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인공위성 기술, 드론에? 흔들림 없는 '강한' 드론 나온다

케이디에이·항우연·NST 공동TLO사업 합작품, 비행안정화 드론 상용화 계획
모멘텀 제어기술 드론에 적용한 첫 사례···산업특화용 드론에 접목 기대
김민 대표이사는 "비행안정성 개선을 위한 인공위성 자세 제어 기술을 적용해 내풍성 강화 드론을 제조하는게 최종 목표"라고 밝혔다. <사진=박은희 기자>김민 대표이사는 "비행안정성 개선을 위한 인공위성 자세 제어 기술을 적용해 내풍성 강화 드론을 제조하는게 최종 목표"라고 밝혔다. <사진=박은희 기자>

지난해 7월 NST 공동TLO사업의 하나로 열린 '제5회 기술공감네트워크' 기술설명회에 참여한 케이디에이 관계자는 한국항공우주연구원에서 발표한 '드론 성능 개선 기술'에 눈을 번뜩였다. 

드론 전문개발 기업인 케이디에이가 찾고 있던 기술이 소개됐기 때문이다. 항우연이 선보인 기술은 외력에도 자세 유지 기능이 가능한 기술로 비행안정성을 확보하기 위해 필요한 신기술이다.   

케이디에이는 설명회 주관기관인 NST 공동TLO 마케팅사무국(이하 마케팅사무국)에 문을 두드렸고, 기업과 항우연의 만남은 지체 없이 진행됐다. 대상기술의 사업화모델 수립 및 타당성 검토가 마케팅사무국에 의해 수행됐으며, 5개월여 만에 케이디에이와 항우연은 기술이전 계약서에 도장을 찍었다.  

김민 케이디에이 대표이사는 "항우연의 기술은 드론의 비행 신뢰도를 개선할 수 있는 모듈과 시스템을 개발해야 하는 모태가 되는 기술이다. 이 기술로 드론의 비행안정성을 개선하는 동시에 국내 드론의 경쟁력을 높일 수 있을 것이라 생각했다"고 말했다. 

이선호 항우연 박사는 "인공위성 반작용휠(Reaction Wheel)과 항공기 틸트로터(Tilt Rotor) 제어기법을 융합한 기술로 드론이 공중정지 및 비행자세를 안정화해 영상촬영 능력을 강화할 수 있다"고 밝혔다. 

◆ 인공위성 정밀 제어 기술, 드론 비행안정성 'UP' 

김 대표는 "신생기업의 경쟁력은 기술력인데 항우연의 기술이 사업화 되기까지 공동TLO마케팅사무국의 지원이 큰 역할을 했다"며 "우리 같은 기업들이 많이 나올 수 있길 바란다"고 말했다. <사진=박은희 기자>김 대표는 "신생기업의 경쟁력은 기술력인데 항우연의 기술이 사업화 되기까지 공동TLO마케팅사무국의 지원이 큰 역할을 했다"며 "우리 같은 기업들이 많이 나올 수 있길 바란다"고 말했다. <사진=박은희 기자>
현재 세계 드론 사업은 무서운 성장세를 보이고 있다. 

미국 방위산업 시장분석업체인 틸그룹에 따르면 세계 드론 시장 규모는 연평균 8% 선장해 오는 2022년에는 114억 달러에 이를 것으로 추정되고 있다. 산업통상자원부가 예측한 국내 드론 시장도 2022년 5억 2500만 달러로 규모로 예상된다.  

드론 시장의 성장으로 '비행안정화' 관련 기술 수요도 증가하고 있다. 국내외 대다수 제조사가 만드는 드론의 비행자세 안정화 방법은 '로터(회전날개)제어기술'을 택하고 있다. 하지만 이 기술만으로는 열악한 환경조건에서 드론비행자세를 유지시키는 데 한계가 있다. 

특히 정찰, 감시, 측량 등을 목적으로 산업특화용 드론은 돌풍 등 특정 환경에서도 안정적인 비행이 가능해야 한다.   

김 대표는 "산업용 드론은 계곡, 해안, 산악 등 사람 접근이 어려운 곳에서도 촬영이 가능해야 한다. 내풍에 강하고 기동성도 좋아야 한다"며 "하지만 돌풍과 기압 변화에 따른 자세불안정 현상으로 추락사고 등이 번번이 발생하고 있다"고 말했다. 

케이디에이가 기술이전 받은 기술은 인공위성 자세제어용으로 개발된 반작용휠을 기반으로 한 모멘텀 제어기술이다. 케이디에이는 이 기술을 재구성 해 드론의 비행자세안정화를 이룬 새로운 기술로 상용화 할 예정이다. 

그는 "인공위성 기술이 드론에 도입되는 것은 새로운 시도로 알고 있다. 드론에 장착된 인공위성 자세 제어 기술을 통해 드론의 안정성을 더욱 높일 수 있을 것으로 기대한다"고 밝혔다. 

이 박사는 "프로펠러로 작동해 비행하는 형식의 회전익 드론은 공중정지가 유리해 산업용 드론에 주로 쓰인다. 하지만 회전익 드론은 병진운동 시 부가적으로 원치 않는 회전운동(피칭)이 발생해 영상촬영에서 정교한 작업에 어려움을 겪게 한다"며 "이번 기술은 드론 비행자세 안정화를 위한 시스템 및 제어에 관한 기술로 드론 본체를 기울이지 않고 수평자세를 유지한다"고 설명했다. 

케이디에이는 '2018년 연구개발특구 육성사업 기술이전사업화'를 통한 상용화를 계획 중이다. 이를 통해 '모멘텀 기반 비행자세 안정화 모듈과 알고리즘을 탑재한 드론'을 개발할 계획이다.

우선 반작용휠 기반 안정화 모듈 및 시스템을 만들고, 그 다음에는 반작용휠 모듈을 적용한 내풍성 드론을 개발할 예정이다. 

반작용휠 모듈폼 개발, 모듈의 제어 방법과 메커니즘은 항우연 기술이전과 자문을 통해 진행하며, 참여기관은 모듈의 주요 성능을 비행자세를 위한 제어 방법용으로 특화 시키는 알고리즘과 프로그램을 만든다. 

이후 항우연의 기술자문과 참여기관인 GIST와 함께 개발된 모듈을 창작, 구현된 비행자세안정화 알고리즘을 실증해 외력에 특화된 드론을 개발할 계획이다. 

김 대표는 "이번 사업은 2차 년도에 걸쳐 진행될 예정이다. 첫해에는 시제기 제작 시 필요한 모듈의 성능 구성 방법 확립을 목표로 한다"며 "다음 년도에는 이를 통해 실질적인 드론을 제작할 예정"이라고 밝혔다. 

◆ 드론 교육 사업에서 드론 제작 기업으로 

케이디에이는 드론 테스트 배드를 갖추고 있다. 케이디에이 관계자들이 드론 시연을 선보이고 있다. <사진=케이디에이 제공>케이디에이는 드론 테스트 배드를 갖추고 있다. 케이디에이 관계자들이 드론 시연을 선보이고 있다. <사진=케이디에이 제공>

"사실 케이디에이는 항우연의 기술을 통해 창업한 기업입니다. 모 기업인 에코비는 드론교육사업을 중심으로 하고 있어요. 드론 성능 개선 기술을 통해 사업성을 확인하고 분리 창업을 했어요. 기술이 좋았고 기업의 니즈를 정확히 파악하고 도움을 준 이들이 있었기에 새로운 기업이 탄생할 수 있었죠." 

김 대표는 케이디에이의 창업 비화를 이야기하며 NST 공동TLO 마케팅사무국의 중요성을 재차 강조했다. 기술이전부터 창업까지 기술사업화를 위한 손과 발을 자처했기 때문이다.  

케이디에이는 설명회에서 드론성능개선기술에 대한 기술상담을 받고, 이후 구체적인 기술을 파악하기 위해 항우연을 직접 방문했다. 또 비밀유지협약서(NDA) 계약을 맺고 실험데이터를 공유토록 했다.

그는 "사실 설명회에서 소개된 드론 성능 개선 기술은 기술 성숙도가 2단계 정도였다. 상용화가 이뤄지기 위해서는 8, 9단계 이뤄져야 한다. 아직은 낮은 성숙도지만 발전 가능성은 크다"며 "기술이전 이후 항우연과 기술 개발을 추진하고 있어 현재는 3, 4단계로 기술성숙도가 높아졌다"고 설명했다. 

기술이전이 성공적으로 이뤄지기까지 NST 공동TLO 마케팅사무국의 역할이 컸다. 김 대표는 "기술이전은 처음이었다. 경험이 없었는데 사무국이 자문, 조언 등 우리에게 필요한 부분을 파악하고 도움을 줬다"며 "제품기반 수요 기술요소화 및 정량화를 제시해 줘 기술이전이 원활하게 이뤄졌다"고 밝혔다. 

이어 그는 "기술이 좋으면 기술이전을 받아 창업하고 생태계가 마련되면 좋은데, 그렇게 되기까지 어려움이 적지 않다"며 NST 공동TLO 마케팅사무국의 역할이 크다. 좋은 기술을 개발하고 이 기술이 기업에 이전돼 실질적인 성과를 이어질 수 있도록 앞으로도 지속적인 역할을 해 주면 좋을 것 같다"고 강조했다. 

김 대표는 케이디에이의 성공은 항우연, 참여기관, NST 공동TLO 마케팅사무국이 함께 나아갈 때 가능하리라 믿는다. 그는 "신생기업의 생명력은 기술력이다. 기술력을 높여 내풍성 강화 드론을 상용화하고, 드론 제작에 필요한 부품 시장 진출도 꿈꾸고 있다"며 "기업 혼자 할 수 있는 일이 아닌 만큼 많은 이들의 도움이 필요하다"고 피력했다. 
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