[IT동아 한만혁 기자] 모빌리티랩(MOBILITY LAB)이 지난 8월 ‘다중 자율비행 무인헬기 시연회’를 개최했다. 모빌리티랩은 이번 시연회에서 무인헬기, 드론 등 총 6대를 하나의 통합 소프트웨어로 운용하며 군집비행, 이기종 통합비행, 소방 특화 정밀비행, 실시간 충돌 회피 등 4가지 시나리오를 선보였다. 시연회 참석자들은 각 시나리오의 완성도를 높이 평가했으며, 소방 무인헬기의 다목적 임무 플랫폼 확장에 많은 관심을 보였다. 모빌리티랩은 이번에 시연한 기술을 페이로드(임무 수행을 위해 싣는 화물의 총중량) 200kg급 고중량 무인헬기에 적용하고, 2030년까지 페이로드 1000kg급 무인헬기를 양산할 계획이다.

군집 자율비행 기술로 고중량 무인헬기 개발, 모빌리티랩

모빌리티랩은 인공지능(AI) 자율비행 기술을 바탕으로 농업, 재난안전, 물류, 국방 분야에 쓰이는 무인 이동체를 개발하는 스타트업이다. 여러 대의 기체를 무리 지어 동시에 날리는 군집 자율비행과 이를 한곳에서 관리하는 통합관제 기술로 출발해, 최근에는 무거운 짐을 나르는 임무에 특화한 산업용 무인헬기로 기술 영역을 넓혔다.

모빌리티랩이 무인헬기에 주목한 이유는 기존 비행체의 한계 때문이다. 흔히 볼 수 있는 드론은 프로펠러 여러 개를 단 멀티콥터 방식으로, 배터리로 작동하기 때문에 실을 수 있는 무게와 하늘에 머무를 수 있는 체공시간에 한계가 있다. 사람이 타는 유인 헬기는 안전 문제와 운용비용 부담이 크다. 모빌리티랩은 이 틈새를 메우기 위해 엔진으로 움직이는 무인헬기를 개발하고 있다.

모빌리티랩의 기술은 크게 세 축으로 이뤄진다. 첫 번째 축은 정밀 거리 인식 기술(SGBM)이다. 사람이 두 눈에 비친 모습의 차이로 거리를 가늠하듯, 좌우 두 대의 카메라가 찍은 영상의 차이(시차)를 분석해 거리를 cm 단위로 측정한다. 이를 통해 공간 안에 있는 장애물의 위치를 3차원 좌표로 실시간 파악하며, 위성항법장치(GPS) 없이도 장애물을 판별할 수 있다.

다음은 실시간 충돌 회피 기술(ACACT)이다. 예측 충돌 시간과 가상 중력장을 기반으로 비행경로를 다시 계획하는 기술로, 여러 대가 동시에 날아도 서로 피하면서 각자 목표 지점에 도달할 수 있다. 예측 충돌 시간은 기체가 장애물이나 다른 기체와 부딪히기까지 남은 시간을 계산한 값이고, 가상 중력장은 기체 주변에 가상의 힘이 작용한다고 가정해 이동 경로를 계산하는 방식이다.

마지막은 자체 설계한 비행제어 컴퓨터(FCC)다. FCC는 기체의 비행을 제어하는 두뇌 역할을 한다. 모빌리티랩은 다중 자율비행에 최적화된 보드를 직접 설계했으며, 위성, LTE, 와이파이(Wi-Fi) 세 가지 통신을 함께 사용해 안정성을 확보했다.

모빌리티랩은 이 기술들을 바탕으로 기체 한 대가 스스로 나는 개별 자율비행과 여러 대가 함께 움직이는 군집 협업비행을 하나의 소프트웨어로 통합했다. 모빌리티랩에 따르면 이를 통해 경쟁사 대비 경로 효율을 최대 20% 높였다. 현재는 이 기술을 기반으로 회전날개를 앞뒤로 두 개 배치한 탠덤(Tandem)형 고중량 무인헬기 플랫폼을 개발하고 있다.

4가지 시나리오로 확장성·범용성·정밀성·안전성 검증

모빌리티랩이 이번 시연회를 개최한 것은 농업 방제 현장에서 검증한 다중 자율비행 기술을 무인헬기로 확장할 수 있다는 점을 투자자에게 직접 보여주기 위함이다. 시연회는 항공안전기술원(KIAST) 화성 드론비행시험센터에서 진행됐으며, 국내 투자기관 20개사가 참석했다.

시연에는 전동 무인헬기 3대와 탠덤 무인헬기 1대, 드론 2대가 투입됐다. 모두 양산 기체보다 작은 축소형 기체지만, 양산 기체와 동일한 비행제어 소프트웨어를 적용했다. 모빌리티랩이 이번 시연에서 가장 강조한 것도 기체 크기와 관계없이 작동하는 자율비행 소프트웨어다. 축소형 기체에서 검증한 소프트웨어를 페이로드 200kg급 탠덤 무인헬기에 그대로 이식할 수 있다는 신뢰를 얻는 것이 시연의 핵심 목표다. 이와 함께 모빌리티랩은 1명이 여러 대를 운용하는 구조가 재난 대응 인력과 비용 문제의 해법이 될 수 있음을 보여주고, 투자 유치와 소방·산림 분야 기술검증(PoC) 협력 기반을 마련한다는 계획이다.

시연회 시나리오는 확장성, 범용성, 정밀성, 안전성을 하나씩 검증하도록 4가지로 구성했다. 첫 번째는 무인헬기 군집비행으로, 1명이 다수의 기체를 운용하는 확장성을 검증하는 시나리오다. 전동 무인헬기 3대가 차례로 이륙해 각자 위치로 이동 및 대기한 뒤, 원을 그리며 3바퀴를 선회하고 복귀해 착륙했다. 1명이 3대를 동시에 관제했으며, 사람이 조종에 개입한 횟수는 0회였다. 운용자가 구역만 지정하면 지상에서 기체를 관제하는 지상관제시스템(GCS)이 최대 10대까지 임무를 자동으로 생성한다. 기체가 늘어나도 운영 인력은 그대로 유지할 수 있다는 뜻이다.

두 번째 시나리오는 종류가 서로 다른 기체를 함께 띄우는 이기종 통합비행이다. 엔진과 전동처럼 구동 방식이 다른 기체를 하나의 소프트웨어로 동시에 운용할 수 있는지 확인하는 범용성 검증 시나리오다. 해당 시연에는 엔진으로 움직이는 탠덤 무인헬기 1대와 전동 무인헬기 1대가 함께 투입됐다. 두 기체는 차례로 이륙해 공중에 멈춰 떠 있는 정지비행을 한 뒤, 구역별로 외곽을 순회하고 스스로 복귀했다. 모빌리티랩은 두 기체를 하나의 제어 체계로 운용했다. 이번 비행은 수색, 점검, 물자 수송 등으로 임무를 확장하기 위한 기본 형태를 검증했다는 의미도 있다.

세 번째 시나리오는 정밀성을 검증하는 소방 특화 정밀비행이다. 탠덤 무인헬기 1대가 이륙해 미리 정해 둔 경유 지점인 웨이포인트(Waypoint)를 따라 가상의 화재 현장으로 접근했다. 이어 크게 선회하며 목표물을 탐색하고, 불이 난 지점인 화점을 찾아 그 위에 정확히 멈춰 떠 있는 정밀 정지비행을 했다. 이후 이동해 소화수를 채운 다음 화점으로 돌아가 투하하고 원위치로 복귀했다. 모빌리티랩은 해당 시나리오가 실제 현장에서 활용할 수 있는지를 확인하는 것으로, 산불 진화용 고중량 무인헬기 실증과 직결되는 부분이라고 설명했다.

네 번째 시나리오는 ACACT를 활용한 실시간 충돌 회피로, 예상하지 못한 장애물에도 안전하게 비행할 수 있는지 확인하는 안전성 검증이다. 드론 2대가 동시에 이륙해 비행 중 주변 장애물을 실시간으로 인식하고, 장애물을 감지하면 즉시 새 경로를 만들어 충돌을 피한 뒤 출발 지점인 홈포인트로 복귀했다. 두 드론의 위치를 바꿔 같은 과정을 재현하기도 했다. 모빌리티랩은 통신이 끊기면 기체가 스스로 안전 조치를 하는 페일세이프(Fail-Safe) 기능이 작동해 예측하기 어려운 환경에서도 안전한 비행을 이어갈 수 있다고 설명했다.

시연회 참석자들은 각 시나리오의 완성도를 높이 평가했다. 소방 무인헬기를 여러 임무에 활용하는 다목적 플랫폼으로 확장하는 방안에도 관심을 보였다. 특히 방위산업과 군수 물자를 수송·보급하는 병참 임무에 적용하는 방안, 미국 진출 계획에 질문이 집중됐다. 시연회에 참석한 미국 측 관계자는 미국 내 수요가 절실하다며, 민간과 군의 작전 변화에 따른 수요 예측에 높은 관심을 나타냈다.

모빌리티랩 내부 평가도 긍정적이다. 모빌리티랩은 축소형 기체로 군집, 이기종, 정밀, 회피 비행을 모두 구현하며 자율비행 기술 성숙도에 만족감을 나타냈다. 같은 비행제어, 임무 소프트웨어를 페이로드 200kg급 탠덤 무인헬기에 그대로 이식할 수 있다는 점도 확인해 고중량 무인헬기 적용 기반을 마련했다.

연도별 로드맵 공개… 2030년 페이로드 1000kg급 무인헬기 납품 목표

모빌리티랩은 이번 시연회에서 선보인 기술을 바탕으로 향후 페이로드 200kg급 탠덤 무인헬기를 제작 및 실증하고, 2030년까지 페이로드 1000kg급 무인헬기를 양산해 납품할 계획이다.

모빌리티랩은 최종 목표를 구체화하기 위한 연도별 개발 로드맵도 공개했다. 로드맵에 따르면 올해는 기체 구조와 회전날개인 로터, 엔진, 동력을 전달하는 구동계통, 통신 및 임무 모듈을 설계하고, 2027년에는 핵심 소프트웨어와 하드웨어를 개발한다. ACACT를 고도화하고, 사물을 알아보는 객체인식 기술을 가볍게 만드는 경량화 작업을 진행하며, FCC 하드웨어를 제작한다.

이어 2028년에는 테스트용 기체인 시제기를 조립하고 정적, 동적, 피로 테스트를 거쳐 초도비행에 나선다. 항공기가 안전하게 비행할 수 있는 상태인지 확인하는 감항증명 중 특별감항증명 테스트도 이때 진행한다. 2029년에는 HIL(Hardware-in-the-Loop) 고장 주입 테스트를 진행한다. 실제 하드웨어를 가상 비행 환경에 연결한 상태에서 일부러 고장을 일으켜 대응 능력을 점검하는 테스트다. 이후 양산 1호기를 출고하고 2030년 양산 기체를 납품한다.

천일준 모빌리티랩 대표는 “이번 시연회는 하나의 소프트웨어로 여러 대의 기체를 운용하면서 확장성, 범용성, 정밀성, 안전성을 확인한 자리였다”라며 “검증한 소프트웨어를 페이로드 200kg급 탠덤 무인헬기에 그대로 적용해 실증을 이어가고, 1명이 여러 대를 운용하는 구조로 산불 및 재난 현장의 인력과 비용 부담을 줄이는 데 기여하겠다”라고 말했다.

IT동아 한만혁 기자 (mh@itdonga.com)