[현대해양 최정훈 기자] 제4차 산업혁명시대를 주도할 무인항공기 드론(Drone)산업이 지속적인 성장세를 기록하고 있다. 드론은 일반 분야는 물론 해양수산 분야에서도 다양하게 활용될 것으로 전망돼 주목받고 있다.

특히 해양수산용 드론은 육상 환경과 다른 바다의 특성을 실시간으로 제공하기 위해 신뢰성 높은 다양한 기능이 요구된다. 해양수산 분야에서 드론이 어떻게 활용되고 있는지, 또 어떻게 활용될 수 있는지 예측해 본다.

해양수산 환경 조사하는 바다 파수꾼

국립수산과학원(원장 서장우)은 해양·수산 환경 모니터링조사에 드론을 본격 도입해 활용하고 있다. 이 다목적 드론은 적조·해파리·부유성해조류 등 유해생물 모니터링, 갯벌 염생식물 분포상태, 고래 생태연구, 양식장 분포 현황과 작황 상태 등을 파악하는 기능을 하는 동시에 채수가 가능하도록 설계돼 있다.

그동안 국립수산과학원은 해양·수산 환경 모니터링조사를 위해 선박을 이용한 직접방식과 인공위성을 이용한 광역해역의 현황조사를 실행해 왔으나 시·공간적인 한계가 많아 이를 극복할 수 있는 대안이 필요했다.

특히 기존 위성관측 모니터링은 주기적인 영상 확보를 위해 비용이 많이 소요될 뿐 아니라 고고도 촬영에 따른 구름 등 대기의 영향을 많이 받았다. 반면 드론은 신속하게 특정 해역에서 발생하는 현장 정보를 수집하고, 주기적으로 정밀한 모니터링 영상을 전송해준다.

해양관측에 활용되고 있는 인공위성·항공탐사·실시간 부이와 기존의 선박관측 활용과 병행하면서 시간과 공간을 달리하는 드론의 활용분야는 특화 및 확대될 것으로 보인다.

 

국립해상공원서 ‘해양순찰대’ 역할

국립공원관리공단(이사장 박보환)은 무인기(드론), 폐쇄회로텔레 비전(CCTV)기반 무인계도시스템 등 첨단 무인 순찰장비를 활용해 광범위한 국립공원 일대를 효과적으로 관리하고 있다.

특히, 한려해상 등 해상·해안 국립공원에 ‘드론 해양순찰단’을 조직해 멸종위기종 등 자연자원 반출 행위를 단속하는데 무인 도서와 해안 취약지역 위주로 단속한다.

공원 내 훼손을 최소화하고 쾌적한 환경을 조성하는 데 그 목적이 있다.

여름 휴가철에는 자연환경 훼손행위 예방 및 쾌적한 탐방 문화 조성을 위해 드론을 활용한 무인도서 불법·무질서 행위에 대한 사전예고 집중단속을 실시한다. 또한 드론으로 촬영된 경관 영상들은 지역사회에 제공돼 공유되고 해양 쓰레기 투기 행위 감시, 해파리·적조 모니터링 등 해양생태계 보전을 위한 활동에도 드론 해양순찰대가 활용되고 있다.

도서(島嶼) 주민 생필품 보급

우정사업본부는 한국전자통신연구원과 우편물 배송용 드론을 제작하고 있다. 2022년에는 드론 배송을 상용화하는 사업을 추진하겠다는 계획이다.

해외 글로벌 유통·물류 기업인 아마존, 이베이, 구글 등은 물론 월마트, 도미노피자, DHL, 페덱스까지 드론 개발에 적극적으로 나서고 있다.

 

원격선박검사에 활용되는 드론

한국선급(회장 이정기)은 선박검사 진행에 드론을 이용한 원격 검사기술을 도입했다. 그동안 선박검사에서 크게는 축구장 몇 배 크기인 선박 한 척을 사람이 직접 준비하고 검사 해야하기 때문에 시간과 비용이 많이 들고, 사람이 보지 못하는 결함에 취약할 수 밖에 없었다.

한국선급에서는 드론을 활용한 원격검사를 통해 점검을 실시, 고객들에게 높은 신뢰를 확보할 수 있다고 한다. 또, 검사에 드는 시간과 비용이 감소해 해운업계의 가격 경쟁력과 운영 효율성을 크게 높일 수 있을 것으로 예상된다.

선박검사에 있어서 드론의 활용은 전통적 방식의 선박 검사 한계를 보완해 선급검사원의 중요한 의사결정 도구로서 자리매김할 것이며 전문공급업자 등록으로 고객들에게 한층더 풍부한 검사서비스를 제공할 수 있게 될 것으로 보인다.

 

항만시설 점검에 투입된 드론

인천항만공사(IPA, 사장 남봉현)는 항만관리 효율성 극대화를 위해 인천항 내 드론 활용 분야를 선정하고 항만점검 관리에 실무 담당자가 드론을 직접 운용하고 있다.

드론은 △입·출항 선박 계도 및 환경 감시 △항만시설관리, 간조시 호안, 안벽, 피복석, 방충재 등 점검(준공 및 기성 검사시 활용), 시설물점검(창고 지붕, 태양광, 항내 쓰레기 등) △선박사고, 재난 발생 등 긴급상황 발생시 신속한 초기 활동 및 상황 분석 △인천항 건설공정 기록 및 현장 점검 △홍보 동영상 촬영 △사람이 직접 접근하기 어려운 갑문 주요 시설물 점검, 부지 점유 현황 조사 등의 항만관리 분야에 활용되고 있다.

IPA는 추가 교육, 장비 지원 등 드론 활용 역량을 강화하고 드론 활용을 위한 항만관리 고도화를 위해 박차를 가하고 있다.

미국 인명구조 드론

Hydronalix가 제작한 해양 구명드론인 ‘EMILY (EMergency Integrated Lifesaving lanYard)’는 텍사스 A & M 대학의 로봇탐색·구조센터에서 개발해 그리스 해안경비대에서 운용되고 있다. 이 드론은 길이 4피트(1.22m) 몸체에 5군데 구명끈이 부착돼 있고 강한 파도와 조류에도 견디는 재질(케블러 강화재, kevlar reinforced)로 구성돼 있다.

또, 익수자가 잡을 수 있도록 800야드(731.5m)의 생명줄을 갖추고 있어 먼 바다라 할지라도 헬기에서 구난드론을 내려 익수자를 구조할 수 있다. 이 드론은 주로 1~2명을 구조 하는데 투입되는데 둘레 구명끈을 잡고 최대 5명의 익수자를 부양시킬 수 있도록 설계돼 있어 다수의 인명 구조상황에서도 진가를 발휘한다.

또한, 드론 위에 높이 5피트(1.52m)의 깃발이 있어 운용자가 바다에서 쉽게 드론을 찾을 수 있게 해준다.

이 드론은 제트 스키와 같은 방식으로 제트 동력을 공급받으며 운항하기 때문에 익수자들이 프로펠러나 러더(Rudder)의 위협을 받는 경우가 없고 최대 속력도 22mph(35.41kmh)로 신속한 구조가 가능하다.

실제로 터키 서부 해안과 레소보스 섬 사이에서 전복되거나 좌초된 보트에서 시리아 난민 300여 명이 드론으로 구조된 것으로 전해졌다.

 

네덜란드 해양오염방제 드론

네델란드 Rotterdam 항만에서 수질 오염물과 폐기물을 자동으로 처리하는 드론이 있다. Ram marine사에서 개발한 ‘Waste shark’는 해양 잔해물, 폐기물 및 각종 화학 물질을 퍼올리기 때문에 항구 및 수로의 수면을 수시로 청소할 수 있다. 또한 주요 기름 유출 및 방제처리 상황 발생시에도 신속한 대처가 가능하다.

항구에는 수많은 선박이 오가기 때문에 GIO mapping이 라는 최적의 알고리즘을 탑재해 수로 교통에 방해 받지 않고 자동으로 충돌을 피할 수 있다.

또한 드론에 카메라가 있어 온라인으로 실시간 피드백이 가능해 항내 여러가지 상황을 생생하게 접할 수 있고, 한번 충전으로 하루 24시간 작동할 수 있다. 수집 된 폐기물이 어느 정도 적재되면 드론은 폐기물을 배출할 수 있는 항구의 도킹 스테이션으로 돌아가도록 프로그래밍 돼있다.

‘Waste Shark’는 수면 상단 45cm정도를 훑어 내고 한 번에 최대 500kg의 쓰레기를 수거 할 수 있다. 드론의 수집 헤드부분은 오일 및 플라스틱과 같은 다양한 폐기물에 대처하도록 바꿀 수 있다.

 

해저 폭발물 탐색 수호자, 폭약탐색드론

바다 속에 수세기 동안 전쟁에 사용된 폭약이 숨어 있어 통행하는 선박과 해양구조물에 위협이 된다. 육지에서 폭탄을 발견하고 조치할 수 있는 로봇은 많이 있지만, 물속에서, 특히 해안 가까이에서 그것을 할 수 있는 장비는 많지 않다.

‘Sea WASP(Waterborne Anti-IED Security Platform)’ 스웨덴 국방부와 Saab사가 만든 수중드론으로 수면 아래의 폭발 장치를 탐색하기 위해 개발됐다.

‘Sea Wasp’는 최대 200피트(60.96m)의 깊이에서 자유로이 탐험할 수 있다.

이 드론에는 수중 음파 탐지기, 측량과 운항을 위한 센서와 2대의 카메라가 합재돼 있다. 일단 ‘Sea Wasp가 폭약장치를 발견하면, 기술자가 비디오를 보고 폭약의 무해여부, 해체 가능성, 보호구역 확보를 결정해야 한다.

앞으로 드론을 이용해 수중에서 지뢰나 폭발물을 식별하고 중화하는 안전한 방법을 찾는 것은 해양공사 기업 및 해군에 널리 활용될 것으로 보인다.

해수중촬영드론, 그라디우스

수중촬영을 위해 이용하는 드론이 있다. 이 드론에는 빛이 부족한 물속에서 밝은 촬영을 위해 카메라 양쪽 135각도로 LED 헤드라이트가 장착돼 있으며 각 조명은 1,200루멘(12W 짜리 led램프를 켜는 수준, 백열전구(10~15lm/Watt)의 10배 이상의 밝기)까지 밝다. iOS, 안드로이드 스마트폰을 컨트롤러 가운데에 장착해 운용자가 바닷속을 스마트폰으로 생생하게 보며 드론을 유영시킬 수 있다.

그라디우스 드론은 4개 프로펠러를 통해 자유롭게 전진, 후진, 왼쪽, 오른쪽, 상승, 하강, 턴, 롤을 실시할 수 있다. 후면의 리어 스러스터(rear thruster)는 바다 속에서 4kts (7.2kmh)의 속도로 전진할 수 있게 하고 최대 100~500m 깊이까지 유영할 수 있다. 리튬 폴리머 배터리 장착으로 최대 3.5시간 사용 가능하며 완충시간은 1.5시간이다.

물속에서 완전 밀폐방수 디자인으로 개발돼 사용시 부식을 방지하기 위해 산화처리된 알루미늄 합금소재로 제작됐다. 사람이 직접 들어가 작업하기 힘든 해역에서 영상촬영을할 때 유용하게 이용된다.