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드론과 UAM 산업의 전망

한국자동차공학회
2021-07-18
조회수 1101

민대학교에서 4차 산업 혁신선도 대학의 사업단장을 맡고 있는 필자는 20여 년간 자동차 파워트레인과 연료 및 환경을 주전공으로 교육과 연구를 해오고 있다. 최근 사업단을 맡게 되면서 4차 산업에 대한 공부와 연구를 병행하면서 새로운 분야에 도전하는 설렘을 새삼 느끼게 되는 계기가 되었다.


4차 산업이라고 하면 AI, 자율 주행, 드론 등 다양한 분야를 들 수 있다. 특히 그중에서도 드론과 UAM(Urban Air Mobility)은 정부에서 혁신 성장의 8대 핵심 선도 사업으로 선정하여 항공·정보통신(ICT)·소프트웨어(SW)·센서 등 첨단 기술의 융합 산업이라고 할 수 있다. 아직까지 미개척 시장이자 향후 유망 시장 산업으로 미국, 중국, 유럽 등 나라별로 사업용 시장 선점을 위한 경쟁이 가열되고 있다. 저가·소형 중심의 단순 촬영용에서 군사·농업·감시·측량·배송 등으로 차츰 고가·중형 중심으로 변화중이며 대형 무인 항공기의 등장과 개인형 이동 수단으로의 자율 비행 드론 상용화 등 수송·교통 분야에서 새로운 시장도 열릴 것으로 기대되고 있다.



드론과 UAM의 산업 동향1

드론은 용도에 따라서 민수용과 군사용으로 나눠볼 수 있는데 현재 전 세계 민수용 드론 시장 규모는 2019년 약 50억 3천만 달러로 추정되며, 최근 3년 동안(2015~2018) 연평균 30.9%씩의 높은 성장 추이를 보이고 있다. 앞으로는 민수용 드론 시장은 2026년 118억 천만 달러에 이를 것으로 예상되며, 사업용 드론 중심으로 시장이 재편될 것으로 전망된다.


특히 중국의 DJI는 2006년에 창업한 중국의 글로벌 드론 벤처기업으로 취미·레저용 드론을 제조하여 민수용 드론 산업의 성장을 견인하고 있으며 2017년 기준 매출액 약 28억 달러로 세계 1위를 선점하고 있다.


한편, 군사용 드론 산업의 경우 2018년 약 53억 8,000만 달러의 시장 규모로, 최근 3년 동안(2015~2018) 연평균 34.1%의 높은 성장 추이를 보이고 있다. 2019년부터 2026년까지는 연평균 8.5%로 성장하여 시장 규모는 약 100억 달러 규모에 이를 것으로 전망된다. 미국의 항공사 보잉(Boeing), 록히드 마틴(Lockheed Martin) 등도 군용 드론 중심으로 개발하고 있으며, 민수용 드론 시장의 경쟁력 확보를 위해서도 투자를 늘려가고 있다.


UAM의 경우 미국에서는 신개념 택시 운송 업체인 우버(Uber)에 의해 2016년 Elevate 프로젝트를 공표하면서 본격화되었다. 또한 도심 항공 택시(Urban Air Taxi) 백서 발표를 통해 조종사 1인을 포함하여 4인이 탑승하는 미래 근거리 항공 승객 운송 개념을 제시하였으며 시속 240~320km의 운행 속도와 20분 내 충전이 가능하도록 개발하고 있다. 이러한 추세에 맞추어 전 세계 약 150개 이상의 경쟁에 뛰어들어 UAM 개발은 본격화되고 있다.


주요 개발 업체는 보잉(미국), 에어버스(유럽), 릴리움(Lilium, 독일), E-볼로(E-Volo, 독일) 등이며, 우리나라는 한화, 현대자동차(우버와 파트너십)에서 개발 중에 있으며 2019년부터 한국항공우주연구원(KARI)을 중심으로 한국 항공우주산업주식회사(KAI), 현대자동차 등이 컨소시엄 형태로 UAM 개발에 착수하였다.


세계 UAM 플랫폼은 2025년 1,327대, 시장 규모는 4억 달러 수준으로 전망되고 있으며 UAM의 시장 규모는 기술 발전 속도와 관련법과 규범 등의 여건이 시장의 확장성 여부를 결정할 것으로 예상된다.


국내 드론 사업 발전 기본 계획3

정부에서는 2026년까지 현재 704억 원의 시장 규모를 4조 4,000억 원으로 키우고, 기술 경쟁력 세계 5위권 진입, 사업용 드론 5.3만대 상용화를 목표로 다음과 같은 계획을 세웠다.


• 공공 수요 기반으로 운영 시장 육성 : 국가·공공기관의 다양한 업무에 드론 도입·운영 등 공공 수요 창출(건설, 대형 시설물 안전 관리, 국토 조사, 하천 측량·조사, 도로·철도, 전력·에너지, 산간·도시지 배송, 해양 시설 관리, 실종자 수색, 재난 대응, 산불 감시 등 5년간 3,700여 대, 3,500억 원 규모)


•한국형 K-드론 시스템 구축 : 5세대 이동통신(5G)·인공지능(AI) 등 첨단 기술 기반 한국형 무인교통관리시스템(UTM, UAS Traffic Management)을 활용한 K-드론 시스템 개발·구축(사용자에게 주변 드론의 위치·고도·경로 등의 비행 정보와 기상·공역 혼잡도·장애물 등의 안전 정보 제공)


•규제 혁신과 샌드박스 시범 사업으로 실용화 촉진 : 다양한 유형의 드론 운영 활성화를 위해 드론 분류 기준을 정비(~2020)하고, 각 유형에 따라 네거티브 방식으로 규제를 최소화함. 무게(12kg, 25kg)와 용도(사업용/비사업용)에 따라 기체 신고, 자격, 인증 등 차등 적용, 위험도 기준 안전 규제를 적용(저위험군, 중위험군, 고위험군 등)


•개발-인증-자격 등 인프라 확충 및 기업 지원 허브 모델 확산 ‘개발-인증-운영’ 등 산업 전 생애 주기에 필요한 비행 시험장, 안전성 인증 센터, 자격 실기 시험장 등 3대 핵심 기반을 구축하고 타산업과 드론 간 융합할 수 있는 산업 생태계의 조성과 경쟁력 있는 강소 기업을 육성하며 산업 간 융합뿐 아니라 공용 시험 장비 지원, 시제품 제작, 특허·인증, 수출 지원 등 새싹 기업(스타트업)의 빠른 사업화를 지원


미래형 도심 비행체

미래형 도심 비행체(UAM)는 전기 동력(모터, 배터리 등)을 사용해 도심 상공에서 사람·화물을 운송하는 3차원 모빌리티 수단으로, 항공, 자동차, 정보통신(ICT), 인공지능(A)I 등 다양한 기술을 융합하는 신산업이자 혁신적 교통 수단을 제공할 것으로 기대된다. 현재 보잉, 에어버스, 아우디, 토요타 등 항공 자동차 업체와 스타트업이 참여해 총 200여개 기종들이 개발중이다.


국토교통부에서는 정부 지원 체계를 위해 ‘미래드론교통담당관’ 을 신설하여 안전·교통·산업 측면을 토대로 다양한 이슈 검토, 법·제도 등을 2023년까지 완비하고 민간 차원의 드론 택시 서비스 모델 등 조기 상용화를 목표로 추진하고 있다. 또한 프런티어 기술 개발 사업의 일환으로 KAI, LIG넥스원, 퍼스텍, 파인텔레콤 등 10개 기업이 참여하여 최근 틸트로터기 개발에 성공하였으며 최대 속도 500km/h, 최대 체공 시간 5시간, 유상 하중 90kg, 임무 반경 200km이며, 3km 고도에서 주야간 감시가 가능한 수준이다.


군사용 무인기 UAV(Unmanned Aerial Vehicle)

우리나라 지리적 특성과 사회적 여건을 고려했을 때 군용 드론의 활용도나 수요는 상당히 크다. 북한 무인기가 잇따라 발견됨에 따라 이에 상응하는 군사적 드론 기술이 필요하다. 특히 북한의 도발에 대비하기 위해서는 감시 및 정찰용 무인 헬기, 무인 전투기를 포함한 무인 항공기의 지속적인 연구 개발과 지원이 절실하다. 현재 군사용 드론의 경우에는 아직 국산화율이 저조하며 특히 주동력원의 경우 대부분 해외의 부품을 사용하는 등 국산화가 시급한 상황이다. 현재 군용으로 사용되고 있는 드론의 임무 범위와 기본 성능은 <표 2>와 같다.


드론 산업의 활성화 방안

드론과 UAM관련 핵심 부품의 국산화와 이를 통한 전문 부품 기업 육성이 무엇보다도 시급한 과제이다. 항공 관련 부품들은 내수 시장의 대체를 통해 기업들의 생산 규모 및 경쟁력을 향상시키기 위한 방안을 적극적으로 지원해야 할 것이다. 그리고 12kg급 이하 소형 드론에 대해서는 중국의 저가 드론 공급으로 인해 국내 산업의 육성을 위한 계획은 수립되어 있지 않아, 이들 제품에 대한 가격 경쟁력 확보 및 시장 보호 조치 등의 대책이 필요하다. 특히 군사용 드론의 경우에는 경제성보다는 국가 안보와 직결된 기술인 만큼 적극적인 개발 지원이 필요하다. 이러한 지원을 통해 확보된 국방 기술이 민간으로 유입될 수 있는 토대를 만들 기회가 될 수도 있기 때문이다.


미래 핵심 전략 산업인 드론이 신성장 동력이 되기 위해서는 드론 전문 인력의 양성, 산업 활성화와 저변 확대, 기술 콘텐츠 개발과 제도 지원이 반드시 필요하다. 현재 국내의 많은 대학에서도 드론과 무인 항공기 관련 학과가 많이 신설되고 있으나 아직은 미흡하다고 볼 수 있다.



교육에 있어서는 드론의 운용(방제, 촬영, 측량, 감시, 구조 등의 임무 수행), 개발(하드웨어 및 소프트웨어 개발), 시험·인증(검사 및 안전성 인증)으로 나뉘는데, 이 분야에 맞는 커리큘럼과 교과목들의 개발이 시급한 상황이다. 드론 관련 교육 과정에서는 공학 수학, 수치 해석, 항공 역학, 열역학, 시스템 동역학, 항공법 등이 있으며 졸업 후에는 항공사, 항공 정비 업체, 방송사, 물류 업체, 드론 및 로봇 관련 산업체 및 연구소, 농수산 관련 정부기관, 산림청, 경찰서, 소방서, 육.해.공군 드론 조종사 및 정비사 등 다양한 분야에 취업할 수 있을 전망이다.



4차 산업 혁명을 성공적으로 추진하기 위해서는 유연한 노동 시장, 교육 시스템, 인프라, 제도적 뒷받침이 필수적이다. 우리나라는 하드웨어 중심의 산업을 주로 해왔으며 부처 간의 폐쇄적인 구조, 주입식 교육, 사회적 합의가 적었다. 교육에도 기존의 ‘많은 것을 아는 사람’에서 많은 정보들을 분석하여 의미 있는 내용을 창출해 낼 수 있는 창의적인 사람이 앞으로의 인재상이 될 것이고 그런 사람들을 육성하기 위한 교육으로 바뀌어야 한다. 필자는 지난해 틈틈이 시간을 쪼개서 드론 조종자 1급과 지도자 관련 자격증을 취득했다. 4차 산업혁명 시대에 대비하기 위해서, 앞으로의 지식 사회에 유연한 자세와 교육을 준비하기 위해서이다. 새로운 세상은 선택이 아닌 필수로 유연한 마음가짐으로 산업과 교육, 정책에 집중을 해야 할 시기이다.






<참고문헌>

1. 안영수ㆍ정재호, 드론 및 개인용 항공기(PAV) 산업의 최근 동향과 주요 이슈, 2020

2. Uber, https://www.uber.com/kr/ko/elevate/, 2021

3. 정책브리핑, https://www.korea.kr/special/policy CurationView.do?newsId=148867190, 2020

4. 박지영, 김선경, 아산정책연구원, 군사적활용을 통한 드론산업의 발전방안, 2017

5. 중앙일보, https://news.joins.com/article/238129 60, 2020

6. 한겨레, 최승후, https://www.hani.co.kr/arti/soci ety/schooling/745134.html#csidx7370ccc0ad584d7b6e3ff94e2ceb042, 2016


* 출처: 한국자동차공학회 제공, 오토저널 2021년 7월호


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