유선 드론 시스템과 드론의 미래 지능 탐색
미래에 더욱 강력해질 유선 드론 시스템
글,사진_아나드론
ANA DRONE, FEB 2019
드론의 활발한 사용은 한때 넉넉한 예산을 보유한 군에서나 가능했다. 기술 집약적이고 고비용인 시스템에 지불되는 투자 비용을 감수하고라도 기대할 수 있는 유익함이 보였기 때문이다. 그 유익함이 비록 미래에 얻어질 결과라 하더라도 말이다. 하지만 이제 인터넷과 GPS 같은 군사 기술들이 개방됨에 따라 드론은 상업적으로도 충분히 이용 가능하게 됐다. 더 중요한 사실은, 저렴한 가격에 구입할 수 있게 됐다는 점이다.
그동안 이루어진 기술 가용성의 발전이야말로 드론 산업에 커다란 영항을 미쳤으며, 드론이 현재 수준까지 발전할 수 있도록 이끈 으뜸가는 원동력이었다. 특히 2014년 이후 드론 사용자의 지속적인 증가와 함께, 안전 비행을 위한 법률 및 규제 발전을 이끄는데 크게 기여했다. 이제 더 남은 문제, 더 기대할 수 있는 기술적인 문제는 무엇일까?
추진력이 무게를 극복해야 한다
모든 종류의 드론은 페이로드(payload, 허용 가능한 탑재 중량)와 비행시간이 반비례 관계에 있다. 페이로드가 높아지면 비행시간이 줄어들고, 페이로드를 줄이면 비행시간은 늘어난다. 이 두 가지 요소의 밸런스가 무엇보다 중요하다. 아무리 최첨단의 기술이 탑재된 드론이라도 결국 추진력이 무게를 극복해야 한다. 그렇기 때문에 배터리 전원에 의존하는 정도가 높은 드론은 현재 페이로드가 높아지면서 비행시간도 점차 줄어들고 있다.
DJI의 매트리스600(Matrice 600)의 비행시간은 추가 페이로드 없이 32분간을 자랑하지만, 로닌 MX 짐벌 (6kg)을 장착하는 순간 16분으로 대폭 단축된다. 일부 애플리케이션의 경우에는 20~30분 가량의 비행시간이 적절할 수 있지만, 더 오랜 비행시간이 필요한 경우 현재의 기술력으로는 한계가 있는 것이 분명하다. 하지만 접근 방식을 조금만 바꿔보면 얼마든지 획기적인 비행시간을 확보할 수 있다. 유선 드론 시스템(Tethered Drone System)이 바로 그것이다.
비행시간의 제약에서 벗어나다
'유선 드론 시스템(Tethered Drone System)'은 이름에서 알 수 있듯 유선을 통해 드론과 지상을 연결한 시스템이다. 테더형 드론은 마이크로 케이블을 통해 지상과 물리적으로 안전하게 연결되어 있다. 드론을 제자리에 유지하는 물리적 보안을 제공할 뿐만 아니라, 경우에 따라서는 유선 통신을 거쳐 안전한 데이터 송수신 환경을 제공한다.
유선드론 시스템이 안정적인 시스템을 구축하기 위해서는 먼저 운용할 전원과 주전원(사용 가능한 경우), 휴대용 발전기 또는 인버터가 장착된 비상 차량 등이 준비돼야 한다. 케이블이 연결되지 않은 일반적인 드론 형태로도 운영이 가능하기 때문에 상황에 따라 유연한 대처가 가능하다.
ElistAIR의 ORION 드론
2014년 설립된 Elistair는 고속 데이터 전송과 함께 비행 제어 및 지속 시간의 최적화 덕분에 지속적이고 유연한 감시 및 통신 용량을 제공하는 무인 항공기용 테더링 시스템을 개발할 수 있었다. 경찰, 공공 기관 민간 보안사를 비롯해 30개국 이상의 정부에 배포된 이 회사의 드론 혁신적 기술을 통해 항공감시, 연속 공중통신, 복잡한 산업검사, 교통관리와 같은 분야에서 새로운 드론 시대를 열었다. 프랑스와 샌프란시스코에서 여러 상을 수상했으며 Horizon 2020 프로그램에 따라 유럽 재정 지원을 위해 선정된 소수의 프랑스 회사 중 하나이다.
Elistair이 출시한 ORION 드론은 자동화되고 강력하며 휴대성이 뛰어난 유선 드론 시스템을 선보였다. 넓은 지역에 걸쳐 장시간 밤낮으로 공중 비행할 수 있도록 설계된 시스템은 법 집행, 민간 안전, 공공 안전 임무, 그리고 군사용으로써 임무를 수행하는 데 최적화되었다. ORION은 마이크로 케이블을 통하여 지상과 연결돼 있으며, 이 케이블은 전력 공급과 데이터 통신에 사용된다. 지속적인 전력 공급이 가능하기 때문에 10시간 이상 비행이 가능하다. 또한 유선 통신을 사용하기 때문에 200mb/s의 엄청난 데이터 전송 속도를 자랑하며, 방해 전파와 해킹으로부터 안전하다.
ORION과 연결되어있는 마이크로 케이블은 오토 윈치를 통하여 고도에 맞춰 자동으로 방출과 회수가 이루어진다. 유선으로 연결되어 케이블 관리가 까다로워 보일 수 있지만, 이 모든 작업은 오토 윈치가 담당하여 스스로 수행한다. 이밖에도 ORION은 지능형 비행 자동화 기능을 지원한다. 단순한 인터페이스와 자동화된 비행 모드 덕분에, 운영자는 높은 조종 기술 없이도 쉽게 운영할 수 있다. 자동 비행 중 안전 기능이 동작하기 때문에 이륙에서 착륙까지 안전하고 손쉽게 제어가 가능하다. 또한 견고한 구조와 설계로 뛰어난 내구성을 자랑하며 악천후에서도 비행이 가능하다. 비상시에는 스마트 낙하산 시스템이 동작하여 기체가 동력을 잃더라도 안전하게 지상에 착지하게 된다. ORION은 특히 두 개의 튼튼한 소형 케이스로 포장되어 쉽게 운반할 수 있는 모듈형 설계를 기반으로 한다. 공구를 사용하지 않고 손으로 빠르게 조립 및 분해가 가능하며, 케이스에 보관 시 부피가 대폭 감소해 이동성이 뛰어나다.
ORION의 비전 시스템
ORION의 비전 시스템은 강력하다. 상공에서 넓은 지역을 커버할 수 있는 군용 등급의 주야간 감시 카메라를 보유하고 있다. 주간에는 30배 광학줌을 통해 손실 없는 확대 이미지를 얻을 수 있으며 반경 10km 내의 사람 및 차량을 식별할 수 있다. 야간에는 나이트비전 기능을 통해 4배의 디지털줌이 가능하다. 마이크로 케이블을 통한 고속 데이터 전송이 가능한 덕에 안정적인 이미지를 지연시간 없이 수신이 가능하다. 일반적인 드론의 경우 촬영된 데이터는 드론에 삽입된 메모리카드에 저장되어, 유사시 드론을 확보해야만 촬영물을 회수할 수 있다.
하지만 ORION은 고속 데이터 전송을 통해 상공에서 촬영하는 데이터를 지상에서 실시간으로 저장 및 모니터링 할 수 있다. 지난 해 9월, Elistair가 제작한 테더 드론 ORION은 프랑스에서 가장 큰 국제 스포츠 대회인 라이더 컵 2018의 지속적인 공중 감시를 위해 사용됐다. 드론 라이더컵을 밧줄로 묶었고, 프랑스 보안 당국은 800명의 경찰관, 보안 요원, 소방관, 경찰견과 드론 기술을 배치했다.
ORION이 성공적으로 배치된 이후 넓은 지역에 걸쳐 지속적인 적용 범위를 제공하는 동시에 대규모 사건의 보안을 요하는 경우에도 최대한의 안전과 확신을 보장하게 됐다. ORION의 최초 목표는 교통 정체를 완화하기 위해 경찰을 돕는 것이었지만 결과적으로 이 드론의 사용은 프랑스 파리 경찰들에게 큰 자산이 됐고, 교통 혼잡 또한 45분 단축하는데 성공했다. 오리온 드론을 활용하기 위한 주요 응용 프로그램은 다음과 같이 정리할 수 있다.
△교통 모니터링과 군중 제어 및 이벤트 보안(XDM x30 줌 카메라로 연결해 10km에서 사람을 탐지할 수 있으며 300㎢ 지역을 커버할 수 있다.)
△VIP 보호(상황에 따라 신속하게 배치 및 재배치할 수 있는 뛰어난 휴대성을 제공하고, 비디오 이미지는 여러 장치 간에 공유할 수 있으며, 보안성 또한 뛰어나다.)
△인질상황 및 테러 대응(IR 카메라를 활용해 도주하는 용의자를 지속적으로 추적할 수 있으며, 이동 경로를 확보할 수 있다.), △공역 주변에서 운영(물리적으로 지상과 연결되어 고정된 위치에 있기 때문에 운항 허가서를 발행할 때 항공 당국이 완화를 제공한다.)
△산불 및 대규모 산업재해(IR 카메라로 산불의 진행 상황을 추적할 수 있으며, 화재 진압팀이 수월하게 진화를 할 수 있도록 정보를 제공한다. 산업재해 현장에서는 인명을 보호하는 동시에 재해 지역을 조사하기 위해 활용된다.)
이처럼 ORION이 자랑하고 있는 몇 가지 활용도는 앞으로 드론 기술 발달이 인공지능의 도움을 받아 기능적으로 더욱 진보하리라는 점을 예상하게 만든다. 그리고 그 가능성은 시스템과의 호환성, 까다로운 기상 조건에서 작동할 수 있는 견고성을 동반하며 미래 드론의 등장 시기를 앞당기게 될 것이다. 새로운 드론이 하루가 다르게, 엄청난 속도로 개발되고 출시되고 있다. 광범위한 인공지능 시스템과 호환되는 새로운 드론 시스템이 미래의 드론 운전을 열어갈 날이 가까운 곳에서 다가오고 있다.
WRITER 아나드론
대한민국 최초 드론 전문 매거진
