최근 수년간 전 세계적으로 기후위기 대응이 큰 흐름으로 자리 잡은 가운데 산업계에서의 친환경 노력이 관심을 받고 있다. 이는 전방위적인 범위에 걸친 것으로, 국내 현황 역시 최근 수소법 개정과 더불어 수소 생태계 및 경제 체계 구축에 대한 새로운 바람이 불기 시작하면서 미래먹거리 가운데서도 ‘블루칩’으로 떠오른 모습이다. 수소는 지구상에 존재하는 원소 중 가장 가볍고, 방출되는 즉시 증발해 폭발 위험이 없다는 점에서 이미 오래 전부터 산업 현장에서 대량으로 사용돼온 안전한 산업용 가스로 평가된다. 높은 생산성을 지닌 에너지원인 수소를 바탕으로 신산업에 나서는 두산모빌리티이노베이션은 보유하고 있는 수소연료전지 기술력과 함께 수냉식 수소연료전지 연구개발을 가속화하며 미래 산업을 선도해나가고 있다.

세계적 트렌드 떠오른 ‘수소’ 주목 글로벌 업계 미래먹거리 지목
수소 에너지는 배기가스 등 공해물질이 거의 배출되지 않아 환경오염 우려가 낮다는 점에서 현재 신재생 에너지 보급이 전 세계적으로 확대되는 추세와 맞물려 유망한 대체 에너지로 주목받고 있다. 수소가 ‘친환경 차세대 에너지원’으로 평가받는 이유다. 현재 미국, 중국, 일본, 독일을 포함한 전세계 국가들은 수소 연구와 인프라 구축에 공을 들이고 있다. 세계 주요국가들은 이른바 ‘수소 경제’를 선도하기 위해 생산, 운송 및 저장, 활용을 포함한 수소의 밸류 체인(Value Chain) 전 단계에서 막대한 투자를 진행 중이다. 수소 인프라 구축과 함께 수소 에너지는 향후 특히 ‘모빌리티’ 분야에서 크게 확대될 전망이다. 이에 우리 정부도 ‘탄소중립 2050’이라는 환경정책의 대명제 아래 수소산업을 한 축으로 삼아 친환경 경제체계 구축에 적극 나서고 있다. 이같은 국가적 흐름에 국내 굴지의 기업들 역시 동참하며 미래지향적이고 보다 혁신적 신(新)사업 발굴에 뛰어들고 있다. 최근 두산그룹은 차세대 에너지, 협동로봇, 반도체 후공정, 수소드론, 소형 원자로 등 신사업을 통해 국내를 넘어 글로벌 입지까지 굳혀가겠다는 의지를 밝힌 가운데, 주요 계열사 중 두산모빌리티이노베이션(DMI·이두순 대표)가 추진 중인 수소연료전지 파워팩, 수소드론 등 혁신적인 수소 관련사업 성과에 업계 귀추가 쏠리고 있다.

혁신 앞세운 DMI, 가시적 성과 속속 
드론 활용 가능한 연료전지팩 세계 최초 개발
두산모빌리티이노베이션은 연료전지의 모바일 적용과 장거리 비행 솔루션 공급 전문기업으로 지난 2016년 12월 두산그룹의 자회사로 신산업에 나섰다. 고품질과 안전성을 확보한 수소 연료전지팩과 수소 공급 솔루션 및 소프트웨어 플랫폼까지 구축해 차별화를 이뤄냈다. 특히 두산모빌리티이노베이션은 지난 2019년 10월부터 2시간 비행이 가능한 드론용 수소 연료전지팩 DP30과 수소 드론 DS30을 양산하는 데 성공하면서 본격적으로 시장에서 두각을 드러냈다. 지난해 10월에는 네덜란드 덴헬데르에서 열린 해양기술혁신 프로젝트(Maritime Emerging Technologies Innovation Park, METIP)의 시연 행사에 참가해 유럽에서 최초로 수소드론을 선보이며 주목받은 바 있다. 아울러 드론 비행과 임무 정보를 저장하고 응용할 수 있는 드론용 소프트웨어 ‘DMI View’도 제공 중이다. 세계 최초로 수소 연료전지를 활용해 획기적인 드론 비행시간을 구현한 DMI 연료전지팩은 인프라 산업 현장 및 물류운송 산업에서 다양하게 쓰이는 신개념 플랫폼이 될 것으로 기대를 모은다. ‘드론용 수소 연료전지팩’의 가장 큰 장점으로는 기존 배터리 대비 장시간 비행이 가능하다는 점이 꼽힌다. 해당 연료전지는 수소를 에너지원으로 사용하는 친환경 기술로, 배터리 대비 에너지밀도가 3~4배 높아 기존 배터리 드론으로는 불가능한 2시간 이상의 비행이 가능하다는 설명이다.
  이러한 장시간 비행 성능을 바탕으로 연료전지 드론은 건설·광산 현장 맵핑과 모니터링, 시설물에 대한 안전 점검, 공공 인프라 점검, 대규모 태양광 발전소 패널 점검, 실종자 수색 등 다양한 산업 현장에서 활용될 수 있다. 실제로 두산모빌리티이노베이션은 한국전력공사 전력연구원 및 한국임업진흥원과 MOU를 맺고 송전탑 및 송전선 점검, 소나무재선충 모니터링 솔루션을 공동 개발하는 등 연료전지 드론을 활용한 공공기관과의 다양한 업무협력을 진행 중이다.

수소드론 활용해 산악사망 예방 ‘AED 응급배송 솔루션’ 제시
특히 최근 산악 사망사고가 빈발하는 가운데, 두산모빌리티이노베이션이 개발한 ‘수소 드론’이 급부상하고 있다. 매년 발생하는 산악 사망사고 원인의 절반가량이 심장질환으로 밝혀진 만큼, ‘골든타임 준수’ 여부가 응급구조, 현장이동 싱황에서 꼭 필요한 부분이다. 또 산악이라는 지리적 특성상 사고 현장에 얼마나 빨리 도달하느냐 등 신속성 차원의 문제도 거론된다. 이런 가운데 두산모빌리티이노베이션이 개발한 ‘AED 응급배송 솔루션’은 장거리 이동이 가능한 수소 드론 활용을 핵심으로 한다. 골든타임 내 신속하게 필요한 물자를 전송할 수 있으며, 자동비행 및 낙하 솔루션 등을 통해 정확한 사고발생 위치까지 이동 가능하다. 두산모빌리티이노베이션의 Ground Control System(GCS)은 비전문가라도 손쉽게 사용할 수 있으며, 응급사고 발생시 전자지도 위 단 몇 번의 마우스 클릭만으로 드론을 원하는 장소까지 보낼 수 있다는 것이 특징이다. 특히 3D 지도 내 경로 설정이 가능해 산악 지형의 해발고도를 직관적으로 고려, 자동 비행을 계획할 수 있다. 
  또한 두산모빌리티이노베이션의 수소드론은 멀티콥터 형태로 제작돼 별도의 이착륙 장소가 불필요하며, 최대 12m/s 속도로 이동할 수 있어 신속한 사고현장 이동이 가능하다. 예를 들어 한라산 관음사야영장(400m 고지)에서 삼각봉대피소(1,500m 고지)까지 직선거리는 5.4㎞로, 구조대원이 산을 오를 경우 2시간 이상 소요되는 거리지만, 수소드론의 경우 단 7분만에 도달할 수 있다. 헬기 이송의 경우에는 준비시간 등을 감안하면 20분 이상 걸린다. 한라산·설악산 등 대형 산악 지형에선 인근 소방시설에서부터 사고 지점까지 직선거리로 10㎞ 이상인 경우가 빈번하다. 이처럼 장거리에 응급 물자 배송이 필요할 경우 기존 배터리 드론은 사고 현장까지 도달한다 하더라도 비행시간 한계로 인해 소방시설 복귀가 어렵다. 따라서 소방대원은 배터리 드론 회수를 위한 반드시 사후 현장 방문해야 한다. 반면 수소드론은 최대 페이로드만큼(4.5㎏) 응급물자를 탑재하고도 90분 이상 비행할 수 있다는 점에서 사고 현장에 응급물자 배송 뒤 소방시설로의 복귀가 가능하다. 수소드론은 최고 속도 비행 시 최대 65㎞ 이동이 가능해 제주 시내에 위치한 제주소방서에서 한라산 백록담까지(13㎞) 2회 왕복 비행까지 가능하다. 또한 수소드론은 수소용기 교체만으로 임무 재개가 가능하다. 따라서 신속한 임무 수행이 필요한 현장에서 배터리 충전의 불편함 없이 즉각 투입할 수 있다는 장점을 지닌다. 두산모빌리티이노베이션은 수소드론이 사고 현장까지 자동 비행한 뒤 정확히 원하는 지점 및 시점에 응급물자를 안전하게 상공에서 낙하시킬 수 있는 솔루션 개발에도 성공했다. 산악지대는 우거진 나무와 비탈진 지면 등 드론이 착륙하기 어려운 환경으로 이뤄져 있어 상공에서 물품 낙하가 필요하다. 이 때 낙하시킨 물품에 의한 안전사고 예방을 위해서는 정확히 원하는 지점에 주변 상황을 모니터링하며 물품을 낙하해야 한다. 
  이에 따라 두산모빌리티이노베이션은 실시간 영상 관제 솔루션을 통해 주변 상황을 모니터링하며 안전한 낙하 지점을 확보하고, LTE 통신으로 연결된 낙하 장치를 작동시켜 원하는 장소 및 시간에 물품 낙하를 가능하도록 했다. 아울러 LTE 통신 스피커를 추가 장착, 낙하 시점 주변 사람들에게 실시간으로 안내 사항을 방송할 수 있도록 개발했다. LTE 및 장거리 RF(Radio Frequency) 모두 지원할 수 있도록 설계해 산악지역 특성에 맞춘 통신 방법을 선택해 활용할 수 있도록 했다. 가령 한라산과 같이 전 지역 LTE 통신이 원활한 지역은 거리 제한이 없는 LTE 통신을 이용할 수 있으며, 함백산 등 원활치 않은 지역의 경우 RF를 통해 통신할 수 있다. 따라서 두산모빌리티이노베이션은 산악 지형이나 LTE 구축망에 관계없이 실시간 통신을 지원하고 있다는 설명이다. 또한 두산모빌리티이노베이션은 높은 기술력을 탑재한 수소드론을 활용해 전국 가스배관 점검에도 솔루션을 제공하고 있다. 

가스배관 점검에도 수소드론 활용
GCS 활용해 간편한 관제 가능
가스배관은 국가의 주요 시설물 중 하나로, 도시가스 사업법에 따르면 매일 의무적으로 안전 점검이 필요한 대상이다. 안전관리자는 가스 배관이 매설된 도로를 매일 이동하며 불법 공사 및 싱크홀 등의 안전이상 유무를 직접 육안으로 확인하고 있다. 그러나 관리자가 매일 가스배관을 일일이 이동하며 확인하는 것은 매우 강도 높은 업무일 뿐 아니라, 도로로 접근하기 어려운 배관은 안전 점검이 불가능하다는 제한이 크다. 따라서 장시간 비행이 가능한 수소드론을 활용할 경우 더 효율적이고 안전한 점검이 가능하다는 것이다. 또한 DMI 솔루션은 실시간 영상관제는 물론 AI 기반 도로 자동감지 및 분석 기능도 제공하고 있다. 수소드론은 1회 비행시 최대 50㎞ 이상의 가스배관을 점검할 수 있으며, 특정구간 점검 후 수소용기 교체만으로 바로 다음 구간 임무를 재개할 수 있다. 1대의 수소드론이 점검할 수 있는 배관은 1일 200㎞에 달한다. 반면 배터리 드론은 1회 비행에 10㎞ 이상 점검이 불가능하며, 비행 직후 배터리 충전이 필요하다. 예를 들어 가스공사 제주본부(약 80㎞ 배관 관리)에 수소 및 배터리 드론을 적용한다면, 수소드론의 경우 1대만으로 전 구간을 매일 2회 점검할 수 있다. 또한 중간지점 관리소에서 수소용기만 교체하면 임무 재개가 가능하다. 반면 배터리 드론은 제한된 비행 시간으로 인해 전체 배관 점검을 위해 다수의 드론 운영이 요구되며, 10㎞ 구간별로 담당자가 배터리 충전 및 교체업무를 지속적으로 수행해야 한다. 실제 전국 5,000㎞ 규모의 가스 배관을 수소드론으로 점검하게 되면, 배터리 드론 대비 30% 이상의 비용절감 효과가 기대된다는 평가다. 또한 배터리 드론 운영시 구간별 배터리 충전 인력까지 감안하면 그 효과는 더욱 클 전망이다. 앞선 응급배송 솔루션과 마찬가지로 DMI의 GCS를 활용해 비전문가도 손쉽게 자동비행 경로 설정이 가능하다. 전자지도 위 마우스 클릭만으로도 비행 경로가 생성되며 편리하게 속도·고도 등 다양한 설정값을 지정할 수 있다. 
  또한 지형의 고도 정보가 GCS에서 제공돼 지형의 높낮이에 맞춰 드론 고도를 직관적으로 설정할 수 있다. 수소드론이 자동 비행하며 얻은 영상 정보는 LTE 통신을 통해 실시간으로 관제실에 전송된다. 따라서 안전관리자는 드론 비행이 끝난 뒤 녹화 영상이 아닌, 실시간 촬영 영상을 통해 도로안전 상태를 모니터링할 수 있다. 이를 통해 안전 문제를 적기에 발견·조치할 수 있다는 설명이다. 이런 과정을 거쳐 관제실에 전송된 영상에 AI 솔루션을 접목, 자동으로 안전 문제를 감지하는 솔루션을 제공한다. 가령 굴착기 모양을 자동 감지해 공사현장의 유무를 관리자에게 실시간으로 알려주고, 관리자는 경고신호를 받아 해당 공사가 사전에 승인받은 현장인지 여부를 손쉽게 확인할 수 있다. 
  이처럼 두산모빌리티이노베이션은 수소 드론 제조를 넘어 모든 현장에 최적화된 토탈 솔루션을 제공하고 있다. 특히 ▲장시간 비행에 최적화된 제품 라인업뿐 아니라 ▲LTE/5G 기반 원거리 모니터링 및 컨트롤 ▲AI 기반 데이터 분석·자동 비행 솔루션 ▲편리한 수소 공급 솔루션 등을 구축했다. 이에 힘입어 두산모빌리티이노베이션의 수소드론 솔루션은 실제 다양한 국내외 산업 및 공공 현장에서 가시적 성과를 보이고 있다. 현재 DMI 수소드론은 ▲응급물자 배송 ▲송전선·태양광·가스배관 등 인프라 시설물 점검 ▲농산물 모니터링 ▲실종자 수색 ▲스포츠 대회 생방송 중계 등 다양한 분야에서 활용되고 있다.
  앞서 두산모빌리티이노베이션은 최근 미국 질병관리예방센터에서 주관한 해상 장거리(70km) 드론 비행을 통해 긴급구호 의료품 배송에 성공한 바 있다. 또 제주도 부속 섬에 공적마스크를 배송하며 완전자동 비가시권 비행을 선보인 데 이어 제주도, 서귀포해양경찰서, 아주대외상연구소, KT와 함께 수소 드론을 활용한 해상 인명구조 비행훈련을 실시, 수색·구조 분야에서 수소드론의 활용도를 증명하기도 했다. 두산모빌리티이노베이션의 수소연료전지 파워팩과 드론은 높은 기술력으로 CES 2020에서 최고혁신상과 혁신상을 수상했다. 

연료전지팩·수소드론 등 잇단 쾌거 글로벌 사업 확대 등 해외시장 개척 
두산모빌리티이노베이션의 수소드론은 ‘연료전지 파워팩’을 동력으로 삼아 장시간 비행을 할 수 있다. 이 연료전지는 물을 전기분해할 때 수소와 산소로 분리되는 화학작용을 역이용하는 원리를 활용한다. 용기에 충전된 수소와 공기 중 산소의 화학적 결합을 통해 물이 생성되고, 그 과정에서 발생되는 전기를 이용하는 기술이다. 연료전지 파워팩은 기존 배터리 대비 더 오랜 시간 비행이 가능하다는 것이 최대 장점이다. 배터리 드론은 10~30분 비행할 수 있는 반면, 기존 대비 에너지 밀도가 3~4배 높은 연료전지를 장착한 드론은 2시간 이상의 비행도 가능하다. 이외에도 기존 배터리는 60~90분 이상 충전 소요되는 반면, 연료전지는 약 10분 이내의 간편한 충전이 가능하다. 배터리 드론은 100회 이상 충·방전 시 급속 성능이 하락하지만, 연료전지 드론은 1,000시간 이상의 수명을 보장한다는 설명이다. DMI는 최근 열린 국내 최대 드론 전시회에서 비바람이 부는 악천후도 견딜 수 있도록 개발한 신제품 ‘DS30W’의 실물을 처음 선보이면서 주목받았다. ‘DS30W’는 기존 제품대비 내풍성이 강화돼 평균 풍속 12m/s, 순간풍속 15m/s까지 견딜 수 있다. 일반적으로 강풍주의보가 14m/s 이상일 때 발효된다는 점을 고려하면 두산모빌리티이노베이션의 수소드론은 악천후에서도 임무 수행이 가능하다. 또한 방수·방진 관련 IP43 등급을 획득해 궂은 날씨와 분진 등 험한 환경에서도 비행할 수 있는 내구성을 갖췄다. 이외에도 ▲비행거리 증가(평균 45Km에서 60Km) ▲쉬운 암·랜딩 기어 조립 ▲부품 간 체결 강도 향상 ▲기체 효율 향상으로 인한 소비전력 감소 등 제품 성능이 상당 부분 개선됐다는 평가다. 두산모빌리티이노베이션 이두순 대표는 “내풍성, 방수성이 강화된 이번 DS30W의 출시로 두산모빌리티이노베이션 수소드론이 더욱 다양한 환경에서 솔루션을 제공할 수 있게 됐다”면서 “제품의 성능을 향상시키고 시장의 니즈를 적극적으로 반영해 고객이 원하는 비즈니스 가치를 지속적으로 발굴해 나가겠다”고 밝혔다.
  두산모빌리티이노베이션이 개발해낸 ‘안티드론’과 ‘가스배관 솔루션’에도 관심이 쏠린다. 안티드론은 불법 침입한 드론 발견 시 스피커를 장착한 수소드론이 긴급 출동해 경고 메시지를 내 침입자 퇴거에 기여한다. 가스배관 솔루션은 실시간 영상관제 및 드론 자동비행으로 가스배관의 실태와 주변 위험요소를 모니터링할 수 있다. 학습을 통해 AI 자동인식 기술도 개발한다는 방침이다. 한편 두산모빌리티이노베이션은 공중의 드론으로부터 지상의 수소연료전지 소방로봇까지 모빌리티 분야에서 다양한 애플리케이션을 개발하고 있다. 지난 2월 드론용 수소연료전지팩 유럽 통합규격인증(CE)을 획득하는 등 해외 진출도 적극적으로 추진하고 있다. 이외에도 최근 중국 로봇 전문기업인 중신중공업카이청인텔리전스와 수소로봇 공동개발 업무협약을 체결하며 사업 영역을 확대하고 있다. 또 50μm 금속분리판을 적용한 15kW 연료전지를 개발해 카고드론 사업에도 진출할 계획이다.