10月 15日 防彈少年團(BTS)의 釜山 콘서트를 記念하는 드론쇼가 釜山 廣岸里에서 펼쳐졌다. 드론 數百 大家 一絲不亂하게 날아와 廣岸里 밤하늘에 BTS 멤버들의 얼굴을 華奢한 照明으로 수놓았다. 2018年 平昌겨울올림픽 때 話題를 모았던 드론쇼가 이제 各種 祝祭와 公演의 볼거리로 자리 잡고 있다. 드론쇼는 ‘드론 아트’로 불리며 머지않아 불꽃놀이를 代替할 것이라는 豫測도 나온다. 果然 이러한 드론쇼는 어떻게 作動할까.

超輕量化 드론 使用

드론은 사람을 태우지 않은 小型 無人航空機를 뜻한다. 本來 軍事 目的으로 誕生한 드론은 農業, 撮影, 醫療, 流通, 宇宙航空, 災難 支援 等 活用 分野가 擴張되고 있다. 最近에는 文化藝術界에서도 活用度가 높아지면서 패션쇼와 公演에도 드론이 登場하곤 한다. 2018年 平昌겨울올림픽 開幕式 때 인텔은 슈팅스타 드론 1218餘 臺를 動員해 드론쇼를 선보였다. 올림픽 競技場 밤하늘에 올림픽 五輪旗, 스노보더 形象을 그리는 等 約 30秒間 드론쇼가 펼쳐졌다. 더 過去로 거슬러 올라가면 2012年 비제이 쿠마르 美國 펜실베이니아對 工科大學 學長은 TED 講演에서 처음 드론쇼 아이디어를 紹介했다. 그는 작고 敏捷한 드론이 팀을 이뤄 建設, 搜索 및 救助 作業을 遂行하는 데 얼마나 有用한지 보여줬다.

이러한 群集 飛行에 對한 아이디어는 以後 인텔과 버지에어로, 파이어플라이 같은 業體들이 大衆化하면서 스팍셀 리서치 이니셔티브, 콜모트, 베리티 같은 드론쇼 業體를 量産했다. 國內에도 드론쇼 業體가 多數 있는데, 이番 廣岸里 드론쇼는 劉備파이가 맡았다.

드론쇼에 使用되는 드론은 우리가 普通 떠올리는 一般 消費者用 드론이나 專門家用 드론과 다르다. 드론쇼는 撮影 目的이 아니기에 카메라가 必要 없다. 最大限 오랫동안 安全하게 飛行할 수 있도록 部品을 最少化해 超輕量으로 만든다. 드론이 가벼울수록 空中에 띄우는 데 必要한 電力이 줄어들기 때문이다. 인텔 슈팅스타 드론의 境遇 輕量 플라스틱과 스티로폼 等으로 몸體를 만들어 무게가 330g 程度다. 드론쇼에서는 大部分 安定的으로 飛行하도록 날개가 4個인 小型 쿼드콥터(프로펠러)를 使用한다. 카메라가 없는 代身 LED(發光다이오드) 照明과 GPS(衛星位置確認시스템), 센서, 배터리가 裝着돼 있다. 各 쿼드콥터에는 켜고 끄거나, 必要할 때 色相을 變更할 수 있는 밝은 LED 照明이 裝着돼 있다. 미리 프로그래밍된 經路를 따라 움직이기 때문에 센서도 여러 個 必要 없이 基本的인 것만 裝着된다.

프로그래밍 3D 애니메이션과 類似

드론 배터리 驅動 時間은 길지 않다. 큰 배터리를 裝着하면 더 많은 電力을 使用할 수 있지만, 무게가 커지면 電力 消耗가 높아지는 短點이 있다. 그래서 작은 배터리로 가벼운 몸體를 效率的으로 飛行시키는 쪽으로 運用된다. 大槪 리튬이온 배터리로 作動하는 드론의 飛行時間은 20分 內外다. 그러나 事前 準備와 마무리에 必要한 飛行時間 等을 考慮하면 適正 드론쇼 時間은 5~8分에 不過하다. 짧은 時間 동안 體系的으로 움직이도록 미리 徹底한 프로그래밍과 事前 시뮬레이션을 거쳐야 한다. 무엇보다 드론쇼는 空中에서 360度 全 視野를 考慮해 프로그래밍해야 한다.



쇼를 만들기 위해 먼저 스토리보드와 타임라인을 짠다. 마치 픽셀아트처럼 드론으로 點을 하나씩 찍는 方式으로 메시지나 形象을 表現한다. 그리고 이를 各 드론의 동기화된 飛行經路로 變換하는 特殊 소프트웨어를 통해 드론이 만들어낼 按舞를 애니메이션化한다. 블렌더(Blender) 같은 3D(3次元) 애니메이션 소프트웨어를 利用할 수도 있다. 파이어플라이나 버지에어로 같은 業體는 自體 소프트웨어를 使用한다. 以後 드론 크기와 速度를 計算해 테스트하고 經路를 調整한다. 이러한 過程을 反復해 가장 安全하고 적합한 飛行經路를 生成한다. SPH 엔지니어링의 드론쇼 같은 소프트웨어를 使用하면 3D 시뮬레이션과 飛行經路를 綜合的으로 管理할 수 있다.

드론쇼에 登場하는 適正 드론 數는 몇 臺일까. 닐스 토르駐센 버지에어로 最高經營者(CEO)는 自社 홈페이지를 통해 大體로 150~200代 드론을 스위트 스폿(指標나 政策이 費用과 利益의 最適 均衡을 提供하는 地點)이라고 말했다. 드론쇼 規模는 數百 臺에서 1000餘 臺에 이르기까지 다양하지만, 200代 안팎이 運用하기에 가장 效率性이 좋다는 意味다. 드론 數가 아무리 많아도 컴퓨터 한 臺와 操縱士 한 名으로 쇼를 進行할 수 있다. 群集(Swarm) 制御技術을 통해 서로 通信하고 協力하면서 飛行하기 때문이다.

群集 制御技術은 드론 여러 臺가 마치 꿀벌처럼 個別 經路를 따라가지만 最終 目標를 向해 協力하는 原理다. 노라 아야니안 서던캘리포니아대(USC) 컴퓨터科學 敎授는 ‘USA 투데이’를 통해 “드론 여러 대가 함께 作動할 때 長點은 하나가 失敗하더라도 다른 드론이 그 隔差를 메울 수 있다는 것”이라며 “드론쇼를 비롯해 搜索·救助, 火災 點檢, 海岸 監視 等을 支援하기 위해 꿀벌처럼 協力하는 大規模 쿼드콥터 그룹을 묶어 作業하는 것은 매우 有用하다”고 說明했다. 드론의 群集 制御技術은 中央컴퓨터가 統制하기 때문에 地上에 있는 操縱士는 한 名으로도 充分하다. 하지만 GPS 지상국, 와이파이 라우터, 制御用 노트북컴퓨터는 必要하다. GPS나 無線 周波數를 使用해 位置를 指定하면 드론이 無線으로 通信하면서 間隔을 維持하고 定해진 位置를 지킨다. 또한 쇼에 生動感을 불어넣기 위해 특별한 役割을 할 드론을 指定할 수도 있다.

群集 制御器術로 大規模 드론쇼 可能

무엇보다 드론쇼는 安全賞 드론이 墜落하거나 衝突 또는 離脫하지 않도록 制御하는 것이 가장 重要하다. 이를 위해 事前에 飛行經路를 모니터링하면서 經路를 修正해나간다. 最近에는 衝突 防止를 自動으로 計算하는 소프트웨어도 登場했다. 이와 함께 必要한 것은 精密한 位置 制御技術이다. 制御技術이 뒷받침돼야 正確한 演出이 可能하다. 5G(5世代 移動通信) 技術로 位置 追跡이 더욱 情密해져 드론이 서로 가까이 날면서 더 詳細하고 複雜한 패턴을 生成할 수 있게 됐다.

드론은 撮影에 必要한 헬리콥터, 配達 車輛, 無人 택시 等 다른 分野의 技術도 代替하고 있다. 머지않아 드론이 불꽃놀이를 代替할 수도 있으리라는 豫測이 나오는 理由다. 드론의 長點은 불꽃놀이와 달리 再使用이 可能하며, 殘骸를 남기지 않아 親環境的이라는 것이다. 프로그래밍만으로 다양한 쇼를 表現하기 때문에 同一한 드론을 繼續해서 使用할 수도 있다. 反面 드론쇼는 높은 費用과 規制 承認 與否, 外部 氣象 條件 같은 要因으로 活用이 制限돼왔다. 드론쇼 費用은 規模에 따라 다르지만 大略 會堂 2000萬 원 以上을 呼價하는 것으로 알려졌다. 라이언 時그먼 파이어플라이 共同創業者는 ‘코스모스 매거진’을 통해 “드론쇼는 우리가 想像하는 모든 것을 表現할 수 있다는 것이 長點”이라며 “大都市에서는 大型 불꽃놀이로 생기는 演技와 破片 等 環境을 생각해 드론쇼로 代替하는 趨勢”라고 說明했다.