2000 년대무인기시장현황 미국의 9/11 테러는무인기시장의급격한변화를가져왔다. 테러이전에무인기시장은서서히증가하는추세에있었으나, 9/11 테러이후미국의대테러전략으로발발한이라크전쟁에서무인기의군사용활용도가입증됨으로써무인기시장은군사용을중심으로급격히팽창하게되었다. 현재의무인기시장규모는향후 10년동안급속히성장할것으로예측되고있으며 (World UAV Market Profile and Forecast, Teal Group, 2008), 안전성및유인기와의공역공유문제가해결되면민수용무인기시장의성장률이군수용무인기시장성장률을추월할것으로예상되고있다. 20/30/40 등으로임무장비능력과, 탑재능력, 체공시간을연장하는성능개선사업이지속적으로수행되고있고, Predator 역시임무장비탑재능력과체공시간및운용고도를향상시키는개조형이지속적으로개발되고있으며특히공대지미사일을장착하여단순정찰용에서벗어나 Hunter-Killer 분야로임무영역을확장시켜나가고있다. [ 운용고도별 (ft) 무인기분류 ] [ 세계무인기시장규모예측 - Teal Group, 2008] (1) 대형 / 고성능무인기 (MALE / MALE+ / HALE) 체공시간및임무장비탑재능력을향상시킴으로써유인기대비경제성과운용효율성을향상시키려는것으로중 / 고고도정찰용무인기가이범주에해당된다. 운용비용감소, 연속정찰시간증가, 위험지역운용시에도인명피해부담이없는등장점이뚜렷하기때문에결국에는현재운용중인대부분의유인정찰기를대체할것으로예상된다. 현재미국만이보유하고있는 HALE(High Altitude Long Endurance) 급무인기인 Global Hawk와 MALE(Medium Altitude Long Endurance) 급무인기인 Predator는대표적인대형정찰용무인기이다. Global Hawk는 Block10에서시작하여 Block [Global Hawk] [Predator B] 이스라엘 IAI 사는 MALE 급으로왕복엔진을적용한 Heron 을개발하여이스라엘, 인 도및터키에수출한데이어, 고도능력을향상시킨 MALE+ 급으로 Heron
TP(Turbo Prop) 를개발하여이스라엘공군에배치하였다. DARPA 는태양전지를이용하여 5 년이상체공이가능한무인기를개발하는 Vulture 프로그램을시작하였다. [Heron TP] [Orion HALL] [Global Observer] 유럽에서는독일해군의유인정찰기를 Global Hawk Block 20에 EADS가개발한임무장비를탑재한 HALE 무인기로대체하는 EuroHawk 사업이 EADS와 Northrop Grumman의 50:50 Joint Venture를통하여진행중이며, 프랑스육군은 IAI사의 Heron에 EADS에서개발한임무장비를탑재하여현재운용중인 CL-289와 Sperwer를대체하는 Eagle One 사업을수행중이다. 영국 Qinetiq 사는태양전지와충전가능한배터리를이용하여수주에서수개월간 체공가능한 Zephyr 를개발하고있으며 2010 년 7 월에 14 일 21 분의연속비행에 성공함으로써무인기의무한체공가능성을보여주었다. [Zephyr] [CL-289] [Sperwer] (2) 초장기체공무인기장시간의임무수행을위하여기존의화석연료를이용한추진보다는, 낮에는태양열에너지를이용하고밤에는연료전지로부터동력을끌어내는등체공시간의확장을위한다양한연구가진행되고있다. Boeing과 Aurora Flight Sciences사는성층권에서 4일간체공이가능한 Orion HALL(High Altitude Long Loiter) 무인기를개발하고있으며, NASA의 Helios에기반하여액체수소를연료로사용하는 AeroVironment사의 Global Observer는성층권에서 7일간체공하는것을목표로개발되고있고, Northrop Grumman사는한달간체공이가능한 U-HALE(Ultra-HALE) 초장기체공무인기개념을연구하고있다. (3) 소형무인기최근극소형전자및기계부품기술의발전과배터리및연료전지의효율이좋아지면서이를동력으로활용하는소형의 UAV가미군에배치되어아프가니스탄과이라크등실전에운용이되고있다. 이들 UAV는중대, 소대, 분대규모또는개인단위로배치되어언덕너머또는건물뒤의영상또는음성정보를수집하는단순화된임무를수행하는장비로, 저가에획득이가능하고운용이편리하여교육훈련비용및기간의부담이없으므로운용유지비를절감할수있다. AeroVironment사의 Raven은최근 5,000번째기체가인도되었고향후 5년간미육군에만 5,000대이상이인도될계획일정도로가장많이배치된소형무인기이다. Raven은손으로던져이륙시키는전기식추진방식의무인기효시인 Pointer를더욱소형화하여개량시킨것으로총중량이 1.9kg에불과하다. 현재미해병에서운용중인 2.7kg의 Dragon Eye도추가공급분은 Raven으로기종이변경되었다. Raven과비슷한손으로던져이륙시키는전기추진식무인기로, 이스라엘 IAI사의
Bird Eye 와 Elbit 사의 Skylark 이있다. Bird Eye 의경우총중량 5.5kg 에체공시간은 60 분이며, Skylark 은총중량은 4.5kg 에체공시간은 90 분이다. [Raven] [Skylark] [Micro Air Vehicl] [GoldenEye] DARPA의지원으로 AeroVironment사가개발한 Wasp는운용반경 5km, 최대이륙중량 340g의초소형무인기로 107분의비행을시연한바있다. 2006년미공군의 BATMAV(Battlefield Air Targeting Micro AirVehicle) 기종으로선정되어총 314식의 Wasp System이인도될예정이다. [Fire Scout] [Wasp] (4) 수직이착륙무인기 2006년 Honeywell사는미육군 FCS(Future Combat System) 의 Class I 무인기개발자로선정되었다, 동사의 Micro Air Vehicle은 Ducted Fan 방식의수직이착륙무인기로 'Perch and Stare'( 전망이좋은곳에착륙하여비행하지않고영상정보를획득함으로써운용시간을확장 ) 개념으로운용된다. FCS Class II 무인기로는 Aurora Flight Sciences사의 GoldenEye 시스템이개발되고있으며, Class IV 무인기로는 Northrop Grumman사의 Fire Scout 무인기가선정되었다. DARPA의지원으로 Boeing사는미해군과해병대에서활용할체공시간 40시간이상의무인헬기 Hummingbird를개발하고있다. 동사의 Stopped-Rotor Canard Rotor/Wing (CRW) 프로그램과함께, 현존하는수직이착륙비행체보다운용반경, 운용고도및운용속도를향상시키는 DARPA의 Advanced Air Vehicle(AAV) 프로그램의일환으로개발이진행되고있다. 유럽에서는오스트리아 Shiebel사의 Camcopter S-100이가장성공적인수직이착륙무인기로 3개국에 100대이상판매되었으며, 스웨덴 Saab사는 Skeldar 무인헬기를, EADS는 Orka 무인헬기를개발중에있다.
[Hummingbird] [Camcopter S-100] [X-45] [X-47] [Skeldar] [Orka] [Neuron] [Corex] (5) 무인전투기 (UCAV) Boeing사의 X-45C와 Northrop Grumman사의 X-47B로미공군과해군이독자적으로진행하던 UCAV 프로그램을통합하여진행시키던 JUCAS 프로그램이다시종료되고, 미해군은다시독자적으로기술시연프로그램인 UCAS-D(Demonstrator) 프로그램을진행중이다. 2013년에프로그램이종료되면양산사업이진행될계획이다. 유럽은프랑스 Dassault사주도로이태리 Alenia Aeronautica, EADS, 스위스 Ruag Aerospace, 스웨던 Saab, 프랑스 Thales사가공동진행하는 Neuron 프로그램이진행되고있으며 2011년에초도비행이계획되어있다. 국제공동개발사업이외에도영국 BAE Systems사의 Corex, 독일 EADS사의 Barrakuda, 이태리 Alenia Aeronautica사의 Sky-X, 스웨던 Saab사의 Filur 등독자적인 UCAV 개발프로그램들도진행중이다. [Barrakuda] [Sky-X] (6) 관제장비 (Ground Control Station) 상호운용성관점에서한대의관제장비로여러기종의무인기를운용하려는기술개발이진행되고있다. Hunter 무인기의통제에이용되던 AAI사의 One System GCS 는동사의 Shadow용관제장비로이용되고있을뿐만아니라미육군의차기기종인 Warrior 기종의통제에도활용될계획이다. 최근 Raytheon사는비디오게임업계의아이디어를차용하여 Virtual Cockpit 개념의 Universal Control System(UCS) 를개발했는데키보드대신에손및손가락을이용하여조종하고, 실제지형데이터와무인기에서획득한영상신호를합성하여 270도로둘러싸인디스플레이에도시함으로써마치지상의조종사가무인기조종석에앉아있는것처럼느끼게해주는환경을구축하였다.
1999년가시권밖으로도자동비행할수있는개량형을개발하여 2000년우수화산관측, 2001년미야케지마화산관측에활용하는등활용영역을넓혀가고있다. 1998년무인기최초로대서양횡단에성공했던 Aerosonde는태풍의연구에이용되고있다. 태풍의내부에접근하여자료를수집할수없었던기상학자들은무인기를이용한접근방식으로태풍연구의새로운지평을열어가고있다. 2007년 11월 Aerosonde는허리케인 Noel의내부에접근하여기상자료를수집하고실시간으로전송하는임무수행에성공하였다. 이전에도태풍에근접하여기상자료를수집했지만태풍내부의핵심 ( 태풍의눈과경계층 ) 에접근한것은처음이었다. [One System] [Universal Control System] 무인기의지능화및자율화수준이높아짐에따라한명의조종사가동시에복수의 무인기를조종하는것이가능해지고있는데, 이를위한 Man-Machine Interface 개 발에대한연구도활발히진행되고있다. (7) 민수 / 공공용무인기인간을대신하여 3D(Dangerous, Dirty, Dull) 작업에민수 / 공공용 (Civil/Public) 무인기를활용한다는개념은오래전부터거론되어왔으나, 안전및신뢰도관련기술의미성숙과무인기의인증과운용을위한제도의미비로인한장벽때문에현재진행중인무인기개발프로그램과운용중인무인기의대부분이군용인것이현실이다. 2005년 8월 General Atomics사의 Altair 시스템이최초로민간공역에서의비행을허가받은이래로 FAA는지금까지소수의비행만을승인하였을정도로무인기의민간공역진입에대하여보수적인입장을취하고있기때문에, FAA의정책이민수 / 공공용무인기시장의성장을제한하는원인으로비난받기도하지만이라크및아프가니스탄전쟁으로인한군수시장의성장이민수용무인기의개발을지연시키고있다는분석도제시되고있다. 즉, 군수용무인기시장이가파른속도로성장하는상황에서기업들이민수 / 공공용시장을창출하는데매력을느끼지못하고있다는것이다. 앞으로도군용무인기시장은팽창을계속할전망이지만, 무인기기술이성숙하고무인기를위한제도적정비노력이진행되는동시에민수 / 공공용무인기의활용을원하는수요가지속적으로제기되고있기때문에민수 / 공공용무인기시장의도약은가능성의문제가아니라시기의문제라는데전문가들의견해가일치되고있다. 일본 Yamaha사가농약살포및파종목적으로개발하기시작한농업용무인헬기는 1990년부터본격적으로사용되기시작하여현재까지천대이상의판매고를올림으로써민수용무인기의대표적인성공사례로기록되고있다. 자세안정화장치등을추가개발하고유상하중을증가시키면서성능을계속향상시켰으나, 원래사용목적상가시거리내에서의운용이라는한계를가지고있었다. Yamaha에서는 [R-MAX] [Aerosonde] 미국해안경비대 (Coast Guard) 는 Deepwater Program 이라고불리는통합해안경비프로그램을추진하고있는데, 미국해안경비대의노후장비를최신의통합정보망 (C4ISR) 으로개량하는사업으로서지상운용무인기로는 Northrop Grumann사의 Global Hawk가고려되고있으며, 함상운용무인기로는 Bell사의틸트로터무인기인 Eagle Eye의선정이유력시되었으나, 최근함상운용무인기의선정을수년간연기하는것으로발표하였다. [ 미해안경비대의 Deepwater Program 개념 ]
미국 DHS(Department of Homeland Security) 는남부국경의밀입국을감시하기위하여 Predator와 Hermes 450 무인기를운용하고있으며, 알래스카주는불법어로감시에무인기사용을고려중이다. 허리케인 Katrina 이후미공군과 FAA는재난지역에서의무인기운용을허가하는협정을맺음으로써향후재난지역에서피해상황을파악하고붕괴된통신망을재구축하는데무인기가이용될예정이다. 로스앤젤레스경찰청은감시, 도망자추적, 실종자수색에이용할목적으로 SkySeer 무인기를구입하여관할특수기동대에서시험중에있다. 유럽의경우, 벨기에정부는북해에서의불법기름유출감시에무인기를이용하고있으며유럽의회는불법이민이성행하는지중해와발칸반도연안감시에무인기이용을고려중이다. 러시아도국경감시에무인기를이용할계획이며, 스페인은바스크지역의어로감시에무인기를이용하고있다. 이스라엘경찰은교통법규위반감시에무인기를이용할계획인데 5대의순찰차에실시간영상을제공하는 AeroStar 무인기를이용하여고속도로에서교통법규위반을적발하는데성공하였다. [Deepwater Program 에포함된무인기 ( 타원내 )] AeroVironment사는무선통신에무인기를활용하기위하여 SkyTower라는자회사를설립하였다. 동사의 Helios 기반의고고도장기체공플랫폼인 HAPS(High Altitude Plaform Station) 는 60,000피트상공의성층권에서한달까지체공할수있으며, 2002년 HD TV와 IMT-2000( 제3세대이동전화 ) 서비스를시연하였다. 현재통신능력은 5 GigaBits/s 이며, 상업화시위성의절반비용으로광역통신서비스를제공하는것이목표이다. 2002년 NASA는 Pathfinder-Plus 무인기를하와이의 KAUAI 커피농장작황조사에이용하였다. 고해상도의디지털칼라다중스펙트럼 (Multi-Spectral) 페이로드가장착되어실시간으로커피의작황을지상으로전송하였으며, 전송된다중스펙트럼영상을이용하여커피열매의익은정도와잡초가번성한지역을분석함으로써수확, 관개및시비가필요한지역을구분해내는데성공하였다. 본문은 2010 년도항공우주학회보고서 항공우주분야중장기연구개발전략수립에관한연구 에 서발췌하였습니다. [SkyTower] [ 커피농장의영상 ]