인도 시장조사업체 에큐먼 리서치 앤 컨설팅(Acumen Research and Consulting)에 따르면 2028년 글로벌 수중 드론의 시장 가치가 US$ 75억달러에 이를 것으로 전망된다.수중 드론은 해수면 아래로 유영하는 무인기로써 주로 해양 탐사를 목적으로 개발되고 있다. 분석팀은 수중 드론 시장이 2021~2028년 연평균 11.8%씩 성장할 것으로 내다봤다.현재 수중 드론 시장에 지배적인 위치를 선점한 곳은 북아메리카다. 특히 미국 정부 및 대학 연구기관에서는 해양사고 대응, 해양기후 분석 등을 위해 수중 드론을 투입하고 있다.반면, 수중 드론 시장이 가장 빠르게 성장하고 있는 지역은 아시아다. 중국의 경우 민간 업계에서는 취미용 수중 드론을, 인민해방군과 대학연구기관에서는 잠수함 폭파용 수중 드론을 각각 개발 중이다.수중 드론은 유형과 목적에 따라 분류할 수 있다. 유형에 따라 자율수중드론(AUV), 원격조종수중드론(ROV), 하이브리드수중드론(HUD) 등 크게 3가지로 분류된다. 목적에 따라서는 과학연구, 방위 및 보안, 상업 탐사 등으로 나뉜다.현재는 자율수중드론과 원격조종수중드론에 대한 연구개발이 한창이다. 오랫동안 유영할 수 있는 배터리 성능, 수압을 견딜 수 있는 내구성, 원활한 무선 네트워크 연결망 등이 수중 드론 기술력의 관건이다.드론의 개념이 공중에 국한됐던 과거와는 달리 지금은 수중부터 지상까지 그 영역의 한계가 희미해지고 있다. 특히 해저 탐사에 새로운 길을 열고 있는 수중 드론은 앞으로의 발전 가능성이 상당히 클 것으로 기대된다.▲우즈홀해양연구소의 수중 로봇드론 '오르페우스' 이미지(출처 : 홈페이지)

중국 하얼빈공정대학(哈??工程大?)에 따르면 특정 잠수함을 폭파할 수 있는 공격형 수중 드론을 개발 중인 것으로 나타났다.이 수중 드론은 정해진 경로로 수면 아래 약 10미터 정도에서 유영할 수 있다. 감지센서에 포착된 잠수함을 인공지능(AI)으로 피아를 식별하고 어뢰로 공격한다. 연구진은 추후 군집 드론 형태로 개발한다는 계획이다.수중 무기에 대한 연구는 1990년대부터 시작됐으며 현재에 이르러 드론으로 구현되고 있다. 인공지능 기술과 드론형 어뢰 공격 시스템을 접목하며 더욱 진보되고 있는 것이다.하얼빈공정대학은 중국 내에서도 손꼽히는 잠수함 연구소를 보유한 대학 연구기관이다. 이번 수중 드론 프로젝트는 중국 인민해방군에서 연구개발비를 지원하고 있다.이번 프로젝트의 설계 단계를 일부 공개한 것은 인민해방군이다. 최근 대만해협을 둘러싼 분쟁의 긴장도가 점차 고조되고 있는데 이와 어느 정도 연관돼 있다는 해석이 적지 않다.글로벌 드론산업을 연구하는 국가정보전략연구소는 “드론이 여러 형태로 개발되면서 해양 분야의 무기체계도 급변하고 있다”면서 “미래 수중 전쟁의 필요성이 드론 기술개발의 새로운 기회로 작용할 것이다”라고 밝혔다.▲하얼빈공정대학 전경(출처 : 홈페이지)

중국 수중드론 전문제조업체 체이싱(Chasing)에 따르면 안드로이드 및 iOS 체제의 스마트폰으로 제어할 수 있는 수중드론 ‘체이싱 도리(Chasing Dory, 이하 도리)’를 업그레이드하고 있다.현재 도리 모델은 수심 49피트(약 15미터)에서 유영하며 사진과 HD 영상을 촬영할 수 있다. 와이파이로 연결돼 스마트폰으로 실시간 영상을 보며 터치로 조종할 수 있다.크기도 247×188×92mm로 성인이 한 손으로 집을 수 있어 휴대성이 매우 좋다. 배터리 완충 후 1시간 동안 작동 가능하며 유영 속도는 1.5노트(시간당 2.7킬로미터)이다.별도의 부표가 있으며 이것으로 GPS를 송·수신할 수 있다. 기체에 케이블선을 꼽은 채로 유영해야 하기 때문에 기동 범위가 제한적이며 이에 따라 수심도 49피트로 정해졌다.체이싱 연구진은 도리 모델을 업그레이드해 유영 가능한 수심을 현재의 10배에 달하는 490피트까지 늘릴 방침이다. 유영 범위가 넓어진 만큼 배터리 용량도 확대할 계획이다.또한 현재의 와이파이 영상 전송 및 컨트롤 방식도 개선하겠다고 밝혔다. 수중에서는 와이파이 전송률이 고르지 못하고 수심이 깊어질수록 다른 통신수단으로 대체할 필요성이 커지기 때문이다.미국이나 유럽은 국가 차원에서 수중드론을 개발해 해양 탐사 목적으로 활용하고 있다. 반면 중국은 일반 사용자를 대상으로 취미용 수중드론을 개발한다는 점에서 다른 양상을 보이고 있다.▲체이싱 도리의 스마트폰 조작 가상화면(상)과 한 손에 잡히는 모습(하)(출처 : 홈페이지)

미국 해양대기청(NOAA)에 따르면 허리케인 관련 데이터를 수집하기 위해 수중 드론을 투입할 계획이다. 허리케인 경로와 규모를 예측해 재난 피해를 사전에 대응하기 위한 목적이다.최근 해양대기청은 이번 6월부터 시작된 허리케인 시즌에 대비해 공중 드론을 투입시켜 관련 데이터를 수집하겠다고 밝힌 바 있다. 여기에 추가로, 수중 드론까지 투입해 더 정확한 허리케인 데이터를 확보한다는 방침이다.해양대기청에서 개발한 수중 드론 글라이더(Glider)는 해수면 아래 0.5마일(약 800미터) 이내를 유영할 수 있다. 염분 함량과 수온, 용존산소 등을 감지하는 센서를 장착해 관련 데이터를 수집한다.2020년 허리케인 시즌 당시 글라이더로 수집 및 분석한 데이터로 1만3200여개의 측정점을 도출했다. 이 측정값은 허리케인 발생지와 규모 등을 예측하는 데 적절하게 활용됐으며, 비상대피 명령 여부를 결정짓는 데도 크게 기여했다.수중 드론의 장점은 해양 기상에서 간과될 수 있는 해수면 아래의 다양한 변수를 예측하는 데 있다. 게다가 바다 속 상황을 실시간 데이터로 전송할 수 있다는 점도 1분 1초를 다투는 재난상황에서는 큰 이점이다.국립허리케인센터(NHC) 관계자는 “재난으로부터 국민들의 생명을 구할 수 있는 정보가 드론이라는 새로운 기술로 더욱 체계화되고 있다”고 밝혔다.▲허리케인 데이터 수집을 위해 투입되는 수중드론(출처 : 미국 해양대기청 홈페이지)

스위스 수중드론개발업체 하이드로미아(Hydromea)에 따르면 HD 비디오를 전송할 수 있는 무선 수중드론을 개발하고 있다. 케이블 선이 없이 광 펄스를 이용해 데이터를 전송하는 방식이다.수중드론을 원격으로 조종하거나 자율유영을 하는 기술은 곳곳에서 개발되고 있다. 하지만 수중에서 전파를 주고 받는 것은 상당히 제한되기 때문에 수중 탐사 시 케이블 선을 이용하는 경우가 많다.케이블 선을 연결하면 수중 영상을 지상 센터에 전송하는 데 매우 안정적이고 확실하다. 단, 수중드론이 영상으로 담을 수 있는 영역은 케이블 선에 따라 매우 제한적이다.하이드로미아 연구팀은 무선으로 HD 고화질 영상을 전송할 수 있는 방법으로 빛을 이용하기로 결정했다. 광 펄스(light pulses)를 통해 영상 데이터를 2진수 데이터로 변환 및 전송하는 것이다.연구팀은 무선 수중드론 프로토타입 엑스레이(ExRay)를 기존 수중 통신 시스템 루마(Luma)에 연결해 테스트를 진행했다. 루마는 지상 센터와 수중드론의 광학 모뎀을 광 펄스로 연결해준다.엑스레이는 470나노미터 청색 LED의 광 펄스를 계속 발산하며 영상 데이터를 전송한다. 간이 무선통신기 트랜스시버가 초당 10메가비트의 속도로 데이터를 전송하기 때문에 HD 비디오를 끊김없이 보낼 수 있다.현재 수중드론이 영상을 보내며 유영할 수 있는 수심은 50미터가 한계이며 탁도에 따라 더욱 제한적이다. 연구팀은 수심 100미터까지 기술력을 향상시켜 무선 수중드론의 영역을 확대하겠다고 밝혔다.참고로 하이드로미아의 수중드론 엑스레이 모델은 세계 최초의 무선 수중드론으로 불리고 있다. 관련 기술이 더욱 발전한다면 향후 해저 탐사 및 수색 업무에 유용하게 활용될 것으로 전망된다.▲하이드로미아의 수중드론 엑스레이(출처 : 홈페이지)

이스라엘 방위군(IDF)에 따르면 최근 하마스의 자폭용 드론을 격추시킨 이후 수중 공격을 시도한 수중드론까지 폭파시킨 것으로 드러났다. 하마스는 팔레스타인 무장정파로 이스라엘과 무력 분쟁 중이다.2021년 5월 17일 남부 가자지구 해안에서 하마스 무장요원들이 수중드론을 물속에 집어넣었다. 해당 첩보를 접수한 이스라엘 해군은 수중드론을 공격용으로 간주했고 이를 지체 없이 파괴했다.해당 수중드론은 자율유영이 가능한 소형 모델로 해안에 근접해 있을 때 이스라엘 함대에서 발사한 미사일에 의해 폭파됐다. 이후 전투기를 띄워 하마스 무장요원들이 탄 차량을 향해 공격했다.방위군은 지난 수년간 하마스 내부에서 자율유영이 가능한 잠수함을 개발했을 것으로 추측한다. 국방부 첩보 분석팀에 따르면 약 30kg의 폭발물을 운반할 수 있는 공격형 잠수함을 보유했을 것으로 판단된다.이처럼 대형 무장 설비에서 소형 드론으로 변화된 전쟁 양상은 겉으로 보기에 그 피해가 비교적 줄어든 것처럼 보인다. 하지만 드론이 전쟁에 투입된 후 양측 모두 긴장 태세가 더욱 강화됐다.군사용 드론을 연구하고 있는 국가정보전략연구소는 “미래의 드론 전쟁이 지금 이스라엘과 하마스 간 군사 분쟁에서 실현되고 있다”라면서 “전쟁에 드론이 투입되면서 앞으로 더욱 복잡한 군사체계가 요구될 것이다”라고 언급했다.▲이스라엘 해군이 하마스의 수중드론을 폭파하는 장면(출처 : 방위군 홈페이지)

미국 해양대기청(NOAA)에 따르면 자율운행 수중드론 ‘오르페우스(Orpheus)’가 2주간 해저 탐사를 목적으로 테스트를 진행 중이다.2021년 5월 14일, 플로리다 캐내버럴 항구에서 출발한 오르페우스는 해저 생태계를 관찰하기 위해 시연용으로 투입됐다.오르페우스는 미항공우주국(NASA) 제트추진연구소(JPL)의 엔지니어팀이 개발한 잠수정 로봇드론이다. 기존 화성 탐사용 항해 시스템을 업그레이드해 설계했다. 이번 연구의 궁극적인 목적은 2만피트(약 6000미터) 해저 지대를 3D 지도로 구현하는 것이다. 이번 오르페우스 실험은 비교적 얕은 수심에서 기초 자료를 수집하는 데 투입된다.기존의 방식대로 해저를 조사할 경우 소나(Sonar)와 같은 수중음파측정기를 사용해야 한다. 부피가 크고 전력 소모가 상당하다. 하지만 수중드론으로 대체될 경우 훨씬 효율적인 탐사 업무를 수행할 수 있다.미국해양대기청 관계자는 “하늘을 비행하는 드론보다 바닷속을 유영하는 드론이 훨씬 자유롭다”면서 “수중드론이 해저 탐사에 새로운 길을 열 것이다”라고 밝혔다.▲수중 로봇드론 '오르페우스' 이미지(출처 : 우즈홀해양연구소 홈페이지)

미국 카네기멜론대학(CMU)에 따르면 본교 연구팀이 개발한 수중 드론으로 각종 해양 사고에 대한 대처 능력을 높일 수 있는 것으로 나타났다.뱀 모형으로 설계된 이 수중 드론은 선체에 손상을 입은 선박이나 수리가 필요한 해양플랜트 굴착기의 상태를 기존 대응 체계보다 효율적으로 확인할 수 있다.통상 해양 사고가 발생하면 해군의 통제로 사고 대상 물체가 인근 항구로 견인되거나 드라이독으로 건조되기 전까지 잠수부 투입을 대기한다. 잠수부가 투입되고 사고 관련 데이터를 확보하면 그때서야 유지보수가 시작된다. 관련 인력 및 장비, 시간까지 적지 않은 소요가 발생하는 셈이다.수중 드론을 활용할 경우 사고 선박이나 장비를 항구까지 견인할 필요 없이 드론을 사고 지점으로 즉시 투입시킬 수 있다.또한 손상 정도를 파악해 선원에게 경보 메시지를 전달할 수 있고 관련 정보를 항구 유지보수관리팀에 전송할 수도 있다.이에 대해 미국 로봇연구기관 ARM 측은 수중 드론 활용 시 사고 대응 기간을 몇주에서 몇 개월까지 단축하고 비용도 절감할 수 있다고 밝혔다.참고로 수중 드론의 명칭은 HUMRS(Hardened Underwater Modular Robot Snake)으로 뱀 형태로 설계된 것에서 유래했다. 드론 외형이 뱀처럼 좁고 관절 형태로 연결돼야 유영하는 데 효과적이다.▲카네기멜론대학 연구팀이 개발한 수중 드론(출처 : 홈페이지)