[과학을 읽다]무인항공기 시대가 온다

얼마나 가볍게, 얼마나 오랫동안 공중에 머무느냐가 관건

▲스마트 무인기.[사진제공=한국항공우주연구원]

[아시아경제 정종오 기자]앞으로 무인항공기 시대가 빠르게 다가올 것으로 예상된다. 무인기의 종류는 다양하다. 소형 무인기에서부터 수직이착륙, 전투용, 민간용 등 새로운 영역과 기술로 발전하고 있다. 무인항공기는 말 그대로 사람이 조정하지 않고 원격조정으로 움직이는 비행체를 말한다.

무인항공기는 크게 여섯 가지 구성요소로 만들어진다. 비행체가 있어야 하고 여기에 임무에 따른 장비가 탑재된다. 무인으로 운영되기 때문에 지상통제장비와 지원체계를 갖춰야 한다. 마지막으로 각종 데이터를 받을 수 있는 데이터링크와 운용인프라가 뒤따라야 한다.

항공시장에서 무인항공기는 빠르게 성장하고 있다. 올해 53억 달러에서 2023년에 이르면 125억 달러에 이를 것으로 보인다. 이는 연평균 10% 이상 성장하는 규모이다. 무인기는 그 역할에 따라 여러 가지로 나눠진다.

우선 대형·고성능 무인기이다. 공중에 떠 있는 시간을 오래가지면서 운용비용은 감소하고 특히 인간이 할 수 없는 위험지역을 살필 수 있다. 최근에는 강력한 장기 체공 무인기까지 개발되고 있다. 장기체공 무인기는 짧게는 10일, 길게는 5년 동안 공중에 떠 있을 수 있다. 이는 태양전지로 에너지를 공급받기 때문에 가능하다.

▲정찰용 무인기 글로벌호크.

최근엔 소형 무인기 개발에도 각국의 경쟁이 치열해지고 있다. 소형 무인기는 극소형 전자와 기계 부품기술의 발전이 있었기에 가능했다. 여기에 배터리와 연료전지의 효율을 높이고 건물 뒤의 영상을 찍는 등 기술적 진보가 이뤄지고 있다.

물자를 수송하는 임무에 많이 적용되는 수직이착륙 무인기 개발도 가시화되고 있다. 이착륙에 제한이 없다보니 각국이 이 분야에 집중 투자하고 있다. 수직이착륙을 통해 물자를 빠르게 수송하기 때문에 비용 측면에서도 저렴한 것으로 알려졌다.

미국과 유럽 등은 군사기술에 무인항공기를 접목하고 있다. 무인전투기를 도입이 그것이다. 무인전투기는 인명 피해를 줄일 뿐만 아니라 적진 깊숙이 침투해 폭격할 수 있다는 측면에서 군부대에서 비상한 관심을 보이고 있는 분야이다. 자칫 오작동을 일으키면 그 피해는 막대할 것으로 보여 주의가 요구되기도 한다.

▲무인 전투기.

최근엔 민수·공공용 무인기에 대한 관심도 높아지고 있다. 군사용이 아닌 농업, 과학 등 민간수요에 부응하기 위한 목적의 무인기이다. 토지이용계획이나 지도제작 등에 투입되는 국토 농업용 목적에서부터 기상예보, 환경 감시, 화산 연구 등의 과학적 연구를 위해 도입되고 있다.

일본은 농업용 민수·공공용 무인기를 개발해 수천대를 판매했다. 미국 AAI사는 허리케인 내부에 접근해서 기상자료를 수집하는 무인기를 개발하기도 했다.

국내에서는 1977년 군수용으로 무인기가 개발한 데 있어 2000년 군단급 정찰용인 '송골매'가 선보였다. 이 밖에도 현재 공군용 중고도무인기, 육군의 사단급 정찰용 무인기, 차기군단 정찰용 무인기, 대대급 소형 무인기 등을 개발 중에 있다.

한국항공우주연구원은 1999년부터 2004년까지 소형 장기체공형인 '두루미'를 개발했고 50m급 무인비행선(2001 ~ 2005)을 만들어냈다. 한국항공우주연구원의 한 관계자는 "앞으로 무인기 개발은 비행체를 얼마나 가볍게 하느냐와 오랫동안 공중에 떠 있게 하는 기술로 발전할 것"이라고 내다봤다.

▲수직이착률 무인기.

◆다음은 무인항공기와 관련된 궁금증 풀이 일문일답.

-무인항공기는 왜 만든 것인지.
▲4D를 작업을 위해 만들었다. 위험한(Danger) 일, 더럽고(Dirty) 기피하는(Difficult) 일, 인간의 능력으로 한계가 있거나 오랫동안 지루하게(Dull) 해야 하는 일을 위해 만들어졌다. 전쟁 등 위험한 환경에서 인적 손실이 없고 가격이 상대적으로 싸고 소형화해 임무에 맞게 제작 가능한 것도 특징이다.

-무인항공기는 어떻게 구성되는지 궁금하다.
▲무인항공기는 비행체만 가지고 비행할 수 없기 때문에 항공전자, 데이터링크, 임무장비, 지상통제장비, 지상지원 장비 등 다양한 요소로 이루어진 시스템이다.

-어떻게 조정되는지 알고싶다.
▲지상운영센터에서 조정한다. 운용 범위가 넓은 무인항공기는 지상 통제소 뿐만 아니라 인공위성을 통해 조종한다. 소형 무인기 쿼드콥터는 프로펠러 회전수를 변경해 비행체를 움직인다.

-세계 기술력 수준은?
▲미국 글로벌호크는 20㎞ 상공에서 1분 만에 1만5000㎡에서 움직이는 물체를 정밀하게 정찰 할 수 있다. 우리나라는 2011년에 틸트로터형(수직이착륙 가능) 스마트 무인기를 세계 두 번째로 제작해 비행에 성공했다.