크위드라는 소형 SUV를 공개했는 플라잉 컴패니언이라는 드론이 탑재돼 있어 눈길을 끌었다. 플라잉 컴패니언은 사람이 조종하면 차량 주변을 돌면서 도로 상황이나 주변의 장애물을 알려준다. (36쪽, 왜 지금 드론인가)