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2017 정보분석보고서

무인항공기 기체 경량화 기술 동향 및 시장 기회분석

차례

들어가기

PART 1. 무인항공기 산업 개요

PART 2. 무인항공기 기체 경량화 기술 동향 및 전망

PART 3. 무인항공기 기체 경량화 관련 특허 전략

PART 4. 무인항공기 기체 경량화 소재 시장 분석

PART 5. 무인항공기 시장 진입 전략

<참고문헌>

<부록>

<저자소개>

김한국 한국과학기술정보연구원 산업정보분석실

일본 동경공업대학에서 경영공학 전공으로 공학박사 학위를 취득한 후, 2009년부터 한국과

학기술정보연구원(KISTI)에 책임연구원으로 재직 중이며, 산업분석 방법론 연구, 스마트 애

널리틱스 연구, R&D기획 지원 등의 업무를 담당하고 있다. 주요 관심 분야는 중소기업 기술

사업화 성공요인 분석, 인공지능 활용 산업·시장정보분석, 기술가치평가 연구 등이다.

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들어가기

앞으로 무인항공기 시대가 빠르게 다가올 것으로 예상된다. 무인항공기는 말

그대로 사람이 조정하지 않고 원격조정으로 움직이는 비행체를 말한다. 무인기의

종류는 다양하며, 소형 무인기에서부터 수직이착륙, 전투용, 민간용 등 새로운

영역과 기술로 발전하고 있다.

최근 항공기를 비롯하여 모든 운송기구들은 전자화, 고급화, 안전화 등에 대

한 수요자들의 요구가 다양해짐에 따라 부대장비가 늘어나 자체 중량이 계속 증

가하는 추세이며, 항공기의 경우 전 세계 이산화탄소 배출량의 2%를 차지하고 있

어 항공기의 중량 감소를 통한 연료의 절감과 이산화탄소와 같은 지구 온난화 가

스 배출의 절감이 요구가 되고 있다.

무인항공기의 경우 경량화의 목적은 주어진 에너지를 효율적으로 사용하여 체

공시간 및 작업시간을 늘리고자 하는 목적이 주를 이루며, 얼마나 가볍게, 얼마

나 오랫동안 머무느냐가 관건이다.

일반적인 항공기의 연비개선 대책은 엔진, 구동계의 효율 향상, 그리고 경량

화 등이 있다. 하지만 엔진 및 구동계의 전달효율은 기술적으로는 거의 한계에

도달하여 연비의 대폭적인 향상은 기대하기 어려운 실정이며, 구조 변경, 경량재

료로의 대체, 부품 합리화 등에 의한 경량화도 어느 정도 기술이 정립된 상태이

다.

하지만 무인항공기 분야에서는 창의적인 아이디어를 바탕으로 구조나 형태를

얼마든지 변형할 수 있고, 소재 또한 다양하게 시도해볼 수 있는 여지가 많아,

해당 분야에서 새로운 사업 아이템을 모색하는 중소·중견기업에게 유용한 정보

를 제공하고자 무인항공기 기체 경량화 산업의 기술 및 시장 기회를 분석하였다.

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PART 1. 무인항공기 산업 개요

■ 정의

드론이란 조종사가 탑승하지 않고 무선전파 유도에 의해 비행 및 조종이 가능

한 비행기나 헬리콥터 모양의 무인기를 총칭하며 대중적으로 사용되는 용어이다.

무인비행장치(UAV, Unmanned Aerial Vehicle), 무인항공기시스템(UAS,

Unmanned Aircraft System), 원격조종항공기시스템(RPAS, Remotely Piloted

Aircraft System)으로도 불린다. 조종사가 탑승하지 않는다는 공통점을 갖지만

용어의 쓰임에는 약간의 차이가 존재한다.

UAV는 비행체 자체를 가리키며 우리나라에서 주로 많이 사용하는 용어다. UAS

는 비행체, 임무장비, 지상통제장비, 데이터링크, 지상지원 체계를 모두 포함한

전반적인 시스템을 의미하며 미국에서 많이 쓰인다. RPA는 2010년 국제민간항공

기구(ICAO, International Civil Aviation Organization)에서 처음 사용되기 시

작하였으며 원격 조종하는 사람에게 책임을 물을 수 있다는 의미를 내포하고 있

다. RPA/RPAS의 명칭은 주로 유럽에서 사용되고 있다.

■ 무인항공기의 분류

무인항공기는 비행체 형상에 따라 고정익형, 회전익형, 혼합형으로 분류되며,

혼합형은 고정익형과 회전익형의 특성을 함께 가지고 있다.　

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구분 주요 특성 사진

고정익형

· 고속 및 장거리 비행이 가능

· 활주로 또는 발사대를 이용하여 이륙

· 주로 군수용으로 사용

회전익형

· 수직 이착륙 및 제자리 비행이 가능

· 속도, 항속거리 등에서 고정익형 대비 불리

· 주로 농업방제, 영상촬영, 함상용 등으로 사용

· 주로 소형 드론에 적용되는 멀티콥터는 회전익형의 일종

혼합형

· 고정익과 회전익의 특성을 동시에 보유

· 고속 비행과 수직 이착륙이 가능

· 날개의 양력을 사용한 비행으로 회전익형 대비 연료효율 양호

구분 분류이륙중량

(kg)

비행고도

(m)

체공시간

(hr)

통신범위

(km)

초소형/

소형

초소형 0.10 250 1 < 10

소형 < 30 150~300 < 2 < 10

전술급

근거리 (CR) 150 3,000 2~4 10~30

단거리 (SR) 200 3,000 3~6 30~70중거리 (MR) 150~500 3,000~5,000 6~10 70~200

장거리 (LR) - 5,000 6~13 200~500체공 (EN) 500~1,500 5,000~8,000 12~24 > 500

중고도 장기체공(MALL) 1,000~1,500 5,000~8,000 24~48 > 500

전략급 고고도 장기체공(HALL) 2,500~12,500 15,000~20,000 24~48 > 2,000

특수

임무

파괴살상(Lethal) 250 3,000~4,000 3~4 300

기만교란용(Decoys) 250 50~5,000 < 4 0~500

성층권(Stratospheric) - 2,000~3,000 > 48 > 2,000성층권외 (Exo-

Stratospheric)- > 30,000 - -

<표 1> 비행체 형상에 따른 무인항공기의 분류

　 (자료:　산은조사월보 12 제733호, 2016）

• 군수용 무인항공기

드론은 운용 주체에 따라 군수용 드론과 민수용 드론으로 구분되는데, 현재

90% 이상의 드론이 군수용으로 활용되고 있다. 군수용 드론은 정찰용, 전자전용,

기만용, 공격용, 전투용, 표적용 등의 목적으로 운용되며, 중량, 고도 등 성능기

준에 따라 세분화될 수 있다.

<표 2> 성능기준에 따른 군수용 무인항공기의 분류

(자료: EUROUVS)

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• 민수용 무인항공기

민수용 드론은 취미･레저용, 농업방제용, 영상촬영용 등으로 사용되고 있으

며, 최근 Amazon社, Google社 등 글로벌 기업도 드론을 활용한 서비스 출시를 준

비하고 있다.

<그림 1> 민수용 드론의 활용예

(자료:　산은조사월보 12 제733호, 2016）

민수용 드론 기술은 인증 및 운행 정책 등 제도적 인프라가 미흡하고, 자율비

행 및 충돌회피 등의 기술이 불완전한 상황이므로 아직까지 취미용 및 제한적인

상업용으로 활용되고 있으나 점차 그 영역이 넓어질 것으로 기대된다.

<그림 2> 주요 민수용 드론 개발 현황

(자료:　산은조사월보 12 제733호, 2016）

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■ 무인항공기 기술현황

• 구성요소

무인항공기는 비행체, 지상통제장비, 데이터링크, 임무장비, 지원체계 등으로

구성되는데, 비행체는 컴퓨터, 항법장비, 추진동력, 연료장치, 통신장치 등으로

구성된 기체와 지상통제장비는 이륙, 비행, 착륙, 임무수행 등 비행 전반을 제어

하는 장비, 데이터링크는 비행체와 지상통제장비 간 통신을 위한 장비, 임무장비

는 드론의 사용 목적에 맞게 비행체에 탑재되는 카메라 등의 장비, 지원체계는

드론의 운용에 필요한 정비 설비, 조종 교육 체계 등으로 구성된다.

<그림 3> 무인항공기의 기술요소

(자료: 전자통신동향분석, 2015)

멀티콥터와 같은 소형 드론도 비행제어장치를 탑재한 비행체, 제어 및 임무

데이터 송수신을 위한 무선통신장치, 카메라 등의 임무장비, 지상에서 비행과 임

무를 통제하기 위한 조종기와 통제장비, 그리고 배터리 충전기 등으로 구성된다.

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<그림 4> 멀티콥터의 구성요소

(자료: 각사 홈페이지 참조)

■ 무인항공기의 기술 체계

드론의 기술체계는 비행체, 비행제어, 추진동력, 임무제어, 데이터링크, 지상

통제, 소프트웨어융합, 교통·공역 관리 등 7개 기술로 구성되며, 항공기 기술인

비행체, 비행제어, 관제기술 등을 포함하고 있어, 항공기 기술의 축소판이라 할

수 있다.

<그림 5> 항공기 기술 체계

（자료: 한국산업기술진흥원, 2013)

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<그림 6> 무인항공기의 기술분류 체계

(자료:　산은조사월보 12 제733호, 2016）

■ 무인항공기의 핵심기술

• 비행제어시스템

비행제어시스템은 드론의 안전한 비행과 임무 수행을 위한 비행제어 기술로

서, 드론의 두뇌 역할을 한다고 볼 수 있다. 고신뢰성과 안정성을 보장할 수 있

는 하드웨어 및 소프트웨어로 구성되고, 비행제어시스템의 System-On-Chip으로

소형화 및 고성능화되고 있으며 다양한 탑재장비 및 센서, 데이터링크 장비와의

인터페이스 기능 제공한다.

소형 드론의 비행제어장치로 미국 3DR社의 APM과 Pixhawk, 중국 DJI社의 NAZA

와A3, 중국 TAROT社의 ZYX, 미국 Openpilot社의 CC3D 등의 제품이 널리 사용되고

있다.

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<그림 7> 소형 무인항공기에 쓰이는 FC(Flight Controller)

(자료: 각사 홈페이지 참조)

• 추진동력 기술

추진동력 기술은 드론의 사용목적 및 환경 등에 최적화된 추진동력 체계 기술

로서, 친환경･고성능･고효율 동력원 개발이 진행되고 있으며, 무인항공기에 특화

된 소형경량 추진동력 기술 및 고고도 장기체공(High Altitude Long Endurance,

HALE)을 위한 태양전지, 수소연료엔진 등 추진동력 기술이 있다.

또한 내연기관, 태양전지, 연료전지 등을 조합한 하이브리드 동력 기술과 장

시간 비행을 위한 고성능 배터리 기술이 요구된다.

소형 무인항공기는 주로 리튬이온폴리머 배터리와 모터를 추진동력으로 사용

하며, 모터의 종류에 따라 전기속도제어기(Electronic Speed Controller, ESC)를

장착하여 사용한다.

<그림 8> 소형 무인항공기용 ESC

(자료: amazon 홈페이지 참조)

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• 임무 제어 기술(탑재장비･센서)

드론은 다양한 탑재장비와 센서를 통합한 집합체라 할 수 있으며, 최근 센서

의 성능향상과 가격 인하가 드론의 대중화를 이끈 요인 중 하나로 손꼽히고 있

다. GPS, INS, ADS 등 항법 관련 센서의 소형경량 기술 및 3차원 공간정보 획득

및 장애물 탐지용 소형 LADAR 기술, EO/IR, 멀티스펙트럼 카메라 등 탑재장비 기

술이 있다.

소형 무인항공기는 각속도를 측정하는 자이로센서(Gyroscope), 중력가속도를 측

정하는 가속도센서(Accelerometer), 방위를 측정하는 지자기센서(Magnetometer),

고도를 측정하는 기압센서(Barometer) 등의 센서를 장착하여 사용한다.

• 자율비행 및 충돌회피 기술

자율비행 및 충돌회피 기술은 드론이 지정된 목적지까지 비행하는 동안 다른

물체를 탐지하고 회피하는 기술이며, 3차원 지도 기반의 운행 경로에 따라 자율

비행하는 기술, 주변 상황 인식 센서와 비행제어 소프트웨어의 장애물 충돌회피

기술, 유인기의 조종사 역할을 대신할 수 있는 비협조적 충돌회피 기술, 기체 고

장 및 비행환경 변화에 스스로 안전하게 대처하는 기술 등이 이에 속한다.

자율비행 및 충돌회피 기술은 드론 선진국에서도 아직 완성하지 못한 기술로

서, 무인항공기 뿐만 아니라 자율주행차와 같은 무인이동체를 구현하기 위해서도

필수적인 공통 기술이다.

• 데이터링크 기술

드론의 데이터링크 기술은 제어 데이터와 정보 데이터를 송수신하기 위한 무

선통신기술이며, 이를 크게 3가지로 나누면 비행 및 임무 제어 데이터, 임무 정

보 데이터 등을 송수신하기 위한 양방향 통신 기술과 유효성, 신뢰성, 통합성을

보장할 수 있는 소형경량 통신시스템 기술, 무선주파수(Radio Frequency, RF),

LTE 등 무선통신 적용 기술을 일컫는다. 드론을 국가공역 내에서 운행할 수 있도

록 현재 데이터링크 기술의 고신뢰성 확보방안과 표준화에 대한 연구가 진행되고

있다.

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<그림 9> 독일 DHL사가 개발한 자율비행 택배드론

(자료: 조선일보, 2014)

<그림 10> 군사용 무인항공기에서의 데이터 링크 기술 활용 예

(자료: 항공우주정책 법학회지, 2015)

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■ 무인항공기 산업 동향 (해외)

GSV Asset Management에 따르면 드론의 상업적 활용범위는 향후 기술발전과 규

제완화에 따라 성장이 가속화될 것으로 보인다. 2016년 기준 세계 전체 드론시장

은 약 86억 달러 규모이며, 2020년까지 115억 달러 규모로 성장할 것으로 추정된

다. 전체 시장에서 개인 및 기업용 드론이 차지하는 비중은 2016년 기준 21%이

며, 2015~2020년 기간 동안 연평균 13% 성장하여 2020년에는 약 31억 3,000만 달

러 규모에 달할 전망이다.

<그림 11> 글로벌 드론 시장 전망(2015~2020)

(자료: Business Insider, IHS Janes Intelligence Review, GSV Asset Management)

Ÿ 중국시장

최근 군사용 탐지를 위한 중·고공 무인 탐지 드론의 수요량이 급격하게 증가

하고 있으며, 향후 20년간 군사용 드론의 수요량은 2,000대 정도 약 400억 위안

의 가치를 창출할 것으로 전망된다.

중국 치엔잔 산업연구원이 발표한 ‘2015~2020년 중국 무인기 산업 수요 예측

및 투자 전략 계획 분석 보고’에 따르면, 현재 중국에서 사용되고 있는 민간 상

업용 드론의 수는 1만 5000개에 달하며, 영상촬영, 식물보호, 레저용 등으로 활

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용 하고 있다.

중국 국가 첨단기술 연구개발계획”에 무인기 연구개발 프로젝트들이 반영되

어 있으며 해상운송무인기를 통한 해양관측시스템 개발 계획 등이 포함되어 있

다.

중국은 2023년까지 10년동안 105억 달러를 투입해 군사용 무인기를 약 41,800

대 생산할 계획을 가지고 있다.

- 민간 드론 시장을 점령한 DJI

중국의 대표적인 드론업체인 DJI는 드론의 대중화를 주도한 업체로 우수한

기술력과 디자인 등으로 세계 민간 드론 시장의 60%를 점유하고 있다.

<그림 12> 중국 스텔스 무인전투기‘리젠’

(자료: 연합뉴스, 2013)

Ÿ 일본

일본의 시장조사기관 시드플래닝에 따르면 산업용 무인비행기 및 헬기 시장은

2015년 16억 엔, 2020년 186억 엔, 2022년 406억 엔에 달할 전망한다.

2015년 기준으로 농업 방제용이 70% 이상을 차지하고 있으나, 농약 살포용은

소폭 증가에 그치는 반면 정비, 점검, 측량 시장 등 연관산업이 크게 확대될 것

으로 전망한다.

일본에서는 현재 공항과 항공로를 제외한 대부분의 지역에서 고도 250m 이하

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이면 누구나 자유롭게 드론을 날릴 수 있으나, 총리 관저 드론 사건을 계기로 드

론 사용 등에 관한 규제화 논의가 진행 중이다.

우주항공연구개발기구(JAXA)는 일본원자력연구개발기구와 공동으로 소형 드론

을 이용하여 원자력발전소 주변 방사선량 관측 목적의 방사선 모니터링 시스템의

연구 개발을 진행하고 있다.

<그림 13> 일본 산업용 드론·무인 비행기 용도별 시장예측

(자료: 시드플래닝)

• 미국

미국 무인기 전체 시장에 국방용 무인 항공기가 89%를 차지하고 있으며, 상

업용 무인 항공기는 2018년에 14% 증가하여 1만 대로 예상한다.

아마존은 5년 내로 무인 항공기 배달 서비스 전문 업체인‘프라임에어’를,

구글에서 태양열 무인 항공기 제작업체인 타이탄(Titan) 에어로스페이스를 인수

하여 드론을 이용한 인터넷 서비스 제공을 준비하고 있다.

아마존의 소형무인기 옥토콥터를 이용해 가정배달 서비스를 시험하고 있으며,

아마존 물류센터 부근 16km 이내에서 2.27kg 이하 물건을 배달할 수 있다.

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<표 3> 시판 중인 무인항공기 현황

(자료: Wall Street Journal)

<그림 14> 무인항공기 트렌드

(자료: Robot Enomics)

■ 무인항공기 산업 동향 (국내)

무인항공기 관련 글로벌 기술수준은 미국, 이스라엘, 프랑스 순인데 국방기술

품질원에 따르면 우리나라는 세계 7위권의 기술경쟁력을 보유한 것으로 평가 하

고 있다.

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<그림 15> 2012년 국가별 무인항공기 기술수준과 2013년 무인항공기 기술수준

자료: 국방기술품질원(2012.9) 자료: 산업통상자원부(2015.3)

<그림 16> 국가별 드론 제조사 비중 현황

(자료: www.uavglobal.com, 2016.10.6.)

현재 상업용 드론을 만드는 제조사는 49개국, 총 247개사로 파악되며 이 중 미

국 제조사가 3D Robotics, INSITU, Airware 등 47개사로 전체의 19.0%를 차지하

고 있다. 프랑스, 영국이 각각 20개사, 17개사로 8.1%, 6.9%를 차지하고 있으며,

독일과 일본이 각 11개사로 4.5%를 차지하여 그 뒤를 잇고 있다. 중국은 2016년

상반기 기준 업계 1위인 DJI사를 포함하여 총 10개사로 4.0%를 차지하고 있다.

한국은 Navionics Korea, Oneseen Skytech, Smart UAV, Ucon System 등 4개사로

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전체의 1.6%를 차지하고 있다. 러시아도 같은 비중이다.

국내 무인기 기술은 우수하나 제품화 시키는 전략이 미흡하고, 핵심부품은 수

입에 의존하고 있어 글로벌 경쟁력이 낮은 편이다. 농업용 무인기의 80%는 일본

제품, 취미용 무인기 시장의 50% 이상은 중국제품이 차지하고 있으며, 가격은 중

국, 기술력은 미국 및 유럽 등에 열위인 상태이다.

전통적인 기존 항공기 관련 제조업체를 중심으로 IT, 전자, 통신 업체와, 완

구용 비행로봇을 생산하는 업체 등에 이르기까지 다양한 사업영역에서 무인기 시

장 진출이 이루어지고 있다.

항공우주연구원은 국내 무인기 관련 기술 개발 (특히, 스마트무인기 개발 사

업)을 주도하고 있는데, 국내 최초로 틸트로터형 무인기 개발에 성공하였고, 전

자통신연구원은 무인기 운영체제인 “큐플러스 에어(QplusAir)”의 개발과 시험

비행에 성공하였으며, 미연방항공청의 SW 안전성 최고등급인 DO178B Level A를

획득한 바 있다.

기계연구원은 연료전지 분야를 연구개발 진행중인데, 2013년 연료전지를 동력

원으로 사용한 무인기의 시험비행에 성공하였고, 대한항공은 항공우주연구원과

공동으로 틸트로터형 무인기 개발에 성공한 이후, 상용화를 추진 중(2020년 상용

화 계획)에 있다.

한화는 군사분야 초소형 무인기 기술개발을 위한 사업에 참여중이며, 2010년

초소형 무인항공시스템인 크로우(CRAW)를 제작한 “마이크로 에어로봇”사를 인

수한 바 있다.

국내 중소기업인 퍼스텍유콘시스템은 군사용 무인기 전문 업체로, 정찰용 무

인기인 리모아이를 운용중이고 국내 최초로 UAE 공군에 무인기 지상통제장비를

수출하였으며, 농업용 무인방제헬기의 시판을 계기로 민간시장으로 진출을 추진

중에 있다.

국내 기업인 KAI는 무장 포드 및 정찰 장비를 장착하여 육군의 작전을 지원하

고 전선항공통제 임무를 수행하기 위한 무인기를 개발하여 인도네시아, 터키 등

해외 수출 계약을 체결하였고, KAL은 최근에 미국 정부가 글로벌호크 가격을 2배

이상을 제시하자, 도입을 중단하고 자체적으로 중고도 장기체공 무인기(MALE)를

개발 중에 있다.

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구분 내용

국내

연

구

기

관

항공우주

연구원

-국내 무인기 관련 기술개발 주도(스마트무인기 개발사업 주도)

-Y틸트로터형 무인기 개발 성공전자통신

연구원

-무인항공기 운영체제인 “큐플러스 에어(Qplus-Air)"개발 및 시험비

행 성공(미연방항공청의 SW 안전성 최고등급인 DO-178B Level A 획득)

기계

연구원

-연료전지 분야 연구개발 진행중(2013년 자체 개발한 연료전지를 동력

원으로 사용한 무인 항공기 시험비행 성공)

대

기

업

대한항공

-공동으로 틸트로터형 무인기 개발 성공 및 상용화 추진(2020년 세계

최초로 상용화 추진)

-보잉사와 MOU를 통한 무인헬기 사업 추진중

한화-초소형 무인항공시스템인 크로우를 제작한 “마이크로 에어로봇”사

인수

LG CNS

-소프트웨어와 하드웨어를 융합한 자체 무인헬기 토탈 솔루션 개발 추

진중

-무인헬기 제조사인 “윈신스카이텍” 인수LG

유플러스-LTE 망을 이용한 드론 제어 기술 확보(기술시연 성공)

중

소

기

업

퍼스텍-군사용 무인기 전문업체로 정찰용 무인기인 리모아이 운용중

-농업용 무인방제헬기 시판을 계기로 상업용 드론시장 진출 추진

바이로봇-완구용 비행로봇인 “드론 파이터”를 시작으로 산업용 비행로봇 개

발 진행중

성우엔지

니어링

-농업용 무인 방제헬기 상용화 성공

-인천 옹진군과 무인헬기 병해충 항공방제 업무협약 체결

<표 4> 국내 무인항공기 관련 주요업체 현황

(자료: 2022년 세계 시장 10% 점유를 위한 무인항공기(드론)산업 활성화방안, 2014)

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<그림 17> 대한항공 Tilt-rotor

(자료: 국방일보,2013.08)

■ 무인항공기 관련 규제 및 정책

드론의 민간 활용성이 증대되고 시장이 확대될 것으로 예측됨에 따라 각국은

드론의 민간 활용에 대한 규제를 정립하고 있다. 무인기 중량에 따라 허가 및 운

항제한에 대한 차이를 규정하고 있는데 민간에서의 폭넓은 활용을 장려하는 동시

에 무인기 활용에 따른 위험을 줄이기 위해 고심하고 있다.

미국은 무인항공기의 상업적 또는 민간 차원의 무인항공기의 활용을 불허해왔

으나 최근 상업용 무인기 시대의 도래에 따른 무인기 산업 활성화를 고려하여 전

보다는 규제가 느슨해진 추세이다. 중국은 드론에 대해 ‘선(先)허용-후(後)보

완’ 자세를 취하여 원칙적으로 허용하는 대신 발전 과정에서 문제가 발생시 사

후 미비점을 보완하는 방식으로 접근하여 기술에 수용적인 정책을 펼쳤으며 민간

드론을 적극적으로 육성하고 있다.

국내에서는 드론이 ‘초경량 비행장치’ 중 무인비행장치에 해당하며, 비료,

농약살포, 산림 및 해상 측량, 사진 촬영 등과 일부 대여업에만 허용되고 있는

실정이다.

우리나라에서는 항공법 용어로 드론을‘초경량비행장치’로 부르는데, “국토교통

부령으로 정하는 초경량비행장치”란 『항공안전법 시행규칙』제5조 제2항 제5호에 따

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국가명 주요정책

미 국

- 미국연방항공청[FAA] 주관 무인항공기[드론] 연구 담당 기관 선정 및 기술연구

지원[2015년까지 상업용 드론 관련 기술연구 수행]

- 상업목적의 무인기 사용 금지[⌜FAA Modernization & Reform Act of 2012⌟에 따

라 2015년 9월 이후 상업용 무인기 허용 예정]

- 최대이륙중량, 고도 및 속도 등 다양한 기준으로 등급 분류

-무인항공기 인증 관련 Guidance 운용중 [법 규정으로는 제시하지 않음]

영 국

- EUROCAE Working Group 73에 따라 이륙중량을 기준으로 분류

- 무인항공기의 비행허가 신청시 Case별로 검토 후 비행허가 승인

- 무인기 운영을 위한 가이드라인 CAP722:"Unmanned Aerial Vehicle Operations In

UK"시행 중

※ 세부운영기준 및 기술시준 관련 구체적인 업급은 없음

호 주

- 무인항공기[드론] 관련 규정을 가장 먼저 제도화

[CASR Part 101: 무인기 운용, 조종사/운영자 자격인증 기준 제시]

- 무인항공기가 유엔 국제민간항공기구[ICAO]가 마련한 기본적인 기준을 충족한다

는 사실 입증시 상업용 드론 사용 가능

- 운용고도, 무게를 기준으로 등급 분류

- 무인항공기 형식승인을 위한 설계기준 준비 중

※ 제반 운영기준 및 절차 등의 전반적인 체계는 미흡

른 무인비행장치를 말한다. 『항공사업법 시행규칙』 제 6조 법 제2조 제23호가 지정

한 무인비행장치의 사업 범위는 1. 비료 또는 농약 살포, 씨앗 뿌리기 등 농업 지원

2. 사진촬영, 육상· 해상 측량 또는 탐사 3. 산림 또는 공원 등의 관측 및 탐사 4.

조종교육 5. 그 밖의 업무로서 다음 각 항목의 어느 하나에 해당하지 아니하는 업무

(가) 국민의 생명과 재산 등 공공의 안전에 위해를 일으킬 수 있는 업무 (나) 국방,

보안 등에 관련된 업무로서 국가 안보에 위협을 가져올 수 있는 업무를 포함한다.

<표 5> 주요 국가 무인항공기 관련 정책 현황

(자료: 2022년 세계 시장 10% 점유를 위한 무인항공기(드론)산업 활성화방안, 2014)

드론은 무게와 사업용/비사업용 구분에 따라 장치신고와 비행승인 등의 절차

를 거친 후 조종자 준수사항에 따라 비행할 수 있다. 하지만 비행절차를 거친 이

후에도 개인 및 산업용을 포함한 모든 무인비행장치의 조종자는 『항공법 시행규

칙』제 68조에 따라 비행금지 행위, 시간대, 장소 등의 준수사항을 지켜야 한다.

자체중량 25~150kg인 무인비행장치는 신고를 하도록 되어 있으며, 교통안전공

- 20 -

단에서 무인비행장치에 대한 안전성 인증검사를 정부로부터 위탁 대행하고 있다.

드론의 상용화를 위하여 핵심기술 개발을 지원하고 법적·제도적 기반을 조

성하는 필요성에 대해서는 이미 정부 및 업계에서 인식을 하고 있다. 정부는 향

후 10년간 드론산업에 대하여 취업유발효과 3만 1,000명, 경제적 파급효과 약 12

조 7,000만원으로 전망하였다. 현재 국내 드론산업은 국토부, 산업부, 미래부가

합동으로 추진하고 있으며, 산업활성화를 위하여 국토해양부는 2016년 1월부터

「2020년까지 드론활용 8대 유망산업의 상용화」를 목표로 최근 제5차 규제개혁

장관회의를 통해 2016년 7월에 규제를 정비하였다.

새로운 규제 혁신에 따라 여러 드론 관련 규제들의 완화 및 지원 방안이 마련

되었다. 비행승인 및 기체검사 면제 범위가 12kg 이하에서 25kg 이하로 확대되었

으며, 농업· 촬영· 관측 분야로 제한되었던 드론 사업의 범위가 국민의 안전과

안보를 저해하는 경우 외의 모든 분야로 확대되었다. 무인 비행장치를 사용한 산

업의 경우 기존의 사용 사업 자본금 요건을 면제하여 드론 창업을 지원하기로 하

였다. 또한 비행금지구역 내에서도 비행 장소 확보를 지원하는 한편, 조종인력을

양성하기 위해 전문교육기관을 확대하였다. 나아가 국토부는 드론산업 활성화를

위해 추진 중인 드론 시범사업에 참여할 대표사업자와 대상지역을 추가 선정하였

고, 수도권의 전용비행구역을 4곳에서 8곳으로 확대할 예정이다.

<그림 18> 비행금지구역

(자료: 한국모형항공협회, 2014)

아직은 드론의 장단점이 공존하기 때문에 전면적인 허가를 하기 보다는 제한

적 조건에서 산업의 활성화 차원에서 조금씩 규제를 풀어나가고 있는 것이 현실

이다.

- 21 -

기준 개정

사업분야

확대

- 포지티브 방식

· 정해진 분야 외 허가 필요

- 네거티브 방식

· 공공의 안전 및 국가안보 위반사업이 아

니라면 모두 가능- 항공법 시행규칙 제16조의3

자본금

요건

폐지

- 법인: 납입자본금 3,000만원 이상

- 개인: 자산평가약 4,500만원 이상

- 25kg 이하의 무인기에 대해서는 적용 안

함

- 항공법 시행규칙 제313조의3

기체중량

확대12kg

- 25kg

· 안전성인증 예외

· 지정 공역에서의 비행- 항공법 시행규칙 제66조의2, 제68조

조종인력

자격기준

완화

- 전문교관 기준

· 지도조종사 비행시간 200시간 이상

· 실기평가 조종자 비행시간 300시간

이상

-무인기의 경우 경감

· 지도조종사 비행시간 100시간 이상

· 실기평가 조종자 비행시간 150시간 이상

- 항공법 시행규칙 제66조의4

개인정보

보호없음

- 드론에 의한 개인정보 수집 및 전송 보호

규정 신설

- 항공법 제23조의4

2015년 국가과학기술자문회의 발표자료에 따르면 2025년까지 무인자동차, 드론

등 무인시장 점유율 10%와 매출 15조원을 달성하기 위해 정부차원의 산업 육성을

본격 추진할 예정이다.

또한, 국토교통부에서는 ‘무인비행장치실증시범사업‘을 추진 중에 있으며,

산업통상자원부는 최근 ‘스마트드론 활용 기술기반 구축’을 위한 기관을 선정

하였고, 미래창조과학부에서는 드론을 포함한 무인이동체 핵심기술개발을 추진

중에 있다.

드론산업과 관련하여 수원시는 드론산업특구를 지정해 전략산업으로 육성할

방침이고, 대구시는 최근 산업부로부터 스마트 드론관련 기술기반 구축사업에 선

정되어 드론 집적 단지 조성 추진 중이다.

<표 6> 국내 상업용 드론 규정 변화

(자료: 항공법 정리, 2016.07)

- 22 -

PART 2. 무인항공기 기체 경량화 기술 동향 및 전망

라이트형제가 인류최초의 비행에 성공한 후 항공기용 소재는 눈부신 발전을

거듭하고 있다. 더욱 가볍고 튼튼한 소재들을 찾기 시작하다가 최근에는 여러 종

류의 합금을 이용한 복합재료로 구성된 바 있으며, 현재 3D설계기술의 발전에 힘

입어 복합구조를 활용하여 제작되고 있다. 최근에 개발된 기체들의 50%이상이 복

합재료로 구성되고 있고 매년 그 비중이 늘어나고 있는 추세이다.

무인항공기용 소재역시 항공기용 소재와 그 발전방향이 크게 다르지 않으나 무

인항공기 특유의 창의성이 요구되어진다는 측면에서 그 발전방향이 사뭇 다르다.

본장에서는 항공기 기체 제작에 사용되어지는 소재의 기술동향을 개략적으로 설

명하고 무인항공기용 소재 및 부품의 개발방향에 대해 간략하게 소개하고자 한다.

■ 천연재료의 사용

라이트형제가 1903년 12월 17일 노스캐롤라이나 Kitty Hawk에서 비행에 성공한

Flyer는 기존의 글라이더와 달리 알루미늄 엔진을 장착한 최초의 자기동력 비행

기였다. 기체는 가문비나무(Spruce)와 철사를 이용하여 제작되었으며 스킨은 천

이 이용되었다. 나무는 높은 비강도(比强度)를 가지는 천연 복합재료로 가공이

쉽고 손상저항성이 높은 특징을 가진다.

<그림 19> 인류최초의 비행기_라이트형제의 “Flyer”

- 23 -

무인비행기에서도 나무로 만든 소재가 아직도 널리 쓰이고 있다. 모형비행기

재료로 많이 사용되는 발사목(Balsa wood)은 평균비중이 0.2정도로 매우 가볍고

무게 대비 인장력이 매우 강한 재료이기 때문이다.

<그림 20> 현미경으로 120배 확대한 발사나무(좌) 가문비나무 단면(우)

라이트 형제가 사용했던 재료인 가문비나무(Spruce)또한 현대의 무인항공기 소

재로 아직도 널리 쓰이고 있다. 위의 발사목이 기체의 뼈대를 이룬다면 가문비나

무는 특히 압축강도와 휨에 대한 저항이 매우 강하여 동체와 날개부분에 많이 쓰

이고 있다.

최근의 항공기에서는 보기 힘든 재료인 천연나무가 무인항공기에 아직까지 쓰

이는 이유는 가공이 쉽고 재료가 풍부하여 저렴하게 만들 수 있다는 장점이 있기

때문이다. 무인항공기는 아직까지 한번 쓰고 버리는 1회용이라는 개념이 적용되

고 있으며, 아직까지 유인기에 비해 높은 추락율을 가지고 있기 때문이다. 이는

무인항공기의 경우 사람이 타고 있지 않기 때문에 목적을 달성하기 위한 최소성

능의 기체만 필요하기 때문이다.

최근 기술의 발전에 따라 무인기가 점차 고도화되고, 담당하는 임무가 점차 확대

되면서 이러한 경향은 점차 사라지고 있으며, 무인항공기가 점차 고급화됨에 따라

불확실성이 많고 주변 환경 요인에 취약한 천연재료의 사용은 점차 줄어들고 있다.

■ 알루미늄 합금의 등장

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Era Needs Properties Alloy Products

1903 – 1950's Reduced weight Static strength 2017,2024, 7075-T6,

7178-T6

1950's –

early 1980's

Durability & damage

tolerance (DADT) good

properties in thick

sections

Static strength, corrosion

& fatigue resistance,

fracture toughness

7075-T76,T74,T73, 7175,

7475, 2124, 7050-T74,

7150-T6, 2324-T39, 2224-

T3511 1980's –

early 1990's Reduced weight & DADT

All of the above but

highly balanced

7150-T77, 7055- T77,

2524-T3

Late1990's –

present

Decreased cost of ownership

(mfg, assembly, supply

chain, etc) additional

performance enhancement

All of the above plus

amenable to low cost

manufacturing

Lower residual stress

forgings, 2026, 6013,

2324-T39 II, C433-T351,

7085 plate & forgings

비행기제작기술의 급진적인 발전으로 여객수송이나 전쟁에서 중요한 역할을

하게 된 것은 알루미늄의 합금인 두랄루민(duralumin)의 실용화가 이루어지면서

부터이다. 1930년대에 와서 이 경금속을 사용한 비행기가 처음 등장했다.

알루미늄합금은 80여년에 걸쳐서 항공기 동체 등의 구조용 소재의 하나로 사

용되어 왔으며 최근까지 항공기 구조물의 주재료로서 B787과 같은 복합재료 항공

기가 등장하기 전까지는 전체 항공기 구조물 무게의 70 ~ 75%를 차지하고 있던

금속재료이다.

<표 7> Advanced Aluminum Alloys and Products for Aerospace Applications

(자료: Alcoa)

이와 같이 항공기 부위별로 하중조건이 달라지고 피로특성도 다른데, 이에 따

라 소재 선정 요구조건도 달라지므로 요구사항에 맞게 알루미늄에 여러 가지 첨

가물을 넣어 다양하게 개발되었다.

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<그림 21> 항공기에 첫 적용된 항공용 금속 합금의 적용시기와 항복강도

(자료: R.J. Bucci, ASIP 2006)

<그림 22> 민간항공기 주요 부위에 적용된 알루미늄합금 종류 적용 사례

（자료:　H.M. Flower, ed., High Performance　Materials in Aerospace, 1995)

풍부한 가공성과 비교적 저렴한 가격 때문에 무인항공기에서도 이러한 알루미

늄 합금이 널리 쓰이고 있다. 높은 고도와 극한의 조건을 견디어야 하는 군사용

무인항공기의 경우 위에서 열거한 알루미늄 합금계열의 항공기용 소재가 많이 쓰

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이지만 일반적인 용도의 상업용 무인항공기의 경우에는 아직까지 일반 구조재용

알루미늄 합금이 널리 쓰이고 있다.

■ 알루미늄-리튬 합금 (Al-Li alloys)

Li (리튬)은 금속 중 가장 가벼운 소재로서 1980년대 중반 Al-Li합금이 개발된

후에 분자 복합재료의 적용으로 급속히 대체되던 알루미늄 합금을 이어 항공기용

구조용 금속 합금 소재로서 2000년대 들어 새로이 부각되고 있는 소재이다. Li

1%를 기존의 알루미늄 합금에 적용하면 합금의 밀도는 약 3% 감소되고 강성은 6%

증가하는 것으로 알려져 있다. Li은 기존 금속에 비해 밀도가 7-10% 작은 반면에

강성은 10 ~ 15% 정도 높고 우수한 내피로 및 극저온에서의 우수한 인성 특성을

가져 항공기용 구조용 소재로의 적용이 증가하고 있다.

<그림 23> Al-Li합금을 이용한 초경랑 비행체 제작 예

(자료: 각사 홈페이지 참조)

■ 티타늄 합금 (Titanium alloys)

티타늄 합금은 강철 등에 비해 낮은 밀도를 가지면서 높은 용융점, 낮은 열팽

창계수, 우수한 내열 특성 및 고온에서의 비강도가 우수하고 내식성 (corrosion

resistance), 내산화성 (oxidation resistance)도 탁월하다. 미국의 초고속 첩보

기 SR-71 구조물의 주소재로서 85 wt% (복합재료는 15 wt%) 사용된 티타늄 합금

- 27 -

은 항공기 및 미사일 등에서의 성능이 급속히 높아짐에 따라 항공기용 구조용 내

열 소재로 적용 범위가 넓어지고 있다. 하지만 단점으로는 가격이 비쌀 뿐만 아

니라 제조공정이 상대적으로 어렵고, 149℃~315℃ 온도 범위에서 creep 변형이

발생할 수 있다.

■ CFRP의 등장

복합재료는 2개 이상의 소재를 사용함으로써, 각각의 소재의 장점을 살려 새

로운 특성을 갖도록 인위적으로 만든 소재를 의미하며, 주로 힘을 전달하는 섬유

(fiber)와 섬유를 보호하고 모양을 유지하는 기지(matrix)로 구성되는 것이 일반

적이다.

2차 세계대전 이후 알루미늄 합금을 대체하기 위한 용도나 레이더돔 제작을

위해 유리섬유강화 복합소재가 개발되었으나 기존 소재에 비해 낮은 강성으로 인

해 제한된 용도로 사용되었다.

1960년대 후반 철강에 비해 5배의 강도를 가지는 탄소섬유(carbon fiber)에 에

폭시 레진 등을 함침시킨 탄소섬유 복합재를 개발하였다. Rolls-Royce는

RB211-06 개발 시에 새롭게 개발된 탄소섬유 복합재(Hyfil)를 적용하여 경쟁사

엔진에 비해 높은 수준의 경량화를 달성하였다

이 밖에 섬유를 보호하는 재료와 기타 첨가재 등도 사용되나 복합재료라 하면

섬유와 기지를 총칭하는 게 일반적이다. 항공기 구조용 소재로는 유리섬유, 케블

라, 탄소섬유 등의 다양한 보강용 섬유와 열가소성(thermoplastic), 열경화성

(thermosetting) 고분자 수지가 일반적으로 많이 사용되고 있다.

- 28 -

<그림 24> 항공우주산업에서의 복합재료의 사용량 증가추이

(자료: Composites Forecasts & Consulting LLC)

• CFRP를 이용한 무인항공기 개발동향

항공기나 우주기기용의 구조재료로서는 탄소섬유강화플라스틱(CFRP)이 많이 사

용된다. CFRP는 면내강도/강성이 매우 크고 녹이 잘 슬지 않으므로 이제까지 항

공기의 대부분을 차지한 알루미늄합금의 대체재로서 적용이 급증하고 있다. CFRP

가 우주기기에 널리 사용되는 다른 이유는 탄소섬유는 열팽창률이 매우 낮아서

그 복합재의 열팽창률도 낮출 수 있으므로 열변화가 큰 우주환경에서도 고정도

구조체가 실현가능하다는 장점이 있다.

• 무인항공기에 있어 CFRP의 효과

여러 경량 소재들 중에서 무인항공기에 CFRP를 적용할 경우 기대되는 효과는

기체의 중량감소로 인해 비행시간이 증대되고 내구성 향상으로 안전성을 확보할

수 있을 뿐만 아니라 진동 및 에너지 흡수로 안정적인 비행이 가능하다.

- 29 -

또한 제조업의 측면에서 CFRP 성형기법을 통한 모듈화 설계가 가능하므로,

조립공정이 단순화되어 생산성을 높일 수 있다. 이러한 장점들 때문에 현재 무인

기의 대부분은 CFRP를 이용하여 개발되어지고 있다.

현재 군사용이나, 민항기의 경우 기체의 100%를 CFRP로 만들기는 불가능에 가

까운데, 이유는 바로 비용 때문이다. 또한, 대형화하였을 때 성형작업의 복잡성

과 체결할 때 생기는 문제들이다. 아울러, 밀링이나 드릴링장비에 의해 발생되는

손상과 볼트, 접착, 용접 등 체결방법 등에서 발생하는 문제들이 대형화에 가장

큰 걸림돌로 작용한다.

하지만 드론의 경우는 소형화되고 작기 때문에 기체의 대부분을 한번에 성형

하는 것이 가능하다. 기계적 체결의 경우도 대형기체에 비해 손상이 작고, 취부

에 가해지는 응력의 크기 또한 충분히 감내할 만하다. 현재 소형 무인기 시장에

서 CFRP가 대세로 떠오르는 이유다.

- 30 -

PART 3. 무인항공기 기체 경량화 특허 전략

무인항공기에 대한 기술 분석을 위하여 특허정보 검색 시스템인 KIPRIS 시스템

을 이용하여 현재 등록된 무인항공기 관련 특허를 분석해 보았다.

우리나라의 무인항공기 기술 수준은 2012년 기준 전 세계에서 7위(2012 국가별

국방과학기술수준조사서)로 발표되었다. 특허출원유형별로 볼 때 ‘민간기업’이

가장 많으며, ‘개인’, ‘학교법인’, ‘정부기관’이 그 뒤를 잇는 것으로 나

타났다. 아울러 관련기술 국내 최다 출원 기업은 ‘한국항공우주산업주식회사’

인 것으로 나타났다.

<그림 25> 무인항공기 관련 기술 수준

(자료: 국방기술품질원, 2012)

국내 출원인들과 주요 국가(중국, 유럽, 일본, 미국 등)의 무인항공기 출원

현황을 살펴보면 상위 10개 기업이 전체 출원의 43.6%를 차지하고 있다. 중국의

경우 학교법인과 벤처기업이 출원 증가세를 보이고 있으며, 그 외 국가들은 정부

관련 기관이나 대기업이 주를 이루고 있다.

- 31 -

<그림 26> 무인항공기 주요 출원인 현황

(자료: 특허청,‘무인항공기산업 테마 분석 현황’, 2015.5)

■ 무인항공기 주요 기술특허 분석

<그림 27> 무인항공기 주요 특허 분야별 내역

(자료: 특허청 지식재산 통계자료, 2015.10)

무인항공기 핵심 기술은 ‘무인기 제어기술’, ‘충돌회피 기술’, ‘탑재센

서 기술’, ‘영상 기반 드론 자동 이착륙 기술’로 분류되고, 상위 7개 기술이

전체의 68% 이상 출원 되었다. IPC 전체 기준으로 살펴보면 ‘B64C 39/02(특수

용도를 특징으로 하는 항공기)’가 최다 기술로 나타난다.

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<그림 28> 무인항공기 관련 기술 다인용 특허 Top5

(자료: 특허청 지식재산 통계자료, 2015.10)

다출원 기업들의 피인용 현황을 분석한 결과 미국기업들이 피인용 횟수가 높

은 무인항공기 원천 기술을 다수 보유한 것으로 나타났다. ‘무인항공기 운항기

술(System and methods for unmanned aerial vehicle navigation, Honeywell,

US8543265)’의 피인용 횟수가 최다인 56회로 나타났으며 그 뒤로 ‘Boeing

company’, ‘Insitu Group’의 보유 특허가 다수 인용되었다.

■ 무인항공기의 기체 경량화 특허 전략

특허정보넷 KIPRIS에서 2017년 현재 출원 및 등록 중인 무인항공기 경량화 특

허와 관련된 42건을 분석한 결과, 드론에 사용되는 소재에 관한 특허는 없었으

며, 기체의 구조에 대한 특허가 주를 이루고 있었다.

이는 현재 개발 중이거나 개발된 기체의 경우 일반적으로 항공기에 사용되는

소재를 사용하였기 때문에 특허로 등록되기 어렵고, 무인항공기의 특성상 기존에

시도되지 않았던 다양한 형태의 구조체가 가능하기 때문인 것으로 분석된다. 무

인항공기용 소재에 의한 경량화 특허는 틈새시장이긴 하지만 그만큼 개발비용의

증대 및 높은 리스크가 따른다.

- 33 -

<그림 29> 다양한 형태의 무인항공기 구조체 특허 대표도면

위의 그림처럼 등록된 무인항공기의 특허를 분석하여 보면 경량화를 위해 기

체를 디자인 했다기보다는, 필요한 요구 성능을 충족하고, 제작비용 등을 줄이기

위하여 기체를 개발하다 보면 창의적인 형태의 구조의 기체 디자인이 만들어지

고, 이는 경량화와 연결된다는 것으로 분석되었다.

• 기체경량화 특허 사례 분석 및 출원전략

아래의 발명은 구조전지가 적용된 항공기용 날개 구조물에 관한 것으로서, 상

부의 태양전지 패널과 하부의 층상형 구조의 복합재 형태로 된 구조전지로 구성

된 항공기 날개의 상부 스킨과, 층상형 구조의 복합재 형태로 된 구조전지로 일

체화된 항공기 날개의 하부 스킨으로 구성되어, 상기 태양전지 패널에 의해 수집

된 전기에너지를 구조전지에 저장한 것이며, 상부스킨을 태양전지와 구조전지로

구성하고 하부스킨을 구조전지로 일체화하여 구성함으로써, 항공기 날개에 가해

지는 하중을 견딜 수 있고, 기계적인 강도를 유지할 수 있는 효과가 있다.

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<그림 30> 공개특허 특허번호 : 10-2016-0115864의 대표도면

아래의 발명은 조인트윙형 무인항공기에 관한 것으로 동체의 단순화와 고강도

화 및 초경량화를 도모한다. 또한 비행효율과 단거리 이착륙성능 그리고 장기체

공성능을 향상시켜주기 위해서 조인트윙과 연결되는 동체를 한 쌍의 트러스와,

이를 연결해주는 전방날개, 하부날개, 상부날개로 구성하며, 후방 단부에는 방향

타를 포함하는 수직날개를 구비한 것을 특징으로 하는 특허이다.

<그림 31> 공개특허 특허번호 : 10-1423680의 대표도면

- 35 -

위에서 보듯 무인항공기의 구조물이 한 가지 이상의 기능을 하도록 디자인되

었으며, 이는 곧 기체의 구조를 단순화시킬 수 있고 경량화로 이어짐을 알 수 있

다.

전통적인 유인항공기는 안전이 최우선이며, 수십년 동안 검증된 기체 구조 및

재료 등을 사용하여 제작하나, 드론은 일단 사람이 탑승하지 않는다는 점에서 매

우 창의적이고 다양한 시도를 할 수 있는 여지가 있다. 무인항공기 기체경량화

특허전략에서 가장 중요한 것은 바로 창의성에 있다.

- 36 -

PART 4. 무인항공기 경량화 소재 시장 분석

탄소소재 중 탄소섬유는 1950년대 미국과 소련의 우주 개발 경쟁에 힘입어 본

격적으로 개발되기 시작하였고, 우수한 내열성, 내충격성, 내화학약품성, 항미생

물성, 탄성과 강도(알루미늄 보다 가벼우면서도 철에 비해 강함)로 인하여 탄소

섬유를 이용한 복합재료는 골프채, 테니스 라켓, 낚싯대, 보트 등의 스포츠 레저

분야에서 상품화되었다.

그리고, 1970년대 후반에 항공기 분야의 탄소섬유 활용 증대와 1980년대에 블

랙 샤프트 붐이 다시 일어나 수요가 확대되었지만, 1990년대에는 세계 정치의 냉

전 체제가 종료됨에 따라 군사 및 우주항공 용도에 있어서 탄소섬유 복합재료의

수요는 정체기를 겪었다.

그러나 최근 항공기 및 자동차 시장에서 에너지 절약 및 환경 오염 방지 등을

위한 대책으로 구조물의 경량화에 대한 중요성을 인식하여 탄소섬유 복합재료 시

장은 다시 주목받기 시작하였다.

또한, 21세기 우주항공시대를 맞이하여 기계적, 열적 특성이 이제까지 어느

소재보다도 월등히 우수하고 기능성을 가지면서 매우 가벼운 에너지 절약형 소재

의 개발이 필요한데, 이러한 조건을 만족시킬 수 있는 소재는 현재 탄소섬유 복

합재료 정도라고 볼 수 있다.

무인항공기에서도 마찬가지로 자체 중량의 경량화가 기체의 대형화를 포함하

는 수송효율의 향상에 크게 기여한다. 특히 기체구조의 경량화는 엔진의 소형화,

이륙 중량의 감소 등에 기여하기 때문에 제트 수송기의 경우는 기체구조를 1 kg

경량화하면 기체중량이 전체적으로 2~4 kg 가볍게 된다고 알려져 있다. 이와 같

이 항공기에서 경감된 기체구조 향상으로 화물이나 연료의 추가 탑재가 가능해져

수송효율이 향상되기 때문에 관련 주요 기업들은 기체구조의 경량화에 큰 노력을

경주하고 있다.

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<그림 32> 대표적인 탄소섬유의 형상 (PAN계 탄소섬유).

(자료: Carbon Letters Vol. 11, No. 3 (2010) 235-242)

세계 탄소시장은 위와 같은 우주항공 산업의 발전과 함께 수송기기, 풍력, 연

료전지 등의 분야에서 사용되면서 물량은 꾸준히 증가추세에 있고 선도기업들의

적극적 생산설비 투자 및 응용제품 생산 확대로 인하여 소재에 대한 가격인하와

응용제품은 꾸준히 개발되고 있는 실정이다. 탄소섬유의 시장점유율은 물량기준

으로 Torey, Toho Tenax, Mitsubishi Rayon, Zoltek의 순으로 일본기업이 강세인

데, 세계시장 선두업체들은 신규투자를 통해 생산량을 늘려가면서 수요증가에 대

응하고 있다.

일본 고기능성 섬유시장은 일상생활품에서 산업용으로 그 축을 점차 넓혀가고

있으며, 특히 고분자, 바이오, 나노기술 등 고도의 첨단기술을 응용해 자동차,

항공기, 우주로켓, 전기전자, 의료소재 등 산업분야에 고기능 소재를 공급하는

신규 사업을 적극 추진하고 있다.

■ 해외 시장 동향

현재까지 항공기용 소재는 알루미늄 합금이 주류를 이뤘으나, 최근 항공기의

추가적인 경량의 필요성이 대두되면서 초경량 및 고기능성 항공기용 소재로 탄소

섬유를 사용한 복합재료의 적용이 증가하고 있고 민항기와 군수 부문 모두에서

탄소섬유 복합재료 세계시장은 급격한 증가 추세에 있다.

2014년 CFRP 부품의 시장규모는 268억$ 7만8천 톤이었으며 향후 10년간 연간

- 38 -

성장률이 금액기준 8.2%, 수량기준 10.6%로 추정되어 2024년 595억$의 시장이 예

측된다.

<그림 33> 탄소섬유 시장현황

(자료: 조선Biz, 2011. 7)

<그림 34> 탄소섬유를 응용한 다양한 기계부품들

(자료: 각사 홈페이지 참조)

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<그림 35> CFRP 수요전망(천 톤)

(자료: CFRP Composites market forecast 2014~2024, Visiongain, 2014, Composites

market report 2014, Carbon Composites, 2014, Composites news, jeccomposites.com,

2015.)

세계 항공기 생산금액은 2015년 약 3,096억 달러 수준이며, 이 중 약 67%인

2,086억 달러 가량을 대형여객기가 차지하고 있다. 또한 민수 및 군수시장의 비

율을 살펴보면 민간분야가 약 2,560억 달러로서 82% 가량을 차지하고 있는 반면,

군용기 분야는 약 535억 달러로서 17.3% 가량만을 점유하고 있다. 그리고 근래에

각광받고 있는 무인기 분야에 대해서는 일반 대중용의 소형 무인기 시장과 상업

용무인기 시장 등에 대해서도 분석이 활발히 이루어져 2015년 추산 약 51억 달러

로서 전체 항공기 생산량의 1.6% 가량을 차지한 것으로 추정되었다.

2016년 세계 항공기 생산 전망치는 약 3,262.9억 달러에 달할 것으로 전망되

며, 2025년까지 연평균 약 3.2%의 성장률을 보여 2025년경에는 약 4,316.4억 달

러 규모가 될 것으로 전망된다. 그 결과 향후 10년간 약 39,440억 달러 규모의

항공기가 생산될 것으로 예상된다. 세부시장 별로 살펴보면 대형여객기가 전체

생산량의 약 71% 가량을 차지할 것으로 전망되며, 무인기 분야는 비록 전체 규모

는 약 3.6% 수준에 지나지 않지만, 군용 무인기와 민간용 무인기가 각각 연평균

약 17.8%와 13.6%의 성장률로 가장 빠르게 성장할 것으로 전망된다.

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<표 8> 2016~2025년간 항공기 시장 전망 비교

F/I: Forecast International, Teal: Teal Group

*Forecast International, 2016 **Teal Group, 2015, ***Frost & Sullivan, 2015

(자료 : 항공우주산업기술동향, 2016)

2014년 CFRP 시장은 원재료인 탄소섬유와 수지가 19억 달러를 차지하였고, 수

량기준으로 열경화성 CFRP가 약 75%, 열가소성 CFRP가 25%로 구성되었으며 생산

성, 내충격성, 접합과 수리보수 용이성으로 인해 열가소성 수지의 사용 비중이

증가하고 있다.

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<그림 36> CFRP 수요산업의 구성

CFRP 수요산업을 그림 35와 같이 5개로 구분 하였을 때, 특히 에너지, 자동

차, 항공우주 분야가 유망할 것으로 전망된다.

<그림 37> CFRP 성형품의 시장규모와 성장률

(자료: CFRP Composites market forecast 2014~2024, Visiongain, 2014)

Market Restraint는 ① 높은 가격 ② 장기 사용 신뢰성 부족 ③ 제품 다양성

부족인데, 이를 해결하려는 기술개발 투자가 활발하게 진행되고 있으며, CFRP 성

형품은 초고장력 강판 부품에 비해 무게는 1/2 이나 가격은 4.4배, 알루미늄 대

비 무게는 30%가 가볍지만 가격은 3.8배로 고가이다.

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<그림 38> 소재별 부품가격

(자료: Lightweight, heavy impact, Mckinsey & Company, 2012의 원문을 수정 인용)

■ 해외 기술동향

미국과 EU는 CFRP 소재ㆍ부품의 구조물성 Database, CFRP 소재ㆍ부품의 성능

평가법, Validation 기술, 공정시뮬레이션, 설계 등 엔지니어링 기반을 갖추고

있어서 타 산업용 CFRP 부품의 기술개발이 용이하다.

일본은 최근 중거리 민항기 MRJ의 개발 경험과 B787 및 A350XWB 개발 참여를

계기로 상당한 수준의 기술을 보유하고 있으며, 탄소섬유는 Toray, 수지는 BASF,

Hentsman, Henkel, Evonik, 중간재는 Chomarat, Tencate, Hexel, Toray, Gurit,

성형은 Tencate, Faurecia, 미쓰비시중공업, Fokker, CITADEL 등이 세계 최고의

기술을 보유하고 있는 것으로 조사되었다.

원가절감 측면에서 보면, 탄소섬유, Hybrid 섬유, 프리폼, 수지와 성형공법 등

의 개발로 빠르게 원가구조가 개선되고 있다. CFRP의 원가는 자동차 부품을 기준

으로 Mckinsey가 조사한 2011년에 비해 2013년 약 20%가 저렴해졌으며 2015년에

는 2013년 대비 10% 이상 원가 개선이 이루어고 있는 실정이다.

탄소섬유는 러시아 Alabuga Fiber의 신규참여, 기존기업들의 증설 및 생산성

향상에 따른 공급량 증가와 320K까지 굵어진 라지토우의 원가 하락, 후발기업들

의 공격적인 마케팅으로 인한 중저급품 중심 거래가 하락 등으로 3년전 대비 평

균 거래 가격이 5$이상 저렴해지고 있는 추세이다.

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미국과 EU는 제조원가 11$/kg 내외를 목표로 저가 탄소섬유개발을 진행하고 있

으며, 저렴한 프리커서 개발과 함께 안정화ㆍ탄화공정에서 에너지 비용을 50% 절

감할 수 있는 장비와 공법개발을 추진하고 있고, Oak Ridge National Lab.이

Phase 2 Pilot 단계, W사도 Phase 2 Pilot 개발 완료한 것으로 조사되었다.

EU는 Faurecia, Swerea 등이 Phase 1 Pilot 진입 단계이고, 일본은 2011년부터

5년간 20억엔을 지원하여 AIST와 탄소섬유 3사가 공동으로 안정화 공정을 생략할

수 있는 액정성 프리커서 섬유를 개발하여 탄소섬유 생산성을 10배까지 올릴 수

있는 가능성을 확인하고 있다.

대만의 UHT Unitech는 플라즈마와 마이크로웨이브 기술을 안정화 및 탄화공정

에 적용하여 Toray의 T800 및 T1000급 보다 20%가 저렴한 고성능 탄소섬유를 개

발하여 판매 중에 있다.

<그림 39> PCF process using the thermosetting CFRP

(자료:Transactions of Materials Processing, 25(3) 2016)

제품 다양화 측면에서는 이종소재와 Hybrid CFRP, 항공기 엔진부품, 선박 및

자동차 구조재 등 다양한 제품들이 개발되고 있고, BMW는 Aluminum이나 Steel과

열가소성 CFRP를 조합한 Hybrid 성형기술을 개발하여 BMW 7, BMW i3와 i8에 적용

중에 있다.

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<그림 40> 열가소성 CFRP와 금속의 Hybrid 부품

(자료: KEIT PD Issue Report, 2015)

■ 국내 시장 동향

2015년 국내 항공산업 생산/수출은 약 85억달러 규모로, 생산은 연평균 14.6%,

수출도 연평균 14.9%의 높은 성장세를 시현하고 있다. 공군의 노후 전투기 F-4와

F-5를 대체할 국산 전투기 개발사업으로, 개발비 8.5조원, 양산비용 약 10조원이

투입되는 최대 규모의 국책사업의 본격화 및 산업통상자원부와 방위사업청이 공

동 주관하는 노후헬기 교체를 위한 소형무장헬기(LAH: Light Armed Helicopter)

및 소형민수헬기(LCH: LightㅡCivil Helicopter) 사업이 2015년 하반기 개시되어

2030년까지 양산할 예정(개발비 1.6조원)으로 국내 항공산업의 큰 폭의 성장이

기대됨에 따라 향후 시장의 전망을 밝게 하고 있다.

또한, 민항기 수요 확대에 맞춰 정부 주도하에 민항기 유지․보수 업무를 전담

으로 수행하는 정비사업자를 지정하여 해외 위탁분을 국내로 전환, 틈새시장인

아시아권 MRO시장을 新시장진출 기회로 활용하려는 목적으로 약 1.8조원의 국내

MRO 시장규모를 2025년까지 4.3조원 규모로 확대시키고 해외의존도도 53%에서

23%까지 낮출 계획이다(국토부, 2015).

국내 탄소섬유는 2012년까지 전량 수입에 의존하였으나 2012년 이후 효성, 태

광 등이 연이어 진출하며 상용화 설비를 가동하여 자체수급을 하기 시작하는 등

맹추격에 나서고 있다.

효성은 일본과 미국이 30여년간 독점해온 탄소섬유 시장에서 탄소섬유 탄섬을

개발해 2013년 5월 2013년 5월 전주공장을 준공하며 연산 2000톤 탄소섬유 생산

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체제를 갖췄다. 탄섬은 우주ㆍ항공, 자동차, 방위산업 등에 사용된다. 효성은 지

난 2014년 3월과 6월 현대자동차의 콘셉트카 인트라도에 차체 뼈대와 지붕, 사이

드 패널을 공급했다. 효성은 2020년까지 총 1조 2000억원을 투자해 연산 1만

4000톤 규모의 탄소섬유 생산능력을 갖출 계획이다.

GS칼텍스도 탄소섬유를 미래 신성장사업으로 육성하고 있다. 국제유가 하락과

정제마진 축소로 기존 정유사업의 수익성이 악화되고 있는 가운데 새로운 고부가

가치 사업에 대한 투자 전략이다. 전주시와 GS칼텍스에 따르면 전주시 한국탄소

융합기술원내 벤처 2동에 입주해있는 GS칼텍스는 피치계 탄소섬유 파일럿 시설

구축작업을 마쳤으며 샘플 테스트를 거쳐 본격 시험생산에 들어갈 계획이다. 양

산체체에 돌입하면 연간 500톤 규모가 출시될 전망이다.

태광산업은 울산공장에 연산 1500톤 규모의 생산설비를 가동하고 있고, 삼성종

합화학은 독일 SGL의 탄소섬유 복합소재를 들여와 국내에서 마케팅과 판매 사업

을 벌이고 있다. SK케미칼은 미쓰비시레이온의 탄소섬유 원사를 국내로 가져와

가공 및 판매를 진행하고 있다

탄소섬유는 산업계 각 분야에서 다양한 용도로 개발을 요구하고 있으나 설비

투자 등의 투입비용, 수익기간의 장기성 등을 이유로 가격경쟁력 확보가 불투명

하기 때문에 기업들이 투자를 회피하고 있는 실정이다. 국내 탄소섬유 관련 업체

수는 약 200여 개 업체 정도이며, 직접 탄소섬유를 수입하여 사용하는 업체는 약

45개 업체 정도, 나머지 약 150개사는 카본 프리프레그를 사용하여 낚싯대, 골프

채 건축재료, 구조재 등으로 사용하고 있다.

국내에서 소모하는 탄소섬유 복합재의 양은 1995년 이후 매년 크게 성장하여

2013년 기준으로 탄소섬유 세계 6위 소비국으로 시장규모는 1,070억, 2,700톤 정

도이며, 복합재 시장포함 시 8,610억으로 증가하게 된다. 그러나 국내 탄소복합

재료 시장은 우주항공산업 분야에 국한되어 경제적인 규모를 형성하지 못하고 있

는 실정이다. 국내시장의 분야별 탄소복합재료 수요는 지속적으로 증가하고 있지

만, 자체 생산기술의 부재 및 중간원료인 탄소 프리프레그 조달문제 등의 불안요

인이 여전히 존재하고 있다.

그럼에도 불구하고 핵심적인 소재산업 중 하나로서 탄소섬유 복합재료 기술

및 관련시장은 단순한 상업성보다는 미래 전략산업의 독자성을 위하여 반드시 확

보해야 할 핵심 소재기술로서의 의미가 크다고 할 수 있다.

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■ CFRP의 향후 전망 및 이슈

CFRP를 이용한 무인비행체의 경량화율은 50% 정도로 다른 경량금속보다 효과가

뛰어나며, 향후 자동차 경량화를 위해 사용이 더욱 확대될 전망이다. 그러나 복

합소재는 시장 및 기술적인 면에서 몇 가지 제약을 갖는다.

첫째는 가격으로 향후 1kg당 10달러로 가격이 낮아져야 한다는 것이 업계의

의견이다. 또한 CFRP의 제조 및 실제 제품시 가공이나 결합 등의 난점도 존재한

다. 최근에는 유럽을 중심으로 리사이클에 대한 요구도 등장했다.

좀 더 상세히 보면, CFRP의 경량화율은 50% 정도로 스틸 10%, 알루미늄

20~45%, 마그네슘 30~50%에 비해 높기 때문에 앞으로 가격만 내려간다면 향후 큰

비중으로 적용이 확대될 전망이다. 현재 단가가 가장 낮은 스틸의 경우 가격이

1kg당 1~3달러인데 비해 CFRP는 52~105달러를 형성 중이다. 둘째, CFRP 제조와 관련해 큰 이슈는 Void와 Shrinkage다. 특히 Void는 CFRP의

물성 저하와 상관이 있기 때문에 매우 중요하다. Void는 Porosity라는 단어와 혼

용되기도 하는데, 전자는 Pore가 큰 것, 후자는 작은 것을 말한다. Void는 구조

물을 만들었을 때 인장, 압축 등과 같은 물성에 직접적인 영향을 미치며,

Porosity는 적층된 부분의 수분 흡수나 Pore의 스트레스 감소 등과 관계가 있다.

Shrinkage는 매트릭스 경화시 또는 열의 축적으로 부피나 선형치수가 감소하는

것으로, Thermal Shrinkage의 경우는 경화 후 냉각되는 과정에서 많이 발생한다.

두가지 모두 CFRP의 제조방법과 상관없이 공통적으로 일어나는 문제다.   

체결방법중 기계적인 방법으로는 리베팅, 클램핑, 볼팅 등이 있다. 볼팅시

CFRP와 볼트의 재질이 상이해 발생하는 갈바닉 부식이 문제가 된다. 이전에는 이

를 해결하기 위해 볼트에 코팅하는 방법이 적용됐으나 최근에는 볼트나 스프링

등 일체를 복합소재로 만드는 방법이 등장하기도 했다. 볼트를 체결할 때 홀 자

체에서 부분압력의 밸런스가 깨지면서 주변에 크랙이 생기거나 홀 너비가 불충분

하거나 종종 체결이 잘 맞아 않아 텐션의 문제가 일어나기도 한다.

또한 홀 엣지까지의 거리가 불충분해 볼트의 X축이 트랜스 로딩되는 로딩축

과 수직이 되면서 Shear Out이 잘 안되거나, 패스너 자체의 불량으로 홀 자체에

쐐기 틈이 벌어져 꽉 조여지지 않거나, 또는 볼트의 헤드 부분이 너무 깊게 박히

거나 넓게 차지해서 체결이 잘되지 않는 등의 문제가 있다.   

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셋째 사용 시, 즉 CFRP를 사용해 차체 또는 부품 등을 만들었을 때 발생되는

문제점으로 Damp와 Fatigue가 주요 이슈다. 이는 아직까지 CFRP의 충격강도나 기

타 특성에 대한 충분한 데이터가 확보되지 않은 것에 비롯된다. 

CFRP는 이종간의 물질의 결합이므로 온도나 기계적, 물리적 변화가 있을 때

서로 다른 반응을 일으킨다. Damp는 결국 Hot/Wet 거동에서 파이버와 매트릭스의

반응 차이에 의해 생긴다.  CFRP에 온도, 기계적, 물리적 변화를 가하면 매트릭

스 강도, 유리전이온도, Interlaminar 강도는 감소하지만 댐핑 거동은 증가하는

양상을 보인다. Fatigue는 수많은 반복적인 로딩에 의해 소재가 약해지는 것으로

크랙이나 손상으로 이어진다. CFRP는 다른 소재들보다 손상 특성이 복잡하게 나

타나는데 충격강도가 높을 때보다 낮을 때 손상이 더 많이 발생하므로 이를 어떻

게 해석할 것인가가 현재 큰 관심사다. 

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PART 5. 무인항공기 시장 진입 전략

■ 무인항공기가 전통적인 항공기 시장에 미치는 영향

항공산업 중 항공기 제작산업은 전통적인 기술로서 지식기반이 축적이 필수적

이고, 상업적 응용이 특정 산업에만 해당되는 기업가적인 기술체제라 할 수 있

다.

무인기 기술은 1990년대 이후 그 중요성이 부각된 만큼 타 기술 분야와 달리

기술선진국과의 기술차이가 크지 않다. 미국을 제외한 대다수 국가가 기술적 우

위를 가리기 힘든 초보적 단계에 머무르고 있다. 특히 대다수의 항공대국/항공선

진국을 제치고 무인기 분야에 집중 투자한 이스라엘이 세계 2위의 무인기 기술력

을 확보하고 있음은 우리에게 시사하는 바가 크다고 하겠다.

21세기 시장의 주력은 20세기식의 전형적인 실린더형 구조에서 디스크형 시장

으로 변화해 가고 있다. 실린더형 산업모형과 디스크형 산업모형은 다음 <그림

40>에 도형화되어 있다.

실린더형 시장의 경우 특정품목에 집중적으로 투자함으로써 시장의 진입 및

시장점유가 가능한 형태의 시장을 가리킨다. 대표적인 예가 자동차산업이나 전자

산업과 같은 유사 동종 제품으로 이루어진 시장이며 대량생산과 대량소비가 이루

어지며 수직계열화를 통해 시장성장을 도모할 수 있다.

반면 디스크형 시장은 와해성기술혁신 (disruptive technology innovation) 에

의해 새로운 제품과 시장이 형성되나 그 시장은 매우 세분화되어 있어 시장의 깊

이가 얕고 경쟁이 치열한데, 대표적인 산업이 바이오, 소프트웨어, 제약 등 과학

기반산업이다.

와해성 기술혁신이란 기존의 고객이 요구하는 성능을 충족시키지는 못하지만

전혀 다른 성능을 요구하는 새로운 고객이 요구하는 혁신을 가리킨다. 따라서 와

해성기술혁신의 경우 오늘의 고객 보다는 규모는 작지만 새롭게 부상하는 미래의

고객의 성향과 니즈에 관심을 기울여야 한다.

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<그림 41> 실린더형 산업 모형과 디스크형 산업 모형

항공기 제작산업은 주요한 기술발전의 기회가 자주 일어나지 않아 먼저 기술

적으로 앞서있는 기업이 오랫동안 확실한 시장우위를 유지하며 높은 산업집중도

를 유지할 가능성이 높다고 주장되어 왔고(Phillips, 1971), 또한 이러한 산업형

태 즉, 과거의 기술혁신의 업적을 쌓은 기업이 시장을 지배하게 되는 산업형태

하에서는 신규기업의 시장진입을 방해한다고 보고 있다.(Williamson, 1972)

또한, 기투자가 거대하다는 점, 시장이 불확실하다는 점, 종합기술체계적이

라는 등을 고려할 때 산업체계의 분류상 실린더형 구조라 할 수 있다.

그러나 무인기 시장의 변화는 뚜렷하게 나타나고 있으니, 무인기 시장의 경우

전형적인 20세기형 실린더형 구조에서 21세기형 디스크형 시장으로 변화해 가고

있다고 볼 수 있다. 노무라 연구소의 보고와 같이 smart transportation 산업은

와해성기술에 의한 디스크형 산업으로 진화하고 있으며 이 중 대표적 분야가 무

인기 관련 산업이라 할 것이다.

무인기 기술은 1970년대 처음 활용성이 부각된 이후 1990년대 이후 그 중요성

이 부각된 신생기술이다. 무인기 기술 은 3D(Dull, Dirty & Dangerous) 작업을

대행해 주는 이점을 가지고 있다. 더불어 인간의 생명을 담보로 하는 항공기 운

항이 아니라는 점이 장점이다.

무인기 기술이 기존의 유인기로 수행하던 작업의 상당 부분을 수행하게 되기

때문에 임무의 중복이 발생하지만, 무인기는 방사능이나 오염물질 등으로 오염된

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지역에서의 임무수행, 다기능 센서 등을 부착한 임무수행을 통해 유인기보다 월

등한 임무수행 능력 발휘, 무엇보다도 인간의 생명을 담보로 하지 않는 운행이란

점에서 임무의 영역확대 효과를 거둘 수 있다.

이처럼 유익하고 다양한 기능을 갖춘 무인기는 와해성 혁신을 통하여 항공산

업 전반에 영향을 미치고 산업을 재편하게 만들 것으로 예상된다.

■ 무인항공기 시장진입 전략

다양성이 지배 하는 상황이므로 유사성(homogenety)개념이 존재하지 않기 때문

에, 제품의 경쟁력은 품질과 가격 뿐 아니라 이미지브랜드, 평판(reputation),

서비스 등을 통해 이루어진다.

디스크형 산업체제 하에서는 다양한 고객의 니즈가 존재함과 동시에 시장의

규모가 급격히 성장하기 때문에 하나의 기업이 전체 시장의 수요를 감당할 수 없

고 다른 산업의 기업들과 협력체제를 구축하여야 할 필요성이 크며, 또한 이러한

조건이 갖추어졌을 때 해당 산업이 성장할 수 있다.

다만, 디스크형 산업체제 하에서는 시장 성장을 견인하기 위한 선도기업의

역할이 필수적이며 선도기업은 전체 산업과 시장의 향방을 리드하는 핵심 역할을

하게 된다. 특히 선도기업은 다양한 소비자들의 니즈를 충족시킬 수 있어야 하며

산업차원에서 세분화된 시장을 통합(integration) 할 수 있는 능력과 신속한 양

질의 서비스를 제공하는 능력을 갖추어야 한다.

특히 무인기 시장에서의 선도기업은 고도의 지식통합형 능력을 갖춘 기업으로

서 엔지니어링(일반적 엔지니어링, 설계, 시스템 개발, 프로젝트 경영), 파이낸

싱(투자자모집, 프로젝트 파이낸싱, 벤처캐피탈 파이낸싱, 위험관리), 운영(비용

절감, 인력확보, 프랜차이징, 구매관리, 지적재산권관리, 정부프로젝트 및 다른

기업의 프로젝트에서의 협조획득) 능력을 갖추어야 한다. 특히 산업형성 초기부

터 높은 브랜드인지도, 자금동원력, 인력자원 확보능력을 갖출 필요가 크다. 따

라서 무인기 시장에서의 선도기업으로는 경영노하우와 브랜드 인지도 그리고 자

금동원 능력을 갖춘 대기업의 진출이 유리할 것으로 판단된다.

다만, 항공산업의 전반적 특성상 초기 수요는 국방수요를 포함한 정부수요가

클 것 이고 거액의 초기 투자가 필요한 만큼 정부주도의 개발형태 혹은 정부와

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기업의 합작형태 역시 고려해 볼 만하다. 지난 20세기에 가공, 조립이 부가가치

창출의 우위를 점유해 온 우리나라의 산업구조도 이제는 21세기 디스크형 시장에

서 지식기반산업과 부품을 생산하는 자본재 산업에서 더 많은 부가가치를 창출하

여야 할 것이다.

■ 수요창출전략

무인기도 역시 항공기 산업에 속하며 이에 대한 수요에 있어 군용이 당분간

가장 클 것이란 점은 분명하다. 이에 따라 군수용 목적에 부합하는 성능을 지속

적으로 개발할 필요가 크다.

한편, 민간용 무인기의 경우 그 시장 역시 무궁무진하다고 할 수 있으며 기술

개발과 성능개선이 니즈에 맞게 이루어진다면 폭발적인 수요증가를 어렵지 않게

점칠 수 있다. 초기 단계에서는 기존의 수요에 대한 충족 및 자연증가분 등에 의

존하기보다는 제작자가 새로운 수요를 창출해 나갈 것이 필요하다고 할 수 있다.

그것은 무인기의 성능, 무인기 활용에서 오는 편리성 때문이다.

민수용 무인기 활용방안은 매우 다양하다고 할 수 있지만, 다양한 기능을 가

진 무인기 개발이라기보다 기본적으로 무인으로 작동하는 항공기를 제작하고 여

기에 확장팩으로 다양한 기능을 추가하는 방식이 유용하다 할 수 있다.

이를 통하여 소비자의 다양한 요구를 충족시킬 수 있게 된다. 각 방면 개별무

인기 수요를 생각해 보자면 다음과 같다. 우선 농업부문을 생각해 볼 수 있는데,

농업 부문에 있어서는 단순히 농약과 비료 살포 기능에 머무르지 않고 야생동물

에 의한 피해 방지 기능 등을 추가 할 수 있을 것이다.

임업분야에 있어서는 무인기의 기능 중 공중에서 자유롭게 이동할 수 있다는

점 그리고 전천후 작동이 가능하다는 장점을 활용하여 밀렵이나 불법 산림자원

훼손, 산불의 감시는 물론 방제액 살포와 산악 조난자를 위한 긴급구호에 투입할

수 있으며, 야생동물 보호에도 활용될 수 있을 것이다.

수산업 분야에 있어서는 무인기를 활용한 해양자원개발을 고려해 볼 수 있다.

어자원 탐사는 물론 어자원의 이동경로 파악, 전반적인 상황조사 등 다양한 분야

에 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

이밖에 고속도로 감시용, 도로혼잡손실 감소 기능, 범죄예방ㆍ단속 및 범죄자

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추적에 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

■ 해외시장 진출 전략

무인기기술에 대한 기술 선진국의 기술이전 등에 따른 장벽이 상대적으로 낮

은 상태이나 이러한 추세는 급격히 변하고 있다. 즉, 무인기의 군사전략적 활용

가치에 대한 인식이 높아짐에 따라 관련기술 및 주요 부품의 해외유출을

MTCR(Missile Technology Control Regime) 등의 국제조약을 통하여 엄격하게 통

제하기 시작하였으며 그 정도는 점차 더욱 심화될 것으로 예상된다.

항공기 수출에는 다른 공산품과 달리 추가적인 요건을 필요로 한다. 또한 항

공기의 완성품(완제기)을 수출하고자 할 때와 부품을 수출하고자 할 때 요구되는

요건이 다르다. 완제기 수출을 위해서는 감항 인증이 필요하며, 이러한 과정은

정부차원에서 추진할 필요가 크다. 초기에는 동남아 등 수출시장의 제한적 개발

을 꾀하면서 완제기보다 수출에 있어 요건이 다소 덜 까다로운 부품 및 기술 수

출을 추진할 필요성이 크다고 하겠다.

■ 무인항공기 관련 정부지원 정책 활용 전략

2011년 9월 국가과학기술위원회에서 발표한 국방과학기술진흥 실행계획에 의하

면 국방산업을 신성장동력산업으로 육성하고 방산수출을 2020년에 100억 달러 수

출을 달성하는 것을 목표로 하고 있다. 특히 경남지역은 방위산업체가 전국 대비

60%이상 소재하고 있는데, 자연재해나 화재 감사에 적용이 가능한 무인항공기의

관련 산업인 항공산업에서 우리나라 선두기업인 한국항공우주산업, 대한항공이

부산경남에 소재하고 있다.

2012년 8월에 발표한 제1차 산업융합 발전 기본계획(안)에 의하면 산업융합 시

대의 미래의 모습으로 재해, 재난, 범죄, 환경오염, 에너지 부족 등이 없는 안심

사회를 추구하고 있어 무인화 기술에 대한 지원정책이 높아지고 있다.

한국항공우주연구원에서 2002년부터 2012년까지 총 970억원의 예산을 투입하여

개발한 틸트로터형 비행체(TR-6X)는 헬리콥터처럼 수직이륙 가능한 드론(droneㆍ

윙윙거리는 수벌)으로 테크항공, 퍼스텍 등 10개 기업과 19개 대학을 포함해 총

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36개 기관이 참여했다.

틸트로터형 비행체(TR-6X)는 길이 5m, 폭 7m로, 3㎞ 고도에서 헬리콥터의 2배

속도인 시속 500㎞로 3시간 동안 비행할 수 있다. 헬리콥터처럼 활주로 없이 수

직 이륙한 뒤 수평 비행하고, 주야간 감시카메라로 찍은 영상을 실시간으로 전송

하며, 조이스틱 모양의 컨트롤러로 원격 조종하는 기존 소형 무인 항공기에서 목

표를 설정한 뒤 몇 개의 중간 경로지점을 찍어주면 스스로 이 지점들을 통과하는

자동 비행기능도 갖췄다.

주요 임무로는 활주로를 건설하기 힘든 산악지역과 군용은 물론 도로와 해역

감시, 해상 수색 및 구조, 산불감시, 방사능 탐지 등 민수용으로도 폭넓게 활용

이 예상된다.

이 밖의 몇몇 업체들이 군사용 소형무인항공기 시장을 겨냥하여 개발을 하고

있으며, 또한, 항공학과를 둔 국내 여러 대학들이 무인항공기 연구에 많은 관심

을 집중시키면서 기술인재 양성에 기여하고 있음은 무척 고무적인 현상이라 할

수 있다. 현재 국방전력증강 사업의 일환으로서 전술급 무인항공기를 국내연구개

발로 전력화하는 계획과 함께 중고도 무인항공기나 무인전투기 등의 고성능ㆍ고

기술 무인항공기 개발 까지도 계획하고 있어 미국 등 선진국들이 그러하듯이 국

내 무인항공기 기술도 군이 선도해 갈 것으로 보인다.

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<그림 42> 한국형 틸트로터 비행체 기술

(자료: 조선Biz, 2014. 2)

■ 무인항공기 그 무한한 기회

앞에서 살펴본 바와 같이 드론과 융합한 상품은 무궁무진하게 개발되고 활용

될 것으로 예측되는데, 3년 내 7000개 이상의 드론 관련 업체가 전 세계적으로

설립될 것으로 예측되어 급속한 대중화와 새로운 직업 창출을 통한 신규 고용 유

발이 발생할 것으로 판단된다. 이를 통해 2034년 전 세계 100조원의 막대한 시장

으로 성장이 예측되고 있다.

글로벌 시장 조사업체인 가트너는 2017년 전세계 드론 시장 규모가 60억 달러

(약 6조 8천697억원)에 달하고, 2020년까지 112억 달러(약 12조 8천288억원) 이

상 규모로 성장할 전망이다. '제럴드 반 호이(Gerald Van Hoy)' 가트너 수석 분

석가는 “저렴한 가격대의 개인용 디바이스들이 상업적인 목적으로 활용되면서

상업용 드론 시장과 개인용 드론 시장이 중첩되고 있다”고 말했다. 이어 개인용

드론 판매업체들이 공격적으로 상업용 시장에서 자신의 입지를 강화하고 있다고

덧붙였다.

가트너는 올해 개인용 드론과 상업용 드론의 시장은 각각 23억 6222억 달러,

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2016 2017

Personal 1,705,845 2,362,228

Commercial 2,799,272 3,687,128

Total Revenue 4,505,117 6,049,356

Total Revenue Growth 35.5% 34.3

2016 2017

Personal 2,041.9 2,817.3

Commercial 110.3 174.1

Total Revenue 2,152.2 2,991.4

Total Revenue Growth 60.3% 39.0%

36억8712억 달러에 달할 것으로 예측했다. 또 전년대비 39% 증가한 299만대의 드

론이 생산될 전망이다. 개인용 드론과 상업용 드론이 각각 281만대, 17만4천대씩

생산된다.

<표 9> 올해 드론 시장규모

(자료: Gartner, 2017)

<표 10> 올해 드론 판매대수

(자료: Gartner, 2017)

<그림 43> 2017.06월 중국 심천 국제드론전시회 및 DJI부스

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2017년 6월 중국 심천 국제드론전시회에서는 DJI와 기타 중국의 중견 드론제작

업체들이 정열적으로 신 모델 및 새로운 기술개발을 선보인 바 있다. 디자인 및

전체적인 마감이나 상품성이 작년에 비하여 월등히 좋아진 모습을 확인할 수 있

었고, 실제로 수많은 지표들에서 중국내 드론산업은 성장하고 있고 그 속도 또한

월등하다.

우리나라의 드론관련 기술력은 세계 7위지만 드론관련 산업은 현저히 낮아,

필요한 경량화 기술 및 소재 등의 대부분을 수입하여 조립하고 있는 실정이다.

하지만 아쉬워하기에는 일러 보인다. 아직 시장이 폭발적으로 성장하고 있고, 앞

으로가 더욱 기대되는 산업이기 때문이다.

정부가 2026년까지 세계 5위를 목표로 국내 드론 시장을 4조 1000억원 규모로

키우기로 하면서, 시장 확대를 위해 공공기관이 3000여억원을 투입, 3000여대를

도입할 계획이다. 국토교통부는 이 같은 내용의 “드론산업발전 기본계획(안)”

에 대한 업계와 전문가 의견을 수렴하였고, 한국교통연구원, 한국교통연구원, 한

국항공우주연구원과 함께 계획안을 마련했다. 세계 드론 시장은 연 53%씩 성장하

고 있지만 미국·중국 등 주요 국가 중심으로 강약구도가 고착화 되고 있다. 정

부는 한국이 드론 시장을 이끌어가려면 중장기 계획에 따른 범정부적 지원이 시

급하다고 판단했다. 계획안은 지난해 총 704억원(제작 153억원, 활용 551억원)의

시장 규모를 2026년엔 제작 1904억원, 활용 6332억원 등 총 4조1000억원 규모로

키우겠다는 목표를 설정했다. 기술경쟁력 세계 5위권 진입과 산업용 드론 6만대

상용화도 목표로 세웠다.

특히 정부는 급증하는 드론의 비행수요에 대비하고 150m이하 저고도 공역의

교통관리를 위해“하늘길”을 마련한다. 수송, 정찰.감시 등 장거리.고속 비행

드론을 위한 전용 이동로인 “드론 하이웨이”다. 정부는 비행수요가 많고 실증.

운영이 용이한 거점지역을 원역별로 정해 이동방향·속도·비행수요 등에 따른

이동로를 선정, 관리할 계획이다. 이를 위해 2021년까지 437억원을 투입해 드론

의 실시간 위치와 비행경로를 공유하는 드론 교통관리 시스템(UTM)도 개발한다.

드론의 안전과 신뢰도를 높이기 위해 등록부터 자격·보험 등 운영, 말소까지 드

론의 전 생애주기를 고려한 안전관리 체계도 구축한다.

이번 대책은 “일자리 창출”에도 도움이 될 것으로 보인다. 국토부는 드론

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산업 육성으로 올해부터 2025년까지 약 16만4000명이 취업할 수 있는 양질의 일

자리를 만들 것으로 내다봤다. 생산유발효과와 부가가치효율효과도 각각 20조

7000억원, 7조6000억원으로 예상했다.

무인항공기가 창공을 자유롭게 비행하듯 창의성 및 혁신적인 아이디어가 필요

한 시장이며, 실제로 기존의 기술이 빠르게 대체되어 바뀌고 있다. 이 역동적인

시장에서 우리나라가 어떤 위치에 자리매김하는 지는 앞으로의 정부지원 정책이

나, 산업전반에 걸친 폭넓은 이해관계 및 불필요한 제도의 철폐, 그리고 열정과

투지에 달려있다.

<그림 44> 국내드론시장 규모 전망 및 공공분야 드론 활용모델

(자료: 국민일보, 2017.7)

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[부록] <무인항공기 분야 시장분석>

□ 산업시장구조

- 점유구조

* 중견/대기업 위주의 산업구조로, 시장집중 정도가 매우 높은 시장임

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- 대표 기업 영업이익율

- 전후방 구조

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- 시장 대표 제품

□ 기업현황(항공기 제조 분야 관련제품 생산기업 대상)

- 기업리스트

※ 본 부록의 분석결과는 KISTI의 KMAPS 시스템을 활용(kmaps.kisti.re.kr)