건축/환경에너지

Nikkei Construction_2023.4 특집 요약 (p32-61)

드론에 관한 30개의 의문점
건설업계에 없어서는 안 될 존재

측량과 점검, 현장관리, 운반 등 활용할 장면이 계속 늘어나면서 건설업계에 없어서는 안 될 존재가 된 드론. 반면에 기술이나 제도는 시시각각 변화하고 의문은 계속 꼬리를 물고 튀어나온다.

앞으로 드론을 도입하는 당신에게도, 다음의 활용 방법을 찾는 당신에게도. 모든 건설기술자를 위해 드론 활용에서 궁금한 30가지 의문점을 Q&A 형식으로 해설한다.

Q1. 드론 시장, 최근 5년새 몇 배가 되었나?
드론이 사람들의 머리 위를 당연한 듯 비행하며 다양한 사회 과제를 해결한다. 그런 '드론 전제 사회'가 점점 도래하고 있다. 임프레스(도쿄)가 2023년 3월에 발행한 조사보고서에 따르면, 공중 촬영이나 농업 등 드론을 이용한 서비스 시장 규모는 2022년도에 1,586억엔에 달했다. 전년도 대비 38.1% 증가한 것이다.

이 거대 시장을 견인하는 것이 토목과 건축, 인프라 업계다. 공중 촬영이나 측량과 더불어 점검 분야에서의 활용이 증가해 왔다. 태양광 패널이나 송전선, 교량 등 다양한 상황에서 실용화가 진행되고 있다.

토목/건축과 점검을 합한 2022년도 시장 규모는 814억엔으로, 전체의 50% 이상을 차지했다. 특히 점검 시장은 향후 성장이 기대되는데 2028년도에는 2,000억엔을 넘어설 것으로 보인다.

기술면의 눈부신 진보도 시장 확대를 뒷받침하고 있다. 최근에는 자동비행이 구현되면서 뛰어난 조종기술 없이도 운용할 수 있는 장면이 증가하기 시작했다. 수십 킬로미터를 한 번에 날 수 있는 기체와 충전과 이착륙을 자동화하는 ‘드론 기지’ 등도 등장했다. 이런 기술을 적극적으로 현장에 도입하는 사례가 속속 생겨나고 있다.

예를 들면, 하천이나 사방 시설, 댐과 같은 인프라 구조물에서는 점검/순찰의 효율화나 자동화를 위한 시행이 진행된다. 건설현장에서는 공사 진척 관리, 안전 관리, 기자재 운반 등에 드론이 사용되기 시작했다.

-- 건설업계는 2010년대 전반부터 활용 --
토목과 드론의 궁합은 좋다. 광활한 건설현장과 거대한 구조물, 분산되는 피해지역 등을 효율적으로 파악하는 데 드론이 지닌 ‘하늘의 눈’이 적합하기 때문이다.

건설업계에서는 2010년대 전반부터 공중촬영에 착수하는 회사가 차례차례 등장하며 토목공사 현장 등에서 측량 실증을 시작했다. 2015년에는 국토교통성이 건설현장의 생산성 향상을 도모하는 ‘i-Construction’ 시책을 내세우며 드론 활용을 적극 추진했다.

드론 관련 스타트업 기업이 대두되기 시작한 것도 이 무렵이다. 예를 들면, 2016년 2월에 설립된 Terra Drone(도쿄)은 당초에 토목 전용 측량 서비스로부터 사업을 시작했다. 이후 점검과 운항관리 등 다양한 드론 서비스를 전개하게 되었다.

2019년 2월에는 국토교통성이 도로교의 정기 점검 요령을 개정. 드론 활용을 허용한 것을 계기로 점검에서 활용하는 사례가 급증하고 있다.

Q2. 드론 업계의 플레이어, 건설 분야에서 주목해야 할 것은?
크고 작은 다양한 회사가 모여 눈부신 성장을 하고 있는 드론 업계. 주로 기체 개발과 설계/제조를 담당하는 업체와 자체 소프트웨어를 사용한 서비스를 제공하는 회사로 크게 나눌 수 있다.

우선 주요 산업용 드론 제조업체를 살펴보자. 세계에서 가장 큰 점유율을 가진 것은 중국의 DJI다. 공중촬영이나 측량, 점검 등 다양한 용도가 있는 범용기를 저가로 전개하고 있다.

미국 Skydio는 전방향 충돌 회피 센서를 탑재한 소형 드론을 주력 제품으로 한다. 최근에 점검 분야를 중심으로 대두되기 시작했다. 20년에는 해외 최초의 거점을 일본에 설립. 건설회사가 로봇이나 IoT(사물인터넷) 관련 연구개발을 공동으로 추진하기 위해 설립한 ‘건설 RX 컨소시엄’에 참여하는 등 건설업계와의 유대를 강화하고 있다.

뚜렷한 성장세를 보이는 국산 업체도 무시할 수 없다. ACSL(도쿄)은 2018년에 드론 개발 스타트업 기업으로서 처음으로 도쿄증권거래소 마더스(현, 그로스 시장)에 상장했다. 2021년 12월에는 범용형 산업용 드론 ‘SOTEN(창천(蒼天))’을 개발. 1년간 600대 이상을 수주했다.

amuse oneself(오사카시)는 엔진을 싣고 6시간 연속 비행할 수 있는 드론 등을 개발. 국토교통성의 실증에 참가하고 있다.

다만 국산기는 일반적으로 도입 비용이 비싸다는 과제도 있다. 드론 관련 스타트업 기업에 출자나 지원을 하는 DRONE FUND의 오마에(大前) 대표는 “일본 업체는 유저의 요구를 지나치게 듣는 경향이 있다. 어떤 분야에 특화된 기체의 개발이나 양산화가 진행되지 않는다”라고 지적한다.

-- 소프트웨어에서 비즈니스 기회를 찾다 --
이어 소프트웨어 분야다. 예를 들면, SkymatiX(도쿄)가 제공하는 드론 측량용 지원 툴 ‘KUMIKI’. 현장을 드론으로 촬영해 이미지를 클라우드에 올리면, 정사(正寫, Ortho) 이미지나 점군 데이터 등을 자동으로 생성할 수 있다. 민간 공사를 중심으로 문의가 늘고 있다.

SkymatiX의 와타나베(渡邉) 사장은 “간단히 말하면 드론은 플라잉 카메라다. 이것 만으로는 업무가 좀처럼 개선되지 않는다. 개선을 위해서는 소프트웨어가 중요하기 때문에 우리와 같은 ‘이미지 처리 플랫포머’가 활약하는 영역이 증가하기 시작했다”라고 말한다.

점검 분야를 중심으로 서비스를 전개하는 드론 회사는 건설 컨설턴트 회사와 연계해 기술 개발 및 사회 구현을 진행하는 사례가 여럿 있다. 교량을 점검하는 Japan Infra Waymark(오사카시)는 2021년에 야치요 엔지니어링이나 에이트일본기술개발 등과 연달아 자본 업무 제휴를 체결했다.

현재는 기체 보급을 위해 서비스도 같이 제공하는 업체가 적지 않다. "드론 업계가 발전하면 업체와 서비스 프로바이더는 명확하게 분리될 것이다”(DRONE FUND의 오마에 대표).

2022년 12월에는 제3자가 있는 상공을 육안 외/보조자 없이 비행하는 ‘레벨4’ 비행이 해금된다. 다수의 드론이 육안 외 비행을 하게 되면 운항관리나 운영을 담당하는 회사의 중요도가 높아질 것이다. A.L.I.Technologies(도쿄) 등은 드론끼리 충돌하지 않도록 운항관리시스템(UTM)의 구현을 위해 노력하고 있다.

오마에 대표는 “오퍼레이터만 보유하고 현장에 파견하는 회사가 나올 수도 있다”고 말한다. 예를 들면, 인프라 점검에서는 오퍼레이터가 촬영한 이미지를 바탕으로 기술자가 사무소에서 점검하는 기법이 실현될 것 같다. 점검 업무의 분업화/효율화로 이어진다.

통신회사도 드론 업계에서 빼놓을 수 없는 존재가 됐다. KDDI는 22년에 미국 SpaceX가 제공하는 소형 위성을 사용한 고속/저지연 인터넷 서비스 ‘Starlink’의 제공을 발표. KDDI 스마트 드론(도쿄)이 산간부의 댐 건설공사 등 통상의 무선통신이 닿지 않는 장소에서의 드론 운용을 지원하고 있다.

Q3. 생산성 향상에 기여하는 툴은 ICT 건설기계? BIM/CIM 소프트?
국산 이미지 처리 엔진 등을 개발해 드론 전용 서비스를 제공하고 있는 SkymatiX(도쿄)가 건설업계 실무자 1,000여 명을 대상으로 실시한 앙케트에 따르면, 응답자의 약 23%가 생산성 향상에 가장 기여한 건설ICT(정보통신기술) 툴로 드론을 선택해 1위를 차지했다.

2위인 '3DCAD, 3차원 점군 데이터 작성/점군 처리 소프트웨어'가 약 20%였다. 3위는 10% 이하다. 1위와 2위가 월등하다. 드론을 사용해 취득한 데이터를 처리하는 작업 흐름이 현장에서 뿌리내리고 있어 생산성 향상에도 효과를 발휘하고 있는 것 같다.

이 앙케트에서는 ‘향후 도입하고 싶거나 도입했으면 하는 건설 ICT 툴’도 물었다. 이에 대한 대답도 전체의 26%가 드론을 선택해 1위를 차지했다.

드론을 사용한 리모트 센싱 등의 실증실험에 종사하는 규슈대학 대학원 공학연구원의 마나기(馬奈木) 교수는 “중소기업은 건설업체뿐 아니라 생산성이 낮은 기업이 많다. 인플레이션이 가속화되면 지금보다 경제적으로 더 힘든 상황이 올 것이다. 중소기업일수록 작업 효율을 높이고 안전성도 확보할 수 있는 드론 도입이 중요하다”라고 말한다.

Q4. 아날로그 규제 폐지로 드론 활용은 가속된다?
사람의 근접 육안이나 상주 등을 의무화했던 ‘아날로그 규제’의 철폐를 위한 움직임이 가속되고 있다. 아날로그 규제 등에 관한 법령은 약 1만 조항이나 된다. 디지털청 디지털임시행정조사회 주도로 2024년 6월까지 이들 규제 제도를 재검토해 디지털로 대응할 수 있도록 선회했다.

Q5. 드론 도입으로 효율화하고 싶지만 어떤 업무부터 시작해야 할까?
재해 시에 대규모 범위를 조사하거나 다리의 법정 점검에 사용하거나. 뉴스를 통해 만능 드론에 대해 접할 기회가 늘었다. 큰 효과를 노리고 뛰어난 드론 활용법에 달려들고 싶겠지만 그래서는 드론의 정착은 어렵다. 효과의 크고 작음을 불문하고 평소에 드론 사용에 익숙해지는 것이 중요하다.

Q6. 지방자치단체의 드론 도입은 아직 멀었다?
경제산업성이 2022년 4월에 공표한 조사 결과에 따르면, 60% 가까운 지자체가 드론을 활용한 실적을 갖고 있다. 드론을 보유한 지자체는 46%에 달한다. 드론의 필요성을 느끼지 못한다고 응답한 곳은 불과 60곳의 지자체(7%)에 그쳤다.

Q7. 드론을 유효하게 활용할 수 있는 것은 대기업뿐이다?
교량 등의 정기점검의 효율화를 위해 수발주자가 기술을 선택할 때 이용하는 '점검 지원 기술 성능 카탈로그'. 이 카탈로그에 게재된 기술 및 서비스는 2202년 9월 기준 총 169개다. 상당수는 전국 규모의 회사나 스타트업 기업의 기술이며, 그 안에서 지방 건설사가 이름을 올리고 있다. 유한회사인 이토건설(시마네현)이다.

Q8. 재해/긴급 시에 드론을 날리기 위해서는 어떤 체제가 필요?
재난 현장에서의 드론 활용은 평시와 비교해 환경이 크게 달라지기 때문에 주의가 필요하다. 2차 재해 위험을 고려하면서 안전하고 정확하게 드론을 제어하기는 쉽지 않다. 갑작스러운 ‘유사시’에 대응할 수 있는 체제가 요구된다.

Q9. 토목업계에서 드론을 구입한다면 역시 멀티콥터?
많은 독자들은 드론이라고 하면 4~6개 정도의 프로펠러가 달린 멀티콥터식 기체를 떠올릴 것이다. 수직으로 이륙해 수평 이동하는 것 외에 호버링이라고 해서 공중에서 정지하는 등 조작성이 높다.

Q10. 예산이 적은 중소기업이나 지자체에서도 도입 가능한가?
드론 도입 시에 가장 문제가 되는 것은 비용이다. 탑재하는 기자재에 따라 다르지만 드론의 가격대는 수만 엔대부터 수천만 엔대까지 다양하다. 용도를 판별할 필요가 있다.

Q11. 지금은 거의 어디에서나 드론을 날릴 수 있다?
2022년 12월의 항공법 개정으로 ‘유인지대(제3자 상공)에서의 보조자 없는 육안 외 비행’, 이른바 레벨4에 대한 규제가 풀렸다. 전면적으로 드론을 날릴 수 있게 됐다고 느끼는 사람은 많다.

Q12. 드론은 국가자격이 없으면 날릴 수 없다?
22년 12월의 개정 항공법 시행으로 국가자격 드론 조종 라이선스(무인항공기 조종사)가 창설됐다. ’특정 비행’(Q11 참조)이나 기체가 25kg 이상인 대형 드론의 비행에 관여할 자격이다.

Q13. 드론 구입이나 도입에 사용할 수 있는 보조금은?
많은 보조금/조성금 제도 중에서 중소기업을 대상으로 연중 모집하고 있는 대표적인 제도에는 ‘제조 보조금’ ‘소규모 사업자 지속화 보조금’ ‘사업 재구축 보조금’ 등이 있다. 이것들은 드론 기체를 구입할 때 이용할 수 있을 것 같다.

Q14. 드론을 날릴 때는 허가가 필요?
기체 중량이 100g 이상인 드론을 항공법에서 규정된 '특정 비행'으로 띄울 경우는 국토교통성에 비행허가 또는 비행승인을 신청해야 한다. 허가가 필요한 예로서 ‘공항 등 주변’ ‘150m 이상의 상공’ ‘인구 집중 지역의 상공’ ‘긴급 용무 공역’에서 날리는 경우가 해당된다.

Q15. 우선 알아 두어야 할 드론 용어는?
점검이나 공중촬영에서 자주 사용되는 것이 ‘정사(Ortho) 이미지’이다. 여러 장의 사진이나 동영상의 각 코마를 연결해 1장의 이미지로 변환한 것으로, 뒤틀림이 없이 올바른 크기와 위치를 표시하는 것이 특징이다. 균열 등 손상 파악에 효과적이다.

Q16. 정말 수관교 점검에서 드론 이용이 급증하고 있나?
2021년 10월에 와카야마시에서 일어난 무소타 수관교 붕괴를 계기로, 수관교 점검에서 드론 활용이 가속화되고 있다.

Q17. 교량의 정기점검에서 드론을 사용할 때 주의할 점은?
도로교 점검에서 드론을 활용하는 사례가 꾸준히 늘고 있다. 국토교통성 긴키지방정비국 관내의 직할점검업무를 발주하고 있는 긴키도로유지보수센터에 따르면, 업무 수탁업체 중 국토교통성의 점검 지원 기술 성능 카탈로그에 게재된 드론 기술 제안자는 21년도부터 22년도까지 6배가 됐다.

Q18. 드론 점검의 품질은 어떻게 높이나?
드론을 이용한 다리 점검에서 빼놓을 수 없는 것이 취득하는 이미지의 정확도를 관리하는 것이다. ‘촬영을 마치고 사무소에 돌아와 보니 사진이 흔들려 점검에 사용할 수 있는 사진이 없다’. 이런 상황이 발생하지 않도록 정확도 관리를 철저히 하자.

Q19. 드론 도입으로 교량의 점검 비용은 얼마나 낮아질까?
19년 2월의 도로교 정기점검요령 개정에 따라 근접 육안 대신 드론 등을 사용하는 경우가 늘었다. 점검 비용 절감 효과도 점차 확실해지고 있다. 특히 효과가 큰 것은 거더 뒷면에 대한 접근과 장시간 차선 규제가 어려워 발판과 교량점검차, 로프로 접근해 점검을 하던 다리다.

Q20. 하천의 불법 투기 감시에 드론, 동영상은 찍었는데 어떻게 사용하나?
불법 점용이나 쓰레기 투기, 수목 생육 상황, 위험 행위 유무. 이것들은 하천 관리자가 매일 순찰하면서 확인해야 할 항목의 극히 일부에 불과하다. 그래서 국토교통성이 하천 순찰에 드론을 적용해 효율화하기 위해 '혁신적 하천기술 프로젝트'로 민간기업과 함께 기술개발이나 실증에 착수하기 시작한 것이 19년. 드디어 현장 구현이 가시화되기 시작했다.

Q21. 구조물 등의 순찰/관측을 드론으로 자동화할 수 있다면 편할텐데
지정 시각에 기지에서 드론이 이륙해 미리 정한 루트를 지나 사진 측량과 안전 순찰을 실시한 뒤 착륙해 충전한다. 국토교통성 주고쿠지방 정비국이 관리하는 시쓰미댐에서 22년 11월, 재해 시를 상정해 자동 드론으로 구조물의 동태를 정기 관측하는 현장 시행이 실시됐다.

Q22. 통신 네트워크가 없는 산속에서도 드론을 제어할 수 있다?
산간지역에 정비된 인프라 점검과 토사 붕괴 등 자연재해로 피해를 입은 현장 상황을 파악하는 데 드론을 이용하는 사례가 늘고 있다. 접근이 어렵거나 위험이 따르는 장소의 점검이나 정보 수집에 드론을 활용해 작업 효율화와 안전 확보를 도모하는 게 목적이다.

Q23. 물 속 ‘투시’가 특징인 그린레이저, 현재의 활용 상황은?
국토교통부가 19년도, 전국의 지방정비국에 배치해 화제를 모은 육상/수중 레이저 드론. 근적외선보다 파장이 짧아 물에 흡수되기 어려운 그린레이저(파장 532nm)를 이용해 수중 지형을 면적으로 계측할 수 있다.

Q24. 하늘 이외에서 드론 활약이 기대되는 곳은 어디?
“지금까지 물밑의 제방이나 방류 설비 등의 긴급 점검은 하고 싶어도 할 수 없었다”. 국토교통성 기누가와댐 통합관리사무소의 다테노(舘野) 소장은 이렇게 회고한다. 이 사무소는 제방 높이가 100m 이상인 댐 4기를 관리한다. 댐 상류 쪽에서 잠수부가 잠수하려면 며칠에 걸쳐 수압에 몸을 길들여야 한다. 잠수시간 제약도 있어 긴급 점검은 어려웠다.

Q25. 화제의 드론 운송, 건설현장에도 수요는 있나?
드론을 이용한 배송 서비스의 실용화에 기대가 높아지고 있다. 23년 3월, 일본우편이 제3자 상공을 육안 외/보조자 없이 비행하는 ‘레벨4’ 조건 하에서의 드론 배송에 처음으로 성공했다. 낙도나 과소 지역, 고립 재해지 등으로 물자를 수송하는 사례도 증가하기 시작했다.

Q26. BIM/CIM 원칙화로 드론에게 기대되는 효과는?
23년도에 시작된 직할 사업에서의 BIM/CIM(빌딩 인포메이션 모델링/컨스트럭션 인포메이션 모델링) 활용의 원칙화. 업무나 공사에서 3차원 모델의 작성과 활용이 필수가 된다.

Q27. 신경 쓰이는 보안 위험, 앞으로는 국산 드론만 사용할 수 있다?
정부의 공사와 업무를 중심으로 해외산 드론 이용을 기피하는 움직임이 확산되고 있다. 발단은 2020년이다. 정부가 조달하는 기체에 대해 보안 상 리스크가 낮은 것으로 대체하도록 요구했기 때문이다. 업무 위탁에서 이용하는 드론에서도 정보 유출 대책을 강구하도록 관계 부처에 지시했다.

Q28. 해외에서의 드론 활용에 뒤처지고 있는가?
세계에서 본 일본의 드론 활용은 토목 분야에서는 결코 뒤처지지 않았다. 특히 점검 분야에서는 해외에 앞서 드론의 실증/도입이 진행되면서 많은 지식들이 기체 개발에 활용되고 있다.

Q29. ‘UTM을 제어하는 것은 드론을 제어하는 것’이라고 들었는데, UTM은 무엇인가?
드론의 자동비행이나 육안비행이 당연해지는 미래에 필수가 되는 것은 운항관리시스템(UTM)의 구현이다.

Q30. 드디어 다가온 레벨4 해금, 건설분야에 어떤 영향을 미칠까?
22년 말에 육안 외/보조자 없이 제3자 상공을 비행하는 '레벨4'가 해금됐다. 23년 3월에는 즉시 ACSL(도쿄)이 개발한 기체 ‘PF2-CAT3’가 레벨4 비행에 필요한 제1종 형식인증과 제1종 기체인증을 취득. 일본 최초의 레벨4 비행이 실현됐다.

 -- 끝 --

Copyright © 2020 [Nikkei Construction] / Nikkei Business Publications, Inc. All rights reserved.