AI/로봇·드론/VR·AR

Nikkei Electronics_2021.10 Emerging Tech (p79~88)

소니, 산업 드론 사업에 참여
자율비행 '레벨4' 실현을 위한 과제

국내 드론 시장에 지각변동이 일어나고 있다. 점검, 농업, 물류 등 산업 용도에서의 본격적인 드론의 활용과 중국산 드론에 대한 보안 우려를 배경으로 국산 드론이 특수를 누리고 있다. 이 기회를 놓치지 않기 위해 드론의 기체 사업에 소니 등이 뛰어들었다. 한편, 도심부에서의 비행 해금이 2022년 12월경으로 정해져, 실현을 위한 준비가 진행되고 있다.

“사내에는 드론이 이미 범용화되었다는 의견도 있었다. 그러나 두 가지 점에서 우리가 드론 사업을 추진하는 의미가 있었다. 하나는, 새로운 드론에 의해 영상 크리에이터의 창의력을 높일 수 있다는 점. 또 하나는 산업 드론에 요구되는 기술이 기존의 취미용에 비해 훨씬 높아져, 소니의 기술을 활용할 수 있다는 점이다”.

소니 그룹은 2021년 10월 하순 이후에, 자사 개발의 공중촬영용 드론 ‘Airpeak S1’을 발매할 예정이다. 영상 제작에 종사하는 크리에이터용이다. 개발을 총괄한 소니의 AI로보틱스 비즈니스 담당의 가와니시(川西) 상무는 소니가 드론 시장에 참여한 배경에 대해 이와 같이 말한다.

S1은 크리에이터가 지금까지 불가능했던 공중촬영 영상을 촬영할 수 있도록 하기 위해 운동 성능에 공을 들였다. 예를 들면, 정지 상태로부터 80 km/h의 속도에 이르기까지 약 3.5초의 가속, 최대각 속도 180°/s의 선회 성능 등이 있다. 또한 최대 풍압 저항에서 20m/s라는 비행 안정성을 실현했다.

-- 자사 최초의 프로펠러 개발 --
Airpeak S1의 준민한 운동 성능을 실현한 요소 기술이 17 인치의 프로펠러와 브러시리스 모터 등이다. “높은 가속도를 내려면 저회전 시에도 높은 부력을 얻을 수 있는 프로펠러가 필요했다. 당사가 처음으로 다루는 부품이었으므로, 공력 특성을 시뮬레이션 하면서 다양한 형상을 시작(試作)했다”(가와니시 상무)라고 한다. S1에는 실내나 교량 아래 등 GNSS(전구측위위성시스템)의 전파가 도달하기 어려운 환경에서도 안정적으로 비행할 수 있다는 특징이 있다.

그 동안 벤처기업이 주류를 이뤘던 드론의 기체 개발에 뛰어든 대기업은 비단 소니 그룹만이 아니다. 소프트뱅크는 후타바(双葉)전자공업과 공동으로, 점검 및 측량 용도의 드론 개발을 추진하고 있어, 2021년 가을에 현장에서의 실증 개시를 목표로 하고 있다. 후타바전자가 개발한 내풍 성능이 최대 15m/s로 높은 ‘FMC-02(쿼드 타입)’을 베이스로, 소프트뱅크가 도입 현장의 요구에 맞춰 요건 정의를 통해 커스터마이즈 한다.

소프트뱅크가 제공하는 고정밀도 측위 서비스 ‘ichimill(이치밀)’에 대응하는 것으로, 오차 수cm의 비행 제어 실현을 목표로 한다. “위치 정밀도가 높아 벽면의 1~2m거리에 붙여도 안전하게 비행할 수 있으며, 돌풍이 몰아쳐도 원래 위치로 되돌아오는 속도가 빠르다. 이치밀은 매회 같은 장소에서 촬영하는 점검 작업에서 그 위력을 발휘한다”(소프트뱅크 5G & IoT 솔루션본부 로보틱스 솔루션부 담당 과장 가미야(神谷) 씨)라고 한다.

-- DJI 과점 붕괴에 대한 기대 --
이러한 드론 기체 사업으로의 대기업 참여 배경에는 점검, 측량, 농업, 물류라고 하는 산업 용도에서의 드론 활용에 큰 비즈니스 찬스가 오고 있다는 사실이 있다. 임프레스 종합연구소의 드론 비즈니스 조사보고서 2021에 따르면, 국내 드론 시장은 2020년도에 1,841억엔 규모였다. 그것이 산업 용도의 성장으로 2023년도에는 3,984억엔, 2025년도에는 6,468억엔까지 성장할 것으로 예상된다.

성장을 촉진하는 요인으로는 4가지가 있다. 첫 번째로, 산업 드론이 실증 단계를 거쳐 현장 도입 국면으로 이행하고 있다는 점. 예를 들면 새로운 움직임으로서 드론 물류의 비즈니스화를 향한 움직임이 활발해 지고 있어, 전용 기체의 개발도 추진되고 있다.

두 번째는 산업 용도로는 지금까지 시중에 유통되고 있는 취미용이나 공중촬영용 드론보다 높은 수준의 안전성과 신뢰성, 고기능이 요구되고 있다는 점이다. 그리고 세 번째는 미·중 갈등을 발단으로 중국산 드론의 보안 우려로 인해, 정부 안건과 교량, 철탑 등의 인프라 점검 분야에서 ‘국산 드론’의 수요가 커지고 있다는 점이다.

실은, 소프트뱅크가 개발을 추진하는 배경에도 “정보 관리의 관점에서 국산 드론의 수요가 높아졌다”(가미야 과장)라는 것이 있다. 이와 같은 제2, 제3의 요인에 의해, 지금까지 드론 시장에서 약 70%의 셰어를 자랑하고 있던 중국 DJI의 과점 상태가 붕괴될 것이라는 기대가 업계 관계자들 사이에서 흘러나오고 있다.

그리고 네 번째가 유인 지대(제3자 상공)에서의 목시외(目視外), 보조자 없는 ‘레벨 4’에 의한 비행이 2022년 12월경에 해금된다는 점이다. 이로 인해 곧바로 도심부에서의 활용이 실현되는 것은 아니지만, 향후 시장 확대를 위한 커다란 이정표인 것에는 틀림없다.

-- 드론 벤처에 30억엔 출자 --
니혼유빈(日本郵便)은 2021년 6월에 기체 개발의 국내 탑 벤처 기업인 ACSL과 우편·물류 영역에서의 제휴를 강화한다는 목적으로 업무 제휴 계약을 체결했다. 이 계약에서는 일본 우정(郵政)캐피탈을 통해 제3자 배정 유상 증자로 약 30억엔을 출자했다.

드론 물류를 최초로 도입하는 것은 한 집 당 배달 비용이 높으며 배달원의 부담도 큰 중산간 지역 등의 과소지역이다. 보편적인 서비스인 우편 배달은 고비용이라고 해서 법률 상, 철퇴가 인정되지 않는다. 이에, 드론을 활용해 배송을 무인화함으로써, 가능한 한 코스트를 절감하는 것을 목표로 한다. 무엇보다, 드론만으로는 배달이 완결되지 않는 것도 많기 때문에 배송 로봇과 협업한다.

-- 드론 물류는 비용 면에서도 적합 --
대기업 물류 사업자가 참여하는 드론의 물류 사업화에 대한 노력도 추진되고 있다. 세이노(西濃)운수의 모기업인 세노 홀딩스(이하, 세노HD)와 업무 제휴처인 드론 벤처기업의 에어로넥스트는 야마나시(山梨) 현 코스게(小菅) 촌에서 2021년 4월말부터 드론을 활용한 배송 서비스를 시작하고 있다.

양사는 트럭에 의한 기존 물류의 라스트원마일에 드론 배송을 통합한 물류의 서플라이 체인 ’SkyHub’를 구축했다. 코스게(小菅) 촌 안에 지상 물류와 드론 배송의 허브인 ‘드론 창고(일시 보관소)’를 설치해 에어로넥스트의 자회사가 운용하고 있다.

야마나시(山梨) 현 오츠키(大月) 시에서 산길을 지나 자동차로 약 30분 거리에 있는 고스게 촌은 물류 사업자에게 있어서 ‘배달 한계 지역’이며, 큰 ‘고민거리’가 되고 있다. 화물이 1개일지라도 운전사 한 명이 오랜 시간에 걸쳐 트럭을 몰고 와야 하기 때문이다. 세이노HD 라스트원마일 추진실 실장 가와이(河合) 씨는 “드론을 물류의 일부에 도입해도 비용 면에서 문제가 없다. 향후의 무인화 등 트럭 수송에는 없는 메리트가 있는 반면, 바람이 강하면 띄울 수 없거나, 무거운 짐은 운반할 수 없는 등 사용하는데 과제가 있다는 것도 파악하고 있으며, 드론과 트럭의 조합을 통해 가치를 창출해 낼 수 있다”라고 말한다.

SkyHub는 이용자 입장에서 보면 일반 택배 배송과 거의 다르지 않다.　차이가 있다면, 구입 시에 ‘드론 배송’이라고 하는 선택 사항을 고르면, 지금까지는 배송 센터로부터 물류 사업자가 트럭으로 자택에 짐을 배송했던 것에 반해, 드론이 집 근처에 있는 ‘드론 스탠드’에 짐을 배송한다는 점이다. 이용자로서는 스탠드로 짐을 가지러 가는 수고가 늘어나지만, 지금까지보다 빠른 시간 내에 짐을 찾을 수 있다는 메리트가 있다.

에어로넥스트는 ACSL과 물류 전용 기체를 개발 중으로, 2022년에 양산화를 예정(9월 후반에 본격적인 실증 개시)하고 있으며, 그 이후부터 배송 서비스를 운용해 나갈 방침이다. 에어로넥스트가 특허를 갖고 있는 중심 제어 기술 ‘4D GRAVITY’를 탑재함으로써 일반 드론보다 내풍성이 높고 안정적으로 비행할 수 있을 뿐만 아니라, 보다 멀리 짐을 옮길 수 있다고 한다.

배송 중량은 당초 사용하던 ACSL의 드론 ACSL-PF2의 2.5kg보다 2배로 늘어난다. 세이노HD와 에어로넥스트는 SkyHub를 전국에 816곳의 시(市)·정(町)·촌(村)(고스게 촌 제외)에 있는 과소지역에 전개해 나갈 계획이다. 이미 2021년 8월에는 홋카이도의 가미시호로(上士幌) 마을과 포괄적인 제휴 협정을 체결했다.

-- 고정익 VTOL형이 활약하는 장소 --
드론 물류는 과소지역에서부터 비즈니스화가 시작되려 하고 있지만, 섬이나 일부 산간 지역 등에서는 지리적인 조건으로 멀티콥터형의 드론을 사용할 수 없는 케이스도 있다. 지금의 기술이라면, 최대 비행 시간이 30분 정도로, 평균 10m/s 정도의 속도로 항행한다고 가정할 경우, 20km도 비행할 수 없기 때문이다. 그래서 주목받고 있는 것이, 보다 먼 거리를 날 수 있고 멀티콥터형과 같이 이착륙에 넓은 공간을 필요로 하지 않는 고정익 VTOL(수직 이착륙) 드론이다.

예를 들어 ANA홀딩스(ANAHD)와 독일의 Wingcopter는 2021년 4월 Wingcopter 198을 활용한 의약품 및 생필품 등의 드론 배송 사업화를 위해 업무를 제휴했다. 일본에서의 배송 네트워크 구축을 목표로 하고 있으며, 제1탄으로서 2021년 3월에 나가사키(長崎) 현 고토(五島) 시의 후쿠에시마(福江島)~쿠가시마(久賀島) 간에서 의약품 배송 실증을 실시했다. 2022년도부터 서비스를 전개할 예정이다.

-- 국산 고정익 VTOL --
한편, 소니 그룹 및 스미토모(住友)상사, 로봇 개발의 ZMP가 출자하는 벤처기업 에어로센스는 자사 개발의 고정익 VTOL 드론 ‘에어 로보윙’을 활용한 서비스 실증을 진행하고 있다. 에어로센스는 2021년 7월, LTE 통신 모듈을 탑재한 에어로보윙을 이용해, 홋카이도 기타히로시마(北広島) 시의 왕복 20km의 구간에서 의약품을 배송하는 실증에 성공했다.

통상적으로, 드론에서는 2.4GHz대의 무선 통신으로 비행을 제어하지만, 전파가 닿는 거리가 짧기 때문에 장거리 배송에는 적합하지 않다. LTE 통신의 채택으로 목시외에서의 원격 제어를 가능하게 했다. 에어로보윙은 최대속도 100km/h로 항행하며 최대 50km의 거리를 비행할 수 있다. 페이로드는 1kg으로 수송 물자가 제한되기 때문에 측량 용도 등에 대한 전개도 검토하고 있다.

-- 안전 및 안심 드론이 이륙 --
최근 중국산 드론의 보안에 대한 우려는 국내에서도 정부 조달 안건 및 전력 회사 등 인프라를 보유한 민간 기업에서 높아지고 있으며, 국산 드론 개발 프로젝트가 여러 조직에서 추진되고 있다.

그 대표적인 예가, NEDO(신에너지·산업기술종합개발기구)가 2020년 5월에 스타트한 ‘안전·안심의 드론 기반 기술 개발’(사업 기간은 2021년 11월 30일까지)이다. 이 사업의 목적은 정부·공공 부문 및 민간 인프라 사업자 등의 업무 수요에 대응하는 안전성과 신뢰성을 확보한 표준 드론의 설계·개발 및 일본 드론 산업의 경쟁력을 강화하기 위한 에코 시스템 양성이다.

NEDO는 2021년 4월에 시험 제작기를 보도진에 공개했다. 자율비행에 대응한 멀티콥터형 소형 공중촬영 드론이다. 무게는 1.7kg으로 비행시간은 30분. 주로 재해 상황의 확인이나 인프라 점검 등에서의 사용을 상정하고 있다.

보안에 관해서는, 기체의 탈취나 도촬, 데이터의 도난 등을 막기 위해 ‘ISO/IEC14508’에 준거한 시큐리티 대책을 실시했다. 구체적으로는 통신 암호화 외에 드론이 취득한 데이터를 주고받을 때 암호화 하거나 클라우드에 상호 인증 시스템을 탑재했다. 개발 중의 드론은 2021년 가을 이후에 완성하며, 2021년도 내에 입찰을 예정하고 있다.

-- 레벨4 시행의 임팩트 --
2021년 6월 4일, 드론 산업의 미래에 있어서 큰 이정표가 될 법률이 제204회 정기국회를 통과했다. ‘항공법 등의 일부를 개정하는 법률’로, 항공법의 드론에 관한 규정을 개정해, 비행 위험의 정도에 따른 새로운 비행 규제가 도입되게 되었다. 포인트는 지금까지 인정되지 않았던 유인 지대(제3자 상공)에서의 보조자 없이 목시외(目視外) 비행, 이른바 '레벨 4'의 실현이다. 이로 인해 도심부를 비롯한 드론의 적용 영역이 크게 확대될 가능성이 있다.

이번 개정에서는 기체의 안전성을 담보하기 위한 기체인증제도(제1종과 제2종)가 신설되는 동시에 조종자에게는 기능 증명인 조종 라이선스(1등과 2등) 취득이 요구되게 되었다. 비행 리스크에 따른 카테고리에는 리스크가 높은 'Ⅲ(레벨 4에 상당)', 리스크가 비교적 높은 'Ⅱ(레벨 3을 포함)', 리스크가 낮은 카테고리 'Ⅰ'의 3가지가 있다. Ⅲ은 '제1종 기체 인증'을 받은 기체를 '일등 조종 라이선스'를 가진 조종자가 각 비행별 허가·승인을 취득하면 인정받게 된다.

무엇보다, 업계 관계자는 도심부에서의 비행에 신중한 자세를 보이고 있어, 도시지역에서 본격적으로 드론이 활용되는 것은 과소지역이나 산간지역 등에서 안전성에 대한 충분한 실증이 축적되고 난 이후가 될 것으로 보인다. 그럼에도 레벨4 해금이 드론 산업 확대에 곧바로 좋은 영향을 미칠 것이라는 전망도 많다.

예를 들면 현재, 차가 왕래하는 도로나 다리 위를 드론이 통과하는 경우, 차가 지나갈 때까지 상공에서 대기하거나 다리를 피하는 경로를 통하는 등, 운용면에서 수고나 비용이 드는 일이 많다. 레벨 4에서는 이러한 제약을 없애는 것으로 기대가 되고 있다.

-- 레벨 4 기체는 지금까지와는 별개 --
앞으로 제3자 상공 비행이 허가되는 레벨4 대응의 드론은 어떠한 사양일까? 실은 현시점에서는 “틀만 정해 진 단계로, 자세한 것은 지금부터 채워 나가야 한다”(국토 교통성 항공국 안전기획과 차세대 항공 모빌러티 기획실 무인 항공기 기획 조정관의 고미카도(古御門) 씨). 다만, 한가지 말할 수 있는 것은 지금까지의 드론과는 안전성이나 신뢰성이 현격히 다른 차원의 것이 된다는 것이다.

“레벨 3의 경우, 지상은 무인이 전제되어야 하며, 트러블이 발생했을 때에는 지상에 안전하게 착륙시키는 것이 기본이지만, 레벨 4에서는 지상에 사람이 있을 가능성이 있으므로, 결코 아래로 떨어뜨려서는 안 된다”(프로드론 이사 부사장의 스가키(苣木) 씨)

안전성을 담보로 하는 시스템으로 새로 도입되는 것이 자동차　검사에 해당하는 기체 인증제도이다.　양산기의 경우, 기종별 ‘형식 인증’과 기체별 ‘기체 인증’의 2단 구조로 되어 있다. 형식 인증은 기체 설계 및 제조 과정에 관한 것으로 제조사가 국가에 신청해 안전기준에 대한 적합성과 제품의 균일성을 심사 받는다. 나아가 카테고리 Ⅲ의 제1종 기체 인증에서는 기체별 검사가 필요하다. “형식 인증에서는 항공기의 고장 발생율(10의-9승)에 따라 규정이 설정된다”(국토 교통성의 코미카도 씨).

하지만, 현시점에서는 안전기준의 기준이 되는 수치 등은 정해져 있지 않다. 심사 기준은 결국 신뢰성 시험을 반복하여 통계적인 숫자를 만들게 될 것이다(ACSL의 와시타니 씨). 분명한 것은 배터리, 기판, 마이크로컴퓨터, 프로펠러 등 부품 수준에서 신뢰성 담보가 필요하다는 점이다.

또한 중복설계(redundancy)도 필수가 된다. “예를 들면, 탑재하는 배터리는 1개만으로는 인정되지 않는다”(국토교통성의 고미카도 씨). 드론에서는 지금까지 중국산 부품이 사용되는 경우도 많았지만, 기체 인증제도의 도입은 국내 부품업체에도 기회가 될 것으로 보인다.

문제는 비용이다. ‘레벨 4 기체는 지금까지의 비용으로는 실현될 수 없다”(프로드론의 스가키 씨). 안전성, 신뢰성과 비용의 절충을 어떻게 해 나갈 것인가? 레벨 4 기체의 개발에는 해결해야 할 수많은 과제가 기다리고 있다.

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