전기전자/정보통신

Nikkei Computer_2020.2.6 특집 요약 (p24-37)

드론 테크
하늘을 나는 마법의 ‘DX툴’이 미래를 바꾼다

디지털트랜스포메이션(DX)을 추진해 미래를 바꾸는 마법의 툴. 드론의 존재 의의를 이렇게 표현할 수 있다. ‘상공 사진을 촬영하는 정도’라고 생각한다면 강력한 DX툴을 활용할 기회를 놓치게 된다. 설비 점검, 전파 측정, 조난자 수색, 상품 배송, 농업. 하늘을 날 수 있다는 최대 장점을 살려 다양한 업종의 기업이나 조직이 드론 활용에 착수하고 있다. 기업이나 사회, 사람들의 생활을 하늘에서 바꾸는 ‘드론 테크’의 최전선을 취재했다.

Part 1. 확산되는 드론 활용
규제 완화도 순풍으로 작용

기업이 드론을 활용해 업무나 비즈니스 개혁에 도전하기 시작했다. 규제나 비용, 안전 등의 과제도 해결의 조짐이 보이고 있다. 22년에 도시에서의 이용을 허용하는 정부의 움직임도 순풍으로 작용할 것으로 보인다.

매년 일본열도를 덮치는 초대형 태풍. 피해는 수해나 토사 재해에 그치지 않는다. 전신주나 송전선 등의 전력 인프라가 파괴되면서 대규모 정전사태를 일으키기도 한다. 그런 긴급사태 시의 전력 인프라의 조속한 복구를 위해 간사이전력은 드론을 활용하고 있다. 파괴된 전신주를 복구시키고 새로운 전선을 부설할 때 전(前) 공정으로서 ‘Fishing Line’을 부설한다. 그 작업에 드론을 사용한다.

Fishing Line 부설에는 통상 고소작업차를 이용한다. 전신주 옆에 정차시키고 부설 작업을 한다. 작업이 끝나면 다음 전신주로 이동한다. 그러나 토사 붕괴나 나무가 쓰러졌을 때는 고소작업차를 이용하기 어려운 경우가 있다.

드론이라면 그런 상황에서도 Fishing Line을 신속하게 부설할 수 있다. 지상의 작업자가 드론에 Fishing Line을 장착해 이륙시키면, 전신주에 올라간 작업자가 받기만 하면 된다. 지면의 상태에 관계 없이 Fishing Line 부설을 할 수 있다.

실제로 간사이전력은 18년 9월 태풍으로 인해 간사이전력 관내의 오사카후와 효고현, 와카야마현 등에서 약 220만 가구의 대규모 정전이 발생했을 때 드론을 활용했다. 드론 활용을 통해 복구 시간을 단축할 수 있었다고 한다.

-- 개인 이용에서 비즈니스 이용으로 --
2010년대 전반부터 일본 국내에서 보급되기 시작한 드론. 당초에는 개인이 취미로 구입해 상공에서 조망을 촬영하는 등의 용도가 많았다. 최근에는 비즈니스에서 이용하는 일이 서서히 증가하고 있다.

농약 살포나 농작물의 발육을 감시하는 ‘농업’, 카메라를 탑재해 각종 설비를 촬영해 이상을 감지하는 ‘점검’, 재해 현장이나 산악 등을 상공에서 확인하는 ‘감시∙수색’, 공사 현장의 진척이나 바람이 부는 방식 등을 측정하는 ‘측정’, 짐을 싣고 산간지역이나 섬으로 운반하는 ‘배송’ 등이 주요 용도다.

한편 “드론의 가능성을 부정하지는 않지만 정말 이용이 진전될 것인가?”라며 회의적으로 보는 사람도 있다. 무리도 아니다. 현시점에서는 도심 상공에서 드론이 비행하는 모습을 거의 볼 수 없기 때문이다.

드론은 한때 개인을 중심으로 큰 붐을 일으켰지만 최근에는 그 기세가 약해졌다고 느끼는 사람도 있을 것이다. 노무라종합연구소(NRI)는 18년 12월에 조사한 국내 드론 시장 규모 추계치를 19년 12월에 재검토, 18년~24년의 연평균 성장률을 30%에서 28%로 소폭 낮췄다.

-- 규제나 비용, 배터리 등 4개 과제 --
-- 규제 완화 등으로 과제 해결 --

Part 2. 하늘에서 디지털 변혁
점검∙조사∙측정 등

반도체 재료 등을 제조하는 JSR과 간사이전력은 설비 점검에 드론을 활용하고 있다. 일본기상협회나 닛테쓰솔루션즈는 바람이나 전파를 조사하는데 사용한다. 하늘에서 시작되는 디지털 변혁에 도전하는 5개의 사례를 소개한다.

즐비하게 들어선 철강이나 석유화학 등의 플랜트가 불야성처럼 계속 가동되고 있는 이바라키현의 가시마임해공업지대. 플랜트의 배관을 따라 드론이 비행하고 있다. 반도체 재료나 합성고무 등을 생산하는 JSR이 가시마공장에서 시행하고 있는 플랜트 설비의 점검 작업이다.

가시마공장은 해안에서 1km정도밖에 떨어져 있지 않기 때문에 1년 내내 바닷바람이 금속 배관을 직격한다. 1~2년마다 실시하는 정기점검이나 수리는 플랜트 조업을 멈추고 배관 주변에 발판을 만들어 작업자가 올라가 이상을 육안으로 확인하는 큰 작업이다. “발판 설치나 철거 비용은 비교적 소규모인 가시마공장의 경우도 1억엔 단위다. 대규모 플랜트의 경우는 10억엔 단위의 비용이 든다”(JSR의 가와사키(川崎) 전무).

그래서 JSR은 드론에 주목했다. 정기적으로 드론을 비행시켜 배관을 촬영, 영상을 통해 녹이 발생한 상황 등을 해석한다. 또한 영상에서는 보이지 않는 곳을 포함해 부식의 진행 정도를 AI(인공지능)로 예측하는 것을 목표한다.

개발 중인 AI에 앞서 드론으로 촬영을 시작했다. 드론에 촬영용 카메라와 배관의 표면 온도를 측정하는 적외선 카메라를 장착. 자동 조종으로 촬영해 영상 데이터를 수집하고 있다.

2020년에는 AI에 영상데이터를 투입해 분석을 시작할 계획이다. “부식의 우려가 있는 곳을 드론으로 범위를 좁혀, 발판 설치를 10분의 1로 줄일 수 있다면 점검 비용을 대폭 삭감할 수 있을 것으로 기대한다”(가와사키 전무).

-- 산간 지역과 발전소에서도 활약 --
간사이전력도 설비 점검에 드론을 적극 활용하는 회사다. 산간지역 등의 고압 송전선의 점검에 사용하고 있다. 낙뢰로부터 보호하기 위해 송전선의 상부에 부설한 ‘가공지선’을 따라 드론이 철탑 사이를 자동 비행. 가공지선의 표면을 촬영해 낙뢰의 흔적을 확인한다.

기존에는 마치 모노레일을 타듯이 가공지선 위를 주행하는 전용 로봇이 촬영하며 점검했었다. 이 방법은 작업자가 철탑에 올라 로봇을 설치∙회수할 필요가 있었지만 드론으로 이 문제를 해결했다. 또한 산속의 철탑 밑으로 직접 출동할 필요도 없어졌다. 작업 효율이 향상되면서 점검팀의 인원수를 기존의 5~6명에서 4명으로 줄였다고 한다.

전동 드론을 이용하는 것은 높은 장소만이 아니다. 수력발전소에서 물이 흐르는 철관 내벽의 정기점검에도 드론을 사용한다. 철관은 직경 0.7~2.4m로, 특수한 드론을 이용한다. 인프라 관련 컨설팅업체 NJS와 드론업체인 자율제어시스템연구소(ACSL)가 공동 개발한 기체다.

철관 내부 점검에서 어려운 점은 2개다. 하나는 GPS 전파가 닿지 않는 상황에서 드론이 관내를 어디까지 이동했는지 입구에서부터의 거리를 정확하게 측정하는 것이다. 다른 하나는 좁은 철관 내부에 드론을 부딪히지 않도록 하는 것이다. 철관은 약 45도 기울어져 있어 제어는 쉽지 않다. 부딪히면 드론이 고장날 수도 있다.

-- 해상의 전파를 측정하다 --
-- 상공의 절경을 관광자원으로 --

Part 3. 비상 시에도 활약
피난 유도, 수상한 사람 추적

재해 시의 피난 유도, 조난자 수색, 수상한 사람 추적. 비상 시나 긴급 시에 드론을 활용하기 시작했다. 신주쿠구(區), 고텐바소방서, 세콤의 대응을 살펴보자.

“신주쿠역 방면은 사람이 많아 위험합니다. 서쪽으로 피난해 주세요”. 이렇게 경고하는 것은 상공에 떠 있는 드론이다. 도쿄 니시신주쿠의 신주쿠중앙공원에서 19년 12월에 드론을 사용해 피해자를 유도하는 피난 훈련이 있었다. 신주쿠구 위기관리과와 손해보험재팬닛폰코아, Rikei, 공학원대학 등이 공동으로 실시했다.

방재 목적으로 드론을 활용하는 대응은 16년에 시작됐다. 5회째인 이번에는 신주쿠중앙공원을 포함한 니시시니주쿠 지역 내의 2곳에서 드론을 비행시켜 거리 모습을 촬영해 신주쿠구청 재해대책본부에 전송했다. 재해대책본부는 그 영상을 참고로, 지역 내 최적의 재해자 유도처를 찾아 드론에 탑재한 스피커로 방송한다.

드론은 중국 DJI의 기체를 사용했다. 재해 시에 이동전화 공중 회선을 사용할 수 없다는 것을 상정, 근처 공학원대학 캠퍼스에 상설된 4.9기가헤르츠대의 무선통신장치를 영상 전송에 이용했다. 지역의 기업이나 대학의 설비와 노하우를 행정 재해 대책에 채용함으로써 재해 시에 원활하게 관민 협력이 가능하도록 대비하고 있다.

-- 후지산 상공에서 조난자 수색 --
드론은 연간 20만명 이상의 등산자가 방문하는 후지산에서도 활용되고 있다. 2개의 등산 길을 관할하는 고텐바소방서가 조난자 수색의 목적으로 19년 11월에 한달 동안 시험 도입했다.

기체는 Pro Drone의 4G 대응 드론이다. 시속 40km로 25분간 비행한다고 한다. 비행 루트를 사전에 지정하면 자동으로 시야를 벗어난 비행이 가능하다.

고텐바소방서는 드론을 두 가지 방법의 수색에 활용하고 있다. 하나는 조난자의 장소를 알고 있는 경우다. 구조대가 드론에서 보내 온 영상을 보고 조난자의 체격이나 장비, 부상 유무, 부상 정도와 같은 상황을 파악해 그것을 바탕으로 준비해 구조한다.

다른 하나는 조난자의 장소를 모르는 경우다. 일정 구역 내를 빈틈 없이 자동 비행하며 드론에서 보내 온 영상으로 조난자를 찾는다. 드론에 4K 카메라를 탑재해 고도 50m에서 폭 50m의 범위를 촬영한다. 구역 내를 직진 비행하며 50m폭에서 촬영하고, 다음으로 그 옆의 50m 폭을 촬영하는 방식으로 빈틈 없이 비행한다.

영상은 소방본부의 지령실 외에 드론의 발착점인 중간 지점에서도 실시간으로 확인할 수 있다. “구조대가 중간 지점에서 구조를 준비하면서 본부가 조난자를 수색하는 등 효율을 높임으로써 구조 시간을 단축할 수 있다”(고텐바소방서).

-- 수상한 사람이 부지에서 나올 때까지 추적 --

Part 4. 사회 과제 해결에 공헌
상품 배송, 농업 지원

30km의 항속거리를 자랑하는 신형 드론이 과소지에 상품을 배달한다. 위치 정보를 고정밀도로 측위할 수 있는 기종은 농업의 노동력 부족 문제를 해소한다. 드론으로 사회 문제 해결에 도전하는 지방자치단체와 기업의 대응을 살펴봤다.

오카야마시에서 전차로 30분 정도 거리에 위치한 인구 1만 4,000명의 와케초(和気町). 표준고도 400m 정도의 지구에서 생활하는 노인들이 지구 내의 드론 발착지에 모여들기 시작했다. 그곳에 상품을 실은 드론이 하늘에서 도착. 모인 사람들은 각자가 주문한 물건을 받아갔다.

이것은 와케초와 패밀리마트, Layers Consulting 등이 19년 10월부터 20년 1월에 걸쳐 실시한 실증실험의 한 장면이다. 매주 3일, 점심 직후에 마을 중심부에 있는 다목적 운동장 ‘와케 돔’에서 상품을 실은 드론이 이륙, 3개의 집락에 설치한 발착점을 순서대로 돈다. 아침까지 주문한 상품은 당일 배달된다. 실증실험이기 때문에 배달료는 무료다.

한번의 배송에 필요한 비행거리는 30km에 달한다. 일반적인 드론이 비행할 수 있는 거리는 수 km기 때문에 3개의 집락을 한번에 돌 수 없다. 이 문제를 해결한 것이 배터리와 가솔린으로 움직이는 하이브리드 드론이다. 드론 벤처기업 AeroGLab이 개발했다. 무게 5kg까지의 상품을 30km 이상 운반할 수 있다.

집락과 마을 중심부를 왕래하는 공공교통기관은 하루 2번 왕복하는 버스뿐인 마을 주민들에게 드론 배송은 고마운 일이다. 주민들은 “앞으로는 약도 배달해 줬으면 좋겠다”라고 말한다.

-- 드론을 원격지에서 관제 --
ANA홀딩스도 과소지역의 물류에 드론을 활용하려 하고 있다. ANA가 목표하는 것은 항공기와 마찬가지로 관제실에서 복수의 드론을 원격 관제할 수 있는 체제를 확립하는 것이다.

20년 1월에는 드론을 이용해 나가사키현의 한 섬으로 상품을 배송하는 일을 하네다공항에서 관제하는 실증실험을 실시했다. 드론과 관제시스템은 자율제어시스템연구소(ACSL)의 것을 이용. 자동비행용 경로는 미리 설정했다. 긴급 시에 비행을 계속할 것인지 회항할 것인지와 같은 알고리즘도 기체 측에 내장했다.

관제업무는 기체나 발착점의 카메라, 관제시스템에 표시되는 위치와 각종 데이터를 바탕으로 확인만 하면 된다. 이상이 있을 때는 기체나 관제시스템이 그것을 인식해 자율적으로 대처한다.

실증실험 중에 기체의 이동전화 전파가 일정 시간 끊어지거나 현재 있는 곳의 위치를 정확하게 측정할 수 없는 문제가 발생했다. 그러자 드론이 자동으로 문제를 인식해 이륙 지점으로 돌아갔다. “앞으로 드론을 이용한 물류가 실용화되면 관제 업무가 필요해진다. 지방 현지에 관제관이 없는 날에도 원격 관제로 드론을 비행시킬 수 있도록 하고 싶다”(ANA홀딩스).

농업 분야에서도 드론 활용이 활발해지고 있다. 구보타는 17년에 농약 살포 드론의 모니터 판매를 시작, 18년부터 본격적으로 전개하고 있다. GPS를 보정하는 RTK(Real Time Kinemetics)로 정밀하게 위치를 측정, 사전에 지정한 농지에 농약을 살포한다. 1헥타르까지는 한번의 비행으로 가능하다. 또한 전국 20곳 이상에 교습소를 설치, 판매점을 통한 보수나 비행 신청 대행 수속 등 농업기계 국내 최대 기업의 강점을 활용한 튼튼한 서포트 체제를 마련하고 있다.

2020년부터는 스마트농업 지원서비스 ‘KSAS(Kubota Smart Agri System)’와 드론의 연계에 주력해 나갈 계획이라고 한다. 구체적으로는 농약을 이미 살포한 곳을 자동으로 기록할 수 있도록 한다. 장기적으로 영상 해석 기능을 추가해 작물의 생육이 나쁜 곳이나 해충이 있는 곳으로 범위를 좁혀 농약을 살포하는 기능을 추가하고 싶다고 한다.

그 외에도 얀마는 코니카미놀타와의 합작회사 FarmEye를 통해 드론 영상의 해석을 통한 생육진단서비스를 전개하고 있다.

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