자율주행 항공기, 하늘을 바꿀까?

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캘리포니아 산호아킨 밸리의 알팔파 밭 위로 작은 농약 살포기가 지면에서 아슬아슬하게 낮게 날고 있습니다. 하지만 이 비행기는 조종사가 없기 때문에 사람에게는 거의 위험이 없습니다.

"실제로 인간 조종사가 할 수 있는 것보다 더 낮게 비행할 수 있습니다."라고 항공기가 작물 위를 스치듯 지나가자 Russ Marotzke가 말합니다.

더 낮게 비행하는 것은 살포액이 흩날리는 것을 줄여주므로 기존의 유인 농약 살포보다 화학 물질이 덜 필요하다고 그는 말합니다.

조종사 없는 비행기는 Marotzke가 비행 시험 엔지니어로 일하는 Pyka 소유입니다.

샌프란시스코 만이 내려다보이는 제2차 세계 대전 격납고를 개조한 곳에 본사를 둔 이 스타트업은 조종석이 없는 자율 비행 항공기를 제작하며, 농작물 살포 또는 화물 운송용으로 설계됩니다.

이 회사는 자율 고정익 항공기를 상업 서비스에 도입하기 위해 경쟁하는 소수의 기업 중 하나입니다.

소위 전기 수직 이착륙(eVTOL) 항공기인 도시 항공 택시는 자율 항공 분야의 많은 관심을 사로잡았습니다.

하지만 농약 살포 및 화물 운송과 같은 작업을 위해 먼저 자율 비행기를 배치하고, 많은 제조업체들이 궁극적으로 승객도 운송하기를 희망하는 조용한 경쟁도 진행 중입니다.

"완전히 확장되고 어디에나 존재하는 승객 운영은 성배입니다."라고 Pyka의 공동 창립자이자 CEO인 Michael Norcia는 말합니다. 그는 미니버스 규모의 Pyka 비행기 대규모 함대가 미국 동부 및 서부 해안을 오르내리며 승객을 수송하는 것을 구상합니다.

"eVTOL 산업보다 그 지점에 도달할 가능성이 상당히 높습니다."

저는 Pyka의 농약 살포기 시험장 중 한 곳에 왔습니다. 이 곳은 회사 공장에서 동쪽으로 약 80km(50마일) 떨어진 곳으로, 울퉁불퉁한 비포장도로를 통해 접근할 수 있습니다.

오늘 Marotzke와 동료는 시연 항공기에 대한 소프트웨어 업데이트를 시험하고 있습니다.

약 12대의 Pyka 항공기가 이미 브라질에 있으며, 이곳에서 이전에는 인간 조종사가 수행했던 면화 및 콩과 같은 작물 살포에 사용됩니다.

농약 살포기는 완전히 전기식이며 배터리는 기수 부분에 있습니다. 약 35분 동안 비행할 수 있으며 중앙의 탱크에 최대 300L의 살포액을 담을 수 있습니다.

Pyka의 비행기는 때때로 대형 드론이라고 불리지만, 이는 과소평가처럼 보입니다. 모든 비행기의 날개 길이는 11.5m입니다.

들판 옆 컨테이너 안에서 엔지니어들은 컴퓨터 화면에서 항공기가 살포해야 할 영역을 강조 표시합니다. 그러면 소프트웨어가 이미 매핑된 인근 송전선과 같은 장애물을 고려하여 경로를 계획합니다.

들판 옆 활주로를 이용한 이륙은 매끄럽습니다. 약 15분 후, 살포액(오늘의 목적을 위해 물)이 부족하다는 것을 감지한 후, 항공기는 수동으로 다시 채우고 시연용 배터리를 교체하기 위해 스스로 착륙합니다. 그런 다음 다시 이륙하여 중단했던 정확한 지점에서 살포를 재개합니다.

자율 비행은 자동 조종과 다릅니다.

자동 조종은 자동차의 크루즈 컨트롤 및 차선 유지 기능과 유사하게 지원합니다.

자율 시스템은 센서 데이터를 처리하고 항공기를 제어하기 위해 알고리즘을 사용하여 인간의 개입을 거의 또는 전혀 하지 않고 이륙 및 착륙을 포함한 전체 비행을 처리하는 것을 목표로 합니다.

일반적으로 더 구조화되고 예측 가능한 환경으로 간주되는 환경에서 작동함에도 불구하고, 자율 비행기는 자율 주행 자동차보다 등장하는 데 더 오랜 시간이 걸렸습니다.

스탠포드 대학교의 안전 항공 자율성 전문가인 Mykel Kochenderfer는 이것이 부분적으로 빅테크 기업들이 자동차에 "집중"하여 기술에 막대한 자금을 쏟아부었기 때문이라고 말합니다.

하지만 항공기가 자동차보다 엄격한 안전 기준을 충족해야 하므로 배치에 대한 기준이 훨씬 더 높아졌기 때문이기도 합니다.

Kochenderfer는 "항공 사고의 결과는 매우 심각할 수 있습니다."라고 말합니다.

군사적 관심이 기술 발전을 견인하는 데 도움이 되었습니다. 많은 회사들이 시스템을 시연하고 시험하기 위한 국방 계약을 보유하고 있으며, 종종 민간 부문보다 규제 장애물이 적고 일부는 이미 외부 군사 고객에게 공급하고 있습니다.

미국에서 현재까지 상업적 민간 용도로 승인된 가장 큰 자율 고정익 항공기는 작년에 승인을 받은 Pyka의 농약 살포기입니다.

운영은 엄격하게 정의된 농업 환경으로 제한되며 지상 운영자와 시각 관찰자가 필요합니다. 이전에 규칙이 더 허용적인 브라질에서도 유사한 승인을 받았습니다.

Pyka는 현재 연간 약 20대의 생산량을 2030년까지 1000대로 늘리는 것을 목표로 합니다. 각 항공기는 550,000달러에 판매되며 고객은 작동 방법을 교육받습니다.

영국은 아직 이러한 장기 운영을 승인하지 않았지만, 영국 회사인 Windracers는 셰틀랜드와 오크니에서 자율 화물 서비스를 시작하기 위한 승인을 신청하고 있습니다. 외딴 지역에 상품을 운송하도록 설계된 이 회사의 항공기는 우크라이나에서도 임무를 수행하고 있습니다.

Windracers의 창립자이자 회장인 Stephen Wright는 "영국에서, 그리고 아마도 전 세계적으로 최초의 대형 화물 항공 화물 서비스가 될 것입니다."라고 말합니다.

지지자들은 자율 항공기가 조종사 부족 문제를 해결하고, 농약 살포와 같은 위험한 작업에서 사람들을 제거하고, 항공기가 더 많은 화물을 운송할 수 있도록 하여 효율성을 개선하고, 한 운영자가 여러 항공기를 감독할 수 있다면 비용을 절감할 수 있다고 말합니다.

또한 자동화가 더 많은 자동화 시스템이 도입됨에 따라 사고가 감소한 과거를 지적하며 비행을 더 안전하게 만들 수 있다고 주장합니다.

조종사 단체는 여전히 경계하고 있습니다.

미국 항공 조종사 협회(ALPA)는 조종사 제거를 "안전에 대한 심각한 도박이자 너무 나아간 조치"라고 부릅니다.

농약 살포 조종사를 대표하는 미국 농업 항공 협회는 소형 무인 항공기는 조종사들이 보기 어렵다고 말합니다. 또한 유인 항공기는 훨씬 더 넓은 지역을 더 빠르게 살포할 수 있다고 덧붙입니다.

Pyka와 Windracers는 처음부터 항공기를 제작하고 있으며, 이를 통해 처음부터 자율성을 설계하고 작업을 위해 항공기를 맞춤화할 수 있다고 주장합니다.

다른 회사들은 기존의 더 큰 항공기를 개조하고 있습니다.

Boeing의 투자 부문의 지원을 받는 미국 기반의 Reliable Robotics는 현재 수백 킬로미터 이상을 약 1360kg의 탑재량을 운송할 수 있는 단일 조종사 화물기인 Cessna 208B Grand Caravan에 시스템을 테스트하고 있습니다.

인증된 항공기에 개조하면 회사가 새로운 항공기에 대한 승인을 구하는 것 외에 자율 시스템의 안전성을 입증하는 데만 집중할 수 있다고 공동 창립자이자 CEO인 Robert Rose는 말합니다.

마찬가지로 미국에 기반을 둔 Merlin Labs는 점차 더 큰 군용 항공기를 통해 작업해 왔으며 현재는 2인승 Lockheed Martin C-130J 군용 수송기에 시스템을 적용하고 있으며, 다음으로는 상업용 다중 승무원 화물기를 목표로 하고 있습니다.

Merlin의 창립자이자 CEO인 Matt George는 "다양한 항공기 간에 전환할 수 있는 공통된 자율 두뇌입니다."라고 설명합니다.

이 회사들은 AI에 대한 접근 방식도 다릅니다.

Reliable은 인증을 복잡하게 만들 것이라고 주장하며 AI를 완전히 피하고 있습니다.

한편 Merlin은 훨씬 더 AI 중심적인 접근 방식을 취하고 있습니다.

이러한 차이는 소위 탐지 및 회피 시스템에서 분명하게 드러납니다.

자율 비행의 가장 큰 과제 중 하나는 조종사가 다른 항공기 및 장애물을 감지하고 안전하게 회피하는 능력을 복제하는 것이며, 오차 범위가 거의 없습니다.

완벽한 해결책이 아직 없기 때문에 회사들은 다양한 센서 시스템을 추가하고 있으며, 추가 백업을 제공하기 위해 이미 표준으로 제공되는 시스템을 중복하고 있습니다.

Reliable은 8km 이상 떨어진 다른 항공기를 감지하기 위해 전방 탐지 공대공 레이더를 추가했으며, 비행기가 어떻게 반응해야 하는지 결정하기 위해 고정 규칙을 따르는 소프트웨어를 사용합니다.

Rose는 "조종사의 눈보다 낫습니다."라고 말합니다.

한편 Merlin은 AI 기반 카메라를 사용하여 객체를 감지하고 분류합니다.

Pyka는 처음부터 나무, 차량, 큰 새, 지형을 감지하기 위해 라이다를 사용해 왔습니다. 하지만 사거리가 짧기 때문에 회사는 AI 기반 카메라를 추가할 계획이며, 이는 기내에서 AI를 처음으로 실제로 사용하는 것입니다.

Norcia는 "많은 것들에 AI를 사용할 필요는 없습니다... 하지만 멀리서 보이는 6픽셀이 다른 얼룩이 아니라 비행기라는 것을 알아내는 데는 완벽한 영역입니다."라고 말합니다.

AI 딜레마는 항공 교통 관제와의 통신으로도 확장됩니다.

공유 영공에서 항공기는 일반적으로 항공 교통 관제로부터 무선 지시를 수신, 해석 및 응답할 수 있어야 합니다.

Reliable의 해결책은 처음에 완전히 훈련된 지상 원격 조종사가 통신을 처리하고 안전에 중요한 결정을 내리도록 하는 것입니다.

Merlin은 수천 시간의 녹음된 교환 내용을 학습한 생성형 AI를 사용하여 지시를 해석하고 스스로 응답할 계획입니다.

George는 "우리의 문제는 더 어렵지만... 원격 조종을 넘어서고 싶습니다."라고 말합니다.

Merlin은 조종사를 2명에서 1명, 그리고 궁극적으로는 0명으로 단계적으로 줄일 계획입니다.

Norcia에 따르면 Pyka는 공유 영공에서 운영하는 가장 좋은 방법을 찾는 데 다른 사람들이 "선구자"가 되도록 만족하고 있습니다.

한편, 완전 자율 승객 비행이 여전히 어렵더라도, 많은 사람들은 현재 개발 중인 기술이 상업 항공에 점진적으로 적용되어 조종사가 운항하는 비행을 더 안전하게 만들 것으로 예상합니다.

미국 조종사 협회인 ALPA는 이를 환영할 만한 발전이라고 언급합니다.