얼마 전 북한 소형 무인기가 이슈가 되면서 때 아닌 소형무인기에 대한 관심이 집중된 바 있다. 현재 지구 건너편까지 날아가 정찰하고 타격하는 중대형 무인기도 발전하고 있지만, 작은 크기로 제 몫 이상을 하는 소형 무인기도 점차 첨단화되고 있는 추세다. 

글/ 구충서(한국항공 무인기체계팀장)

소형 무인기는 10km 정도의 운용임무반경으로 지상에서 300m정도의 고도에서 30kg 이하의 중량으로 1~2 시간 정도의 임무를 수행한다. 세계적인 개발추세를 살펴보면 소형 무인기로 분류되는 미니급 개발이 약 490종으로 전체 무인기 개발의 약 34%를 차지하고 있다. 이렇게 많은 종류의 소형 무인기가 개발되고 있는 것은 최근 기술발전에 의해 효율적인 2차 전지와 모터, MEMS 기반의 초소형 항법장치와 초소형 비행조종컴퓨터가 개발돼 설계 및 제작이 용이한 점과, 운용방식에 따라 군용 외에도 재난감시, 치안 및 교통 파악, 생태연구, 기상관측, 항공사진 촬영, 비상의약품 배달 등 무한한 효용성이 있기 때문이라고 판단된다.

단순화, 경량화 추세
이러한 소형 무인기의 특징을 살펴보면 시스템의 단순화와 경량화가 주목된다. 비행체 기체구조는 기존 R/C형 비행체 구조와 유사하게 경량목재 또는 적층구조의 섬유유리(fibreglass) 등의 복합재 재질을 사용해 기체중량 감소를 구현하며, 이러한 재질은 전자파의 투과율을 높여 레이더가 수신하는 유효반사면적(RCS: Radar Cross Section)을 줄일 수 있다.

추진계통은 전기모터 또는 소형엔진을 이용한 프로펠러 추진방식을 사용해 추진계통을 단순하게 구성한다. 일부 무인기의 경우 특수하게 설계된 소형엔진을 이용하여 20시간 이상 체공하는 경우도 있다. 항법계통과 비행조종계통은 GPS기반의 위치정보와 MEMS 기반의 자세정보를 통해 더욱 소형화 되고, 비행조종컴퓨터의 성능은 향상되었으며, 비행체에 탑재되어 영상을 획득하는 카메라의 경우도 기술의 발전과 함께 초소형 장비로 변화되고 있다.

비행체를 제어하는 지상통제장비의 경우 고성능 노트북을 사용한 경량/휴대형 장비를 사용하고, 비행체와 지상통제장비를 무선으로 연결하는 무선데이터링크는 상용모뎀을 사용해 지상에서 비행체로 송출하는 명령과 비행체에서 지상으로 송출하는 비행데이터, 영상신호 등의 정보를 전달 할 수 있도록 구성되고 있다. 특히 소형비행체의 경우 탑재할 수 있는 각종장비의 물리적 제한으로 지상으로 송출할 수 있는 전파의 강도를 무한정 높일 수 없고, 저고도 비행에 따른 통신가시선(LOS: Line Of Sight)의 차단에 따라 운용가능영역이 한정된다.

자동비행 무인기는 기술이전 제한
일반적으로 무인기의 운용임무반경은 항속거리와는 다른 의미이며, 지상시스템과 비행체간을 무선으로 연결하는 무선데이터링크의 도달거리에 의해서 결정된다. 이는 지상시스템에서 비행체의 상태를 파악하고, 비행상황에 맞는 적절한 명령을 비행체에 전송하여 시스템을 안정적으로 운용하기 위해서다. 그러나 이를 무시하고 데이터링크의 통제범위를 벗어나 자동비행이 가능한 무인기에 대해서는 우리나라를 포함해 34개국이 가입하고 있는 미사일기술통제체계(MTCR : Missile Technology Control Regime)의 19.A.3의 조항에 의해 ITEM 19. Other Complete Delivery Systems로 간주되어 기술이전 등이 제한된다. 우리나라 인접국인 일본의 경우엔 MTCR 회원국에 가입된 상태지만, 중국의 경우에는 각종 국제적 문제로 회원국에 등록되어 있지 않은 상태다. 하지만 2012년 기준 약 50여종의 소형 무인기를 개발 중인 것으로 파악된다.


중국은 각종 국제적 문제로 회원국에 등록되어 있지 않은 상태지만, 2012년 기준 약 50여종의 소형 무인기를 개발 중인 것으로 파악된다. (사진: China Trancomm Technologies)

국내도 소형 무인기 개발 활발
국내의 경우에도 소형 무인기에 대한 개발이 지속적으로 이루어지고 있다. 용도와 목적에 따른 약 24종의 고정익, 회전익 소형 무인기가 개발되고 있다. 기반기술에 대한 민간연구도 활발히 이루어져 한국항공우주산업(KAI)의 경우 자체 R&D 투자를 통해 카이스트와 함께 연료전지와 2차 전지를 병행 사용하는 하이브리드타입의 장기체공용 소형 무인기 기술개발을 수행하는 등 미래 무인기 기술개발에 노력하고 있다.

민관군 등 국내 여러 분야에서 소형 무인기에 관심을 가지고 새로운 아이디어와 기술을 접목하고자 하는 것은 무인기 분야에 몸담고 있는 한 사람으로써 정말 행복하고 기쁜 일이다. 특히 자유롭고 새로운 아이디어와 기술의 접목은 미래 무인기의 발전에 필수불가결한 요소이며, 그런 환경을 만들 수 있도록 제도와 절차가 수립돼야 한다.

원칙에 충실한 개발과 검증 필요
무인기에 적용되는 기술은 날로 발전할 것이고, 그 기술은 몇 가지 분류로 나뉠 것이라고 판단된다. 핵심기술과 기반기술에 대한 연구는 대학 등 연구기관을 중심으로 이루어지고, 그 기술을 응용한 무인기체계를 설계/제작하는 것은 해당 전문업체에서, 무인기의 활용과 적용에 필요한 공역, 주파수, 비상상황에 대한 대비, 비행안전을 위한 제반규정은 책임 있는 기관에서 수행해야야 할 것이다.

특히 무인기는 소형이나 대형이나 하늘을 날아다니는 것이고, 하늘을 날아다니는 비행체를 운용하기 위해서는 인적, 물적, 환경적 안전을 보장하기 위한 다양한 조건이 구비돼야 한다. 최근 확인된 파주나 백령도의 무인기처럼 단순 목적만을 위해 예측할 수 있는 가능한 위험상황을 무시하고 무인기를 사용하여서는 안 될 것이다. 그런 만큼 개발 초기단계부터 운용목적에 대한 명확한 정의와 함께 전문적인 기술을 사용해 올바른 설계와 검증방법을 통해 무인기시스템의 안전성과 성능을 확보해야 한다. 무인기를 제작하는 업체가 전문적인 항공기술을 보유해야 하는 이유다. 규제를 위한 것이 아닌, 자유로운 창의성에 기반한 기술과 인재양성을 위한 제도와 절차를 울타리 삼아, 기본과 원칙에 충실한 개발과 검증을 거쳐야만 안전한 무인기체계를 확보할 수 있으며, 원하는 용도에 부합되도록 사용할 수 있을 것이다.