[4th]4차 산업혁명 기술 집약체 ‘무인이동체’

국내 무인이동체 기업 대부분이 영세한 중소·벤처기업인데다 원천기술력은 세계 최고 수준 대비 60%로 제품가격의 40% 이상을 차지하는 고부가가치 핵심부품은 전량 해외 수입에 의존하고 있는 실정이다. 지난해 세계시장 점유율도 2.7%에 불과했다.

무인이동체의 혁신성장 일정표가 나왔다.

과학기술정보통신부(이하 ‘과기정통부’)는 자율차, 드론, 무인선박 등 4차 산업혁명 기술의 집약체인 무인이동체를 혁신성장의 핵심동력으로 육성하기 위한 ‘무인이동체 기술혁신과 성장 10개년 로드맵’을 발표했다.

무인이동체는 스스로 외부환경을 인식하고 상황을 판단해 작업을 수행하는 육·해·공 이동수단을 망라하는 개념으로, 4차 산업혁명의 도래를 가장 먼저 체감할 수 있다는 점에서 주목받고 있다.

특히, 얼마 전 인텔이 자율차 센서 분야의 최고기술을 보유한 이스라엘 기업 모빌아이를 153억 달러(한화 17조 원)에 인수하는 사례에서 볼 수 있듯이 무인이동체 핵심기술의 중요성이 빠르게 증가하고 있다.

정부의 이번 로드맵은 혁신성장전략과 4차 산업혁명 대응계획에 따른 무인이동체 분야 혁신성장의 일정표이자 무인이동체 기술개발 및 산업성장 전략과 무인이동체 발전 5개년 계획에 이은 차세대 무인이동체 분야 기술개발 설계도다.
현재 국내의 낮은 시장점유율과 기술적 열위를 극복하고 급부상하는 차세대 무인이동체 기술 및 시장을 선점하기 위한 향후 10년간의 R&D 추진방향이 담겨있다.

과기정통부는 산학연 연구자로 구성된 ’무인이동체 기술로드맵 기획위원회‘를 구성한 이후 현장 및 관계부처(국토부·산업부 등 5개) 의견을 적극 수렴, 이번 로드맵을 수립했다.

우선 무인화와 이동성이라는 특성이 결합된 육·해·공 무인이동체가 공통적으로 갖춰야할 6대 공통핵심기능기술 개발에 나서기로 했다.

공통핵심기능기술을 ▲탐지·인식 ▲통신 ▲자율지능 ▲동력원·이동 ▲인간-이동체 인터페이스 ▲시스템 통합 등 6대 분야로 구분하고, 분야별로 정부 R&D 투자, 국내외 논문·특허 현황, 기술수준 조사결과, 시장 및 산업동향 등을 종합적으로 분석해 필요한 세부기술을 선별하고 우선순위를 도출했다.

이를 통해 자율차·드론 등 기존의 무인이동체 성능 고도화에 필요한 공통핵심기능기술을 공급하고, 육·해·공 무인이동체 간 통합적 접근으로 유사·중복 개발의 사전 방지 및 단기간 내 기술격차 축소 등 R&D 효율성을 제고할 계획이다.


다음으로는 공통핵심기능기술과 무인이동체 활용용도에 따른 특화기술을 결합, 향후 무인이동체 시장에서 수요가 높은 5대 용도별 플랫폼을 개발한다.

무인이동체의 용도를 ▲극한환경형 ▲근린생활형 ▲전문작업형 ▲자율협력형 ▲융·복합형으로 구분하고, 각각의 용도를 충족하기 위해 필요한 특화기술을 선별하고 개발 일정을 수립하는 등 분야별 R&D 추진방향을 마련했다.
이를 통해, 자율차-드론 간 분리·합체가 가능한 무인이동체, 무인선박과 무인잠수정 간 상호 협력이 가능한 무인이동체 등 차세대 시장을 선도할 신개념 플랫폼을 개발하고 비즈니스 모델을 선점해 나가기로했다.

이와 함께 6대 공통핵심기능기술과 5대 용도별 플랫폼이 무인이동체 제품으로 이어지도록 산업화를 촉진한다.

기존의 실물 기반 시험장치에 가상 시뮬레이터를 결합해 기술검증에 소요되는 시간과 비용을 절감하고, 실제 공간에서 구현하기 어려운 상황에서 기술검증이 가능한 테스트베드를 구축한다. 기술개발 진행상황 및 성과 홍보, 기술거래 장터 구축, 실증·시범사업 확대 등을 통해 기술·산업 매칭을 활성화할 방침이다.

이번 로드맵을 토대로 과기정통부는 2018년 120억 원 규모의 무인이동체 핵심기술개발 R&D를 우선 지원하고, 향후 지원 확대를 위해 예비타당성 조사(10년, 5천500억 원)를 추진하는 등 무인이동체 강국 도약을 위한 국가적 지원·육성을 본격화 한다는 전략을 세워 둔 상태다.

과기정통부는 2030년 기술경쟁력 세계 3위, 세계 시장점유율 10%, 신규 일자리 9.2만 명, 수출액 160억 달러를 달성해 국민이 체감할 수 있는 4차 산업혁명을 구현하고, 물류·제조·복지·국방·레저 등 다양한 분야로 무인이동체를 확산시켜 더욱 편리하고 안전하고 풍요로운 삶을 실현하기로 했다.

이진규 과기정통부 1차관은 “무인이동체는 혁신성장을 가장 먼저 가시화할 분야”라며, “과기정통부는 산·학·연·관이 필요로 하는 무인이동체 핵심기술을 개발·공급함으로써 4차 산업혁명의 견인자(Driver) 및 조력자(Enabler)로 자리매김할 것”이라고 밝혔다.


6대 공통핵심기능기술 개발 로드맵
▲탐지·인식 : 실내·非가시권 등 운용을 위한 정밀 항법·항행기술을 개발하고, 기존 기술(탐지·회피 센서 등) 소형화 및 성능향상 연구를 추진한다. 실내와 지하, 수중 등 위성항법을 사용할 수 없는 가혹환경에서 무인이동체 위치 추정을 위한 관성복합항법센서 등 개발에 나선다. 복수의 위성항법 신호 수신 알고리즘, 교란 신호 구분 기술 등의 개발로 위치 추정 정확도 향상이 기대된다. 기존 장애물 탐지센서(라이다 등)의 소형·경량화·저전력화 연구 및 다종 센서 간 융·복합을 통한 해상도 등 성능향상이 추진된다.

▲통신 : 수중·광 통신 등 기술력이 열악한 분야의 원천기술을 확보하고, 불법행위 방지 기술 개발을 통한 운용 안전성·신뢰성을 제고할 계획이다. 전파통신을 사용할 수 없는 수중에서 무인이동체 운용을 위한 수중 통신과 대용량 데이터 송·수신을 위한 광 통신 기술 등 개발에 주력한다는 전략이다. 기존 전파통신 기술의 경우, 소출력 신호로 다수의 무인이동체를 제어하기 위한 비면허 대역 무선통신 기술 등이 개발 될 것으로 보인다.

▲자율지능 : 무인이동체 스스로 상황을 판단하고 임무를 수행하기 위한 상황인식 기술 등을 우선 개발하고 이동체 간 협력 기술은 장기적으로 개발을 진행한다. 영상·음성 기반 기계학습 및 센서 데이터 융합 등을 통해 3차원 공간상 외부 물체 위치나 상황에 대한 인식률을 향상시켜나기로 했다. 무인이동체 스스로 주어진 임무의 종류·중요도·우선순위 등을 판단하는 기술 및 이동경로를 최적화하는 자율이동 기술 개발에서부터 자체적으로 부품의 고장을 진단하는 기술, 다수 무인이동체 간 협업 기술 개발로 지능화 수준이 고도화된다.

▲동력원·이동 : 무인이동체용 경량·고효율 동력원 시스템 개발 및 이종 동력원 간 결합을 통한 하이브리드 시스템 등 신개념 기술 선점에 집중하기로 했다. 운용시간 연장을 위해 다양한 상용 에너지 기술을 무인이동체에 최적화하고, 3D 프린팅 등을 이용해 소형화·경량화 연구를 지원한다. 이차전지·엔진·신재생에너지 융합, 엔진·발전기 통합 등 하이브리드 시스템 및 친환경 분산추진 시스템 개발로 운용효율 향상을 도모한다.

▲인간-이동체 인터페이스 : 상호작용 정도에 따라 조종·감독·협업 단계로 구분하고, 조종방식 개발에서 협력 기술 개발로 순차적 추진이 이뤄진다. 조종자의 실수와 피로도를 최소화하기 위한 AR·VR 기반의 원격 운용 체계와 음성·제스처 등 보다 직관적인 조종 방식 개발과 장기적으로는 뇌파·시선 등 생체신호 기반의 조종 알고리즘 개발이 주안점을 두기로 했다. 일방적 명령 체계를 벗어나 인간과 무인이동체 간 소통을 위해 시각·청각·촉각 등 다양한 방식을 결합한 상호교감 기술 개발은 물론, 운용 중인 무인이동체의 상태를 취합해 운용자에게 효과적으로 전달하기 위한 SW 프레임워크 개발로 협력 운용성을 확보키로 했다.

▲시스템 통합 : 무인이동체에 신기술(자율지능 등)을 쉽게 적용·검증할 수 있는 개발체계 연구와 무인이동체 공통 SW 아키텍처가 개발된다. 지능화된 차세대 무인이동체 개발 과정과 기존 방식과의 차이를 분석해 차세대 무인이동체에 최적화된 개발프로세스를 정립해 나간다. 악천후, 통신음영 등 실공간 구현이 어려운 환경에서 무인이동체 성능 검증을 위한 가상 시뮬레이션 기반의 시험평가 기술과 운영체제, 미들웨어 등 시스템 SW 및 응용 SW 개발도구를 확보하고 무인이동체 공통 요구사항 분석을 통해 SW 아키텍처 개발에 박차를 가한다.

5대 용도별 플랫폼 개발 로드맵
개발 초기부터 상용화 및 기술이전을 고려하고, 공통원천기술 개발 성과와 연계를 통해 기술시연기 조기 확보를 추진한다. 현재 기술수준으로는 구현이 어렵고, 공통기술 이외에 특정 플랫폼에만 요구되는 특화기술 중 원천단계 기술을 필요로 하는 플랫폼이다. 현재 군용 무인항공기 중심으로 연구가 진행 중이나 대부분 기초연구 또는 기술시연 수준이며, 2016년 전체 R&D 투자의 15.6% 의 점유율을 나타내고 있다. 한국의 경우 최고 기술보유국 대비 기술력은 육상 81%, 해양 79%, 공중 85% 수준이다.

무인이동체 기존 대책과의 연계성 및 차별성
무인이동체 기술개발 및 산업성장 전략은 무인이동체라는 용어를 정의하고 급성장하는 시장에 선제적으로 대응하기 위한 정책 방향을 선언한 최초의 전략이다. 기술개발·산업육성·제도·인프라 등 무인이동체 관련된 모든 분야의 정책을 아우르는 기본계획이기도 하다. 기술개발 측면에서 육·해·공 무인이동체를 통합적으로 접근할 필요성을 제시했으나 세부적인 기술 또는 일정을 수립하지는 않았다.

무인이동체 발전 5개년 계획
‘무인이동체 기술개발 및 산업성장 전략’에서 선언한 정책 방향을 이행하기 위해 관계부처의 주요 정책과제를 도출할 방침이다. 이 가운데 과기정통부 소관 기술개발 분야 주요 정책과제는 ▲단기 공통기술 개발 ▲중·장기 공통기술 개발 ▲기술로드맵 수립 등이 있다. 단기 공통기술 개발 과제는 2016년 무인이동체 미래선도 핵심기술개발사업을 신규 착수, 이행 중이며 중·장기 기술개발 및 기술로드맵 수립 과제 이행을 위해 이번 ‘무인이동체 기술혁신과 성장 10개년 로드맵’을 수립했다.

무인이동체 기술혁신과 성장 10개년 로드맵
로드맵에서는 이전 두 차례의 대책에서 제시한 기술개발의 방향에 따라 기술분류체계를 정립하고 향후 10년간 개발할 세부기술과 일정을 명시하는 등 보다 구체적인 기술개발 계획을 갖고 있다. 산·학·연 연구자를 대상으로 기술수요조사를 실시(4회)하고 공청회를 실시하는 등 상향식(Bottom-Up) 방식으로 수립됐다.