[이종호의 포스트 펜데믹 로드맵-㊸] 미래 교통수단으로 떠오르는 ‘드론’
[이종호의 포스트 펜데믹 로드맵-㊸] 미래 교통수단으로 떠오르는 ‘드론’
  • 이종호 한국과학기술인협회장
  • 승인 2022.05.07 07:17
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도로의 교통난을 해결하는 방법 중에서 가장 환상적인 대안이 플라잉카인데 이의 변형도 시도되고 있는데 바로 드론 택시다. 플라잉카는 땅과 하늘을 모두 달리는 자동차이다. 그런데 드론이 활성화되자 야심적으로 개발되고 있는 것이 개인용 비행체 PAV(personal air vehicle)이다.

개인용 비행체(PAV)는 한 명에서 두 명 즉 개인용이 기본이다. 그러나 사람의 욕심은 이 정도가 아니라 적어도 7∼8명이 탈 수 있어야 한다는 것이다. 현재도 10명 미만의 경비행기 또는 헬리콥터 등이 있지만 이들과 다른 점은 활주로가 없어도 떠오를 수 있고, 소음이 크지 않아 도심에서도 이용할 수 있다는 점이다.

이는 ‘드론 택시’로 이어진다. 해외 각지에서 드론 택시가 활발하게 개발 중인데 에어버스나 보잉, 벨 등 항공기나 자동차 제작사뿐만 아니라 구글이나 우버 등 세계적인 기술기업들이 도전하고 있다. 이는 미래의 교통수단으로 생각하기 때문이다.

한국의 현대차도 이 분야에 집중 투자 중인데 현재 개발 중인 드론 택시는 2025년부터 2인승(200kg), 최대 50km를 이동할 수 있으며 승객이 목적지와 비행경로 등을 입력하면 프로펠러 5개인 드론이 자율 비행으로 목적지까지 이동한다. 당장은 2명으로 시작하지만, 탑승 인원 10명(1t 이상), 최대 500km의 비행거리를 목표로 한다. 드론 택시가 활성화되면 평소 1~2시간 걸리는 거리를 10분도 채 안 돼 도착할 수 있으며 단적으로 인천국제공항터미널에서 강남역까지 단 10분이면 이동할 수 있다. 특히 착륙반경이 10m 정도로 단독 주택 앞마당에도 착륙할 수 있으므로 소위 주차장 문제는 큰 장애물이 아니다.

개인용 비행체로 도심 상공을 날아 이동하겠다는 건 인류의 오랜 꿈이었다. SF 영화의 단골 소재인데 이것이 실용화되지 않은 것은 기술력 때문이다. 가장 중요한 것은 소음 없이 하늘을 나는 것인데 비행기나 헬리콥터 수준의 소음은 도심에서 허용되지 않았다.

이 문제가 해결되기 시작한 것은 드론 기술 때문이다. 여러 개의 로터(회전날개)가 돌면서 발생하는 힘(양력)으로 기체를 띄우고 움직이는 드론을 확대하면 사람이 탈 수 있는 PAV가 된다. 현대차가 개발하고 있는 PAV ‘S-A1’도 한 쌍의 날개와 한 쌍의 꼬리날개에 모두 8개의 로터가 달렸다.

구동 원리도 드론과 다름없다. 로터가 빠르게 회전하면서 기체가 하늘로 떠오르며 떠오른 뒤에는 로터가 수직으로 꺾여 비행체가 앞으로 나아가게 한다. 이를 ‘틸트 로터’ 방식이라 부른다. 물론 로터가 꺾이지 않는 비행체도 있는데 이 경우 로터의 회전 속도에 차이를 둬 전후좌우로 이동할 수 있다. PAV 대부분은 리튬이온 배터리를 사용하는데 휘발유, 디젤 등 화석연료를 쓰면 무게 때문에 비행이 어렵기 때문이다. 걸림돌은 소음 문제뿐만 아니다. PAV 운항시스템이 해킹되면 막대한 피해가 우려되는 것은 물론 하늘길을 이용해야 하므로 기상환경에 영향을 받을 수밖에 없다는 점도 장애물이다.

글로벌 기업들이 PAV에 본격적으로 관심을 보이기 시작한 건 2016년인데도 PAV가 발전하는 속도는 매우 빠르게 진행되고 있다. 이는 PAV 개발회사가 200개가 넘는 것으로도 알 수 있다.

개인용 비행체(PAV)가 상용화되면 도시 거주자의 삶이 180도 바뀔 것으로 전망한다. 대도시의 고질적인 교통체증을 피할 수 있어 시간과 비용이 크게 줄어들기 때문이다. 교통 전문기관인 <인릭스>는 미국 로스앤젤레스와 영국 런던 등 글로벌 대도시 운전자들은 1년에 50시간 이상을 차량정체 때문에 낭비하는 것으로 조사됐다.

미국의 헨리 포드가 1903년 공장에서 자동차를 대량 생산한 이후 100여 년간 사람들의 이동 방식은 크게 바뀌지 않았다. 이동하려면 자가용이나 버스·지하철 같은 대중교통을 이용해야 했다. 전기로 달리는 자동차가 나오고 차량공유(카셰어링) 서비스가 대중화됐지만, 네 개의 바퀴가 달린 차량이 도로 위를 달리는 장면은 지금까지 이어지고 있다.

하지만 시민들이 매일 접하는 이 같은 광경은 10~20년 뒤면 플라잉카, 개인용 비행체, 드론 택시 등장으로 ‘역사 속 한 장면’이 될지 모른다.

드론이 항공 분야에만 활용되는 것은 아니다. 미 해군이 개발한 무인 전투 선박도 드론이다. 정찰용인 3m 길이에 카메라가 장착된 ‘X-클래스’, 는 정찰용으로 그 모습은 ‘제트스키 로봇’과 비슷했다. 7m 길이로 잠수 기능과 장착된 중화기가 특징인 무인 전함, 길이 11m의 무인 전함 모델은 적진 침투 및 특공대 수송, 정찰 등을 수행하며 중화기 및 어뢰가 장착되어 있다. 최대 속도는 35노트, 48시간 연속 항해가 가능해 대테러 작전 및 비정규 전투, 잠수함 수색 등 다양한 활동에 투입되고 있다.

미국이 개발하는 ‘수중 드론’은 길이가 무려 132피트(약 40m)나 된다. 이 수중 드론은 수천 마일 밖에서도 적의 잠수함을 탐지할 수 있는데 무인선의 운용 비용은 약 2,000만 달러에 불과해 수십억 달러가 드는 유인 함정에 비해 훨씬 경제적이기까지 하다.

드론과 수중 드론의 가장 큰 차이점은 드론이 무선으로 작동하는 데 반해 수중 드론은 ‘선(tether)’에 의해 ‘부표(buoy)’와 연결되어 있다는 점이다. 전파는 물을 통과하기 어려우므로 선을 통해 부표에 탑재된 와이파이 휴대폰이나 노트북에 데이터를 전송한다. 소비자는 수중 드론의 수중 도달 거리에 따라 선의 길이를 선택해 주문할 수 있다. 화이트 샤크는 다이버가 센서 등 장비를 착용하면 ‘선’ 없이도 작동할 수 있다.

잠수함이나 잠수정과 같이 바닷속을 다니는 배들이 수면 위로 올라오는 이유는 탑승하고 있는 사람 때문인데 드론 잠수정은 사람이 탑승하지 않아도 장시간을 수중에서 누빌 수 있기 때문이다. 특히 잠수정 조종 요원들은 사무실에 앉아서 원격으로 수중 격납고에서의 발진은 물론, 잠항 및 회항과 같은 모든 잠수 업무를 조종할 수 있다. 또한 태양광 배터리 충전을 위해 스스로 수면 위에 떠오르거나, 바람이 부는 것을 감지하여 돛대를 펼칠 수 있는데 드론 잠수정의 특징은 수심 200m까지 내려가 잠항할 수 있다는 점이다.

수중 드론으로 바닷속 사진을 찍고 이를 기반으로 3차원(3D) 해저 지형도도 만든다. 한국의 포스텍 창의IT융합공학과 유선철 교수팀은 센티미터(㎝) 수준의 정밀한 이동이 가능한 수중 드론 ‘싸이클롭’(Cyclops)을 3D 해저 지형도와 실사 모형 제작에 활용한다. 가로·세로·높이 각 1~1.5m 크기의 사이클롭은 위아래와 앞뒤, 좌우 등에 모두 8대의 추진기를 달아 미세한 거리도 정확하게 이동할 수 있다. 무게(약 210㎏)도 부력과 같게 맞췄기 때문에 마치 무중력 상태인 우주에서 유영하는 것처럼 움직인다. 덕분에 해저 지형에 대한 근접 정밀 촬영이 가능하다. 사이클롭은 지각 움직임이나 생물 활동 영향으로 일어나는 해저환경 변화 조사, 해저터널 같은 인프라 건설, 군사 목적 등에 효과적으로 응용된다.

필자소개
고려대학교·대학원 졸업, 프랑스 페르피냥대학에서 공학박사 학위 및 과학국가박사 학위
한국과학기술연구원(KIST), 한국에너지기술연구원에서 연구 활동
저서: 「침대에서 읽는 과학」, 「4차 산업혁명과 미래 직업」, 「로봇은 인간을 지배할 수 있을까?」, 「유네스코 선정 한국의 세계문화유산」, 「유적으로 보는 우리 역사」 등 100여권


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