VOL KEIT PD ISSUE REPORT ➊ ➊ [ FOCUSING [ ISSUE ISSUE ] 웨어러블, ] 인류 편익을 플랫폼화에 높이는 집중하자 컴퓨팅 ➋ ➋ [ PD [ PD 기술 기술 이슈 이슈 1 ] 1 CPS ] PACS

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1 ISSN VOL FOCUSING ISSUE '스마트 공장' 제조업 패러다임 바꾼다 PD 기술 이슈 ISSUE 1 CPS 현황 분석 ISSUE 2 내시경 의료기기 기술 및 산업동향 ISSUE 3 무인항공기(드론) 기술동향과 산업전망 ISSUE 4 나노기반 회절광학소자 응용 및 발전전망 ISSUE 5 수소연료전지차의 시장 도래 ISSUE 6 엇회전 펌프수차 설계기술 개발동향 ISSUE 7 ICT 융합 스마트 가공시스템 기술동향 및 개발방향 ISSUE 8 GIFA/METEC/THERMPROCESS/NEWCAST 2015 박람회에서 본 주조 및 열처리 기술 동향 및 시사점

2 VOL KEIT PD ISSUE REPORT ➊ ➊ [ FOCUSING [ ISSUE ISSUE ] 웨어러블, ] 인류 편익을 플랫폼화에 높이는 집중하자 컴퓨팅 ➋ ➋ [ PD [ PD 기술 기술 이슈 이슈 1 ] 1 CPS ] PACS(Picture 현황 분석 Archiving and Communication System) ➌ [ PD 기술 이슈 2 ] 내시경 기술 의료기기 및 산업 동향 기술 및 산업동향 ➍ ➌ [ PD [ PD 기술 기술 이슈 이슈 3 ] 2 무인항공기(드론) ] 고령친화형 정보서비스의 기술동향과 현황과 산업전망 시사점 ➎ ➍ [ PD [ PD 기술 기술 이슈 이슈 4 ] 3 나노기반 ] 유동안정성 회절광학소자 확보 기술 응용 및 발전 및 발전전망 전망 571 ➏ ➎ [ PD [ PD 기술 기술 이슈 이슈 5 ] 4 수소연료전지차의 ] 북극항로 개방현황 시장 및 도래 관련 조선 산업 기술동향 7389 ➐ ➏ [ PD [ PD 기술 기술 이슈 이슈 6 ] 5 엇회전 ] 스마트홈 펌프수차 미들웨어 설계기술 기술 개발동향 및 산업 융합 전략 ➑ [ ➏ PD [ PD 기술 기술 이슈 이슈 7 ] 5 ICT ] 건축물의 융합 스마트 안전관리를 가공시스템 위한 기술동향 IT융합 기술동향 및 개발방향 ➒ [ PD 기술 이슈 8 ] GIFA/METEC/THERMPROCESS/NEWCAST ➑ [ 특집 1 ] 2013년도 정보통신 기술진흥 투자방향 및 계획 박람회에서 본 주조 및 열처리 기술 동향 및 시사점 141 ➑ [ 특집 2 ] 전문가-논문-특허 -시장 관점에서 바라본 S/W, 165 시스템반도체 분야 기술수준

3 ISSN VOL FOCUSING ISSUE '스마트 공장' 제조업 패러다임 바꾼다 PD 기술 이슈 ISSUE 1 CPS 현황 분석 ISSUE 2 내시경 의료기기 기술 및 산업동향 ISSUE 3 무인항공기(드론) 기술동향과 산업전망 ISSUE 4 나노기반 회절광학소자 응용 및 발전전망 ISSUE 5 수소연료전지차의 시장 도래 ISSUE 6 엇회전 펌프수차 설계기술 개발동향 ISSUE 7 ICT 융합 스마트 가공시스템 기술동향 및 개발방향 ISSUE 8 GIFA/METEC/THERMPROCESS/NEWCAST 2015 박람회에서 본 주조 및 열처리 기술 동향 및 시사점

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5 KEIT PD ISSUE REPORT VOL 15-7 FOCUSING ISSUE '스마트 공장' 제조업 패러다임 바꾼다 박장석 / 한국산업기술평가관리원 사업기획본부장

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7 KEIT PD Issue Report Focusing Issue '스마트 공장' 제조업 패러다임 바꾼다 '스마트 공장' 제조업 패러다임 바꾼다 ㅣ저 자ㅣ 박장석 / 한국산업기술평가관리원 사업기획본부장

8 KEIT PD Issue Report PD ISSUE REPORT JULY 2015 VOL 15-7 '스마트 공장' 제조업 패러다임 바꾼다 사물끼리 인터넷으로 연결돼 정보를 주고받는 사물인터넷(IoT) 시대가 열리고 있다. 글로벌 네트워크기업 시스코는 사물인터넷의 잠재가치는 향후 10년간 14조 달러에 이를 것으로 전망했으며, 그 중 스마트공장 관련 부분이 3조8000억 달러에 이를 것으로 전문가들은 내다보고 있다. 스마트공장은 전통 제조업에 ICT(정보통신기술)를 접목해 개별 공장의 설비와 공정이 서로 연결되고, 모든 생산정보가 실시간으로 공유 활용돼 최적화된 생산이 가능한 공장을 의미한다. 즉, 직접 공장에 가지 않아도 스마트폰 하나로 현장을 확인하고, 제어가 가능하다. 제조업의 완전자동생산체계 구축을 통해 생산과정을 최적화하는 독일의 인더스트리(Industry) 4.0 산업정책의 핵심에도 스마트 공장이 있다. 2020년 세계 인구가 76억명을 돌파할 것이라 예견됨에 따라 생산과 관련된 수요도 증가할 것으로 보인다. 국가의 미래는 생산력의 요구에 얼마나 대응하느냐에 달렸다. 미래사회의 변화와 수요를 충족할 열쇠가 바로 스마트공장에 있다. 세계의 산업환경은 18세기 증기기관 발명의 인더스트리 1.0을 거쳐 제조업의 완전한 자동생산시스템 구축의 인더스트리 4.0 단계에 와 있다. 그러나 국내 제조업은 아직까지 단순히 IT가 산업에 접목되는 인더스트리 3.0에 머물러 있는 실정이다. 글로벌 경제위기 이후 미국과 일본의 제조 기업은 재무구조가 상승세로 돌아섰으나 국내 제조 기업은 악화되고 있다. 또 인텔, 지멘스와 같은 외국 기업의 기술에 의존적인 공장경영과 폐쇄적 기술공유로 국내 제조업은 기술발전과 경쟁력 확보에 한계를 느끼고 있다. 8 한국산업기술평가관리원

9 Focusing Issue '스마트 공장' 제조업 패러다임 바꾼다 우리나라가 제조업의 신흥강국으로 급성장 중인 중국과의 격차를 벌리고 제조업 선진국인 미국 독일과 경쟁하기 위해서는 제조업의 스마트화가 절대적으로 필요하다. 우리나라가 보유한 세계 최고의 ICT 기술과 인프라를 활용해 스마트 공정 방식을 도입한다면 국가 경쟁력을 높이는데 큰 역할을 할 수 있을 것이다. 스마트공장을 구현하기 위해서는 해결해야 할 과제가 많다. 실시간 점검과 품질분석 및 예측관련 기술, 공통 산업 플랫폼 개발을 진행해야 한다. 더불어 모델공장을 구축해 개발기술을 검증하고 실제 산업현장에 적용해 국내 제조업에 스마트 공장 도입을 확산해야 한다. 스마트 공장의 운영 최적화 및 다양한 공정으로의 호환과 재사용을 위해서는 산업 표준기술 개발이 함께 이뤄져야 한다. 때마침 정부는 제조업 패러다임의 혁신을 위해 2020년까지 공장 1만 곳을 스마트 공장으로 전환하겠다고 밝혔다. 산업부는 '스마트공장고도화기술개발사업'을 통해 국내 제조업의 생산성 향상과 새로운 제조환경에 능동적으로 대응토록 하기 위해 ICT기술을 접목한 완전자동화 생산시스템 구축 지원에 나섰다. 스마트공장은 단순한 제조혁신이 아니다. 사람들의 인식과 산업체계를 바꿀 수 있는 패러다임이다. 스마트 공장이 제조업의 고도화를 실현하여 생산성 향상에 기여한다면 창조경제로의 도약은 물론 대한민국의 새로운 미래를 열 수 있을 것이다. 디지털타임스( ) Korea Evaluation Institute of Industrial Technology 9

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11 KEIT PD ISSUE REPORT VOL 15-7 PD 기술 이슈 ISSUE 1 CPS 현황 분석 - KEIT 임베디드SW PD실 ISSUE 2 내시경 의료기기 기술 및 산업동향 - KEIT 의료기기 PD실 ISSUE 3 무인항공기(드론) 기술동향과 산업전망 - KEIT 산업융합 PD실 ISSUE 4 나노기반 회절광학소자 응용 및 발전전망 - KEIT 나노PD실 ISSUE 5 수소연료전지차의 시장 도래 - KEIT 그린카 PD실 ISSUE 6 엇회전 펌프수차 설계기술 개발동향 - 한국생산기술연구원 ISSUE 7 ICT 융합 스마트 가공시스템 기술동향 및 개발방향 - KEIT 생산장비PD실 ISSUE 8 GIFA/METEC/THERMPROCESS/NEWCAST 2015 박람회에서 본 주조 및 열처리 기술 동향 및 시사점 - KEIT 산업용기계 PD실

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13 CPS(Cyber-Physical Systems) 현황 분석 l저자l 이규택 PD / KEIT 임베디드SW PD실 이건재 책임 / KEIT 임베디드SW PD실 임채덕 부장 / ETRI 임베디드SW연구부 SUMMARY 목적 급격히 도래하고 있는 초연결사회 구현을 위하여 기존 임베디드 시스템의 미래지향적이고 발전적인 개념인 사이버-물리 시스템(CPS: Cyber-Physical Systems) 기술의 도입이 시급히 필요함 CPS는 독일의 인더스트리 4.0 구현뿐만 아니라 의료 헬스케어, 에너지, 운송, 국방 등 다양한 분야에 광범위한 적용이 예상되면서 다시 주목을 받는 상황 CPS는 안전한 국가를 위한 기간산업 분야에 대한 활용도가 높아 국민의 생활양식과 사회시스템을 크게 변화시킬 것으로 기대됨 주요현황 미국 독일 EU 등 선진국은 CPS를 차세대 핵심 기술로 인식하고 관련 기술과 플랫폼 개발에 총력을 기울이고 있음 국내에서는 연구소와 학계를 중심으로 소규모 CPS 관련 연구가 이루어지고 있으며, 아직까지 국방 등 소수 응용 분야에 부분적으로 적용 중 시사점 및 정책제안 (시장) 수요기업의 애로기술 분석을 통하여 연구 개발 범위를 설정하고, 분야별 전문가들의 연구 성과를 산업, 공공분야에서 응용 실용화 추진 (기술) 미래지향적 시스템을 구현하기 위한 다학제적 융합학문으로 자리매김함에 따라 적극적 투자를 통한 핵심 기술 확보 및 표준화가 필요 (정책) 새로운 제품과 서비스의 출현으로 빠르게 변화하는 시장을 선도할 수 있도록 다양한 분야들과의 창조적 연계 지원 체계 및 제도 개선

14 KEIT PD Issue Report PD ISSUE REPORT JULY 2015 VOL CPS 기술 개요 기술 개발의 개요 및 필요성 사이버-물리 시스템(CPS: Cyber-Physical Systems)은 컴퓨팅 장치와 같은 사이버 시스템(Cyber System)을 통해 실세계의 사람 운영환경 기계장치와 같은 물리 시스템(Physical System)을 네트워크로 통합하여 신뢰성 있게 자율제어 하는 시스템임 - CPS는 기존 임베디드 시스템의 미래지향적이고 발전적인 개념으로써 전통 산업에 ICT 기술이 결합되어 기존 산업과 서비스에 새로운 부가가치를 부여하고자 융 복합 산업을 구현하기 위한 핵심 기술임 - 다수의 이종 시스템들이 네트워크를 통해 결합 연동되어 자율적으로 임무를 수행하는 스마트 시티, 국방, 교통, 스마트 그리드, 스마트 생산 시스템 등을 포함하는 대규모 시스템(System of Systems)에 필수적으로 필요한 기술임 - 최근 부각되고 있는 혁신적인 제조환경 구현뿐만 아니라 의료 헬스케어, 에너지, 송전, 운송, 국방 등 다양한 분야에 광범위한 적용이 예상되면서 다시 주목을 받는 상황 - 안전한 국가를 위한 기간산업 분야에 활용도가 높아 국민의 생활양식과 사회시스템을 크게 변화시킬 것으로 기대됨 그림 1 기술 변화에 따른 CPS의 등장 배경 Cyber-Physical Systems, Internet of Things and Smart Cities, Sokwoo Rhee, NIST CPS가 초연결사회의 미래지향적 시스템을 구현하기 위한 융합학문으로 자리매김함에 따라 우리나라도 적극적 투자를 통한 핵심 기술 확보가 필요한 상황 - 일반적으로 시간의 흐름에 따라 동작하는 물리시스템과 컴퓨터와 같이 논리의 흐름에 따라 동작하는 사이버시스템은 이론적인 배경에서부터 본질적인 차이가 있음 - 기존 임베디드 시스템이 주로 휴대폰 및 정보가전 등의 운용에 집중된 반면 CPS는 센서와 액추에이터를 통한 자율적인 물리시스템 제어를 목표로 함 14 한국산업기술평가관리원

15 ISSUE 1 CPS 현황 분석 그림 2 CPS 기술 개념도 2012년부터 S. Shyam Sunder, NIST 및 Edward A. Lee, UC Berkeley는 여러 전문가와 협력하여 CPS의 개념을 Concept Map으로 정의 - CPS가 미래지향적 시스템을 구현하기 위한 다학제적 융합학문으로 자리매김함에 따라 적극적 투자를 통한 핵심 기술 확보가 필요 - 미국 독일 EU 등 선진국은 CPS를 차세대 핵심 기술로 인식하고 CPS 관련 기술과 플랫폼 개발에 총력을 기울이는 상황 미국 오바마 대통령은 2013년 2월, 미국의 핵심 먹거리로 9개의 혁신 프로젝트 를 발표, 주요 과제에 CPS를 포함, 2006년 이후 연간 500억 원 수준의 지속적인 R&D 투자 중 독일 정부는 CPS의 구축 및 스마트 생산으로의 전환을 위해 3년간 5억 유로(약 7,500억 원)를 R&D에 지원할 계획이며, EU는 2007년부터 CPS 임베디드 시스템에 70억 유로 투자 Korea Evaluation Institute of Industrial Technology 15

16 KEIT PD Issue Report PD ISSUE REPORT JULY 2015 VOL 15-7 기술 개발 집중화 전략 고신뢰 CPS기술개발 핵심기술 확보 확보기술 : 고신뢰 SW기술, SW중심 네트워크 기술, 상황 인지 기술 등 동반 성장 전략 지능형 CPS기술개발 기술 고도화 적용분야 : 제조, 의료/ 헬스케어, 스마트 홈 등 적용 범위 확대 전략 자율형 CPS기술개발 도메인별 적용 기술 개발 적용분야 : 교통, 에너지, 국방 등 단기 (~2015년) 중기 (~2018년) 장기 (2019년~) 연도 그림 3 CPS 기술 로드맵 세부 기술 설명 전통적인 소프트웨어 개발 방법으로는 이종 시스템들 간의 결합에 따른 복잡성, 불확실성, 불예측성을 다루기 어렵기 때문에 고신뢰 시스템을 위한 모델링 및 시뮬레이션 기술 활용 - CPS 모델링 및 시뮬레이션 기술 은 사이버시스템과 물리시스템 간의 상호작용 및 상호의존성을 토대로 복잡한 시스템의 신뢰성을 제공할 수 있는 기술 - 소프트웨어의 신뢰성을 지원하기 위해 대상 시스템 내에 포함되는 물리시스템, 컴퓨팅 시스템 및 대상 시스템을 둘러싸고 있는 환경까지 포함한 System of Systems를 개발할 수 있는 기술 실세계에서 운영 중인 시스템의 신뢰성을 보장하기 위해 자율제어 기술을 활용 - 기존의 시스템 제어가 인간의 의사 결정에 컴퓨터(Cyber System)를 활용하고, 다시 전자 및 제어 기술로 실세계(Physical System)를 제어하는 방식이라면, CPS는 인간의 관여를 최소화하고, 컴퓨터를 중심으로 실세계를 제어하는 자율제어 시스템 - 컴퓨터 과학 분야에서 발전해온 네트워크/분산컴퓨팅 상황인지 인공지능 실시간 컴퓨팅을 기반으로 가상시스템 구축이 가능하며, 이러한 가상시스템은 실세계와 밀접하게 연동되고 이를 제어하는 능력을 가짐 - 가상시스템을 중심으로 데이터 수집 의사 결정 제어를 위한 폐루프(closed-loop)가 형성되고, 인간을 포함한 실세계의 요소들이 인더루프(in-the-loop) 기술을 통해 제어 루프에 참여 - 자율제어 시스템 개발이라는 공통 목표 아래 IT 업체들은 다양한 도메인에 적용될 수 있는 공통 기술 형태로, 전통적인 제조업체들은 도메인에 특화된 전자 및 제어 기술에 IT 기술을 적용하는 형태로 개발 중 16 한국산업기술평가관리원

17 ISSUE 1 CPS 현황 분석 분산된 다양한 이종의 시스템을 위한 CPS 통합 연동 기술 - CPS 시스템은 시스템 운용상태, 환경에 대한 정보를 획득하기 위한 각종 센서 등 물리 시스템들과 이들 정보를 처리, 분석하여 상황을 인식하고 제어하기 위한 소프트웨어들로 구성된 사이버시스템간의 통합 연동이 필수적임 - 스마트교통, 스마트국방, 스마트빌딩 등과 같이 인프라 규모의 대규모(Large-Scale) CPS 시스템들은 독자적인 운용이 가능한 많은 수의 소규모(Small-Scale) CPS 시스템들이 유기적으로 통합 운영되어 하나의 대규모 시스템처럼 운용되는 System of Systems의 형상을 가지며 이들 시스템들 간 고신뢰 통합 지원 - 통합 연동을 위해서는 CPS를 구성하는 각 이종 시스템들 간의 데이터 전달이 가능하도록 하는 네트워킹 기술 및 이를 기반으로 시스템들이 상호 밀접하게 통합되어 하나의 시스템처럼 운용될 수 있는 상호운용성 보장 - 네트워킹 기술은 M2M(Machine-to-Machine)에서 출발하여 각 산업 도메인별 상호운용성을 보장하기 위하여 시스템들 간의 데이터 연동을 지원할 수 있는 사물인터넷(IoT) 통신 미들웨어 기술로서 개발되고 있음 IoT future CPS now WSNs Sensing Foundation DRTC VAS M2M now Monitoring IIP CE2E Supplement IIP: Intelligent Information Processing DRTC: Distributed Real-Time Control CE2E: Communication End-to-End VAS: Value-Added Services 그림 4 WSN(Wireless Sensor Network), M2M, IoT, CPS 간의 상관관계 From Machine-to-Machine Communications towards Cyber-Physical Systems ComSIS, Jun 신뢰성 높은 시스템을 위한 고신뢰 CPS OS 및 플랫폼 기술에 대한 수요가 급증 - CPS와 같이 SW의 역할이 큰 시스템은 SW의 기본 특성상 외부의 공격에 취약할 뿐만 아니라, SW 개발 및 실행 과정에서 오류 발생의 여지가 크기 때문에 신뢰성 높은 시스템 SW의 요구가 증대되고 있음 - 기존의 OS기술에서는 성능이 가장 중요한 요구사항이었으나, 다양한 시스템에 적용되고 국가 기간산업 등이 CPS화 되면서 OS의 신뢰성, 보안성, 오류 복구 등도 중요한 요구사항으로 고려 - OS 기술의 신뢰성은 SW 인증 및 검증을 통해 확보할 수 있으며, 실제로 다양한 분야(항공, 자동차, 철도, 산업, 의료 Korea Evaluation Institute of Industrial Technology 17

18 KEIT PD Issue Report PD ISSUE REPORT JULY 2015 VOL 15-7 등)에서 SW의 인증 기준이 제공되고 있고, 이에 맞추어 개발된 OS 기술은 신뢰성 높은 시스템의 초석이 될 수 있음 - OS 기술의 보안성은 암호화 기술이나 안전한 시스템 구동 기술 등을 활용하여 구축할 수 있으며, 경량화 된 커널 구조는 자연스럽게 보안 수준을 높일 수 있는 방향 제시 2. CPS 기술 동향 국내 기술 동향 및 수준 CPS 관련 기술 개발 현황은 분야별로 차이가 있겠지만 대부분 초기단계에 머물러 있음 - 한국전자통신연구원(ETRI)에서 고신뢰 자율제어 SW를 위한 CPS 핵심기술 개발 이라는 과제(2010.~2015.)로 CPS 하이브리드 모델링 및 시뮬레이션 기술 등 대규모 시스템 통합 데이터 연동 미들웨어 기술을 개발함 ETRI의 CPS 연동 미들웨어는 국제 표준화 기구인 OMG (Object Management Group)의 DDS(Data Distribution Service) 기술을 채택하고 국산화뿐만 아니라 기능을 확장 개발하여 국방 및 민간 CPS 기술 개발 기업에 기술이전 수행 - 국내 고신뢰 CPS OS 기술로는 ETRI의 Qplus-AIR와 Qplus-HYPER가 있음 ETRI는 항공기 표준(ARINC 653)을 준수하는 분할 커널 기반의 Qplus-AIR를 개발하였고, 항공 SW 인증인 DO178B의 안정성 최상위 등급인 Level A를 획득 Qplus-HYPER는 경량 실시간 임베디드 하이퍼바이저(Hypervisor) 기술을 확보하여 기존 레거시 응용을 용이하게 통합할 수 있는 고신뢰 CPS OS 기술 - 중소기업에서는 제조업 도메인(자동차, 조선, 항공 등)을 위주로 분야별 특화된 모델링 및 시뮬레이션 기술을 개발해서 생산 시스템의 효율화를 진행 중 - 서울대, KAIST, 경북대 등 소규모 연구실 단위의 기술연구가 이루어지고 있음 - 한국정보통신기술협회(TTA)의 PG 609에서는 사이버-물리 시스템(CPS) 프로젝트 그룹을 신설하고 2010년부터 표준화 과제를 제안하고 있음 2015년까지 CPS 를 주제로 제정된 표준은 총 34건으로, 정보통신단체표준(TTAS)으로 분류 제정된 표준 가운데 생산 설비와 같은 하이브리드 시스템 개발을 위한 모델링 및 시뮬레이션 기술로 분류된 대표적인 표준은 총 6건(아래 표 참조) 18 한국산업기술평가관리원

19 ISSUE 1 CPS 현황 분석 표 1 TTA PG 609 표준 현황 표준종류 표준번호 표준제목 제개정일 정보통신단체표준 (TTAS) TTAK.KO /R1 사이버-물리 시스템(CPS) 하이브리드 모델링 언어표기 지침 정보통신단체표준 (TTAS) TTAK.KO 사이버-물리 시스템(CPS) 하이브리드 모델링 언어 정의 정보통신단체표준 (TTAS) TTAK.KO 사이버-물리 시스템(CPS)의 협업형 목표 모델링 요구사항 정보통신단체표준 (TTAS) TTAK.KO 사이버-물리 시스템(CPS) MILS 지원 시뮬레이터 참조 모델 정보통신단체표준 (TTAS) TTAK.KO 사이버-물리 시스템(CPS) 모델링을 위한 합성 환경 데이터 표현 지침 정보통신단체표준 (TTAS) TTAK.KO 사이버-물리 시스템(CPS) 하이브리드 시스템의 시뮬레이션 모델링 지침 해외에서는 다양한 도메인에 적용될 수 있는 공통 기술 형태로 자율제어 기술이 연구 중인 것과 달리 국내에서는 자동차(현대기아자동차), 항공기(한국항공우주산업), 가전(삼성전자, LG전자) 등 도메인에 특화된 무인시스템 기술 개발에 매진 - 현대기아자동차는 운전자에게 각종 센싱 정보를 지원하는 첨단 운전자 지원 시스템(ADAS)를 주요 양산 차에 적용하고 있으며, 올 연말부터 신차에 적용된 고속도로 주행지원 시스템(HDA)을 통해 차량 간 거리 유지, 차선 유지, 자동 속도 제어 등 주변 차량과 사물을 종합적으로 판단해 자율제어를 가능하게 할 예정 - ETRI의 고신뢰 CPS OS인 Qplus-AIR는 외산에 의존해왔던 항공용 OS를 국산화해 한국항공우주산업의 3m*2m 크기 시험용 무인기에 탑재했고 국내 최초 비행에 성공 국외 기술/표준화 동향 및 수준 CPS 기술은 개별 기업을 통한 적용 도메인별로 개발이 이루어지고 있음 - Stanford 대학과 미 국방성은 선진 모델링 및 시뮬레이션 기술을 바탕으로 100% 무인전기셔틀 자동차인 ARIBO를 개발하여 프로젝트에 참여한 대학/기업/군을 대상으로 실험장소 및 테스트베드를 선정하여 무인셔틀 서비스를 지원할 예정 - Qualcomm은 유량분배시스템에 모델링 및 시뮬레이션 기술을 활용하여 환경재해(홍수, 가뭄) 또는 노후화된 파이프로 인한 물 유실량을 조기 발견해 효과적으로 가정과 산업에 물을 공급하는 기술을 개발 - 혼다와 Qualcomm이 협력해서 CPS 기술을 이용해 운전자에게 HUD를 통해 보행자의 존재를 알려주고, Korea Evaluation Institute of Industrial Technology 19

20 KEIT PD Issue Report PD ISSUE REPORT JULY 2015 VOL 15-7 보행자에게는 모바일 기기를 통해서 자동차의 존재를 알려주는 서비스인 Vehicle-to-Pedestrian CPS Safety Concept 를 개발 - IT 기업인 Google은 클라우드를 활용하여 로봇 자원(배터리, 메모리, 센서 등)을 줄이면서도 고도의 컴퓨팅을 요하는 업무를 수행하는 효용성이 높은 저가의 로봇을 개발하는 클라우드 로보틱스 를 수행 - Google은 자사의 IT 기술과 DARPA 주관 무인자동차 대회에서 우승한 스탠포드, 카네기멜론 등의 핵심 연구원들을 영입하여 확보한 전자 및 제어 기술을 융합해 자율주행 자동차를 개발하여 42만 km (지구 12바퀴의 거리)를 주행 - 자율제어를 위한 공통 기술은 IBM(자율컴퓨팅 기술), UC버클리(ActionWebs), 카네기멜론(모델기반자율제어) 등 학계 중심으로 개발 CPS 통합 연동 기술로서 현재까지 DDS 연동 미들웨어 기술 개발은 OMG DDS를 선도하고 있는 RTI, Prismtech 및 OCI 등 미국 업체에 의해 주도적으로 진행되고 있음 - RTI는 Connext-DDS를 상용화 하고 있으며, Prismtech은 OMG DDS의 스펙을 준수하는 오픈 소스 형태의 OpenSplice DDS 제품을 개발하여 세계 시장을 독과점하고 있으며 국내 국방 CPS 분야의 연동 미들웨어로 채택, 적용되고 있음 - 특히 RTI는 OMG DDS 스펙의 제안자이며, 현재 DDS 분야 1위의 시장 점유율 업체로서 미 해군함정, 차세대 전투체계, UGV, SCADA, 도쿄 지능형 교통통제 등에 실제 적용하였고, 스마트 제조 분야의 기반 연동 미들웨어로서 DDS 기술을 확장 개발하여 제품군 출시 표 2 DDS 제품 별 특징 RTI DDS OpenSplice OpenDDS Organization/Sponsor RTI Co. PrismTech Co. Open Computing Inc. Framework - OpenFusion(CORBA) based/stand-alone TAO Based DDSI Implemented Implemented None License Commercial License LGPL No License Source Closed Open Open Access Control Supported None None Light-weightness Unneeded Context Switching Preallocating Memory Buffer Eliminated Too Many Too Many Supported None None 20 한국산업기술평가관리원

21 ISSUE 1 CPS 현황 분석 - DDS 기술은 국제 표준화 기구인 OMG에 의해 표준화가 진행되고 있으며, 서비스품질 및 API를 정의한 표준 문서인 DCPS는 2004년 12월 버전1.0이 표준화된 이후 2005년 12월 버전1.1이 2006년 9월에 버전1.2가 발표되어 사용 - DDS중 메시지 형식과 전달 절차를 정의한 표준문서인 RTPS는 2006년 7월 버전1.2가 표준화된 이후 2007년 6월, 2008년 6월에 각각 버전2.0, 버전2.1이 채택 년 3월과 7월에 RTPS 표준을 주도한 3개 벤더들 간에 상호운용성 시험이 이루어졌으며, 2011년 3월 OMG 표준화 회의에는 RTI, Prismtech, IBM, TwinOaks, Gallium등 5개사가 참여하여 상호운용성 시험절차 및 표준안을 확장 그림 5 DDS를 적용한 CPS 시스템 연동 구조 3. CPS 시장 동향 국내외 시장 현황 및 전망 전세계 CPS 시장은 연평균 21.8% 성장하여 2020년 약 1.2조 달러로 전망되며, 국내는 연평균 32.8% 성장으로 약 17.1조원 규모 전망(한국인터넷진흥원, 시큐리티 발전 전략, ) - 자율제어 기술에서 최대 화두인 분야는 자동차의 자율주행 기술로 자율주행을 위한 부품의 규모가 현재 7천만 개에서 2020년 약 2억 개로 성장 예상 Korea Evaluation Institute of Industrial Technology 21

22 KEIT PD Issue Report PD ISSUE REPORT JULY 2015 VOL 연동 미들웨어가 적용될 산업용 네트워크 시장은 세계 시장 규모가 2010년 25억 달러에서 2015년 67억 달러가 될 것으로 예측되며, 2010년-2015년 5년간 연평균 성장률은 21.7%에 이름 미국, 독일, 유럽 등은 CPS를 차세대 핵심기술로 인식, 관련 기술 개발을 위해 총력을 기울임 - (미국) 오바마 대통령은 2013년 2월 혁신 프로젝트 에 CPS를 포함하고 이를 기반으로 제조, 운송 등 산업 분야에서의 스마트 시스템 구축을 통해 경제 개발 및 일자리 창출 기대 - (독일) 인더스트리 4.0의 주요 핵심 기술인 CPS, 특히 모델링 및 시뮬레이션 기술을 통해 지능형 스마트 공장 구현으로 생산성 증가 등 새로운 부가가치 창출 - (EU) 2007년부터 CPS 및 임베디드 시스템에 Frame Programme 7(ARTEMIS) 70억 달러를 투자, Frame Programme 8(HORIZON 2020)을 통해 2020년까지 연구 CPS 통합 연동 기술이 활용되는 시장 규모가 가장 큰 제조 분야 중 하나인 국내 산업용 네트워크 시장 규모는 2011년 약 1,500억 원에서 2017년 약 4,470억 원으로 6년간 연평균 20%에 이를 것으로 전망 - 특히 EtherNet 기반의 산업용 네트워크 세계 시장 규모는 2011년 8억 달러에서 2017년 24억 달러가 될 것으로 예측되며, 2013년-2017년 5년간 연평균 20.3%에 이를 것으로 전망 표준종류 2014년 2017년 2019년 세계 시장 규모 55,020 99, ,440 한국 시장 규모 3,106 4,470 6,432 VDC Research the market for wireline and wireless industrial networking infrastructure product markets IMS Research The World Market for Industrial Ethernet HelloT 자동화 시장 중 산업용 통신망 시장 (단위 : 억원) 국내외 수요처 현황 CPS는 전통 산업에 ICT기술이 결합되어 기존 산업과 서비스에 새로운 부가가치를 부여하고자 스마트 시티, 국방, 교통, 스마트 그리드, 스마트 생산 시스템 등에 활용 가치가 매우 큰 기술임 - (자동차) 자동차 ECU에 탑재되는 SW비중이 증가함에 따라 관련 부품을 위한 개발지원 도구를 개발하는 업체 간의 주도권 경쟁이 더욱 심화될 것으로 보임. 또한 거대 IT 기업(MS, Apple, Google 등)의 자동차 시장 공략이 본격화되고 있음 - (조선) 선박 및 해양구조물 설계기술 고도화 및 생산성 향상을 위해 선박 설계 및 생산 시스템, 관리지원 시스템 시장이 확장되고 있으며, 대부분 해외 기술 의존도가 높은 상황. 국내에서는 조선해양 전용 시스템 개발로 이에 대응하고 있음 - (건설) 초고층, 초정밀 등 시공환경이 고도화됨에 따라 가상건설 설계 기법을 통한 비용 및 기간 최적화 경쟁이 가속화 되고 있음 22 한국산업기술평가관리원

23 ISSUE 1 CPS 현황 분석 - (섬유) 엔터테인먼트용 디지털 의류를 시작으로 헬스케어 의류 및 i-fashion 기술 등 원천요소기술에서 제품응용까지 선진국과 큰 기술격차 없음 - (의료) 기존 의료기기 제조업체뿐만 아니라 센서 및 측정기기가 부착된 가전, 의류 등이 개발되면서 다양한 산업군에서 활발히 참여 - (기계) 조선, 자동차, 반도체, 디스플레이 등은 외산 기계제품에 의한 제품개발이 대부분임 - (에너지) 유럽 및 미국에서는 신재생에너지 개발을 위하여 태양열, 풍력, 바이오 가스 등을 중심으로 집중적인 연구개발을 수행 중 CPS 통합 연동 기술의 경우 도메인별로 특화된 기술로 발전하고 있으며, 공통의 연동 미들웨어를 바탕으로 각 분야에 적합한 추가 기술을 개발하여 활용 - 국방 분야 CPS의 경우 기반 네트워킹 기술로서 국방 분야에서 사용되고 있던 통신 기술을 사용하는 반면 시스템들 간의 연동을 위해서는 DDS 기술이 거의 실질적인 표준으로 적용되어 각종 국방 CPS 시스템들이 개발되고 있는 상태임 - 국내에서도 차기 국방 체계들에 DDS가 탑재되어 운용되거나 계획 중인 사업이 다수인 상태이나 미국산 제품이 탑재되고 있어 국산화된 제품의 활용이 시급한 상태임 - 국방에서 실제 훈련체계와 가상 훈련체계를 통합하기 위한 노력이 있으며 이들 통합 연동 시스템의 기반 연동 미들웨어로서 DDS 기술을 적용하기 위한 기술 개발이 진행되고 있음 - 소방 방재 등 민간 고신뢰 인프라 CPS 분야에서 일부 기업들이 연동 미들웨어를 활용하여 대규모(Large-Scale) 시스템을 구현할 수 있도록 기술 개발 중 - 제조 CPS 분야에서는 기존 제조 설비들을 연결하기 위한 필드버스 계열의 통신이 사용되고 있으며 필드버스 관련 규격들을 정리하여 국제표준(IEC61158, IEC61784)을 발표 제정 - 반면 제정 표준이 기존의 제조설비 벤더별로 개발된 현장에서 기 사용 중인 업체 고유 필드버스 통신들을 거의 대부분 포함하여 상호 연동 및 통합 운영에 어려움이 있어 연동 미들웨어의 필요성이 커지고 있음 신뢰성 높은 시스템을 위한 고신뢰 OS 및 플랫폼 기술은 임베디드 OS 수요를 대체 할 수 있는 기술로 자리매김하고 있으며 다양한 분야에 활용이 가능함 Korea Evaluation Institute of Industrial Technology 23

24 KEIT PD Issue Report PD ISSUE REPORT JULY 2015 VOL 15-7 표 3 고신뢰 CPS OS 활용 후보 (2015 현재) 수요처 국명 수요량 관련제품 다산네트웍스 대한민국 매출액 1,400억 원 수준 통신장비 (라우터) LIG Nex1 대한민국 - 헬기, 항공전자장비 삼성 탈레스 대한민국 - 통신 미들웨어, 항공장비 한국항공우주산업 대한민국 2013년 기준 매출액 2조 원 규모, 2020년 수출목표 : T-50 1,000대, KT-1 200대, 수리온 300대 헬기, 무인항공기, 전투기 한국항공우주연구원 대한민국 - 무인항공기, 항공전자장비 한국전력기술 대한민국 원자력 발전소 24기 규모 원자력 발전소 제어 시스템 철도기술연구원 대한민국 국내 철도차량 보유대수 약 18,500량 철도차량, 제어기 현대중공업 대한민국 - 도장로봇 MDS테크놀로지 대한민국 - IoT 게이트웨이 현대기아자동차 대한민국 - 자동차용 IVI 4. 파급효과 기술적 파급효과 시스템 신뢰도, 안전성 및 예측가능성 향상을 위한 CPS 원천기술 개발 및 이에 기반한 무결점 지능시스템 개발 기대 - 신뢰성, 보안성 및 오류 복구 등을 지원할 수 있는 고신뢰 OS 기술 개발은 다양한 분야에 필요한 기술 - 공통 기술 확보를 통해 중소기업을 중심으로 여러 도메인에 기술 적용 가능 국가 인프라, 운송, 전력망, 산업 자동화, 의료 헬스케어 등 다양한 분야에 적용 및 실용화함으로써 시스템 신뢰성, 안전성 등을 근본적으로 혁신하고, 각종 재난사고를 설계 단계에서 방지 - 안전이 중요한 국방, 공장 제어, 원자력, 항공, 자동차, 로봇뿐만 아니라 멀티미디어, IoT 등 안전우선 시스템이 아닌 환경에서도 적용 가능 향후 경제활동 전 영역에서 진행될 CPS의 통합에 따른 대규모 CPS 시스템을 구성하는 기반 통신 기술, 시스템 플랫폼뿐만 아니라 CPS시스템의 개발 운용 환경이 상이한 환경 하에서도 고신뢰, 안정적 통합이 가능한 기반 기술 확보 24 한국산업기술평가관리원

25 ISSUE 1 CPS 현황 분석 CPS 시스템의 개발 및 운용 전 단계에서 효과적인 정보의 유통 및 각 단계별 유관 시스템과의 통합이 가능한 기반을 제공함으로써 ICT 융합에 따라 등장한 기존 산업의 패러다임 변화에 즉각적 대응이 가능한 스마트화 기반 확보 - 기존 OS 인프라를 재활용하면서 오류 전이 독립성을 지원하여 보다 광범위한 분야에서 다양한 응용을 안전하게 사용 산업적 파급효과 사이버시스템과 물리시스템 간의 정밀한 모델링 및 시뮬레이션 기술을 적용해 각종 산업 분야에서 새로운 서비스 및 가치 기회를 창출 - 인간과 기술적 시스템 사이의 쌍방향 협업은 숙련된 노동인력의 부족 문제와 점증하는 작업장 내의 다양성(연령, 성, 문화적 배경 등)을 해결함으로서 지속적인 생산성을 유지할 수 있음 - 일반적으로 OS 기술이 갖는 한계점인 기술 지원 및 유지 보수 문제를 해결함으로서 새로운 시장 개척 기회를 확보 무인자동차, 무인항공기 등 조립 산업이 CPS로 진화함에 따라 자율제어를 위한 시스템, SW, 부품 수요가 폭발적으로 성장할 것으로 예상되는 상황에서 솔루션 공급 산업의 주도가 가능 - 국내 원천 기술을 확보하여 외산 대비 저렴한 가격으로 고신뢰 OS를 제공함으로서 국산화를 통한 가격 경쟁력 확보 CPS 시스템의 기반 연동 미들웨어 플랫폼 확보를 통하여 전 산업 분야에서의 대규모 복합 CPS 시스템에 대한 신속한 개발 및 각 산업의 스마트화 조기 달성 각 산업에서 가치 사슬 상에 존재하는 시스템들 간 연동을 통하여 가치사슬 통합을 조기에 달성하고 이를 통해 다양한 새로운 비즈니스 모델 및 산업 생태계 창출 경제적 파급효과 전 산업 분야에서 CPS 간의 통합 연동을 촉진할 수 있는 IoT 통신 및 연동 미들웨어 기반이 구축될 경우 ICT 기술의 산업 융합이 가속화되어 전 산업 분야에서 추가적 부가가치 창출이 가능 - CPS 기술을 이용하여 산업별 다양한 요구사항에 따라 최적의 자원을 배치하여 에너지 및 운영비용 절감을 통한 경제 발전 예상 - 안전성을 위하여 복수개의 시스템과 복수개의 OS를 사용하여 처리하던 기존 방식과 달리 고신뢰 듀얼 OS 기술을 활용하여 하나의 시스템에서 범용 및 실시간 기능을 동시에 제공하게 됨으로서 시스템 구축비용을 획기적으로 절감 SW 안정성에 대한 규제 강화로 후발 추격 국가의 고신뢰 OS 시장 진출을 막고 있는 선진국 시장 확보 가능 Korea Evaluation Institute of Industrial Technology 25

26 KEIT PD Issue Report PD ISSUE REPORT JULY 2015 VOL 컴퓨터 시스템의 오류 중 약 40%가 사람의 실수에 의한 오류임을 감안할 때, 발생 가능한 문제들의 조기 발견을 통하여 인적 자원, 비용관리 측면에서 파급 효과가 클 것으로 판단됨 - 시스템 SW 수준에서의 안전성 보장을 통하여 2020년 임베디드 SW 시장 10% 점유 시 4,158억 원의 시장 창출 및 6,653명의 고용 창출 기대 특히 제조업, 건설업 등의 기존 산업 및 운송 물류, 헬스케어 의료 분야에 큰 영향을 미칠 것으로 전망되며 전 세계 GDP의 46%에 해당 하는 산업 영역에서 직 간접적인 새로운 부가가치 창출이 가능할 것으로 예상 - 제조 생산 분야에 CPS 모델링 및 시뮬레이션 기술을 적용해 국내 제조업(전체 수출 중 97.8% 차지)의 경쟁력 향상 및 경제 발전에 이바지 - 세계 전망을 바탕으로 국내 GDP 비율을 적용할 경우 총 560조 원 규모의 GDP 창출 효과를 낼 것으로 판단됨 표 4 산업 인터넷적용 시 신 부가가치 창출 세계 산업 규모 (단위: 억 달러) 대상 부문 분야 유관산업 규모 개도국 선진국 비생산 부문 생산 부문 비생산 부문 생산 부문 운송 물류 2,200 헬스케어 의료 1,700 제조업 5,500 기타 생산업 5,300 운송 물류 2,600 헬스케어 의료 5,300 제조업 6,100 기타 생산업 3,600 합계 32,300 World Bank and General Electric, Industrial Internet: Pushing the Boundaries of Minds and Machines, 시사점 및 발전 방향(정책제안) 정책적 고려사항 CPS가 초연결사회의 미래지향적 시스템을 구현하기 위한 융합학문으로 자리매김함에 따라 우리나라도 적극적 투자를 통한 핵심 기술 확보가 필요한 상황 - 범부처 차원에서 제조업 혁신을 위한 산업별, 부문별 기술혁신 R&D 전략을 수립하고 이를 실천하기 위한 기술 로드맵이 필요 26 한국산업기술평가관리원

27 ISSUE 1 CPS 현황 분석 - 빠르게 변화하는 소비자 요구와 기술 혁신으로 전통적인 하드웨어 중심의 산업구조에서 지속적인 비즈니스 변혁이 가능한 소프트웨어 중심의 산업구조로 전환하기 위한 기술 개발 시급 다양한 기관 및 기업이 관련됨에 따라 효율적 의사소통 및 조율을 위하여 국내 CPS 기술의 컨트롤타워 및 혁신전문가 필요 - 산업생태계를 구성하는 혁신주체가 함께 참여하여 다양한 분야 및 사업간 연계를 통해 사회전반에 아이디어, 기술, 지식의 교류 및 활용기회 확대 - 센서 개발 및 확산, 회사 간의 시스템 공유 등 대기업과 중소기업 모두를 생태계로 편입하여 상생협력 조성 CPS 기초연구 및 그 성과를 산업, 공공분야에서 응용 실용화하기 위해 기존의 규제와 충돌할 수 있는 법과 제도 개선 필요 - 기존의 단일 산업, 서비스, 시스템으로는 더 이상 지속적인 성장과 발전이 어려운 현실을 감안하여 새로운 제품과 서비스의 출현을 지원할 수 있는 지원 체계 마련 - 전통적인 하드웨어 중심의 산업구조를 탈피하기 위하여 제어이론, 물리적 기계적 특성 등에 기반한 소프트웨어 기술을 강조하는 다학제적 종합교육 체계 필요 참고: 선진국 정책 사례 미국의 대통령 과학기술자문위원회(PCAST)는 국가 시스템 창조와 운용의 핵심 기술로서 CPS를 핵심 연구 분야로 선정하여 NSF에서 2006년부터 기금 운영 년 74개 5,900만 달러, 2010년 59개 3,240만 달러, 2011년 40개 2,780만 달러 등 2008년~2015년까지 181개 과제 12,500만 달러 지원 중 - PCAST는 2010년 Designing a Digital Future 라는 구호를 통해 CPS에 대한 연구 지속 및 확장 결정 (이유는 미국의 안보, 경쟁력 등 수많은 분야에 걸친 과학적 기술적 중요성이 매우 크기 때문에) 년 CPS에 대한 비전을 발표, 각 도메인(농업, 빌딩, 국방, 재난, 에너지, 헬스케어, 제조 및 산업, 사회 시스템, 교통)의 CPS 전략과 필요 기술 도출 및 구체화 - NSF는 CPS-VO(Virtual Organization)를 운영하며 정기적인 미팅을 통해 신규 사업을 상시 발굴하고 국가 차원의 적극적인 지원 수행 Korea Evaluation Institute of Industrial Technology 27

28 KEIT PD Issue Report PD ISSUE REPORT JULY 2015 VOL 15-7 표 5 CPS 선진국 사례 사업명 기간 내용 CPS-VO 2010.~2015. CPS 연구 개발 프로젝트 관리를 위한 가상 조직 구성 CyberMech 2011.~2015. Cyber-Mechanical System을 위한 런타임 환경 기술 개발 Medical CPS 2010.~2015. ActionWebs 2009.~2014. 의료기기 역시 여러 시스템이 집적된 형태로 사용되고 있어 이를 Medical CPS라 명명하고, 환자의 안전을 최우선적으로 고려한 프레임워크 기술 개발 ActionWebs란 고급 센서가 탑재된 임베디드 시스템들의 네트워크를 의미하며, 다양한 의사 결정과 협업이 일어날 수 있는 CPS 환경에 대한 연구 - NIST와 US Ignite는 Smart America Challenge( ~2014.6)라는 프로그램과 이를 기반으로 다양한 도메인 간 협업과 표준의 개발을 지원하기 위한 Global City Teams Challenge(GCTC)를 발족 - 미국 정부기관, 기업 및 대학을 포괄하는 다양한 파트너십이 구성되어 있으며, 실용적 CPS 응용을 보다 향상시키기 위한 테스트베드를 구축함 EU는 2007년부터 Frame Programme 7로서 CPS 및 임베디드 시스템에 70억 달러를 투자하였으며, Frame Programme 8(HORIZON 2020)을 통해 2020년까지 연구 추진 - CPS 및 임베디드 시스템 연구 프로그램인 아르테미스(Frame Programme 7 ARTEMIS10)에 2013년까지 총 27억 유로 투입 - 아르테미스 사업은 임베디드 시스템의 연장선에서 CPS의 전략적 중요성 인지 및 선도적 공고를 위한 EU 차원의 광범위한 연구 추진 표 6 ARTEMIS 주요 추진 과제 사업명 기간 내용 ALMARVI 2014.~2017. 최첨단 이미지/비디오 처리 능력을 요구하는 사회적 변화 추세에 부응하기 위한 사업 DEWI 2014.~2017. EMC ~2017. R5-COP 2014.~2017. 세계 임베디드 무선 시스템과 스마트 모바일 환경에서 유럽이 차지하고 있는 선도적 입지를 강화시키기 위한 사업 임베디드 시스템은 메카트로닉스 제품의 생산 비용을 낮추고 시스템 간 커뮤니케이션 기능을 향상시켜 정보화 사회의 발전에 크게 이바지. EMC2 프로젝트는 보다 혁신적이고, 지속가능하며, 서비스 지향적인 아키텍처 구성을 통해 유럽 임베디드 시스템 산업의 입지를 강화하는 사업 유럽의 제조업 분야는 제품의 다양화 및 생산비용 절감에 대한 지속적인 요구에 직면. R5- COP 프로젝트는 이러한 요구에 발맞춰 보다 향상된 자동화 및 로보틱스에 초점 초연결 사회 도래와 사이버물리시스템, NIA, 한국산업기술평가관리원

29 ISSUE 1 CPS 현황 분석 참고: 국내 CPS R&D 과제 리스트 서울대학교, CPS(Cyber-Physical System)를 위한 콤포넌트 기반 설계이론 및 제어커널 개발 (2010.~2015.) - CPS의 설계와 검증을 용이하게 하기 위해서 하드웨어 자원의 콤포넌트화를 위한 이론 및 커널 레벨에서 하드웨어 자원 콤포넌트화를 제공하는 기술을 개발 DGIST, 실시간 자율 복원 사이버 물리 시스템 기초 연구(고신뢰 CPS연구센터) (2012.~2022.) - 고신뢰성을 요구하는 CPS도메인에서 악의적 공격에 대응할 수 있는 실시간 자율 복원 CPS 기술 한국전자통신연구원, 고신뢰 자율제어 SW를 위한 CPS 핵심 기술 개발 (2010.~2015.) - 고신뢰 자율제어 시스템의 신뢰성을 보장하기 위한 CPS 핵심 원천 기술로 모델링/시뮬레이션 기술 및 연동 통신 미들웨어를 개발 한국전자통신연구원, CPPS 구현을 위한 생산설비 연동 미들웨어 기술 개발 (2014.~2016.) - 기존에 사용되는 산업통신을 수용하고 상위 연동 미들웨어와의 인터페이스를 제공하여 제조산업 CPS인 CPPS(Cyber-Physical Production System)에 적용 가능한 CPPS 연동 미들웨어 게이트웨이 개발 - 제조 CPS 추진 시 소요 표준화 항목의 도출 및 기존 표준 활용과 신규 제정 표준화 항목의 식별을 위한 표준화 프레임워크 개발 한국전자통신연구원, 초소형 고신뢰(99.999%) OS와 고성능 멀티코어 OS를 동시 실행하는 듀얼 운영체제 원천 기술 개발 (2012.~2017.) - 최신 멀티코어 기반 시스템 반도체 프로세서의 진보된 기능을 기반으로 높은 신뢰성을 만족하는 실시간 OS와 풍부한 인프라를 지원하는 범용 OS를 동시에 지원 한국전자통신연구원, 오류 없는 시스템 통합을 위한 안전우선 분산 모듈형 SW 플랫폼 (2014.~2017.) - 신뢰성 및 안전성 확보를 위해 SW 오류 발생 시 시스템 전체로 전이되지 않는 분할형 커널 구조를 기반으로 하는 고신뢰 OS 기술을 개발 Korea Evaluation Institute of Industrial Technology 29

30 KEIT PD Issue Report PD ISSUE REPORT JULY 2015 VOL 15-7 (참고자료) 1. 초연결사회 도래와 사이버물리시스템(CPS), , 한국정보화진흥원 2. 스마트한 신세계로의 초대, 사이버물리시스템 : Cyber-Physical Systems(CPS) for the Smart New World, , 한국방송통신전파진흥원 3. Cyber-Physical Systems, Internet of Things and Smart Cities, Sokwoo Rhee, NIST 4. 미래 제조산업 경쟁력 향상을 위한 한국형 스마트팩토리 기술, 전인걸, 강성주, 전재호, 이수형, 임채덕, 임베디드 소프트웨어 기술동향, 김원태 등 (2010) : CPS 기술 동향, 정보통신산업진흥원, 김원태; 전인걸; 이수형; 박승민, 주간기술동향 통권 1455호 , 포커스 6. 4차 산업혁명이 시작됐다 기계가 소통하는 사이버물리시스템 주목하라, 박형근, DBR 2014 No. 166, P.52~59 7. Qplus/Esto-AIR: DO-178B Level A 인증 ARINC 653 지원 실시간 OS 및 개발 도구, 김태호, 손동환, 신창민, 박사천, 임동혁, 이화영, 김병호, 임채덕, , 정보과학회지 8. Integrated research agenda : Cyber-Physical Systems(agendaCPS), acatech (National academy of science and engineering), From Machine-to-Machine Communications towards Cyber-Physical Systems, Jiafu Wan, Min Chen, ComSIS Vol. 10, No. 3, Jun [국내외 주요 기술개발 현황] 연구기관명 프로젝트명 개요 연구기간 한국전자통신연구원 고신뢰 자율제어 SW를 위한 CPS 핵심 기술 개발 자율제어 시스템의 신뢰성을 보장하기 위한 CPS 핵심 원천 기술 개발 ~ 한국전자통신연구원 사이버-물리 생산시스템 구현을 위한 생산설비 연동 미들웨어 개발 제조 분야 CPS 시스템인 CPPS(Cyber Physical Production System) 구현 시 요구되는 연동 미들웨어 및 표준화 프레임워크 개발 ~ 한국전자통신연구원 초소형 고신뢰 (99.999%) OS와 고성능 멀티코어 OS를 동시 실행하는 듀얼 운영체제 원천 기술 개발 실시간 OS와 범용 OS를 동시에 지원하여, 고신뢰와 고성능을 동시에 확보하는 OS 기술 개발 ~ 한국전자통신연구원 오류 없는 시스템 통합을 위한 안전우선 분산 모듈형 SW 플랫폼 오류 감지 및 복구를 지원하는 신뢰성 있는 OS 기술 개발 ~ 서울대학교 글로벌 제품개발 프로젝트 관리를 위한 프로세스 모델링 및 최적화 방법론 글로벌 제품개발을 위한 개발구조에 대한 이해와 개발기간을 단축시키기 위한 최적화 방법론에 대한 기술 ~ 서울대학교 CPS(Cyber-Physical System)를 위한 콤포넌트 기반 설계이론 및 제어커널 개발 커널 레벨에서 하드웨어 자원 콤포넌트화를 제공하는 기술을 개발 ~ 한국산업기술평가관리원

31 ISSUE 1 CPS 현황 분석 연구기관명 프로젝트명 개요 연구기간 DGIST 실시간 자율 복원 사이버 물리 시스템 기초 연구 고신뢰성을 요구하는 CPS도메인에서 악의적 공격에 대응할 수 있는 실시간 자율 복원 CPS 기술 ~ The Bremen Institute of Industrial Technology & Bremen University CyProS 스마트공장의 CPS 운용방식과 도구 개발 ~ Fraunhofer IAO KapaflexCy CPS를 활용한 유연한 생산시스템 구축 ~ Korea Evaluation Institute of Industrial Technology 31

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33 IFA 2013 내시경 및 IBC 2013으로 의료기기 기술 본 및 ICT융ㆍ복합 산업동향 동향 l저자l 허 이규택 영 PD PD / KEIT / 의료기기 임베디드SW PD실 PD실 도정회 수석 / KEIT 의료기기 PD실 김광기 박사 / 국립암센터 SUMMARY 목적 내시경 목적의료기기의 산업적 특징, 시장 및 기술동향을 살펴보고, 내시경 의료기기 산업의 발전을 위한 기술 및 정책적 시사점을 제시하고자 함 유럽 최대 전시회인 IFA 2013(베를린)과 방송관련 전시회 IBC 2013(암스테르담)을 참관하고 임베디드SW 관련 주요현황 기술 및 도메인별 산업 현황 파악 의료 목적의 치료 및 진단기기로서 내시경 의료기기는 사용 범위가 소화기 분야의 필요한 의료기기로서 향후 선진국형 질병확산으로 사용성 및 발전이 높아질 것으로 판단함 내시경의료기기는 신체의 소화기 내부를 살펴보기 위한 의료기구로서 일반적으로 사용되는 종류로는 기관지경, 식도경, 위경, 십이지장경, 대장내시경, 방광경, 복강경등이 있음 시사점 및 정책제안 선진기술의 조기 개발과 국산화를 위한 정부의 지원을 바탕으로 산학연이 공동으로 핵심부품을 개발하는 노력이 필요함 국내 기 축전된 기술을 바탕으로 전문기관, 기업들의 공동협업으로 선택과 집중적인 투자전략이 시급히 필요한 부분임 내시경 의료기기의 지속적인 기술 개발로 수입대체 효과, 중소기업 육성효과 및 고용창출 효과를 기대됨

34 KEIT PD Issue Report PD ISSUE REPORT JULY 2015 VOL 경성내시경 (복강경) 개요 복부 측면에 작은 구멍을 내고 공기를 넣어 관찰하기 쉽게 부풀어 오르게 한 후 복강 내부를 바라보면서 검사 및 수술, 조직을 채취하게 되며, 복강경은 시야 확보뿐만 아니라 수술기구를 넣을 때에도 사용됨 산업전망 미국의 경우 전체 복강경 수술 장비 시장의 규모는 2007년 백만 달러 정도임. 시각화 관련, 수술 부위 접근법 관련, 절개 관련 시장이 각각 전체 수익의 12.4%, 44.1%, 43.15%를 차지함 (출처: Frost & Sullivan) 2009년, 미국의 복강경 수술 시장은 48.8백만 달러의 수익을 보이는데 이는 2008년에 비해 4.7% 증가한 수치임 복강경 관련 수익은 2016년까지 66.2백만 달러에 이를 것으로 추산되며 이는 2009년부터 2016년까지 연평균 성장률이 3.9%이 될 것임을 의미함 14,000 12,000 Revenues Units(Million) 10,000 8,000 6,000 4, Revenues ($ Million) 2,000 0 Units 그림 1 미국 복강경 시장추세 ( ) 출처: Frost & Sullivan (2010) 34 한국산업기술평가관리원

35 ISSUE 2 내시경 의료기기 기술 및 산업동향 그림 2 기존 사용되는 복강경 구조와 홉킨스 방식 복강경 구조 비교 출처: 기술동향 과거 복강경 수술의 역사는 진단적 이용이 주종을 이루었으며, 진단적 이용의 시대는 20세기 초반이며 내시경의 등장은 괄목할만한 발전을 이루었음 George Kelling은 최초로 내시경을 이용하여 복강 내를 관찰하였으며 H C. Jacobaceus는 복강경이라는 용어를 처음 사용하였고 인체 내 복강, 흉강, 심장의 관찰을 기술하였고 이 시기에는 거울을 이용하기도 하고 날카로운 투관침 및 조잡한 공기 주입기구 등을 사용하였음 1929년 독일의 H. Kalt는 두 개의 투관침 방법을 이용하여 간, 담도질환을 진단하였고 1933년부터 1987년 사이는 치료적 이용시대라고 할 수 있는 시기로서 전기 소작기, 봉합기구, 미세가위, 각종 복강경용 겸자 등이 개발되어 난관 결찰술을 비롯한 여러 수술에 사용되었음 1938년 J. Veress에 의한 스프링이 달린 주사바늘을 이용한 기복용 기구와 1950년대에 H.Hopkins가 개발한 결합렌즈(rod lens)는 복강경 수술의 초석이 되었다고 할 수 있음. 이러한 발전을 바탕으로 1982년 Kiel에 의한 복강경하 충수돌기 절제술이 시작되었음 2004년 미국에서 대장암에 대한 복강경 수술의 다기관 임상시험 결과가 New England Journal of Medicine에 발표되고 학회 차원에서 복강경 수술을 공식적인 표준 수술로 인정하면서 이전까지 5%를 차지한 미국 내 대장암 수술에서의 복강경 수술 비율이 이후 50%까지 획기적으로 증가되고 있음 복강경은 두가지 종류의 복강경 종류가 있는데(그림2), 스코프에 일반적인 복강경 카메라와 Rod lens라고 불리는 긴 사이즈의 렌즈를 적은 공기층을 이용하여 만들어진 홉킨스 로드렌즈 시스템이 있으며, 점차적으로 광 투과 이미지 해상도가 많이 개선 되었음 Korea Evaluation Institute of Industrial Technology 35

36 KEIT PD Issue Report PD ISSUE REPORT JULY 2015 VOL 15-7 그림 3 경성경 내부 구성(Hopkins Rod lens Telescope) (9) 그림 4 3차원 복강경 시스템 출처 썸텍(좌) 올림프스(우) 출처: 각 회사 홈페이지 경성내시경은 수십개의 로드렌즈를 이용하는 릴레이 시스템(relay system)으로 내시경 선단의 시야각은 각각 0, 35, 45, 70 이며, 직경은 용도에 따라 2.7mm, 4mm, 10mm 종류가 있음 (그림4) 3차원 내시경 영상 시스템: 2차원 수술에 의한 수술은 수술 부위에 깊이 감이 없고, 수술 부위에 대한 영상과 시술자 손의 좌표를 적응시키는 어려움이 있었으나, 최근 이를 해결할 수 있는 3차원 복강경에 대한 기술이 확보되었음 36 한국산업기술평가관리원

37 ISSUE 2 내시경 의료기기 기술 및 산업동향 그림 5 복강경 수술에 사용되는 도구들 출처: 표 1 복강경 시스템 주요 생산업체 업체명(국적) 생산품목과 주요 특징 Olympus(일본) 내시경(결장경, 위경, 십이지장경) 수술기구부 영상처리장치 3D 복강경 시스템 개발 시제품 Circon ACMI(미국) Richard Wolf(독일) Karl Storz(독일) Stryker(미국) Pentax(일본) Schoelly(독일) Intuitive Surgical(미국) 내시경(비뇨기과, 부인과) 복강경 /Diameter 5 mm/viewing Direction 0, 30,45,70 수술기구부 영상처리장치 내시경 / 복강경: /35 ~ " 의료용 칼라 모니터 복강경 로봇 매니퓰레이터 영상처리장치 3D 복강경 시스템 복강경 /3-Chip 카메라 광원 3D 복강경 시스템 복강경 3-Chip 카메라, 1-Chip 카메라 영상처리장치 내시경 수술기구부 의료용 모니터 /영상처리장치 복강경 Diameter 10 / 11 mm Viewing Direction 0º as wide angle version CCD 카메라 3D 복강경 로봇 수술 시스템 : 3D복강경, 3D영상처리장치, 매니퓰레이터, 수술조정부, 모니터 뷰파인더로 시스템 구성 출처: 각 회사 홈페이지 자료 Korea Evaluation Institute of Industrial Technology 37

38 KEIT PD Issue Report PD ISSUE REPORT JULY 2015 VOL 연성내시경 개요 내시경 검사란 카메라와 불빛이 달린 유연한 관을 장 안에 삽입하여 기체 또는 액체로 내강을 부풀게 하면서 들여다보는 검사법 임 의사가 직접 출혈 부위와 병변의 표면을 관찰하고 조직 상태를 파악하므로 가장 정확하게 진단을 내릴 수 있으며 병변을 발견하면 즉시 제거가 가능하고 조직검사도 동시에 가능함 산업전망 세계 내시경 시장은 2011년 32.9억 달러에서 2015년에는 38.7억 달러로 연평균 4.1%의 성장을 할 것으로 전망되고 있음 세부적으로 살펴보면 2011년도 기준, 연성내시경이 내시경 시장의 77.4%를 차지하고 있으며, 일회용 내시경인 캡슐 내시경은 5.2% 정도인데, 2015년에는 연성내시경의 세부 시장 점유율이 0.5%가 감소한 반면, 일회용 내시경은 1.1%가 증가되어 6.3%의 시장을 형성하였음 국내 내시경 시장은 2012년 현재 약 330억 원의 시장을 형성하고 있으며, 2015년까지 연평균 4.9%의 성장으로 약 430억 원까지 확대될 것으로 전망됨 국내 시장의 내시경은 96% 정도가 수입 제품이며, 국내 제품의 경우 코(코인경). 귀(검이경), 목구멍(인두경), 후두(후두경) 등 체내 삽입 정도가 낮아 비교적 위험성이 낮고 기술적으로 간단한 제품들로 이루어져 있음 일회용 내시경의 경우 국내 제품은 인트로메딕의 캡슐내시경과 연성내시경 제품인 상부위장관용 일회용 내시경이 유일하며, (주) 현주인테크에서의 제품화가 적극 적으로 준비중에 있음(5) 최근 소니의 영상기술과 올림프스의 의료기기 기술을 접목시켜 고성능 내시경 시스템을 개발하기 위해 양사가 함께 '소니 올림프스 메디칼 솔루션즈'를 설립하였는데, 구체적으로는 내시경을 포함한 의료기기 매출을 2020년까지 700억 엔으로 확대한다는 계획을 발표한바 있음(7) 38 한국산업기술평가관리원

39 ISSUE 2 내시경 의료기기 기술 및 산업동향 BSC Others Karlstorz 5% 3% 2% Fujifilm 8% Hoya Corporation 15% Olympus 68% 그림 6 연성 내시경 시장의 회사별 점유율 출처: Asia pacific endoscopes market share by key players 2011 표 2 의료영상진단기 중 내시경 시장 규모 2011년 시장규모 및 2016년 시장규모 예상 1. 복강경 내시경 부문 2. 비뇨기과 내시경 부문 3. 소화관 내시경 부문 4. 관절경 내시경 부문 5. 이비인후과 내시경 부문 6. 산부인과 내시경 부문 7. 신경 내시경 부분 8. 기타 내시경 부문 2011년 시장 규모는 미화 68억 달러에 이르고, 2016년까지 복합연간성장률(CAGR) 9.2%로 확대되어 미화 106억 달러에 도달할 것으로 예측 2011년 미화 41억 달러에 이르고, 2016년까지 복합연간성장률(CAGR) 3.5%로 확대되어 미화 약 49억 달러에 도달할 것으로 예측 2011년 미화 37억 달러에 이르고, 2016년까지 복합연간성장률(CAGR) 5.7%로 확대되어 미화 약 49억 달러에 도달할 것으로 예측 미화 32억 달러에 이르고, 2016년까지 복합연간성장률(CAGR) 9.1%로 확대되어 미화 약 50억 달러에 도달할 것으로 예측 2011년 미화 24억 달러에 이르고, 2016년까지 복합연간성장률(CAGR) 5.7%로 확대되어 미화 약 32억 달러에 도달할 것으로 예측 2011년 미화 13억 달러에 이르고, 2016년까지 복합연간성장률(CAGR) 3.4%로 확대되어 미화 약 15억 달러에 도달할 것으로 예측 2011년 미화 14억 달러에 이르고, 2016년까지 복합연간성장률(CAGR) 3.7%로 확대되어 미화 약 17억 달러에 도달할 것으로 예측 2011년 미화 18억 달러에 이르고, 2016년까지 복합연간성장률(CAGR) 1.4%로 확대되어 미화 약 19억 달러에 도달할 것으로 예측 출처: 뉴스와이어 기사, BBC Research 사 Endoscopy Device: Applications and Global Markets- 내시경 검사기기: 용도와 세계 시장 보고서 (6) Korea Evaluation Institute of Industrial Technology 39

40 KEIT PD Issue Report PD ISSUE REPORT JULY 2015 VOL 15-7 의료기기 중에서도 내시경은 세계적으로 매년 꾸준히 성장하는 미래성장 분야로 꼽히는 분야임. 올림푸스가 세계시장의 70%를 점유하고 있는 소화기 내시경의 세계시장 규모는 약3,000억 엔 정도이며 앞으로 매년 9%이상 성장할 것으로 보는 유망분야 중 하나임. 한편 외과용 내시경은 주변기기를 포함한 세계시장 규모는 2020년에 2012년 대비 50% 증가한 3,300억 엔에 이를 것으로 전망하고 있음(7) 표 3 의료용 내시경 생산업체 주요제품 현황 업체 Olympus(일본) Fujinon(일본) 생산제품 - 연성내시경: 대장경, 위경, 십이지장경, 결장경, 담낭경 등. 초음파내시경 캡슐내시경 - 연성내시경: 대장경, 위경, 십이지장경 등/ 초음파내시경 Pentax(일본) - 연성내시경: 대장경, 십이지장경 등. Karl Storz(독일) - 경성내시경: 대장경, 위경, 기관지경 등. Richard Wolf(독일) Smith & Nephew(미국) Given Imaging(이스라엘) - 연성내시경: 요관경, 기관기경 - 경성내시경: 복강경, 관절 - 경성내시경: 복강경, 관절경 - 캡슐내시경 출처: 각 회사 홈페이지 산업동향 Schindler는 경성내시경에 이어서 1932년에 반연성 내시경을 개발하였고, 1952년에 일본의 Uji는 위카메라를 만들었으며, 내시경과는 반대로 위카메라는 환자가 스스로 삼키는 소형 카메라로 일본에서만 사용되었고 서양에는 보급되지 못하였음 1954년 Nature에 연성의 초자섬유다발을 통해서 화상 전달이 가능하였고 1957년 Hirschowitz는 처음으로 섬유광학 내시경을 개발하여 십이지장 궤양을 내시경으로 진단하였음 1960년부터 ACMI 회사에서 내시경이 상품화되어 시판되기 시작하였으나 부피가 커서 십이지장을 관찰하기에는 부적합하다는 평가를 받았었고 이후 흡입, 송기, 송수 장치가 부착되고 선단이 180도까지 굴곡되는 등 성능 면에서 급속한 발전이 이루어졌음 미국의 Welch Allyn 회사는 charge-coupled device (CCD)를 최초로 개발하여 섬유광학 이미지를 TV 화상으로 띄우는 데 성공하였고 비디오 내시경으로 처음 소개 되었음 Classen은 전자내시경으로 명명하였고 이후 본 용어가 일반적으로 사용되고 있으며, 일본의 내시경 회사에서 신속히 채택되어 현재와 같은 고품질의 전자내시경으로 발전하였음(2) 40 한국산업기술평가관리원

41 ISSUE 2 내시경 의료기기 기술 및 산업동향 그림 7 올림프스 내시경 출처: 올림프스 홈페이지 내시경 구조 내시경 바디 및 삽입관, 영상 프로세서, 광원으로 구성되며 생검을 위한 기구와 모니터 등이 부가적으로 필요함 - 내시경 바디 및 삽입관 : 내시경 바디는 사람의 몸에 삽입되는 삽입관을 제어하는 부분으로 삽입관의 방향 제어, 공기 및 물의 흐름을 제어, 생검용 기구의 삽입부 등으로 이루어 짐 - 영상 프로세서 : 내시경 삽입관에 장착된 카메라 센서가 보내는 비디오 신호를 처리하는 부분으로 이 비디오 신호를 모니터로 보내거나 정지 영상을 획득하는 등의 기능을 처리함 - 광원 : 광원장치에서 송출하는 조명은 내시경 바디 및 삽입관에 분포 설치되어 있는 라이트 파이버를 통하여 환부를 밝혀주는 역할을 함 국내 기술동향으로는 최근 국내의 높은 전자기술을 바탕으로 한 3D 내시경, 캡슐 내시경, 마이크로 내시경 등의 특수 내시경 연구 개발이 진행되고는 있으나, 가장 널리 쓰이고 있는 연성전자 내시경은 전량 수입에 의존하는 상황임 Korea Evaluation Institute of Industrial Technology 41

42 KEIT PD Issue Report PD ISSUE REPORT JULY 2015 VOL 15-7 그림 8 Colonoscope: components and controls (4) 그림 9 Schematic representation of a typical Colonoscope air, water, and suction system (4) 42 한국산업기술평가관리원

43 ISSUE 2 내시경 의료기기 기술 및 산업동향 그림 10 Colonoscope distal tip (4) 그림 11 Insertion tube: internal components and construction (4) 해외 기술동향으로는 융복합화의 활성화를 통해 내시경용 초음파, 공초점 현미 내시경, 형광 내시경 등의 다양한 영상화 기술을 기반으로 한 내시경 접합 광학적 생검 기술 개발이 진행되고 있고 OCT 내시 현미경 기술은 현재 소화기 내시경용으로 출시되어 소규모 초기 시장을 형성하고 있음 국내는 최고 기술 수준을 보유한 국가(일본, 미국, 독일) 대비 국내 기술 수준은 약 70% 정도로 아직 초기 단계에 있으나, 기존에 확보된 전자기술 등을 기반으로 빠르게 성장하고 있음 Korea Evaluation Institute of Industrial Technology 43

44 KEIT PD Issue Report PD ISSUE REPORT JULY 2015 VOL 15-7 특허 및 표준화 동향으로 의료용 내시경 분야에는 일본 국적 기업의 특허 출원이 가장 강세(전체 출원의 80%)를 보이며, 한국 국적의 출원은 1% 가량에 그치고 있음. 의료용 내시경 특허 출원은 꾸준히 증가하다가 2007년 이후 다소 둔화되었으나 2009년 이후의 미공개 특허가 다수 존재하고 있는 것으로 보임(5) 국내 산업계 및 연구소에서는 정부의 지원을 받아 연성 내시경의 기본 기능 및 부품을 개발하거나 특수 시장을 위한 일회용 내시경 등에 중점을 두어 개발을 하고 있음 국내에서는 경성 내시경을 공급하는 엠지비엔도스코피는 연성내시경 부품을 개발하고 있으며, 입체내시경과 일회용 내시경의 상품화를 준비하고 있음 그림 12 국산 내시경 시스템의 예 출처: (주)엠지비엔도스코우프 제공 내시경의 핵심 부품은 삽입관 끝 단에 들어가는 CCD 카메라 센서임. 내시경의 국산화를 위해서는 이 부품의 기술확보가 가장 중요한 과제 임 중국에도 내시경을 공급하는 Aohua 등의 회사가 있으나 영상의 질이 일본 회사 제품 보다는 상대적으로 떨어지는네 그 이유로는 CCD 센서의 기술 차이임 44 한국산업기술평가관리원

45 ISSUE 2 내시경 의료기기 기술 및 산업동향 카메라 소자를 일본으로부터 공급 받기는 어려운 상황이므로 국산 내시경의 성공 여부는 CCD 를 대체할 수 있는 부품과 기술을 확보하는 것이 선결 과제임 국산 내시경 입장에서는 핸드폰 등에 들어가는 고성능의 CMOS 이미지 센서가 유일한 대안이며 성능적으로도 CCD 센서를 대체할 수 있는 것으로 평가되고 있음 % 16.2% 3.3% 7.2% 8.2% 8.4% 9.4% 33.0% 10.3% NBI NOTES Pill Cam Technolgy PACS Mucosal Ablation Therapy Chromoendoscopy Other 2.3% 6.5% 7.4% 7.0% 11.9% 9.4% 39.3% NBI NOTES Pill Cam Technolgy PACS Mucosal Ablation Therapy Chromoendoscopy Other 그림 13 내시경 적용 기술의 현황 (9) 일본의 올림프스, 후지논, 펜탁스가 주도해온 내시경 시장은 앞으로 이와같은 기술을 갖춘 회사들이 시장을 주도할 것으로 예상됨. 그러나 기존 시장을 점유하고 있는 이 회사들이 신기술의 적용도 주도적으로 이끌고 있어 당분간 시장의 재편은 크게 없을 것을 예상 됨 3. 캡슐내시경 개요 캡슐내시경은 알약 모양의 캡슐을 입으로 삼켜 식도, 소장 등의 건강상태를 촬영하고 이 영상을 분석 판독하여 소화기 질환 진단에 이용하는 의료기기로 일반 내시경 검사 시 불편함이 많은 소장질환 진단에 주로 사용됨 산업전망 2013년 세계 캡슐내시경 시장 규모는 약 1.8억 달러로 추정되며, 향후 연평균 4.2%로 성장하여 2020년에는 2.4억 달러 규모의 시장으로 성장할 것으로 전망됨 Korea Evaluation Institute of Industrial Technology 45

46 KEIT PD Issue Report PD ISSUE REPORT JULY 2015 VOL 15-7 캡슐내시경은 전체 내시경시장의 약 4%를 차지하며, 캡슐내시경 시장의 도입기임을 감안해볼 때 장기적으로 내시경 영역의 상당 부분을 대체할 수 있을 것으로 예상됨 현재 캡슐내시경은 소장 질환의 진단에 국한적으로 사용되고 있으나 대장 질환으로 사용 범위가 확대되고 있으며 향후 성장 가능성이 높을 것으로 전망되고 있음 세계 대장내시경 시장규모는 '13년 약 5.1억 달러(출처: Transparency Market Research)로, 캡슐형 내시경의 약 3배 수준 (8)으로 예상됨 2012년 기준 세계 캡슐내시경 시장은 Given Imaging*이 전체 시장의 76%를 점유하고 있으며, 그 뒤를 Olympus(14%), Chongqing Jinshan(5%), IntroMedic(5%) 등이 차지하고 있음 표 4 세계 캡슐내시경 시장 규모 예측( ) (단위: 백만달러) CAGR 시장규모 출처: Medical Equipment Market Size & Growth - General Surgery[Capsule Endoscope System] Market, Global , USD Constant Millions, Global Data 표 5 캡슐내시경 주요 기업 매출액 현황, (단위:백만달러) Company CAGR Given Imaging Olympus Chongqing Jinshan IntroMedic Others 총계 출처: Medical Equipment Market Size & Growth - General Surgery[Capsule Endoscope System] Company Share By Revenue, Global , USD Constant Millions, Global Data 46 한국산업기술평가관리원

47 ISSUE 2 내시경 의료기기 기술 및 산업동향 기술동향 캡슐내시경은 영상 획득 및 송신 기능을 하는 캡슐, 획득한 영상 신호를 수신 저장하는 수신기, 저장된 영상을 분석 판독하는데 사용하는 영상처리부(소프트웨어)로 구성됨 캡슐은 직경 9~11 mm, 길이 24~26 mm인 원통형으로 생체적합성 및 ph 저항성 물질로 된 케이스로 둘러싸여 있으며, 영상을 획득하는 렌즈가 있는 광학돔, 어두운 장 내부를 비춰줄 발광다이오드, CMOS 또는 CCD 영상기와 배터리 및 영상신호를 수신기로 전송하는 송신기(transmitter) 등으로 구성되어 있음 표 6 캡슐내시경 시스템의 장단점 장점 단점 캡슐을 쉽게 삼킬 수 있음 시술동안에 마취제 투여 및 고통이 없음 시술 후 별도의 휴식과 입원이 필요 없음 시술이 완료될 때 까지 8시간 정도 소요 마시거나 먹을 수 없음 내시경을 배설할 때 불편할 수 있음 표 7 캡슐내시경의 하드웨어 비교 소장 내시경 항목 기본 이미징 SB/SB2 올림푸스 EndoCapsule CJST OMOM 인트로메딕 MiroCam 크기(D L) 11 26mm 11 26mm mm 11 24mm 무게 3.45g 3.8g <6g 3.4g 해상도 N/A , 프레임 촬영 속도 2 fps 2 fps 2 fps (1 fps, 0.5 fps) 3 fps 동작 시간 8 hr 8 hr 8 hr 11 hr Fiel of View 140 / 통신 기술 RF RF RF HBC Real Time Viewer No/Yes Yes Yes Yes 출처: 캡슐내시경 국내의 시장분석, KHIDI Brief, 2014 수신기는 자료기록기, 센서, 배터리팩으로 구성되어 있으며, 장관 내 캡슐에서 촬영한 영상을 송신기를 통해 실시간 전송시키면 몸에 부착된 센서가 영상신호를 받아 자료기록기에 저장됨 (8) Korea Evaluation Institute of Industrial Technology 47

48 KEIT PD Issue Report PD ISSUE REPORT JULY 2015 VOL 15-7 영상처리부(소프트웨어)는 자료기록기에 저장된 영상을 소프트웨어 프로그램으로 분석 판독 하는 부분으로, 장관 내 위치 추적기능, 확대기능, 연속영상 보기 등 새로운 기능이 지속적으로 추가되고 있음 캡슐의 소재는 소화관 내에서 부식되지 않으며 인체에 무해한 재질로 만들어지는데 캡슐은 초당 수십장의 정지 영상을 촬영하며 환자 허리 등 몸에 소지한 수신장치에 데이터를 송신하게됨 캡슐은 상용화된 제품마다 편차가 있지만 보통 시간 이상 몸속의 소화관 내 영상을 촬영하며 5만장 이상의 정지영상을 송신하며, 캡슐의 렌즈(lens)는 가능한 넓은 광각을 갖는것이 좋으며 최소 140도 이상으로 구현되고 있음 캡슐 내시경은 첫 상용화는 2000년도에 이스라엘의 기븐이미징(Given Imaging)사의 M2ATM이었고, 이후 기븐이미징은 소장용 PillCamTM SB 캡슐내시경을 출시시켰으며, 2001년 FDA 승인을 거쳐 현재 전세계 80~90%의 시장 점유율을 차지하고 있음 일본의 올림프스 (Olympus)는 2005년 EndoCapsule을 출시하였고, 앞선 광학 기술을 바탕으로CCD(Charge-Coupled Device) 센서를 사용하여 영상의 밝은 시야를 확보하였음 중국의 CJST(Chongqing Jinshan Science and Technology)는 2004년 OMOM을 개발하였으며, CJST는 중국의 국영기업으로 캡슐로봇, ph 캡슐 등 다양한 종류의 캡슐 내시경 개발 투자를 진행하고 있으며, 2005년 중국 FDA(SFDA) 승인을 획득하였음 캡슐내시경은 크게 6가지 정도의 기능이 요구되는데, 광학계(optical parts), 이미지 센서(image sensors), 통신 시스템(communication system), 전력 시스템 또는 배터리(power and battery), 수술 도구(surgical tools), 그리고 구동장치(locomotion device)가 있음(11) 그림 14 캡슐구성요소 1: 광학 돔 (dome), 2: 렌즈 홀더, 3: 렌즈, 4:LED, 5: 이미지 센서, 6: 배터리, 7:ASIC, 8: 안테나로 구성됨 출처: 48 한국산업기술평가관리원

49 ISSUE 2 내시경 의료기기 기술 및 산업동향 (a) (b) (c) (d) 그림 15 상용화중인 캡슐내시경의 종류 (a) PillCam (b) EndoCapsule (c) OMOM (d) MiroCam (11) (참고자료) 1. 두산백과 2. 대한소화기내시경학회지 2004; 29(Suppl. 1): 의학강좌 김응국, 2008,: Colonoscopy principles and practices, Jerome D. Waye, Douglas K. Rex & Christopher B. Williams, Blackwell publishing 5. KISTI MARKET REPORT 2013;3(10);15-18," 일회용 내시경, 산업시장 분석실 김유일 6. 뉴스와이어 기사 7. 일본지직리포트_일본시장,"일본의 의료기기 시장분석", 8. KHIDI Brief, 보건산업진흥원 " 캡슐내시경 국내외 시장 분석", 의료기기 산업지원실, "의료용 내시경 영상 시스템의 기술현황과 전망" Proceeding of KIEE 48(8),27-32, "수술용 봉합장치 및 복강경 수술장비 시장", 2012 보건산업기술이전센터 시장정보 Report8, 한국통신학회논문지 "캡슐내시경의 기술적 특징과 동향" 2012; 37C(04) Korea Evaluation Institute of Industrial Technology 49

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51 무인항공기 (Drone) 기술동향과 산업전망 SUMMARY l저자l 한상철 PD / KEIT 산업융합 PD실 장종찬 책임 / KEIT 산업융합 PD실 이성일 과장 / 한국항공우주산업진흥협회 목적 무인항공기는 초기 군수분야에서의 활용에서 항공기술과 정보통신기술의 융합적 특성을 바탕으로 민수분야를 포함한 다양한 활용성으로 무인항공기 시스템으로 발전 주요현황 군수분야에서 초기 표적기 및 정찰용도로 활용에서 발전되어 대지상공격 및 고고도 정찰임무 등 다양한 분야에서 활용이 진전 민수분야에서 방송 및 감시, 농업 등의 활용을 넘어 택배배송 및 개인용도 등 활용분야의 확대가 급신장 중 무인시스템을 활용하기 위한 각종 S/W, Sensor, 비행제어 등의 항공기술과 정보통신기술의 융합을 바탕으로 관련 기술의 제품화가 매우 다양한 루트로 진전 시사점 및 정책제언 무인기 연관기술의 발전과 더불어 관련 시스템을 총체적인 시각에서 조망할 수 있는 무인기 생태계 조성을 뒷받침 할 수 있는 통합적인 인프라 구축 시급 무인기 산업을 단순히 항공기 분야뿐만이 아닌 연관 기술 및 통신망 등 다양하게 묶을 수 있는 운용시스템 전반의 패키지화 및 신규 서비스 창출로 글로벌 시장개척 필요성 제기

52 KEIT PD Issue Report PD ISSUE REPORT JULY 2015 VOL 무인항공기 개요 무인항공기의 역사 무인항공기는 고정익 또는 회전익 항공기와 유사한 형태로 제작된 무인 비행체를 지칭하는 것으로, 용어상으로 ICAO(국제민간항공기구)에서는 UAV (Unmanned Aerial Vehicle), FAA(미 연방항공청)에서는 UA(Unmanned Aircraft)라는 명칭을 사용하고 있으며 일반적으로 Drone도 많이 쓰이고 있음 - 무인기와 RC(Remote Control) 비행기가 가장 크게 다른 점은 자율비행 (Autonomous Flight)기능의 유무로 나뉠 수 있는데 이는 사전에 입력된 프로그램에 따라 비행체 스스로 주위환경 (각종 장애물, 항로 등)을 인식하고 판단하여 스스로 제어하는 기능의 탑재여부에 따라 분류할 수 있음 무인기의 역사는 생각보다 오래전부터 발전되어 왔는데 1회용 표적기나 무인폭탄의 용도로 쓰이다가 60년 대부터 본격적인 기능이 탑재되어 발전되어 왔으며 전자통신기술의 발전에 따라 최근 급격한 발전세를 이루고 있음 - 90년대 이후 위성을 통한 실시간 영상획득과 GPS가 가능해짐에 따라 세계 각지의 분쟁시 미군의 무인기를 통한 작전 및 정찰이 본격화 되었고 2010년대 들어서 민간용 드론이 각 분야로의 이용범위가 확대되고 있는 추세임 1960년대 1970년대 1980년대 1990년대 2000년대 2010년대 초기무인비행체 개랭형 무인비행체 무인기시스템 구성능 무인기 시스템 전략 무인기 시스템 자율화 수준 향상 및 상업화 주요 역할 베트남전 전장 녹화 중동전 기만기, 파괴용 무인기 투입 중동전 전장녹화 저고도 및 근거리 무인 시스템 출현 민수용(농업용) 개발 걸프전 전술무인기 활약 민수용 무인기 (농약 살포용) 실용화 아프간 전 요격기능 보유 무인기출현 민수용무인기 산업화 개발 착수 (통신중계 등) 광역정찰, 고도 장기체공 무인기 상업용 무인기 실 용화 무인전투기 (UCAV) 주요 기술 트렌드 무인 비행체 기술 전장 녹화 등 초기 항공전자 기술 구현 생존성 증대기술 레이더 교란기술 아날로그 데이터 링크, 관성항법 등 실시간 영상 전송 기술 실시간 정보처리 기술 주 야간 관측 영상 디지털 맵 GPS항법 및 유도 제어기술 등 디지털 통신 장기체공/스텔스 기술 인공지능 이미지 인식, 정밀유도 제어기술 등 위성통신 통합 체계화 기술(합동 전술 개념 도입) 자율화 군집화 (Swarming) 주요 Product AQM-34 Mastiff Ryan 147 Scout CL-89 Pioneer, Searcher R50 CL-289, Hunter Predator Rmax Predator, Reaper Global Hwak, Fire Scout Smart UAV, Helios 등 X-45, X-47 Zephyr Solar Eagle 그림 1 무인기의 시대별 발전상 52 한국산업기술평가관리원

53 ISSUE 3 무인항공기(드론) 기술동향과 산업전망 무인항공기 시스템 무인기는 비행체 자체로 임무를 수행할 수는 없어 다음과 같은 요소로 구성됨 - 비행체 (Flight Vehicle) : 항공전자장비와 통신장비를 탑재하여 비행임무를 달성 - 지상통제장비 (Ground Control Station) : 원격제어 및 임무통제를 위한 장비 - 데이터링크 (Data Link) : 지상통제장비와 통신을 위한 장비 - 지원체계 (Support System) : 임무수행을 위해 필요한 임무장비와 지상지원장비 그림 2 무인기 시스템 구성도 무인기의 분류는 비행체의 크기와 임무반경 및 운용고도 등 성능기준에 따라 분류하고 있으나 그 기준이 국가별, 지역별로 다소 다르게 분류하고 있음 - 우리나라의 항공법 제2조 및 시행규칙 14조에서는 연료를 제외한 자체 중량이 150kg 이하인 것은 무인비행장치 로, 150kg을 초과한 것은 무인항공기 로 규정 - 군용 무인기의 경우 미군은 최대이륙중량, 상승한도, 비행속도 등을 기반으로 5단계 Group으로, NATO의 경우 3단계 class로 분류하고 있으며, 우리군의 경우 표1과 같은 분류체계를 운용 Korea Evaluation Institute of Industrial Technology 53

54 KEIT PD Issue Report PD ISSUE REPORT JULY 2015 VOL 15-7 표 1 무인기의 성능기준 분류 1) 구분 용어 비행거리(km) 비행고도(m) 체공시간(hr) 이륙중량(kg) 초소형 Micro < < 5 소형 Miniature < ~300 < 2 < 30 근거리 Close Range(CR) 10~30 3,000 2~4 150 단거리 Short Range(SR) 30~70 3,000 3~6 200 중거리 Medium Range(MR) 70~200 5,000 6~10 1,250 중거리체공 Medium Range Endurance (MRE) > 500 8,000 10~18 1,250 저고도 종심침투 Low Altitude Deep Penetration (LADP) > 250 9, ~1 350 저고도 장기체공 Low Altitude Long Endurance (LALE) > 500 3,000 > 24 < 30 중고도 장기체공 Medium Altitude Long Endurance (MALE) > ,000 24~28 1,500 고고도 장기체공 High Altitude Long Endurance (HALE) > 2,000 20,000 24~48 4, 무인항공기 시장과 산업분석 무인항공기 시장분석 무인기 시장은 집계기관에 따라 다소 그 규모와 범위가 다르나 향후 10년간 매년 10%씩 빠르게 성장하여 23년에는 125억달러 규모에 이를 것으로 전망되고 있음 2) - 민간 무인기 시장은 연평균 35%이상의 급속한 성장세를 이룰 것으로 전망됨 (억불) 6,700 4,700 연평균 4% 항공전체 무인기 (억불) 군용시장 민간시장 연평균 3.5% 연평균 10% 연평균 9% 항공시장 전망 무인기의 용도별 전망 1) 국방기술품질원, 2010 국방과학 기술조사서 일반본 2) Teal Group, World UAV Forecast 그림 3 무인기 세계시장 규모 및 용도별 전망 54 한국산업기술평가관리원

55 ISSUE 3 무인항공기(드론) 기술동향과 산업전망 무인기 세계 시장은 미국과 유럽의 과점체제로 진행되고 있으나 향후 아태시장이 부상할 것으로 전망됨 - 특히, 중국은 무인기 생산기반은 민수분야에서의 세계적 점유율을 차지하고 있으며 지속적인 투자가 확대되고 있어 기술분야에서도 성장이 매우 빠르게 진전됨 중국 무인기 수준 : 시장규모 세계 3위, 기술수준 세계 9위 ( 12) 3) Asia-Pacific 8% Others 3% Others 2% Mid-Ease 8% Europe 16% 2013 USA 65% Asia-Pacific 34% 2018 USA 35% Mid-Ease 8% Europe 21% 그림 4] 세계 무인기 시장 점유율 추이 (Teal Group 국내시장의 경우 군수요 중심으로 14년 100억원 수준에서 22년까지 연간 5억불, 연평균 22%성장이 전망됨 4) 소형드론 판매대수 만 100만 100 '14 ' 美 가전협회(CEA) 그림 5] 국내 무인기 시장전망 (단위:$M) 군수시장에서는 무인기의 대형화, 고성능화로 유인기의 임무영역을 일부 대체하고 있으며, 네트워크중심전(Net Centric Warfare)에 입각한 유인전투기와 무인전투기의 동시작전이 가능한 전투체계를 연구 중에 있음 민수시장에서는 기술 성숙에 따른 활용도가 증가되고 있으며 적용분야 또한 그림6과 같이 다양한 분야에서 활용되고 있으며 개인소비자의 관심증가에 따라 소형드론의 판매가 급속히 증가될 것으로 전망되고 있음 ( 14 25만대 만대, 미CEA) 3) Frost&Sullivan 2014, 국방기술품질원 ) Teal Group, World UAV Forecast Korea Evaluation Institute of Industrial Technology 55

56 KEIT PD Issue Report PD ISSUE REPORT JULY 2015 VOL 15-7 촬영, 취미 정밀농업 인프라 관리 택배 화물수송 택배용 드론 정밀농업용 드론 화물용 무인항공기 - DHL, 아마존, 구글 등이 택배용 드론 개 발 중 - 시계 외 비행을 위한 장거리 통신 항법기 술, 장시간 비행을 위한 동력원기술, 정밀 비행 제어 기술 등 - AUVSI, 2025년 정밀농업용 드론의 세계 민간 무인기 시장 80% 이상 점유율 예측 - 탑재 초분광 카메라 기술, 매핑 기술, 최 적비행기술, UGV 통합 기술 등 - FedEX 등 물류 회사는 화물용 무인항공 기에 대한 수요 지속 - 대형무인기 설계 기술, 무인기 유인공역 비행 기술, cockpit 자동화 기술 등 그림 6 민수 무인기 활용분야 5) 민수시장에서는 향후 10년간 공공분야 수요를 중심으로 발전될 것으로 전망되며 활용도 여하에 따라 시장이 확대될 전망 - 미국정부는 2012년 이래 무인기의 운항을 위한 기존 공역체계와의 통합을 지속적으로 준비 중에 있으며 이 경우 2025년까지 10만명의 일자리와 800억불의 경제효과 창출이 예상된다고 분석6) - 올해 1월에 개최된 CES(Consumer Electronics Show)에서는 드론제품 전용전시 구역인 Unmanned Systems Marketplace 를 설치 - 미국의 E-bay에서의 2014년 (3월~12월) 드론판매대수는 127,000대로 1,660만불에 달하며, RC완구 중 드론의 판매비중은 2014년 30%에서 2015년엔 50%까지 상승 30,000 25,000 Tentative Outlook for Civil UAS Production, Other UAS Applications Agrcultural Law Enforcement/First REsponder UAS Unit Production 20,000 15,000 10,000 5,000 Sourece: Composite Forecast and Consulting LLC [그림 7] 민수 무인기 시장분석7) 5) KISA 이슈&트렌드 , 윤광준, 드론핵심기술 및 향후과제 6) The Economic Impact of UAS integration in the United States, AUVSI 7) Composite Forecast and Consulting, LLC, 한국산업기술평가관리원

57 ISSUE 3 무인항공기(드론) 기술동향과 산업전망 무인항공기 산업분석 현재 무인기 산업은 전통적인 항공산업에서의 영역과 융합영역에서의 무인기의 성격이 동시에 나타나고 있는 복합적 시장으로 구성되어 있음 표 2 무인기의 구분 및 시장분류 8) 군용 무인기 - 군사 정찰, 공격, 수송 등에 사용하는 무인항공기 항공 민수용 무인기 - 공중촬영, 농업용, 물품수송 등에 활용되는 무인항공기 취미용 무인기 - 개인오락용, 인물촬영용 등에 활용되는 소형 무인항공기 국내외 전문기업 또한 복합적으로 전개되어 있는 상황으로 일부 기업은 서비스와 제조업간의 다소 과도기적 형태도 나타나고 있음 표 3 국외 무인기 사업 진행기업 9) 업체명 보잉 (미국) 노스롭그루먼 (미국) 구글 (미국) 아마존 (미국) 탈레스 (영국) 사업영역 및 주요 내용 세계 최대 규모의 항공우주산업체로 세계 최고 수준의 무인기 기술/실적 보유 수소연료 무인 실증기인 팬텀아이(Phantom Eye) 개발중 미 해군과 합동으로 무인스텔스기 팬텀레이(Phantom Ray) 개발중 미국의 3대 항공우주산업체 중 하나 대형 고고도 (HALE)정찰기인 Global Hawk 및 파생형 Triton개발 무인기 제작업체인 타이탄 에어로스페이스 사 인수 (드론을 통한 무선인터넷 보급망 확장에 활용 예정) 비행선 형태의 무인기를 이용하여 인터넷 및 통신에 활용중 (룬 프로젝트) 무인헬기를 이용한 차세대 배송 시스템 (Amazon Prime Air) 실용화 추진중 (민간 무인기 운용 제도화를 위하여 FAA와 민간 무인항공기 운항체계 및 규제 관련 협력) 항공우주 및 군수, 보안 분야 선도업체 인공위성과 무인항공기를 결합한 형태의 성층권 비행선 Stratobus 개발사업 추진중 (통신중계, 원격탐사, 정찰 등 업무 수행) 유무인 겸용 항공기 개발 지원을 위해 카타르와 MOU 체결 8) 관계부처 합동, 무인이동체 기술개발 및 산업성장 전략, ) 산업통상자원부, 산업기술 R&BD전략 (융복합분야 무인기시스템), 2015 Korea Evaluation Institute of Industrial Technology 57

58 KEIT PD Issue Report PD ISSUE REPORT JULY 2015 VOL 15-7 업체명 사업영역 및 주요 내용 히타찌 (일본) 야마하발동기 (일본) 에어드로이드 (미국) DJI (중국) 전기 및 전자기기 제조업체 정보수집용 소형 무인기(드론) 개발에 주력(일본 육상자위대에 16기 납품 완료) 소형엔진 및 선체 등 제조업체 농업, 측량, 관측 등에 사용할 수 있는 산업용 무인헬기인 RMAX, FAZER 출시 하늘에서 사용자를 따라다니며 영상이나 사진을 촬영하는 개인용 드론인 신개념의 포켓 드론(Pocket Drone) 개발) 펀딩 사이트인 킥 스타터 를 통한 투자자 모집 중 민수 무인기 분야 다양한 기종을 출시, 현재 민수드론분야 1위기업 방송촬영급 Inspire와 개인용 Phantom시리즈를 6개월 단위로 출시 2014년 매출 5천억원, 2015년 매출 1조원 달성 전망 국내기업 또한 복합적으로 전개되어 있는 상황이나 아직은 전통적인 항공 산업체가 군수요를 바탕으로 두각을 나타내고 있는데 이는 아직 민수무인기 시장 조달에 있어 국외기종이 국산기종보다 우위를 보이고 있는데 기인 표 4 국외 무인기 사업 진행기업 10) 업체명 대한항공 한화 LG CNS LG 유플러스 KAI 유콘시스템 (퍼스텍) 바이로봇 성우 엔지니어링 사업영역 및 주요 내용 항공우주연구원과 공동으로 틸트로터형 무인기 개발 (TR-60) 성공 및 상용화 추진중 (2020년 세계최초로 상용화 계획) 미국 보잉사와 MOU를 통한 무인헬기사업 추진중 (500MD개조) 군사분야 초소형 무인항공기 기술개발을 위한 사업 참여중 초소형 무인항공시스템인 크로우(CRAW)를 제작한 마이크로에어로봇 사 인수 소프트웨어와 하드웨어를 융합한 자체 무인헬기 토탈 솔루션 개발 추진중 무인헬기 제조사인 원신스카이텍 인수 LTE 망을 이용한 드론 제어 기술 확보 (기술시연 성공) 군단급 (송골매) /차기군단 무인기 개발 무인기 전문 업체로, 퍼스텍에서 인수 정찰용 무인기인 리모아이(Remo Eye)개발, 국내최초로 UAE에 지상통제장비 수출 농업용 무인방제헬기 시판을 계기로 민간시장 진출 추진중 완구용 비행로봇인 드론 파이터 를 시작으로 산업용 비행로봇 개발 진행중 농업용 무인 방제헬기 상용화 성공 (REMO-H) (인천 옹진군과 무인헬기 병해충 항공방제 업무협약 체결) 10) 산업통상자원부, 산업기술 R&BD전략 (융복합분야 무인기시스템), 한국산업기술평가관리원

59 ISSUE 3 무인항공기(드론) 기술동향과 산업전망 민수 무인기 Supply Chain은 무인기 제조업체, 카메라, 자동항법장치 업체, 부품업체, S/W제작업체 등 관련분야를 중심으로 구성되어 있음 - 현재까지 중국과 일본, EU업체를 중심으로 발전 단계에 있음 그림 8 세계 민수무인기 Supply Chain 11) 민수무인기 분야의 Value Chain은 그림 9에서와 같이 R&D와 생산분야에서 각각 30~35%의 부가가치가 발생되고 있으며 핵심분야는 자체개발하나 일부 제어SW의 경우 외부조달 형태로 구성되고 있음 무인기 제작업체는 무인기 구성품을 패키지화하여 공급하고 있으며, 세계최대업체로는 중국의 DJI(Da-Jiang Innovations Science), 프랑스의 Parrot을 들 수 있음 - DJI는 2013년 쿼드콥터 형태의 Phantom 시리즈를 매년 출시하고 있으며 최근 버전인 Phantom3는 약 1,500~2,000불에 판매되고 있으며 상위기종인 방송촬영용에 특화된 Inspire 기종도 판매하고 있으며 2014년 매출은 5억불로 2011년 대비 120배 매출증가, 올해엔 10억불 매출을 달성할 것으로 예상 - 현재까지 제작된 전기모터 방식의 민수 무인기의 비행시간은 대략 10~20분 내외로 비행시간 증가를 통한 적용영역의 증가를 위한 배터리 업체와의 기술개발이 절실한 것으로 전망되고 있음 11) Supply Chain STRABASE ( ) Korea Evaluation Institute of Industrial Technology 59

60 KEIT PD Issue Report PD ISSUE REPORT JULY 2015 VOL 15-7 Contributes major value addition to the iverall price of drone 10-20% 45-55% 78-85% 90-95% 95-98% % Relevance & Timmelines Research & Development Manufacturing Assembly Distributors Post-sale Services Relevance & Timmelines Prototype Software Development Inegration Agriculture Training Partners Risk & Cost Process Development Process Regulatory Approval Electronics/ Electrical Components Precision Metal Works Testing Oil & Gas Energy & Power Infrastructure Maintenance Up-gradation Consulting Process & Benefits Sustaining Engineering Power Supply Input Suppilers OEMs Softsware providers Subsystem manufactures 그림 9 세계 민수무인기 Value Chain (Commercial Drones Market) 국내 무인기 산업기반은 정부주도의 다양한 군수 및 민수 무인기 체계개발 사업들을 통해 국내 독자개발 능력을 확보함 - 비행체, 항공전자, 임무장비, 통신장비, GCS 등 무인기 관련 부품 및 서브시스템 및 임베디드 S/W개발 능력을 확보하게 됨 - 특히, 중소기업들의 참여가 항공산업내 유인기 분야에 비해 활발한 편임 표 5 국내 무인기 사업 진행동향 12) 분류 민간 R&D 투자동향 정부 투자 방향 무인기 무인기 핵심 부품 국내 산 학 연은 무인기 시스템 및 각 부체계에 대한 연구개발 중 - (항우연) 틸트로터 무인기, TR60, 전기무인기 - (대한항공/항우연) TR60 - (한화) CROW, (성우) Remo-H, (유콘) RemoEye 무인항공기의 비행체 운영과 연관과 비행제어 모듈 및 통신모듈 등은 국내업체가 자사 모델 개발 시 산 학 연 협력 등을 통해 개발. 그러나, 주요 임무탑재장비는 해외구매를 통해 장착 90% 이상 군용 무인기 개발에 집중 - (군) 중고도 무인기, 사단급 무인정찰기, 차기 군단급 무인기, 다목적 수직이착륙 무인기 신개념 기술시범 사업 - (민) 스마트무인기, 근접감시용 무인기, 다목적 수직이착륙 비행로봇 시스템, 항공부품 정밀비행시험시스템 등 무인기 시스템 개발에 대부분 투자 12) 산업통상자원부, 산업기술 R&BD전략 (융복합분야 무인기시스템), 한국산업기술평가관리원

61 ISSUE 3 무인항공기(드론) 기술동향과 산업전망 3. 무인항공기 기술 및 관련제도 무인항공기 기술분석 무인기 핵심기술은 항법, 제어 및 하드웨어 설계/제작 기술을 기반으로 함 - 항법 시스템은 무인기의 위치, 속도 및 자세를 내장된 관성 센서 및 GPS등을 통해 알아내며 다양한 센서 융합 기술이 사용되는 부분임 - 제어 시스템은 무인기의 위치, 속도 및 자세를 사용자의 요구에 따라 동작할 수 있게 하는 부분으로 비행체에 따라 다르며 항법 시스템의 피드백을 통해 작동됨 - 군용 무인기의 경우 신뢰성이 높고 정밀한 시스템을 만들기 위해 Jamming을 비롯한 외부 위협 등에 대해 강인한 기술 개발이 필요함 - 민간 무인기의 경우 다양한 응용으로의 적용을 위한 가격, 성능 등의 특성에 대한 유연한 알고리즘 개발이 필요함 - 장애물 회피 및 충돌방지, 통신 등의 시스템 연계 기술개발이 필요함 표 6 무인기 시스템 관련 핵심기술 13) 항공 무인이동시스템 통신/항법/교통관리 기술 항공 무인이동시스템의 국가공역으로의 안전한 통합을 위해 필요한 고신뢰도 무인기 제어링크 기술 항재밍/항기만 항법 및 대체항법 기술 차세대 항공교통관리와의 통합 및 차세대 항공교통관리 기술 항공 무인이동체 제어 및 탐지/회피 기술 항공 무인이동체의 이착륙과 비행제어 및 자율화 향상 기술 안전한 비행과 임무 수행을 위해 다른 비행체나 물체 등의 위험요소를 탐지하고 충돌을 회피하는 탐지회피 기술 항공 무인이동시스템 센서 기술 항공 무인이동체의 안전한 운항 지원 및 임무 수행을 위한 센서 기술 항공 무인이동시스템 S/W 및 응용 기술 항공 무인이동체의 제어 및 임무 수행을 위한 고신뢰 실시간 OS와 interoperability 지원 개방형 S/W 플랫폼 및 표준 인터페이스 기술 무인이동체가 수행하게 될 특정한 임무 수행을 위해 필요한 탑재체 기술 및 빅 데이터 처리 등 응용 기술 다기능 초경량 소재 및 구조물 기술 무인기 actuator 및 기계/전기 기술 다학제 설계 기술 설계 자동화 기술 친환경적 고성능 고효율 동력원 기술 항공 무인이동체 플랫폼 기술 항공 무인이동체 동력원 기술 13) KISA 이슈&트렌드 , 윤광준, 드론핵심기술 및 향후과제 Korea Evaluation Institute of Industrial Technology 61