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1 주간기술동향 드론무선통신기술개발동향 전황수한국전자통신연구원책임연구원 드론의통신방식으로블루투스, Wi-Fi, 위성통신, 셀룰러시스템등이사용되어왔다. 대다수드론은저전력통신을제공하는블루투스를사용했다. Wi-F 와위성통신, 셀룰러시스템은장점보다는문제점이많아사용에제약이많았다. 최근들어, LTE 와 5G 이동통신이부각되고있다. LTE 통신은비행거리가늘어나고실시간영상스티리밍과고용량데이터송수신이가능하나규제가많아법안을개정해야상용화를할수있다. 5G 이동통신은빠른통신과주변의여러사물과의실시간통신이가능하나아직 5G 이동통신표준이확정되지않아상용화에상당한시일이소요될전망이다. I. 서론 드론 (drone) 은무인비행기로카메라, 센서, 통신시스템등이탑재되어있다. 드론은원래군사용도로개발되었지만최근에는사진촬영, 배달, 농약살포, 재난구조, 환경측정등으로적용이확대되고있다. 또크기가작고가격이저렴한개인용드론이보급되어스마트폰으로드론을조종하는시대를맞이하고있다 [9]. 드론전문업체외에도구글, 페이스북, 아마존같은글로벌 IT 기업들도새로운드론기술을개발하고전문업체를인수하여기술을축적하고있다. 아마존은 2013 년 12 월택배직원이필요없는드론배달서비스인 프라임에어 라는배송시스템을공개했다. 구글은드론으로무선인터넷을보급할예정이다. 페이스북은 2,000 만달러를들여어센타를인수했으며, 1 만 1,000 여대의드론을중계기로활용하여개도국에인터넷기술을보급할계획이다., 드론은비행체, 지상통제장비, 데이터링크, 지원체계로구성되어있다. 비행체 (Flight Vehicle) 는항공전자장비와통신장비를탑재하여비행임무를달성하고, 지상통제장비 (Ground Control Station) 는원격제어및임무통제를위한장비이다. 데이터링크 (Data Link) 는지상통제장비와통 * 본내용은전황수책임연구원 ( , chun21@etri.re.kr) 에게문의하시기바랍니다. ** 본내용은필자의주관적인의견이며 IITP 의공식적인입장이아님을밝힙니다. 2

2 기획시리즈 - 로봇 자율주행 신을위한장비이며, 지원체계 (Support System) 는임무수행에필요한임무장비와지상지원장비이다 [11]. 그동안드론의통신방식으로는블루투스, 셀룰러, Wi-Fi, 위성통신이주로사용되었으나, 최근들어 LTE, 5G 이동통신등이새롭게적용되고있다. 본고에서는드론의다양한통신방식을소개하고국내외기업들의드론통신기술의개발동향을분석해보기로한다. II. 드론무선통신방식 현재드론의무선통신방식으로 [ 표 1] 과같이블루투스, Wi-Fi, 위성통신, 셀룰러시스템이사용되고있으며, 최근들어 LTE 와 5G 이동통신이부상하고있다. 블루투스는근거리무선기술표준으로전송속도가 Wi-Fi 에비해느리고, 사진이나동영상등고용량자료전송이곤란하다는단점에도불구하고저전력통신을제공하여가장보편적으로사용된다. Wi-Fi 는 Hi-Fi 에무선기술을접목한것으로 LAN 을무선화한것이다. 고속으로데이터와영상을전송할수있고, 노트북이나스마트폰과연결할수있다. 그러나출력이제한되어드론을제어하는통신범위가제한되며통신범위가넓어지면기기들과간섭문제가발생한다. 위성통신은인공위성을통해통신신호를중계한다. 셀룰러, Wi-Fi 환경과달리재해나전시등에도사용할수있다. 그러나위성발사및기지국건설에막대한비용이소요되며, 위성수명이짧고, 지상과교신시시간지연발생등의문제점이많다. 셀룰러시스템 (3G) 은이동무선통신에서기지국이넓은영역을셀이라불리는구역으로나누어통신서비스를제공한다. 문자, 음성, 영상, 인터넷등을송출할수있다. 그러나공중에셀룰러망이개설되어있지않기때문에고도에제한을받는다 [10]. LTE 통신기술은대단위로망이구축되어있어무인택배등에유용하다. 배터리만충분하다면비행거리가무제한으로늘어나실시간영상스트리밍, 고용량데이터송수신이가능하다. 그러나사고위험과테러, 범죄에악용될수있다는단점이있다. 5G 드론은무인비행을해야하는특성상 5G 이동통신의빠른통신을활용하고여러사물과실시간으로통신할수있다는장점이있다. 현재구글, 인텔, 차이나모바일등이 5G 를적용한드론을개발하고있다. 정보통신기술진흥센터 3

3 주간기술동향 [ 표 1] 드론통신방식특성비교 구분내용장점단점 블루투스 단거리저전력무선통신으로가장보편적으로드론에적용 2,400~2,483MHz, 총 79 개채널을사용하나주파수간섭을피하기위해주파수호핑기법을이용 간섭현상이상대적으로낮고, 저전력통신을제공해많은데이터통신이필요하지않은드론제어에적합 Wi-Fi 에비해전송속도가느리기때문에임무수행에있어사진, 동영상등의고용량자료전송이곤란 Wi-Fi Hi-Fi 에무선기술을접목해 LAN 을무선화한것으로, 스마트폰을이용하여드론을원격조종하는사례가급증하고있음드론조정용앱설치, Wi-Fi 나 USB 로스마트폰을원격조정기에연결하여드론을조종주로레저용드론에사용 고속의데이터전송이가능하고, 노트북 PC 나스마트폰과직접연결이가능 출력이제한되어드론제어에통신제약이존재함비허가대역인 ISM 대역을사용하여통신범위가넓어지면간섭현상발생 위성통신 셀룰러시스템 LTE 인공위성을활용하는장거리통신방식으로여러가지문제점이발생해별로사용되지않음 이동무선통신에서기지국이넓은영역을셀구역으로나누어통신서비스제공 3G 부터 GSM 을발전시킨 W- CDMA 와 CDMA 2000 사용 대단위로망이구축되어있어무인택배같은서비스에드론을접목하는데적용인텔과 AT&T, 페이스북이 LTE 이용드론을개발, KT 와 LG 유플러스도 LTE 기반서비스제공시연 드론은 5G 이동통신을대표하는기술의집합체 5G 이동통신구글의스카이벤더, 인텔의 5G 용집단시연, 차이나모바일의 5G 드론필드테스트등 < 자료 > ETRI 기술경제연구본부, 지상에망이구축되는셀룰러, Wi-Fi 환경과다르게재해, 전시에서도사용이가능 문자, 음성, 영상, 인터넷등을모두보낼수있고, 어느곳에서나통신이끊기지않음 비행거리가무제한으로늘어나먼거리사고현장에도즉각투입할수있음실시간영상스트리밍, 고용량데이터송수신이가능해높은고도에서영상을중계 빠른속도등 5G 통신의이점을살리고여러사물과실시간으로통신할수있음 위성발사및기지국건설에막대한자금이필요하고, 위성수명이짧아경제성이부족하며, 지상교신시시간지연발생 제조사는통신사와연계해야하고사용자에매달통신료가청구됨망사용에고도제한이있음 사고위협과테러나범죄에악용될수있음미연방항공국은장거리드론비행을규제하고있어상용화되기전에법안이먼저개정되어야함 아직 5G 이동통신표준이확정되지않아상용화에장기간의시일이소요 III. 해외의드론통신기술적용동향 1. DARPA DARPA( 미국방고등연구계획국 ) 는 2014 년오지에서군부대가드론을이용하여데이터를전 송할수있도록하는 Mobile Hotspots 프로그램 을연구중이다. DARAP 는모바일핫스팟사업의 일환으로군용통신전문업체인 L-3 Communications Systems-WEST 사와 2014 년 3 월 1,550 만달 4

드론을이용하여밀리미터파를사용한데이터전송시험을하고있다 [8]. 비행중드론에서밀리미터파를일으키기위해구글 Titan 에서만든드론외에 Centaur 라는새로운태양열드론을사용하여위상배열 (phased array) 을이용한데이터전송기술을테스트하고있다.

4 기획시리즈 - 로봇 자율주행 러의계약을체결했다. L3 는확장식, 이동식, 밀리미터파통신기간망 (communications backbone) 을개발할예정이며, 전방에위치한이동식핫스팟에고도의연결성을제공하기위한첨단지시 획득 추적 (PAT) 기술을개발하고있다. 첨단 PAT 기술은드론에연결성을제공하는핵심기술로서드론이이동식고속기간망상에비행하는노드로서기능을발휘하도록지원한다 [2]. 2. 구글구글은드론제작업체인 타이탄에어로스페이스 사를인수해드론을통한무선인터넷보급망확장을도모하고있다. 태양빛을동력으로사용하는 솔라드론 을사용하여 [ 그림 1] 과같이 5G 인터넷연결사업 스카이벤더 (Skybender) 를추진하고있다. 드론을이용하여밀리미터파를사용한데이터전송시험을하고있다 [8]. 비행중드론에서밀리미터파를일으키기위해구글 Titan 에서만든드론외에 Centaur 라는새로운태양열드론을사용하여위상배열 (phased array) 을이용한데이터전송기술을테스트하고있다. 밀리미터파기술표준을정의하는기관인 ETSI(European Telecommunications Standards Institute) 에따르면이기술을이용하면사용가능한주파수대역을훨씬더많이확보할수있다. 그러나 ETSI 는국가별로크게다른규정, 높은장비비용으로이어지는주요구성요소부족, 주파수대역을사용하는장비및응용프로그램유형의다양성등이주파수사용에장벽으로작용하며기술에대한신뢰가부족하다고지적했다 [4]. DARPA 모바일핫스팟 구글의스카이벤더 < 자료 > 각사홈페이지 [ 그림 1] DARPA 와구글의드론 3. 페이스북 페이스북은 2014 년드론전문업체 어센타 를인수하고 커넥티비티랩 을설립했다 년 정보통신기술진흥센터 5

주간기술동향 2017. 10. 4. 6 월개발도상국오지에인터넷통신을연결하기위한드론 아퀼라 (Aquila) 의시험비행에성공했다. 라틴어로 독수리 를뜻하는아퀼라는인터넷이보급되지않은개발도상국지역상공을날아다니면서인터넷연결신호를전달하도록설계된비행체이다. 날개너비는 42m 로보잉 737 기와비슷하며, 실제로배치되면 2 만 m 상공에 3 개월간더있도록개발되고있다.

전력공급은날개에설치될태양광패널이담당하며, 아퀼라의설계는질량을최소한으로줄이는데최적화되어있어전통적인이륙기어와착륙기어가달려있지않다. 따라서연구팀은아퀼라를줄네가닥으로바퀴달린짐수레에연결하여이를가속화시키고, 최적속도에이르면줄을절단하는방식으로이륙시켰다.

5 주간기술동향 월개발도상국오지에인터넷통신을연결하기위한드론 아퀼라 (Aquila) 의시험비행에성공했다. 라틴어로 독수리 를뜻하는아퀼라는인터넷이보급되지않은개발도상국지역상공을날아다니면서인터넷연결신호를전달하도록설계된비행체이다. 날개너비는 42m 로보잉 737 기와비슷하며, 실제로배치되면 2 만 m 상공에 3 개월간더있도록개발되고있다. 아퀼라는 50km 반경에인터넷망을만들어 90 일동안인터넷신호를공급한다. 날개는일체형이고, 탄소섬유로만들어졌다. 아퀼라는고도 6 만 ~9 만피트사이에서비행한다. 비행기항로보다더높은곳에서날고, 날씨의영향도받지않으며, 낮에는태양열로충전하기위해서 9 만피트까지상승하고, 밤에는중력위치에너지를적게소모하기위해 6 만피트에서비행한다. 전력공급은날개에설치될태양광패널이담당하며, 아퀼라의설계는질량을최소한으로줄이는데최적화되어있어전통적인이륙기어와착륙기어가달려있지않다. 따라서연구팀은아퀼라를줄네가닥으로바퀴달린짐수레에연결하여이를가속화시키고, 최적속도에이르면줄을절단하는방식으로이륙시켰다. 연구팀은실험전에공기역학, 기계공학이론과컴퓨터시뮬레이션을통해어떤각도와속도로이륙시키면되는지계산했고, 자동운행기술을이용하여실제시험에서이를확인했다. 아퀼라는이번첫시험비행에서시속 40km 의저속으로 2,000 와트미만의전력을사용했으며이는연구팀이예측한것과일치했다 [12]. 아킬라는시험비행중에공기역학처리에서구조적생존능력에이르기까지항공기의설계및작동에대한중요한정보를수집했다 [8]. 4. 인텔 인텔은 2016 년 6 월 8 일 [ 그림 2] 와같이시드니오페라하우스하늘에서 100 대의드론이 일제히날아오르는집단비행을시연하여드론으로 5G 시대개막을알렸다. 드론은앞으로다 페이스북아퀼라 인텔의시드니드론집단비행시연 < 자료 > 각사홈페이지 [ 그림 2] 페이스북과인텔의드론 6

양사 는 LTE 통신망과자율비행드론을결합하는등다양한서비스개발을목표로하고있다 [3]. 6. 차이나모바일세계최대이동통신업체인차이나모바일 (China Mobile) 과스웨덴의에릭슨 (Ericsson) 은 2016 년 8 월세계최초로 5G 드론의필드테스트를실시했다.

6 기획시리즈 - 로봇 자율주행 가올 5G 이동통신을대표하는기술의집합체로무인비행을해야하는드론의특성상조종사가마치드론에올라탄것처럼느낄수있을만큼빠른통신이필요하고동시에주변의여러사물과실시간통신을할수있어야한다. 사물과사람이연결되는사물인터넷 (IoT) 과클라우드는대용량데이터를실시간으로빠르게주고받을수있는 5G 이동통신환경이갖춰져야제대로활용될수있다 [16]. 인텔은 AT&T 와 LTE 를이용한드론을개발하고있으며, 자율비행드론을농업에서상품배송까지잠재적활용가능성이있는차세대기술로간주하고있다 [1]. 5. AT&T AT&T 는인텔과손잡고 [ 그림 3] 과같이 LTE 통신기능을내장한드론을개발중이다. 양사 는 LTE 통신망과자율비행드론을결합하는등다양한서비스개발을목표로하고있다 [3]. 6. 차이나모바일세계최대이동통신업체인차이나모바일 (China Mobile) 과스웨덴의에릭슨 (Ericsson) 은 2016 년 8 월세계최초로 5G 드론의필드테스트를실시했다. 휴대전화사용자가실제환경에서성능을시연하기위해동시에사용하는여러셀인용을통해드론을제어할수있음을보여주었다. 종단간 (end-to-end) 네트워크지연을최소화하기위한기지국전환기능, 드론과휴대폰이기지국을공유하는기능을검증했다. 목표는위험지역에서업무용비상시사용사례에대한대기시간을향상시키는것이다 [5]. AT&T 와인텔의드론 차이나모바일과에릭슨의드론 < 자료 > 각사홈페이지 [ 그림 3] 해외통신사업자들의드론 정보통신기술진흥센터 7

주간기술동향 2017. 10. 4. IV. 국내의드론통신기술적용동향 1. KT KT 는드론시스템을개발하고있으며, [ 그림 4] 와같이 KT 의 드론 LTE 통신서비스는재난상황시신속하게통신서비스를제공할수있는세계최초의초경량 초소형비행기지국이다.

드론스테이션은배터리가방전된드론을차례로착륙시켜급속충전을한후다시이륙시키는일종의정거장개념이다 [7]. KT 의드론 LTE LG 유플러스의 LTE 망이용드론 < 자료 > 각사홈페이지 [ 그림 4] 국내통신사업자들의드론 2. LG 유플러스 2014 년 3 월세종대학교에서 LTE 기반영상 비행데이터송수신모듈을탑재한소형드론을시연했다.

7 주간기술동향 IV. 국내의드론통신기술적용동향 1. KT KT 는드론시스템을개발하고있으며, [ 그림 4] 와같이 KT 의 드론 LTE 통신서비스는재난상황시신속하게통신서비스를제공할수있는세계최초의초경량 초소형비행기지국이다. KT 는 드론 LTE 통신서비스가재난재해상황에서사람과차량의접근이어려운위험지역이나고립된지역에대한신속한통신서비스제공으로골든타임확보에탁월한효과가있을것으로기대하고있다. 다수의드론을띄우는편대비행방식을적용하여넓은지역의통신커버리지를확보하고, 드론스테이션기술을적용하여배터리가빨리소모되는단점을보완해장시간통신서비스를가능하게했다. 드론스테이션은배터리가방전된드론을차례로착륙시켜급속충전을한후다시이륙시키는일종의정거장개념이다 [7]. KT 의드론 LTE LG 유플러스의 LTE 망이용드론 < 자료 > 각사홈페이지 [ 그림 4] 국내통신사업자들의드론 2. LG 유플러스 2014 년 3 월세종대학교에서 LTE 기반영상 비행데이터송수신모듈을탑재한소형드론을시연했다. 프로펠러 4 대가달린가로 세로 90cm 의작은크기였지만 GPS 와카메라, 센서등을구비했다. 드론은미리입력해둔 GPS 좌표를따라움직이며높이 20~30m 사이에서찍은영상을 LG 유플러스의 LTE 망을통해지상의태블릿 PC 로끊김없이전송했다. 이날 LG 유플러스가선보인 LTE 망을이용한드론제어 시연은기존원격조종기에사용하던근거리통신망대신도심곳곳에깔려있는이동통신망을활용하여도심상공을비행하는드론을제어하는기 8

기획시리즈 - 로봇 자율주행 술이다. 기존드론은데이터를송신할때블루투스를사용하고, 영상도와이파이를이용하여전송거리에제약이있었다. 그러나 LTE 망을이용한드론은거리를크게늘릴수있고, 전국에 LTE 망이깔려있어서매우유망한서비스가될것이다. 앞으로재해예방 관제서비스, 군감시정찰등으로확대할계획이다 [15]. 3.

드론간정보를긴밀하게전달, 공유하는기술이다. 무선기기간정보공유는중계를거듭할수록전달효율이떨어지고외부전파간섭으로정보손실이일어나기존의무선기기는유선인터넷에한차례무선전송만실현한체계이다. 이교수팀은무선전송에걸맞은인터넷환경을새로디자인하고, 통신프로토콜도새로짜다수의드론으로정보를중계 전송해도정보손실이미미해여러대의드론이동시에정보와데이터를실시간으로송수신할수있다.

8 기획시리즈 - 로봇 자율주행 술이다. 기존드론은데이터를송신할때블루투스를사용하고, 영상도와이파이를이용하여전송거리에제약이있었다. 그러나 LTE 망을이용한드론은거리를크게늘릴수있고, 전국에 LTE 망이깔려있어서매우유망한서비스가될것이다. 앞으로재해예방 관제서비스, 군감시정찰등으로확대할계획이다 [15]. 3. KAIST KAIST 전기전자공학부이용교수팀은 2017 년 1 월 [ 그림 5] 와같이여러대의드론이정보와데이터를실시간으로송수신할수있게해주는 드론무선네트워킹시스템 을개발했다. 이기술을활용하면다수의드론을활용한협력시스템을구축할수있다. 드론무선네트워킹시스템은무선기기끼리정보를중계하고전송하는통신체계인 멀티홉 (hop) 무선네트워킹을구현했다. 드론간정보를긴밀하게전달, 공유하는기술이다. 무선기기간정보공유는중계를거듭할수록전달효율이떨어지고외부전파간섭으로정보손실이일어나기존의무선기기는유선인터넷에한차례무선전송만실현한체계이다. 이교수팀은무선전송에걸맞은인터넷환경을새로디자인하고, 통신프로토콜도새로짜다수의드론으로정보를중계 전송해도정보손실이미미해여러대의드론이동시에정보와데이터를실시간으로송수신할수있다 년말에는드론 3 대를활용하여 300m 떨어진곳까지 4 홉 (4 번중계 ) 무선음성전달에성공했다. 드론간통신에는 LTE, Wi-Fi, 저전력원거리통신 (LPWAN) 방식을적용한다. 안정된정보전달이필요하면, LTE 방식을사용하고, 저용량데이터를멀리보낼때에는 LPWAN 방식을활용한다. 연구팀은멀티홉무선네트워킹구현으로통신망이차단된재난지역에와이파이를탑재 LTE, Wi-Fi, LPWAN 이탑재된드론 다중드론시험비행 < 자료 > 전자신문, [ 그림 5] KAIST 의다중드론통신체계 정보통신기술진흥센터 9

9 주간기술동향 한드론을띄워긴급통신망으로활용하거나드론끼리통신긴밀성을강화해멀리떨어진기지 에수집한정보를중계및전달하는등드론활용을확대할수있을것으로기대하고있다 [14]. V. 결론 앞에서살펴본바와같이드론의통신방식으로블루투스, Wi-Fi, 위성통신, 셀룰러시스템등이사용되어왔다. 대다수드론은저전력통신을제공하고많은데이터통신이필요하지않아원격측정으로블루투스를사용했다. Wi-Fi 는고속의데이터전송이가능하고노트북 PC 나스마트폰에서직접연결할수있어레저용드론에서사용된다. 위성통신은재해, 전시등에서도사용할수있으나위성발사및기지국건설에막대한자금이필요하여사용에제약이많았다. 셀룰러시스템은문자, 음성, 영상, 인터넷등을보낼수있고통신이끊기지않는장점이있으나사용자에게매달통신요금이청구되며, 고도제한의문제가있어사용에제약이많았다. 최근들어, 드론의통신방식으로 LTE 와 5G 이동통신이부각되고있다. LTE 통신은비행거리가무제한으로늘어나장거리사고현장에도투입할수있고실시간영상스트리밍과고용량데이터송수신이가능하다. 현재인텔과 AT&T, 페이스북, KT, LG 유플러스등이 LTE 를이용한드론을개발하고있다. 그러나사고위협과테러나범죄에악용될우려가있으며, 국내외에서장거리드론비행을규제하고있어법안을먼저개정해야상용화를할수있다 [13]. 5G 이동통신은빠른통신과동시에주변의여러사물과실시간으로통신할수있으나아직 5G 이동통신표준이확정되지않아상용화에는장기간의시일이소요될전망이다. 현재구글의스카이벤더, 인텔의 5G 용집단시연, 차이나모바일의 5G 드론필드테스트가수행되고있다. [ 참고문헌 ] [1] CNET, AT&T, Intel hope 4G will let drones fly higher and further than ever, [2] eetimes, DARPA Turning Drones into WiFi Hotspots, [3] FierceWireless, AT&T, Intel agree to test drones on LTE network, [4] Informationweek, Google SkyBender Drone Project Aims to Deliver 5G Wi-Fi [5] Mobile World Live, China Mobile, Ericsson test drone on 5G network, [6] USA TODAY, Facebook s Aquila drone completes first test flight, [7] 경향신문, KT, 재난상황시드론띄워 LTE 서비스제공, [8] 경향신문, 구글솔라드론으로 5G 인터넷망세운다,

10 기획시리즈 - 로봇 자율주행 [9] 김희욱외, 무인기제어용무선통신기술및표준화동향, ETRI, 전자통신동향분석, 30 권 3 호, , p.75. [10] 드론무선통신의개요및이슈, 정보와통신, 2016 년 2 월, pp [11] 무인항공기기술동향과산업전망, PD Issue Report, 15 권 7 호, , p.53. [12] 연합뉴스, 페이스북, 인터넷드론아퀼라실물첫시험비행성공, [13] 이데일리, LTE 드론인프라무용지물될까 드론규제에통신사-드론업계속앓이, [14] 전자신문, KAIST, 다중드론통신체계개발, [15] 조선일보, LTE 로조종하는드론떳다, [16] 조선일보, 드론단체비행시연, 정보통신기술진흥센터 11

오토 2, 3월호 내지최종

오토 2, 3월호 내지최종 Industry Insight 인사이드 블루투스 자동차와 블루투스의 공존법칙 운전 중 휴대전화 사용을 금지하는 법률이 세계적으로 확산되고 있으며, 블루투스(Bluetooth) 기반의 핸즈프리 기능을 이용하는 것이 이에 대한 확실한 대안으로 자리잡았다. 그러나 차기 무선 멀티미디어 스트리밍에 관해서는 어떤 일이 일어날 지 아무도 알 수 없다. 글 윤 범 진 기자