지상 관제 및 통제 시스템 기술 개발이 활발
시장 규모 2020년 100억 달러 이상 성장할 전망

#S씨는 최근 목재 관리용 드론을 구입했다. 농업과 임업에 있어 그간 수작업으로 이뤄졌던 나무 계측과 재고 조사 등은 이제 드론이 해결한다. 항공 삼림 재고조사 시스템을 탑재한 최신 드론으로 전체 삼림 개체 수를 확인할 수 있다. 개체 수는 물론 개별 나무에 직경에 대한 정보도 전달된다. 드론은 침입 물체도 감시한다. 드론이 실시간으로 연속 촬영한 이미지를 캡처, 이를 분석한 데이터를 시스템에 전송해 왔다. 미래 스마트 농업 시대의 풍경이다. 드론 간 네트워크를 통해 하늘 위에서 더 많은 정보를 수집한다. 한 드론에 여러 대의 카메라가 설치돼 사각지대 없이 모든 영역을 촬영한다. 각 카메라가 생성해 낸 좌표를 바탕으로 이미지를 기존 히스토리 탬플릿과 실시간 비교 위치를 파악하고 진행 방향을 예측한다. 상공 영역 구분이나 주변 물체 크기, 속도 등 모든 정보를 담은 디스플레이는 땅 위에 선 사용자가 보고 있는 화면에도 그대로 전송된다. 이 또한 지능화된 드론 시대의 또 다른 풍경이다. 

무인기 촬영, 택배로 대변되는 현재의 드론(Drone)이 앞으로 다양한 분야의 현장조사는 물론 도로간 네트워크를 통한 빅데이터 수집 기능까지 담당하게 된다. 

드론은 고정익 또는 회전익 항공기와 유사하게 제작된 무인비행체를 지칭한다. 용어상으로 UAV(Unmanned Aerial Vehicle) 또는 UA(Unmanned Aircraft)라는 명칭으로 사용되고 있으며 일반적으로 ‘Drone’으로 많이 쓴다. 지상 관제 및 통제 시스템 관련 기술 개발이 활발하여 최근 들어 자율비행 기술에 대해 관심이 고조되고 있다. 

▲강호인 국토교통부 장관은 지난 16일, 한강철교 안전대진단 현장을 방문해 시설물 노후화에 대비한 재정 투자방향과 4차 산업혁명의 새로운 기술을 접목시킨 스마트 시설물 유지관리체계의 도입방안, 그리고 해외의 노후 SOC 시장에 대한 진출방안 등을 외부전문가와 함께 토론하고, 드론을 활용하여 한강철교의 구석구석을 살펴보면서 구조물의 안정성 여부를 점검했다.

드론은 이스라엘의 스카우트 드론이 전문기업화의 시초이다. 이후 군사용 기술로 꾸준히 시장을 확대하였으나 최근 민간용으로 시장을 확대하고 있다. 드론 기술은 이처럼 전쟁과 밀접한 연관을 맺고 있으며 시장의 규모로만 본다면 군사용 드론 시장이 가장 크나 현재 소비자 시장의 비지니스 모델로 확산되고 있다. 구글, 페이스북 등 인터넷 기업에서 무선 인터넷 보급하고, 아마존이 물류 혁신을 위한 서비스를 개척했다. 

세계 드론 시장은 2015년 71억 달러 규모에서 2020년 100억 달러 이상으로 성장할 전망이다. 현재 전체 드론 시장의 1%(660억원)에 불과한 상업용 시장의 비중이 2023년 7%대로 성장할 것으로 보인다. 조기 경보 시스템, 긴급 서비스, 뉴스 레포팅, 배달 사업 활동 모니터링, 스포츠용, 엔터테인먼트용, 마케팅용 등 미래 활용도가 많아져 시장 규모는 지속 성장할 것으로 예상된다. 

드론 제품은 트렌드는 실용적인 로봇의 형태로 발전하고 있다. 무인 비행체라는 기존의 틀에서 벗어나 승객이 탑승하고 무인 시스템으로 운행되는 미래지향적 형태가 실현되고 있다. 이를 위해서는 위급 상황이 닥쳤을 때 승객의 안전을 보장하는 기술이 필요하다. 경찰 업무에 활용하여 도심 순찰 등 일상 생활에 녹아 든 형태로 지속 발전할 것이다. 

한국 특허 출원인은 임무장비 분야 점유율이 23.7%로 가장 높아

드론의 특허 기술은 데이터 및 통신/보안, 유무인기 동시운영, 임무장비, 자율비행시스템, 지상관제 및 통제시스템, 지상지원시스템, 체계 종합(외부형상 및 비행방법 등 설계) 등으로 나뉜다. 2000년대 초반부터 특허 출원량이 서서히 증가하였고 2012년에 특허 출원 활동이 대폭 증가했으며 2012년에 데이터 및 통신/보안과 임무장비, 지상과제 및 통제시스템, 지상지원시스템, 체계 종합 분야는 그 외의 분야에 비해 더 높은 증가율을 보였다. 모든 분야에서 미국에 가장 많은 특허가 출원되고 있으며 한국 특허청에 출원된 건수를 기준으로 보면 임무장비, 지상관제 및 통제시스템, 데이터 및 통신/보안 순으로 나타났다. 지상지원시스템의 경우, 미국 특허청과 한국 특허청에 출원된 건수의 차이가 417건으로 가장 많은 차이를 보인 것으로 나타났다.

▲Lockheed Martin Drone 캡처

특허 점유율 측면에서 7개의 기술분야를 모두 미국 출원인이 선도하고 있으며 한국 출원인은 임무장비 분야의 점유율이 23.7%로 가장 높았고, 이 분야의 선도국 대비 점유율은 57.9%로 나타났다. 업체별 특허 트렌드를 보면 보잉의 경우 5개 구간(‘11~’14)에서, 록히드 마틴의 경우 4개 구간에서 톱 10 출원인에 포함됐다. 야마하 모터, 록히드마틴, 노스롭 그루만은 1~4구간 동안 활발히 특허 출원을 하며 톱 10 출원인에 포함되었으나 최근에는 톱 10에 포함되지 못하고 있는 것으로 확인됐다. 또한 하니웰 인터내셔널, 한국항공우주연구원, 한국항공우주산업, AEROVIRONEMENT는 1,2 구간에서는 톱 10에 포함되지 못하였으나 이후 활발한 특허출원활동을 최근까지 이어와 3구간 이후로는 톱 10 출원인에 포함되어있다. 

자율비행시스템에서 보잉, 하니웰 인터내셔널 등 특허 많아

농업, 셀프사진, 물류 배송, 인터넷 공급 서비스 등은 인력을 줄이기 위해 노력해야 하는 분야이고 드론이 사람의 조종없이 할 수 있는 분야이다. 드론의 다양한 기술 중에 자율비행시스템 분야의 중요도는 더욱더 높아지고 있다. 자율비행시스템 분야의 기술이 뒷받침 되었을 때 인력 비용의 감소를 만들 수 있고 드론을 더 자유롭고 넓은 분야에 사용할 수 있다. 자율비행시스템 분야에서 주요 특허 출원인으로 보잉, 하니웰 인터내셔널, AEROVIRONEMENT, RAYHEON 순이다. 

보잉은 지상관제 및 통제시스템 분야에 집중하고 있고 하니웰은 지상관제 및 통제 시스템, 체계 종합 분야에, 야마하 모터는 체계 종합과 지상관제 및 통제 시스템에, 록히드 마틴은 지상관제 및 통제 시스템 분야에, RAYHEON은 임무장비 분야에 집중하고 있다. 드론 분야의 전체 특허 출원 수는 보잉, 하니웰, 야마하모터, 록히드 마틴, RAYHEON 순이었다

보잉의 경우 2012년에 나무 측정 정보와 장애물 정보를 발생시키는 센서 시스템으로 제어되는 무인 항공기로 나무의 직경을 측정하는 기술을 출원하였고 2014년에는 이미지 캡처링 디바이스를 이용하여 연속적인 이미지를 캡처하고 이것을 계산하여 객체의 실시간 검출을 가능하게 하는 기술을 등록했다. 현재의 기술을 바탕으로 2018년에는 센서 시스템으로 정보를 얻고 위치를 확인할 수 있는 조사 무인항공기 제품 개발이 예상되며 연속적인 이미지를 계산하여 객체의 실시간 검출을 가능하게 하는 제품도 나올 것으로 보인다. 

하니웰은 현재 고도와 위치를 유지할 수 있도록 정확한 포메이션을 형성하는 기술을 바탕으로 향후에, 화상 데이터를 생산하고 디스플레이 신호를 생성하는 제품이 나오거나 원격 제어 스테이션을 이용하여 용량이 제한되어 있을 때 효과적인 커뮤니케이션이 가능한 서비스 구현이 가능한 제품 출시가 예상된다. <참고: 한국지식재산전략원(KISTA)의 미래 유망 제품 서비스 분석 보고서>