드론(drone)은 조종사가 없이 무선 전파로 조정할 수 있는 무인 항공기를 말한다. 드론에 카메라를 부착하여 사진이나 동영상을 촬영할 수 있다. 인공지능(AI) 기술을 적용하여 스스로 장애물을 회피하여 비행하도록 할 수 있다. 드론은 원격 조종을 통해 반자동으로 운전하거나, 혹은 사전에 프로그램된 경로에 따라 자동으로 비행하거나, 인공지능을 탑재하여 자체 환경판단에 따라 스스로 비행할 수 있다. 카메라를 장착한 촬영용 드론, 책이나 가벼운 물건을 실어 배송하는 쇼핑용 드론, 비료나 농약을 실어 살포하는 농업용 드론, 총을 단 군사용 드론 등이 있다. 세계 최대의 민간 드론 제조 회사인 중국 디제이아이(DJI)의 팬텀4 등의 제품이 있다. 드론은 스마트폰으로 조정할 수 있는 액추에이터의 일종이다. 무인기 또는 무인 항공기(Unmanned Aerial Vehicle, UAV)라고도 한다. 드론은 좁은 의미로는 하늘을 나는 비행체만을 의미하지만, 넓은 의미로는 드론을 조종하기 위한 지상통제장비와 통신장비 등 전체 시스템을 통칭한다.
역사
드론은 군사적 용도로 시작되었다. 제2차 세계대전 직후 수명을 다한 낡은 유인 항공기를 '공중 표적용 무인기'로 재활용하기 위해 만들어졌다. 드론은 적 기지에 투입돼 정찰 및 정보 수집 임무를 담당했는데, 기술이 발달함에 따라 기체에 원격탐지장치, 위성제어장치 등 최첨단 장비를 갖춰 사람이 접근하기 힘든 곳이나 위험지역까지 업무 수행 영역을 확대하게 됐다. 드론 기술이 민간에 개방되면서, 과학기술, 정보통신, 배송, 촬영, 농업 등 다양한 분야에 확대되어 사용되고 있다.
최초의 드론
1903년 유인 항공기 최초의 비행이 있기 전에 원시적인 무인 항공기가 전투와 정찰용으로 사용되었다. 최초의 형태는 열기구에 폭탄을 달아 떨어뜨리는 방식이었고, 실제 전투에서 사용되었다.
1910년대
제1차 세계대전 당시 미국에서 최초의 드론이 하늘을 나는데 성공했다. 드론은 정찰뿐 아니라 전투용으로 사용될 가능성도 보였기 때문에 미국을 비롯한 여러 나라에서 무인 항공기의 필요성을 인식하고 연구하기 시작했다. 1918년 미국에서 피터쿠퍼와 엘머 스페리가 공중에서 수평으로 비행할 수 있는 기술을 개발하여 적용했고, 300 파운드의 폭탄을 싣고 비행할 수 있는 무인 항공기를 개발했다. 드론이 폭탄을 싣고 입력된 항로를 따라 자동 비행한 뒤 목표 지역에 도달하면 엔진이 꺼지고 낙하하는 방식으로 목표를 파괴하는 방식의 무인기였다. 성공률이 낮아서 실전에는 사용되지 못했다.
1930년대
제2차 세계대전을 거치면서 드론이 중요한 전투 무기로 발돋움했다. 영국에서 최초의 왕복 재사용 드론을 양산하였는데, 이것이 오늘날 드론이라는 용어로 불리는 무인 항공기의 원조라고 할 수 있다. 공항에서 이륙하기 위해 바퀴를 달았고, 바다에서도 사용하기 위해 플로츠를 장착했다. 한편 미국에서도 무인 표적기 개발에 착수하여, 1930년대 무선 조종 모형기를 표적기로 사용한 대공포 사격의 훈련 유용성을 미 육군에 설득하여, 1939년부터 제2차 세계대전이 끝날 때까지 라디오플레인(Radioplanes)이라는 무인 표적기 15,000여대를 생산했다.
1940년대
제2차 세계대전 당시 나치가 전투용 무인항공기 V-1을 실전에 투입했고 효과가 성공적이었다. 독일에서 Vergeltungswaffe-1(약칭 V-1)이 개발되었다. 제2차 세계대전 초기에 아돌프 히틀러는 냉각 상태로 비행 폭탄을 조달했다. V-1은 1944년에 영국에 처음 투입되었는데 영국 도시에서 900여명의 시민들을 죽였고, 35,000명 가량의 시민들에게 부상을 입혔다. 미국은 V-1을 파괴하기 위한 무인 항공기를 만들었다. 미국은 V -1에 대응하기 위해 PB4Y-1과 BQ-7 무인항공기를 개발했다. 이 무인항공기는 2000 피트 상공을 나는 비행기에 탑승하면서 독일군의 V-1의 경로를 설정하는 두 명의 승무원을 태우고 이륙했다. 승무원들은 착륙해 있는 V-1이 회수되기 전에 V-1을 제압했다.
1950~60년대
이전까지 전투용으로 사용되던 드론이 베트남전쟁을 거치면서 적진 감시 목적으로 이용되었다. 1960년대 미공군은 최초의 스텔스 항공기 프로그램을 시작하고, 정찰임무용으로 전투용 무인항공기로 변경하겠다고 약속했다. 엔지니어는 엔진의 공기 흡입구에 특별히 제작된 스크린을 씌우고, 기체 측면에 레이더를 흡수하는 담요를 위치시키고, 새로 개발한 레이더 도료로 항공기 기체를 가림으로써 레이더 신호를 줄였다. 미국은 AQM-34 Ryan Firebee라는 무인항공기를 개발했다. 이 기체는 비밀 모니터링을 할 수 있다는 것을 증명했다. 1964년 10월부터 1975년 4월까지 1,000대 이상의 무인항공기가 34,000회 가량 동남아시아를 날아다니며 감시 임무를 수행했다. 이후 일본, 한국, 베트남, 태국으로 감시 범위를 확장하고, 주간 및 야간 감시, 전단지를 뿌리는 임무까지 수행했다. 북베트남과 중국 전역의 대공 미사일 레이더를 감지하기도 했다. 또한 미국은 록히드사의 초고속 항공기와 스텔스를 개발하는데 집중했다. 그 결과 1965년 탄생한 것이 록히드사의 D-21이다. 스텔스 기능이 포함되어 레이더에 감지되지 않았다. 또한 8,000 피트 상공에서 날았으며, 3,000 마일의 범위를 감시했다.
1970년대
1970~80년대 이스라엘 공군은 새로운 무인항공기 개발을 시작했다. 1970년 비밀리에 미국에서 파이어비(Firebee) 12대를 구입하여 기만정찰기로 발전시킨 것이다. 미국에서는 1970년 유인 항공기가 격추 당해 조종사가 사망함으로써, 적의 미사일 반경에서 벗어나는 높은 고도에서 임무를 수행할 수 있는 무인 항공기 개발에 착수했다. 개발 임무를 맡은 라이언항공은 60,000 피트 상공에서 적의 라디오 메시지를 가로채는 임무와 사진을 찍는 임무를 수행하도록 만들어졌다. SPA 147은 300 파운드의 카메라를 달고, 8시간 동안 높은 고도에서 비행하는데 성공했다.
1980년대
1970~80년대 무인 항공기에 대한 연구가 활발히 이루어졌고 중요한 기술들이 개발됐다. 1980년대 이스라엘 공군은 새로운 무인 항공기 개발을 개척하였으며, 1980년대 후반에 이르러서는 미국을 비롯한 각국에서 이스라엘제 무인항공기를 도입할 정도로 성공했다. 스카우트(Scout)와 파이오니어(Pioneer) 등 저렴하고 가벼운 무인항공기들이 만들어졌고 실전에 투입되어 여러 작전에서 큰 성과를 거두었다. 특히 파이오니어(Pioneer)는 모니터링 작업에 효과적어여서 현재까지도 이스라엘과 미국 등지에서 사용되고 있다.
1990년대
1990년대의 무인항공기는 미국과 유럽에서부터 아시아와 중동 전역에서 군사용 첨단무기 발전에 중요한 역할을 했고, 지구 환경을 감시함으로써 평화에 기여했다. 이스라엘에서 정찰용 무인항공기 파이어버드(Firebird) 2001을 개발했다. GPS 기술, 지리정보시스템(GIS) 매핑 및 전방 감시 카메라를 이용해 산불의 크기와 속도, 주변, 움직임을 실시간으로 정확하게 전송할 수 있다. 미국도 5대의 새로운 모델을 개발하였다. 먼저 패스파인더(Pathfinder)는 환경조사를 위해 개발된 태양전지식의 초경량 연구 항공기이다. 다크스타(DarkStar)는 45,000 피트 상공에서 날면서 스텔스 기능을 가질 것으로 기대된 무인항공기이다. 하지만 최근 재정적인 문제로 개발이 취소되었다. RQ-1 Predator는 순수 정찰용으로 개발되었으나, 일부는 대전차 미사일을 탑재하여 성공적으로 임무 수행을 하고 있다. RQ-4 Global Hawk는 세계적인 무인항공기 회사인 텔레다인 라이언사가 만든 무인항공기로서, 감시하고 싶은 곳이면 언제든지 감시가 가능하다. 마지막으로 Helios는 대기 연구 작업과 통신 플랫폼 역할을 하는 무인항공기이다. 아직 개발 중인데 100,000 피트 상공을 비행하는 것과 24시간 비행 중 14시간 이상 50,000 피트 위에서 비행하는 것을 목표로 하고 있다.
2000년대
군사용 무인항공기는 첨단기술로 발전했고, 군사 목적 이외에도 촬영, 배송, 통신, 환경 등 여러 분야로 뻗어나가고 있다. 미군이 2000년부터 본격적으로 사용하고 있는 글로벌 호크(Global Hawk)는 현존하는 최고 성능의 무인 정찰기이다. 첨단 합성 영상 레이더(SAR)와 전자광학·적외선 감시장비(EO/IR) 등으로 날씨에 관계없이 밤낮으로 정보를 수집할 수 있는 것으로 알려져 있다. 또 지상에 있는 조종사의 명령에 따라 비상시 임무 부여가 가능할 뿐만 아니라, 임무가 설정되면 이륙, 임무 비행, 착륙 등이 자동으로 이뤄진다. 영국에서는 2005년부터 개발에 착수하여 2013년에 Taranis라는 자국 최초의 무인항공기가 개발되었다. 비밀리에 연구 개발이 이루어졌기 때문에 구체적인 사항은 알 수 없으나, 비행 속도는 초음속이며, 스텔스 기능을 갖추고 있다. 촬영 분야에서는 헬리캠이라는 무인항공기가 사용되고 있다. 헬리캠은 사람이 접근하기 어려운 곳을 촬영하기 위한 소형 무인 헬기로 본체에 카메라를 달고 원격으로 무선 조종할 수 있다.
종류
드론은 다양한 종류가 있는데, 보편적인 분류 기준은 아직 정해지지 않았다. 드론에 대한 국제적인 표준 중량 기준은 없으며, 국가마다 적용하는 중량 기준 또한 상이하다. 드론은 그 용도에 따라 군사적 용도에 따른 분류, 비행 반경에 따른 분류, 비행 고도에 따른 분류, 비행체의 크기에 따른 분류, 비행 및 임무 수행 방식에 따른 분류, 이착륙 방식에 따른 분류가 있다.
군사적 용도에 따른 분류
- 전술 무인 항공기 : 전술적 목적으로 사용하는 무인 항공기로서, 순항 거리 기준으로는 근거리 이하, 고도 기준으로는 중고도 이하의 드론이 여기에 해당한다.
- 전략 무인 항공기 : 전략적 목적으로 사용하는 무인 항공기로서, 고(高)고도 장기 체공 능력이 요구된다.
- 특수 임무 무인 항공기 : 무인 전투기, 공격용 무인항공기, 교란용 무인항공기 등이 있다.
비행 반경에 따른 분류
- 근거리 드론(CR; Close Range) : 약 50km 이내에서 활동할 수 있으며 사단급 이하 부대를 지원하는 전술 무인항공기이다.
- 단거리 드론(SR; Short Range) : 약 200km 이내에서 활동할 수 있으며 군단급 이하 부대를 지원하는 무인항공기이다.
- 중거리 드론(MR; Medium Range) : 약 650km 이내에서 활동할 수 있는 무인항공기이다.
- 장거리 드론(LR; Long Range) : 약 3000km 내외에서 활동할 수 있으며 전략 정보 지원 임무를 수행한다.
비행 고도에 따른 분류
- 저고도 드론기(Low Altitude UAV) : 6,200m (20,000피트) 이하의 무인항공기로서 저고도 비행을 하며 전자 광학 카메라, 적외선 감지기 등을 탑재한다.
- 중고도 체공형 드론(MALE; Medium Altitude Endurance) : 13,950m (45,000피트) 이하의 무인항공기로서 대류권 비행을 하며 전자 광학 카메라, 레이더 합성 카메라 등을 탑재한다.
- 고고도 체공형 드론(HALE; High Altitude Endurance) : 13,950m(45,000피트) 이상의 무인항공기로서 성층권을 비행하며 레이더 합성 카메라 등을 탑재한다.
크기에 따른 분류
- 초소형 무인기(MAV; Micro-Air Vehicle) : 드론의 크기가 15cm 이내로서, 한 사람이 손으로 던져서 운용한다.
- 미니급 무인기(Mini-UAV) : 1~2명이 휴대하면서 운용한다.
- 중소형 무인기(OAV; Organic Aerial Vehicle) : 차량 1대에 장비 및 운용자가 탑재되어 이동하면서 운용한다.
- 소형 무인기 : SR급 이상의 무인기이다.
- 중형 무인기 : MALE급 이상의 무인기이다.
- 대형 무인기 : HALE급 이상의 무인기이다.
비행 및 임무 수행 방식별 분류
- 정찰기 : 초기의 무인정찰기 형태로서 발사된 후부터는 인위적인 조종 없이 사전에 프로그램된 비행 경로를 따라 비행하며 장착된 카메라로 촬영한다. 비행이 끝난 후 녹화된 VCR 테이프를 회수하여 정보를 얻는다.
- 공격기 : 적 레이더 방공망 파괴에 많이 쓰이는 형태의 무인 공격기이다. 일정한 상공에서 비행을 하다가 적 레이더가 작동하면 레이더 신호를 따라가서 자폭한다.
- 정찰기 : 통제소 가시거리 내에서 원격 조종하여 실시간 표적 정보를 수집하기 위한 무인항공기이다. 현재 대부분의 무인항공기가 정찰기이다.
- 폭격기 : 통제 형태는 정찰기와 같으나 탑재 장비로 폭탄을 탑재하여 표적 지역에 투하한다.
- 전투기 : 현재의 유인 전투기를 대신하기 위해 개발된 전투용 무인항공기이다.
- 표적기 : 방공포나 전투기의 훈련을 위해 대표적으로 사용되는 무인항공기이다.
- 무인헬기 : RPV의 경우 이착륙을 위한 장소의 제약이 많았으나, 수직 이착륙기의 경우 이러한 제한사항을 상당히 해소시킬 수 있다.
- 초소형 비행체 : 소형 비행체로서 휴대용 정찰, 촬영, 물류의 수단으로서 활발히 개발되고 있다.
이착륙 방식에 따른 분류
- 이륙 방식에 따른 분류
- 지상 활주 이륙 : 양호한 활주로가 가용할 경우에만 이륙할 수 있다.
- 발사대 이륙 : 활주로가 없거나 주변 장애물로 인해 활주 이륙이 불가할 경우 이를 극복하기 위해 고안된 방식이다.
- 공중 투하 방식 : 타 수송용 항공기에 의해 일정 지역까지 운송된 후 공중에서 투하되는 방식이다.
- 그냥 오르기: 활주로 없이 떠오를 수 있다.
- 착륙 방식에 따른 분류
- 지상 활주 착륙 : 양호한 활주로를 이용할 수 있고, 주변 지형이나 장애물이 활주 착륙에 적합한 경우에 사용되는 방식이다. 착륙 활주 거리를 짧게 하기 위해 훅을 사용하거나, 바퀴에 브레이크 장치를 한다.
- 낙하산 전개 착륙 : 지형이 활주 착륙에 부적합하거나, 엔진 고장 등 비상 상황 발생시 사용한다.
- 그물망 : 주로 해군용으로, 활주 여건이 안 되는 함상에서 착륙 시 사용한다.
- 자동 이착륙 방식
- 무인헬기(VTOL) : 이착륙 시 무인항공기의 발진과 회수의 어려움을 극복하기 위해 개발되었다.
- 자동 이착륙 시스템 : 무인항공기에 장착된 자동 이착륙 시스템에 의해 외부의 조종사 없이 자동으로 회수되는 방식이다. 대부분의 시스템이 채택하여 적용하고 있다.
용도
드론은 군사용 만 아니라 다양한 용도로 사용되고 있다.
- 영화 촬영
- 측량 조사
- 야생 관측
- 파이프라인이나 전선 점검
- 격리된 오지에 구호품 전달 등 화물 수송
- 비료나 농약 살포 등 농업용
동영상
참고자료
같이 보기
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1차 산업혁명
(증기기관, 기계, 공장)
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2차 산업혁명
(전기, 전자)
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3차 산업혁명
(컴퓨터, 인터넷)
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4차 산업혁명
(인공지능, 모빌리티)
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| 주요 인물
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니콜라 테슬라 • 데니스 리치 • 래리 페이지 • 리누스 토르발스 • 마이클 패러데이 • 마크 저커버그 • 빌 게이츠 • 세르게이 브린 • 스티브 잡스 • 앤드루 카네기 • 윌리스 캐리어 • 일론 머스크 • 제임스 클러크 맥스웰 • 제임스 와트 • 제프 베조스 • 존 데이비슨 록펠러 • 콜린 클라크 • 토머스 에디슨 • 팀 버너스-리
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| 기관 • 단체 • 전략
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국가기반시설 디지털화(SOC 디지털화) • 국회 4차산업혁명포럼 • 그린 뉴딜 • 디지털 뉴딜 • 디지털 인프라 • 비대면 산업 • 세계4차산업혁명협의회 • 한국판 뉴딜
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