4차산업혁명시대, 무인이동체가 삶과 경제를 풍요롭게 한다
기자 : 시사서울매… 날짜 : 2018-08-28 (화) 08:44
4차산업혁명시대 
무인이동체가 삶과 경제를 풍요롭게 한다 

                                   강왕구 한국항공우주연구원 무인이동체사업단장

자율차와 드론으로 대표되는 무인이동체가 부상하고 있다. 컨설팅그룹 맥킨지는 2025년에 전 세계 상위 완성차 업체의 80%가 고도의 자율주행 기술의 상용화 준비를 완료할 것으로 예측하고 있다. 촬영용 시장을 중심으로 급격하게 성장하고 있는 드론은 2020년에는 전세계적으로 1,100만대 이상이 판매될 전망이다(가트너, 2017). 무인이동체 세계시장은 2016년 320억달러에서 2030년에는 2,700억달러로 약 아홉배 이상 급속한 성장이 예상된다.
사람의 도움없이 스스로 외부의 사물을 인식해 자율 주행하는 무인이동체는 운용환경과 역할에 따라 매우 다양한 종류가 있다. 무인트랙터와 무인이양기와 같은 농기계로부터, 무인화물선, 수중드론, 무인잠수정과 같은 해양이동체, 그리고 군용 무인항공기 등이 대표적인 무인이동체이다. 기술이 발전함에 따라 무인이동체의 종류는 더욱 더 다양해질 전망이다. 하늘로 날아다니며 공중택시 역할을 담당할 출·퇴근용 드론, 스스로 택배를 배달하는 배송용 드로이드, 깊은 바다속에서 자원채굴과 심해케이블망을 수리하는 심해작업로봇 등이 가까운 미래에 구현될 전망이다.
많은 전문가들은 무인이동체를 우리 실생활에서 4차산업혁명을 선도하고 구현할 최적의 수단으로 평가하고 있다. 먼저 4차산업혁명의 핵심기술인 ICBM(IoT, Cloud, Big-Data, Mobile)이나 인공지능 등이 무인이동체를 통해 융합되고 발전된다. 지금까지는 지상의 조종사와 무선통신(RF)으로 1대1로 연결되었으나, 미래에는 5G 등을 통해 일대다의 디지털 통신으로 발전할 것이다. 단순한 카메라 영상만이 아니라 나이트비전, 적외선, 그리고 분광광학 및 라이다 등의 다양한 센서가 탑재되고, 딥러닝 등의 기술을 통해 영상 등이 실시간으로 분석되고 인식될 것이다. 지금보다 드론의 체공시간을 두배이상 향상시킬 수 있는 차세대 배터리와 연료전지 등의 기술도 무인이동체를 통해 적용범위를 확대할 것으로 예상된다. 무인이동체의 발달에는 인공지능의 역할도 빼 놓을 수 없다. 무인이동체는 자율화 수준에 따라 원격조종에서 완전자율 등으로 발전할 것이다. 현재 외부 조종사의 명령에 따라 단순하게 움직이는 단계로부터, 무인이동체가 스스로 판단하고 결정해 자율적인 기동을 수행하는 완전자율단계로 발전이 예상되며, 이를 위해서는 인지, 판단, 결정, 평가를 스스로 수행할 수 있는 인공지능 기술이 동반되어야 한다.
강왕구 한국항공우주연구원 무인이동체사업단장으로부터 무인이동체의 발전이 우리의 삶에 미칠 영향 등에 관해 얘기를 들어봤다.

무인이동체의 개념과 사업단의 역할에 관해 소개해 주십시오.

무인이동체사업단은 한국항공우주연구원 소속으로, 과기정통부의 무인이동체 미래선도 핵심기술개발 사업을 주관하고 있습니다. 국내 출연연과 대학, 그리고 기업들과 협력해 무인이동체의 미래 유망기술을 발굴하고 개발 중에 있습니다. 
드론 분야에서는 국내 전문 중소기업을 대상으로 산업실태조사를 수행하고, 국내 기업들이 부족한 애로기술을 선별해 기술개발을 지원하고 있습니다. 또 우리나라의 정부부처와 공공기관의 임무수행을 위한 소형무인기, 즉 드론을 국내 중소기업들과 협력해서 개발하고 있습니다. 사업단에서 개발하는 공공용 드론은 내년말부터 조달청의 우수조달물품 심사를 받은 이후에 현장에 배치되어 활용될 계획입니다. 
무인이동체를 흔히들 사람이 타지 않는 이동수단이라고 생각합니다. 하지만 사람이 조종하지 않는 이동수단이 보다 정확한 표현입니다. 이에 따라 무인이동체는 ‘사람의 도움없이 외부 환경을 인식하고 상황을 판단하여 임무를 수행할 수 있는 이동체’로 정의될 수 있습니다. 무인이동체는 외부에서 조종하는대로 움직이는 무선조종(RC) 모델 자동차나, 모형항공기의 수준을 뛰어넘어 스스로 주위환경을 인식해서 판단하고 이동해야 합니다. 
저희는 이를 자율운항이라고 표현하는데요. 무인이동체가 자율운항을 하기 위해서는 우리가 4차산업혁명의 핵심이라고 부르는 ICBM 기술, 즉 IoT, Cloud, Big-data, Mobile과 디지털 센서 그리고 가장 중요하게는 인공지능 기술과의 융합이 핵심입니다. 즉 ICBM기술, 디지털 센서, 그리고 인공지능을 통해 무인이동체의 궁극적인 목표인 자율운항이 가능해집니다. 다른 측면에서 보자면 무인이동체는 4차산업혁명의 핵심기술들이 발전되고, 진화하는 기술융합 플랫폼이 되는 것입니다. 이러한 예는 지난 세차례의 산업혁명의 역사에서도 발견됩니다. 정유, 철강, 고무, 화학 등의 기술들이 자동차를 통해 발전하고 핵심산업으로 성장했습니다. 4차산업혁명에서는 이러한 역할을 무인이동체가 담당할 것입니다.

무인이동체에 관심을 갖게 된 배경과 국내 현황에 관해 소개해 주십시오.

무인이동체는 앞으로 가장 빠르게 성장할 것으로 예상되는 차세대 산업입니다. 현재 전세계 무인이동체 시장은 약 35조원 정도이지만 2030년에는 2,700억달러, 300조원 이상으로 성장이 기대되는데 이것은 연평균 16% 이상의 고속성장 산업입니다. 무인이동체 산업은 자동차, 조선, 항공기 등의 수송기계, 전기전자통신산업, 그리고 IT 산업 등이 뒷받침이 되어야 하며 우리나라가 전 세계에서 1~2위를 다투는 산업들입니다. 세계 무인이동체 산업을 주도할 기본역량을 우리가 충분히 보유하고 있습니다. 이들 산업과 인공지능, 디지털 센서, 차세대 통신 등의 신기술 등을 성공적으로 융합할 경우, 무인이동체 산업은 우리 경제를 3만달러 시대를 넘어 5만달러 시대로 이끌 핵심산업이 될 것입니다.   
저희 사업단에서 조사한 바에 의하면 작년 매출액은 약 8,700억원, 사업체 개수는 약 250여개 정도로 파악되고 있습니다. 전 세계 무인이동체 시장의 2.7% 정도로 세계 무역규모 12위권인 위상에는 많이 미치지 못하는 것은 사실입니다. 또 대부분의 기업들이 매출액 10억원 내외, 고용인원 10인 미만인 것이 현실입니다. 우리나라 무인이동체 산업은 군용 무인항공기를 중심으로 발전해왔습니다. 이 때문에 세계 민수시장 진출이 지연된 면이 있었고, 중국의 DJI등이 세계시장을 석권하는 것을 바라만 볼 수 밖에 없었습니다. 드론 산업의 경우에는 기업수가 1,500여개 이상이라는 통계도 있습니다만 대부분이 영상촬영을 수행하는 활용기업입니다. 드론을 개발하는 전문기업들은 약 200여개 정도로 파악되고 이중에 독자 모델의 개발이 가능한 기업들은 약 25개 내외로 조사되고 있습니다. 자율주행차부분에서는 완성차는 현대·기아차가 세계 유수기업들과 동일한 수준의 기술력을 확보하고 있습니다. 다만 주행을 위한 라이다, 레이더, 영상처리 등의 핵심부품은 기업수나 기술력에서 미국이나 이스라엘 등에 비해 매우 열위합니다. 앞으로 적극적인 시장창출, 기술개발, 해외진출 등을 통해 국내기업의 규모를 키우고 내실을 다질 필요가 있습니다. 

무인이동체의 향후 발전 방향에 관해 말씀해 주십시오.

무인이동체의 발전과 더불어 무인이동체를 이용하는 새로운 산업이 생겨나 4차산업혁명시대의 경제발전을 가속화할 것입니다. 드론을 이용한 영화, 사진 촬영은 공간정보기술과 결합해 드론 측량, 디지털 공간 매핑 등으로 발전할 것입니다. 무인이동체를 사용해 대기와 토양, 수질의 오염과 기상정보를 측정해 제공하는 신산업이 예상됩니다. 
무인으로 운영되는 농장과 양식장이 출현할 것이고, 주문에서 배달까지도 완전자동화가 무인이동체를 통해 구현될 것입니다. 도로와 교각, 항만 등을 점검하고 수리하는 인프라 관리업도 앞으로 창출될 새로운 산업입니다. 새로운 스포츠와 문화산업도 무인이동체를 통해 출현할 것입니다. 
오는 9월 14일부터 16일까지 영월에서는 개최되는 제3차 국제드론레이싱 경기와 같이 드론 레이싱은 e-스포츠를 이을 차세대 스포츠로 발전할 것으로 평가받고 있습니다. 이와 함께 드론 축구와 드론 파이팅 등도 동호회 수준을 넘어 차세대 스포츠로 발전하고 있습니다. 미래에는 무인이동체와 5G, 가상증강 현실을 결합한 원격관광 등도 새로운 문화산업으로 각광받을 것입니다. 
무인이동체는 다양한 직업들을 새로 만들어 고용창출에도 기여할 것입니다. 무인이동체를 조종하고 감독하는 드론 조종사, 고장난 무인이동체를 수리해주는 정비사는 벌써 많은 이들이 도전하는 새로운 직업이 되고 있습니다. 
무인이동체를 개발하는 드론 엔지니어, 연구자, 그리고 전문 제작자도 그 수요가 급증할 것이며, 드론에 필요한 소프트웨어를 전문적으로 제작하는 프로그래머, 교육자 등도 새로운 직업군으로 생겨나고 있습니다. 드론을 통해 원하는 시간과 장소에서 원하는 데이터를 아주 쉽게 획득할 수 있으며, 앞으로는 보다 다양한 데이터를 무인이동체를 통해 측정할 수 있게 될 것입니다. 
이러한 드론 촬영 영상과 데이터 등의 자료를 분석하고 가공하여 우리 실생활에 유용한 정보로 바꾸어 주는 데이터 전문가는 4차산업혁명시대의 대표적인 직업군이 될 전망입니다. 이외에도 드론레이서, 드론보험설계사, 드론사고분석관 등등의 다양한 직업이 무인이동체를 통해 구현되어, 우리 삶과 경제를 보다 풍요롭게 할 것입니다.

무인이동체의 핵심 개발기술은 어떤 것이 있는지요?

무인이동체의 공통기능기술은 사람의 주요 기능으로 설명이 가능합니다. 먼저 사람의 눈과 귀에 해당하는 탐지 및 인식기술입니다. 무인이동체 주위의 사물을 인식하고, 자신의 위치와 속도, 가속도 등을 파악해야 합니다. 무인이동체는 주위사물의 인식을 위해 카메라, 라이다, 레이더 등을 사용합니다. 자신의 위치를 파악하기 위해서는 GPS와 가속도 센서를 사용합니다. 무인이동체에 탑재하기 위해 기존의 센서를 보다 작게, 가볍게 그리고 저전력으로 만드는 것이 아주 중요합니다. 요즘은 GPS가 작동하지 않는 수중이나 지하공간, 실내에서 무인이동체의 위치를 인식하는 기술이 아주 중요하게 연구되고 있습니다.
두번째는 통신 및 네트워크 기술입니다. 최근에는 수십 수백대의 드론들이 서로 통신하며, 네트워크를 구성해 비행하는 군집드론이 연구되고 있는데요. 이러한 군집드론이 가능하기 위해서는 드론간에 통신기술을 개발하는 것이 매우 필요합니다.
다음은 자율지능기술입니다. 자율지능이란 무인이동체나 로봇등에 적용된 인공지능을 지칭합니다. 무인이동체가 스스로 판단하고 운항할 수 있도록 만들어주는 기술로 두뇌에 해당되는 것입니다. 우리가 익히 알고 있는 딥러닝(Deep Learning)이나 기계학습 등의 기술을 드론이나 자율주행차에 적용하는 방법등이 연구되고 있습니다.
무인이동체에 전력을 공급하는 동력원 및 이동기술도 앞으로 연구가 필요합니다. 현재 드론은 급격한 기동시 약 20~30분 이상 비행이 불가능합니다. 이러한 문제는 현재 리튬이온 배터리를 사용하는데 따른 한계 때문이므로 이를 대체할 새로운 동력원을 발굴해 개발해야 합니다.
인간과 이동체간 인터페이스 기술은 무인이동체를 조종하는 기술입니다. 현재는 조종기를 사용하고 있으나 앞으로는 대화나 메시지, 혹은 제스쳐 등으로 조종이 가능할 것입니다.
마지막으로 무인이동체를 구성하는 구조물과 운영체계, 그리고 개발방법 등을 체계화하는 시스템 통합기술이 있습니다.

무인이동체 기술개발을 위해 어떤 전략을 세우고 있는지요?

유인이동체가 무인화됨에 따라 공통기술과 공통부품의 적용범위가 확대되고 있고 종류도 다양해지고 있습니다. 공통부품의 대표적인 사례로 자율주행차의 눈인 라이다를 들 수 있습니다. 무인항공기에서 사용되던 라이다는 현재 자율주행차와 드론의 항법장비로 사용이 확대되었습니다. 더 많은 무인이동체에 사용됨에 따라 보다 경량, 소형, 저가의 제품들이 개발되기 시작했고, 다양한 무인이동체에 공통부품으로 자리잡고 있습니다. 육·해·공 플랫폼 별로 각각의 기술과 부품들을 개발할 경우에는 연구인력과 예산이 중복되어 국가적으로 낭비요소가 됩니다. 이에 반해 공통기능을 바탕으로 기술과 부품을 함께 개발하면 판매시장이 더욱 커져서 경제성 확보에도 유리합니다. 
육·해·공을 통합해 무인이동체 공통기능 기술을 개발하고, 사업을 수행하는 것은 세계적인 트렌드입니다. 대표적인 항공방산기업인 록히드 마틴이나 노스롭 그루만 등은 예전에는 항공부분에서 무인기를 군함부분에서 무인선을 개발했으나 요즘은 무인이동체를 전담하는 통합부서를 신설한 바 있습니다. 항공우주 전문기업인 미국 보잉사는 무인잠수정과 무인선박 분야에 진출하고 있습니다. 이 모든 것이 기존의 육·해·공을 나누어서 개발하던 것을 무인이동체를 통합해 공통기능기술 중심으로 개발하고 있기 때문입니다. 기존의 육·해·공 이동체간에 칸막이를 하고 독립적으로 기술을 개발하는 것은 세계 기술 및 산업동향을 고려해 볼때 많이 비효율적인 방법입니다. 과학기술정보통신부가 무인이동체 기술로드맵을 수립하게 된 배경에는 이런 세계적인 추세때문이라 생각합니다.

무인이동체의 상용화 방안에 관해 듣고 싶습니다.

무엇보다 중요한 것은 시장을 창출하는 것입니다. 드론을 예로 들면 현재는 영화, 뉴스 등의 촬영분야에 제한적으로 시장이 형성되어 있습니다. 다양한 분야에서 드론의 활용시장을 창출할 필요가 있습니다. 드론 레이싱, 드론 축구, 드론 파이팅과 같은 신개념 문화상품이 개발되어야 하고, 또 지도제작이나 대형 공사현장의 공정점검 등에 드론 영상을 활용할 필요가 있습니다. 
이와 더불어 다양한 무인이동체의 출현이 예상됨에 따라 개발을 보다 가속화하고 신기술 적용을 용의하게 할 수 있는 테스트베드의 구축이 필요합니다. 기존의 유인이동체와는 달리 무인이동체에는 5G, 인공지능, 가상증강현실, 임베디드SW 등의 아주 다양한 기술이 적용되어야 합니다. 하지만 현재 이러한 신기술이 적용된 무인이동체를 빠른 시간내에 시험을 할 수 있는 시설이 전무합니다. 이 때문에 무인이동체 개발에 많은 시간과 인력, 그리고 개발비가 소요됩니다. 저희가 주목하는 것은 가상 시뮬레이션 기술입니다. 무인이동체의 물리량을 정확하게 사이버 공간에서 구현하고, 이를 풍동시험이나 수조시험등과 연계하는 가상-실물 연계 테스트 베드 등을 개발해 구축하고, 민간에 보급할 필요가 있습니다. 기계학습 기반으로 무인이동체를 개발할 경우에는 이러한 새로운 테스트 장비의 구축이 더욱 더 필요합니다. 잘 알려진 바와 같이 딥러닝 등에는 수천번 이상의 학습이 필요합니다. 무인항공기를 실제 비행시험을 통해 학습시키는 것은 아주 많은 시간과 인력, 개발비가 필요합니다. 하지만 가상공간에 실제 자연환경과 동일한 공간을 구성하고, 실제 무인이동체와 동일한 물리량을 가진 가상시제를 사용할 경우 딥러닝에 필요한 학습시간과 비용을 크게 절약할 수 있습니다.
또 앞으로 출연연이나 학교 등이 개발한 무인이동체 원천기술을 신속하게 민간으로 이전할 필요가 있습니다. 이를 위해 온라인-오프라인을 결합한 기술장터를 활성화하고 기술개발 과정에서 확보된 기술을 특허 등의 지적재산권으로 신속하게 변환해 민간에게 보급할 필요가 있습니다.

무인이동체가 우리의 실생활에 사용되는 사례를 소개해 주십시오.

먼저 대표적인 무인이동체는 자율주행자동차입니다. 테슬라가 판매하는 전기자동차가 제한적인 자율주행기능을 가지고 있고, 구글, 애플 등의 정보통신기술(IT) 대기업들과, BMW, 도요타, GM등이 상용화를 목표로 개발 중입니다. 2025년이면 완전 자율 주행이 가능한 자동차의 출시가 예상됩니다. 두번째는 무인항공기를 의미하는 드론입니다. 드론은 고대의 영어 단어로 숫벌을 의미했다고 합니다. 
2차세계대전 당시 미군이 개발중이던 무인항공기를 드론이라고 부르기 시작했는데 이것이 국내에서는 네개의 프로펠러를 장착한 25kg이하의 소형무인기를 의미하게 되었습니다. 현재 드론은 드라마나 뉴스, 그리고 영화촬영 등의 아주 다양한 분야에서 활용되고 있습니다.
무인트랙터나 이양기와 같은 무인농기계도 대표적인 무인이동체입니다. 현재 농작물 수확, 잡초제거나 씨뿌리기, 비료살포 등을 위한 전문 무인이동체가 개발되고 있습니다. 해양에서 무인이동체도 빠르게 발전하고 있습니다. 올해초에는 물밖에서 바다속을 실시간으로 볼 수 있는 수중드론이 개발되어 많은 이들의 관심을 받은 바 있습니다. 난파선의 보물탐사나 관광, 해저지도제작 등에 널리 사용될 수 있기 때문입니다. 이 밖에도 대륙과 대륙간에 화물을 수송하는 대형 선박도 무인화가 예상됩니다. 



   

 
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