고향 앞으로! 드론도 위급상황 땐 자동작동

중앙일보

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[더,오래] 신동연의 드론이 뭐기에(6)

'Return To Home' 고향 앞으로!

추석 명절을 맞아 귀성객이 그리운 고향을 찾아가 듯 드론도 이륙지점을 자동으로 되돌아 가는 기능이 있다. 바로 'Return To Home'(이하 RTH)이다. 드론의 RTH기능은 고향을 찾는 귀성객의 즐거움과 설렘과는 사뭇 다르다.

RTH(Return To Home) 기능은 비행 중인 드론이 너무 멀리 날아가 위치 파악이 안 되거나, 각종 장애물에 의한 통신 장애 등 드론이 통제 범위를 벗어나면 작동되는 기능이다. [사진 유튜브 캡쳐]

이 기능은 비행중인 드론이 너무 멀리 날아가 위치 파악이 안 되거나, 건물 등 장애물에 의한 통신 장애로 신호가 약하거나 끊기는 경우, 배터리 잔량이 거의 소진되는 경우 작동된다. 조종자로서는 소중한 드론이 통제 범위를 벗어나 추락하거나 엉뚱한 곳으로 날아가는 아찔한 상황인 것이다.

드론이 안전하게 이륙지점으로 귀환하기 위해서는 귀환 경로의 높이를 비행구역 내 높은 나무나 건물 등 시설물보다 높게 설정하는 게 무엇보다 중요하다. 최근에는 이륙 후 비행한 경로를 기억했다가 다시 역으로 찾아 돌아오는 방식과 장애물 회피 센서가 장착된 드론이 귀환 중의 장애물을 알아서 피해 돌아오는 방식이 있다.

드론의 RTH기능을 가능하게 하는 것은 나침반의 역할인 지자계의 방향 정보와 가속계의 속도 정보, GPS의 위치 정보를 통합하여 위치와 움직임을 파악하는 센서들이다.

위치정보가 결합된 3D 데이터를 적용한 사업들이 산업계 전반에 걸쳐 늘어나고 있다. 개인 휴대 단말은 물론 자연재해, 해양, 로봇, 국방, 교통 등 GPS의 활용 범위는 무궁무진하다. 특히 촬영용과 레저용이 주도하던 드론 시장의 경우 3D데이터를 이용한 산업용 드론시장으로 빠르게 변하고 있다. 그 간 GPS오차로 인해 측량이나 지도 제작 분야에서 드론을 활용하기 어려웠으나 오차 범위를 cm단위로 줄이는 RTK, PPK 기술들이 드론에 접목됨에 따라 댐, 교량 등 대형 건설·토목 공사에 사용이 점차 늘고 있는 추세이다.

GPS의 원리는 간단하다. 위성에서 보낸 신호와 수신기에서 수신된 신호의 시간차를 측정하여 위성과 수신기 사이의 거리를 구할 수 있다. 최소한 3개의 위성을 이용해 위치를 알게 되면 수신기의 위치를 계산할 수 있다.

실제로는 전리층과 대류층의 굴절 오차를 줄이기 위해 4개 이상의 위성을 사용한다. 보다 정밀한 위치 정보가 요구되는 드론은 7개 이상의 GPS위성이 잡혀야 안정적인 비행이 가능하다. 반면 위성이 차단된 실내나 빌딩이 빽빽이 들어선 도심에는 GPS음영으로 정상적인 드론 비행이 어려운 경우가 있어 각별히 조심해야 된다.

드론에는 방향, 속도 등 각종 정보를 파악할 수 있는 센서들이 있는데, 이 중 핵심 센서는 GPS 센서다. [사진 드론아이디]

최근 이런 한계를 극복하기 위해 GPS나 위성통신 없이도 위치파악이 가능한 SBAS(Satelite based Augmentation System), WPS(WiFi Positioning System)기술 등 다양한 연구가 활발히 진행 중이다.

미국이 군사용으로 개발한 GPS 위성이 민간용으로 사용된 것은 1983년 대한항공기(KE007편)가 옛소련 미사일의 피격으로 탑승객 269명 전원이 사망한 사건 이후이다. 여객기가 정확한 위치 정보를 알지 못해 실수로 소련 영공에 들어갔기 때문이다. 이듬해인 1984년 로널드 레이건 당시 미국 대통령이 GPS 신호 수신을 일반에게도 무료로 개방한 것이다.

현재 미국이 민간용 GPS신호를 무료로 제공하고 있음에도 불구하고 각국이 자체적인 위성 항법체계 마련에 나선 이유는 안보와 국민안전에 직결되고, 4차 산업혁명 시대를 맞아 GPS활용가치가 갈수록 높아지기 때문이다.

최근 미국과 무역마찰로 갈등일 빚고 있는 중국은 2000년부터 독자적으로 개발한 위성항법시스템‘베이더우’을 시작으로 2020년까지 총30여개의 위성을 쏘아 올릴 예정이다. 또한 러시아의 ‘글로너스’(GLONASS)는 총30대에서 23대가 운용 중에 있고, 일본은 2002년부터 자국의 지역 위성항법인‘QZSS’(Quasi-Zenith Satellite System)구축을 위한 사업을 추진해 왔다.

올해 한국도 2021년 지상 시험장 개발을 시작으로, 이듬해 위성항법, 2024년 위성항법 탑재기술개발 등의 과정을 거쳐 2034년 서비스를 시작하는 한국형 위성항법시스템 ‘KPS’을 계획을 발표했다.

신동연 드론 아이디 세일 마켓 담당 shindy@droneid.co.kr