1. 서 론

최근 자율 주행 기술의 급속한 발전에 따라 드론 배송 또는 자율 로봇 배송과 같은 무인 라스트마일 배송 서비스 의 제공을 위한 다양한 시도가 이루어지고 있다. 라스트마 일 배송에서의 정밀 측위기법[17], 도시내 라스트마일 배 송 효율화 방안[3], 신선제품 라스트마일 배송[11] 등과 같 은 연구사례에서 보듯이 라스트마일 배송 기술 관련 연구 또한 활발히 진행되고 있다. 국내 드론 배송은 2017년 우 정사업본부가 한국전자통신연구원과 함께 전남 고흥 선착 장에서 득량도 마을회관까지 국내 최초로 우편물을 배송 하면서 시작하였으며[16], 국내 자율 로봇 배송은 2019년 우아한 형제들이 건국대학교에서 시범 테스트를 진행하며 시작되었다고 할 수 있다[26]. 국내의 드론 배송 또는 자율 로봇 배송은 범위를 넓혀 확산 중이나 대부분이 시범 테스 트 수준이라고 할 수 있다. 일부 상용화가 이루어지기는 하였으나 서비스 제공 수준은 제한적이다. 이에 반해, 해 외에서는 많은 국가에서 다양한 종류의 폭넓은 상용화가 이루어지고 있다.

본 연구의 목적은 무인 물류 배송 시스템 기술 수준 분석 을 통해 한국의 기술 수준을 분석하고 이를 기반으로 무인 라스트마일 배송 서비스 시장에서 국내 기업의 경쟁력을 제고하기 위한 정보를 제공하는데 있다. 이와 유사한 최근 연구로 과학기술정보통신부에서 실시한 ‘제4차 과학기술 기본계획(2018~2022)’상의 2020년 우주/항공/해양 기술수 준평가 중 유·무인 통합 자율 비행체 기술 수준 분석[18]을 들 수 있는데 이를 통해 자율 비행체 기술 수준 분석 결과를 참조할 수 있다. <Table 1>에서 보듯이 전문가 정성평가 결과 주요국 기술 수준, 연구단계 역량 및 연구개발 활동 결과에 대한 종합적 평가에서 한국은 선진국 기술 수준의 80% 수준으로 선진국과의 격차는 3.5년으로 분석되었다.

하지만, 위 기술 수준 평가 분석은 전체적인 유·무인 통합 자율 비행체 기술에 대한 평가로 본 연구 대상인 드론 및 자율 주행 로봇 등의 기술을 활용한 무인 물류 배송 시스템 분석의 활용에는 적합하지 않다. 따라서 본 논문에서는 관 련 보고서, 언론사 기사 및 관련 기업의 인터넷 홈페이지 자료를 수집하고 분석하여, 무인 배송 드론 및 배송 로봇을 포함한 무인 라스트마일 배송 현황과 하드웨어를 분석한 결과와 관련 특허를 분석하여 선도국 대비 우리나라의 무인 라스트마일 배송 기술의 위치를 가늠해 보고자 한다.

2. 드론 배송 기술 수준

국내 드론배송은 우정사업본부와 민간 택배사 등에서 테스트를 진행 중이며, 지자체 및 정유사 등에서도 물류 드론 기반 서비스 모델 발굴을 위해 노력 중이다. 특히 최 근에는 수소 드론 또는 자율 주행 로봇의 연계 배송 등 다양한 배송 테스트가 진행 중으로 2020년 이후의 국내 주요 드론 배송 서비스 현황은 두산 모빌리티 이노베이션, GS칼텍스, 해양드론기술, 도미노 피자와 지자체(서산시, 제주시, 영월군, 세종시) 등에서 실시한 것으로 파악된다.

2.1 국내 드론 배송 주요 사례

아래 <Figure 1>[15]은 제주도 인근 가파도, 마라도, 비 양도 주민들에게 마스크를 수소드론으로 배송한 사례를 보여주고 있다. 이 때 사용된 수소드론은 최대 이륙 중량 24.99kg, 전장 2.6m의 대형 기종으로 드론 무게 20kg을 제 외하고 최대 4.99kg을 나를 수 있으며 80km 거리까지 2시 간 비행이 가능한 기종이다.

GS칼텍스는 여수 장도에서 스마트폰 앱으로 주문한 GS25 상품을 내륙에 있는 GS칼텍스 주유소에서 드론에 적재하여 바다 건너편에 위치한 장도로 이송하고, 이를 자 율주행 로봇이 이어받아 주문자에게 최종 배송하는 서비 스를 실증하였다[13]. 2021년 11월 세종시에서도 커피를 드론과 자율주행로봇을 연계하여 배송을 실시하였다[25]. 2021년 2월 국토교통부 부산지방항공청으로부터 정식 사 업허가를 얻어 3월 14일 관세청과 협의를 마치고 본격적 인 드론배송을 시작한 사례도 있다. 부산항 남외항을 중심 으로 최대 5kg의 물건을 반경 3km 거리까지 바다 위 선박 으로 물품을 배송하였다[4].

이처럼 드론을 이용한 배송 서비스는 시범적으로 이뤄 지고 있으나 아직까지 본격적인 상용화 서비스라 보기에 는 어려운 점이 있다.

2.1 국내 드론 배송 기술 수준

위 <Table 2>의 두산 모빌리티의 드론인 DS30은 2시간 동안 최대 80km까지 이동할 수 있으며, 2019년 미국령 버진 아일랜드에서 바다 위 72km 이상의 거리를 비행하였다. 내구성을 유지하면서 동시에 무게를 줄이기 위해 세미 모노 코크 구조로 제작되었다[9]. ND-820은 비행속도 50Km/h, 최대 운용고도 1000m, 운용 온도 -10° to 40℃, 배터리: Lipo12S 44,000mAh, 자동 비행거리: 10km(LTE), 1.2km(TELE) 등의 사양을 갖추고 물류 수송, 감시정찰, 투하, 방제 등의 임무 수행을 하며, 전구간 자동비행이 가능하다[5].

배송 드론의 하드웨어 측면에서 중요한 요인은 적재 중 량, 비행 가능 시간, 배송 거리 등이 있다. 배송 중량을 5kg 이하, 5kg~10kg 미만, 10kg~50kg 미만, 50kg 이상으로 분 류할 경우, 국내 드론은 주로 5kg 이하의 드론이 주를 이 루며, 10kg~50kg 미만의 드론도 일부 개발된 것으로 파악 되나 확인할 수 있는 사례가 거의 없다. 국내 드론의 H/W 는 기체 자체도 주로 작으며, 드론의 주요 부품이자 소프 트웨어가 중요한 FC(Flight Control)도 주로 중국이나 미국 에서 수입하여 이를 수정하는 정도의 수준에 머무르고 있 어, 드론 선도국과의 차이는 꽤 크다고 할 수 있다.

2.2 국외 드론 배송 기술 수준

국외 드론 서비스는 DHL, UPS, 아마존 등 글로벌 유통· 물류기업 중심으로 드론 배송 테스트를 마치고 정부 승인 후 일부 지역에서 드론 배송 서비스를 제공하는 기업들이 증가하고 있다. 독일의 DHL 이 2014년 세계 최초로 독일 북부에서 파셀콥터를 사용하여 긴급 의약품 배송 프로젝 트를 시행하였으며, 미국의 Amazon은 2016년도에 아마존 프라임 에어를 통해 세계 최초로 영국에서 드론에 2.3kg 상품을 싣고 고객에게 배송하는 서비스에 성공하였다. 하 지만, 현재 드론 배송을 가장 활발하게 진행하고 있는 기 업은 미국의 Wing과 미국의 Zipline이라고 할 수 있다.

미국 외에도, 캐나다, 영국, 독일, 프랑스, 스위스, 아이 슬란드, 호주, 중국, 일본, 싱가포르, 르완다, 가나 등 다양 한 국가에서 드론 배송 서비스를 제공 중이며, 상업용 드 론 배송도 여러 국가에서 실시 중이다. 주요 현황을 정리 하면 다음과 같다.

국외 드론은 모든 범주에서 다양한 종류의 드론을 개발하 고 상용화하고 있는 것으로 파악되고 있다. 중요 사례는 <Table 3>에 정리되어 있다. 미국의 Wing사는 드론무게 약 4.5kg, 배송무게 0.9~1.3kg 정도의 배송상자를 96~ 112km/h 속도로 약 9km 이동 가능한 물류 드론을 출시하였다 [21]. 중국의 이항은 2019년에 중국에서 DHL 서비스센터와 고객 간 8km 거리를 드론배달완전 자동비행, 비행경로 설정, 실시간 네트워크 연결 등의 기능을 갖추고 있으며, 스캐닝, 소포 보관, 분류 등의 기능을 보유한 지능형 캐비닛에 수직으 로 이착륙이 가능하다[2]. 고중량 물품을 운반할 수 있는 드론개발을 주요 사업분야로 하는 이스라엘의 Heven의 H100 드론은 물류와 배송에 초점을 맞추어 개발되었다[14]. 불가리아의 Dronamics는 중장거리 드론 배송을 위해 개발된 비행체로 일반 비행기와 같은 형태이다. Wingspan은 16m이 며 최대 적재 중량은 350kg, 비행거리는 2,500km가 가능하 다.현재는 E10 연료로 운행되나, 2023년까지 탄소중립을 위한 바이오 에탄올을 연료로 하는 드론을 개발 중이다[8].

3. 로봇 배송 현황

3.1 국내 로봇 배송 현황

로봇 배송은 적용 공간에 따라 크게 실내 배송과 실외 배송으로 구분할 수 있다. 실내 로봇 배송은 최근 상용화 가 급속히 확산되고 있다. 실외 로봇 배송 또한 다양한 시 도가 이뤄지고 있는데 이 서비스는 우아한 형제들이 2019 년 건국대 캠퍼스에서 ‘딜리드라이브’ 시범 서비스를 진행 하면서 시작되었다고 할 수 있다[7].

국내 주요 로봇 배송 서비스로는 앞서 언급한 우아한 형제들의 딜리 드라이브(<Figure 2> 참조)[27]와 뉴빌리티 [19] 등 실외 로봇 배송과 우아한 형제들(딜리타워), GS25, H+양지병원 등의 실내 로봇 배송 등이 대표적이다[12].

뉴빌리티의 경우 팝업 스토어를 마련한 치킨 프랜차이 즈와 손잡고 배달 로봇 2대를 이용하여 배달을 실시하였 다.10개 이상의 카메라와 라이다, 초음파 센서가 탑재돼 보행자, 반려동물 등을 감지하는 등 실시간 도로 상황을 인지, 예측하는 방식으로 운행된다. GS25는 2020년 11월 LG사이언스파크 내 점포에서 고객이 스마트폰으로 주문 한 상품을 인공지능이 탑재된 로봇이 직접 배달해 주는 서비스를 업계 최초로 선보였다. 이 로봇은 스스로 엘리베 이터를 타고 지하 1층부터 9층까지 층간을 오가며 도시락, 샌드위치, 음료 등을 배달할 수 있다. 이는 <Table 4>에 상세 사항을 확인할 수 있다.

3.2 국외 로봇 배송 현황

국외 로봇 배송은 실내용 배송 로봇보다는 실외용 배송 로봇의 개발 및 상용화에 초점을 맞추어 진행되고 있다. 현재 로봇 배송 상용화에서 선도적인 기업은 미국의 Starship Technologies, 중국의 Alibaba, 중국의 JD.com 등 이 있다. 이 외에 스위스, 영국, 독일, 노르웨이, 일본 등 다양한 국가에서 활발히 상용화되었으며, 그 수준도 높다.

4. 무인 배송시스템 기술 수준 분석

무인 물류 배송시스템 기술은 자료 조사 결과와 전문가 들의 의견을 종합했을 때 <Figure 3>에서 보듯이 도입기에 있는 기술로 분석된다. 국내 드론 서비스는 최근 상용화를 시작했거나 상용화 테스트 중인 경우가 대부분이다. 이에 반해 국외 드론 서비스는 상용화 수준이 높거나 배송의 난이도가 높은 환경에서 서비스를 제공하고 있다.

본 논문에서 이미 언급했듯이 배달용 드론의 하드웨어 수준을 보면 소형 드론이 주를 이루고 있어 국내 드론 서 비스는 대부분 소중량 단거리 배송에 집중되고 있고, 국외 드론 서비스는 고사양 하드웨어를 기반으로 고중량 장거 리 배송이 가능하다고 할 수 있다(참조 <Figure 4>).

물류 로봇 배송 서비스 수준 부문에서는 국내의 경우 실내 배송 부문에서 상용화 수준이 높은 것으로 파악되며, 해외 물류 로봇 배송 서비스 수준은 실외 배송 부문에서 상용화 수준이 높은 것으로 파악된다.

5. 물류 무인이동체 특허 분석

5.1 특허 조사 방법

보고서 및 웹사이트 자료 분석 외에 물류 무인 이동체 분야의 특허 분석을 실시하였다. 국내외 출원된 특허 중 무인 이동체의 다양한 기술 및 서비스 분야 중에서 물류 배송 분야에 특화하여 특허 조사 및 분석을 수행하였다. 특허 검색 데이터베이스로는 미국 특허청 데이터베이스 (USPTO)를 대상으로 조사 및 분석을 수행하였으며 조사 된 특허는 2000년 1월부터 2021년 11월 27일 까지 출원된 특허를 대상으로 하였다. 사용된 특허 검색 키워드로 드 론, 무인항공기, 무인기, 드론배송, 배송 로봇, 스마트 배 송, 물류, 화물, 배송 등으로 <Table 6>의 검색식에서도 확 인할 수 있다.

특허 조사 및 분석을 수행한 결과 물류 무인이동체 관 련 전체 유효 특허 수 4,411건 중 국내 출원인 특허 수는 101건으로 약 2.3% 수준으로 분석되었다. 그 결과는 <Table 7>과 같다.

<Table 8>에서 보듯이 특허 출원수를 기준으로 하는 특 허점유율, 활동도 지수는 미국이 1위를 차지하였고, 해당 국가의 피인용수 점유율 대비 해당 국가 내 해당 기술의 피인용수 점유율을 나타내는 이끌림 지수는 중국이 1위를 차지하여, 배달 드론 및 배달 로봇의 상용화 수준을 대비 한다고 볼 수 있다. 해당 기술의 전체 피인용수 대비 해당 국가의 피인용수를 나타내는 특허 수준 지수는 이스라엘 이 1위를 차지하였으며 특허 점유율과 특허 증가율을 대 상으로 선도국 대비 국내 활동력은 선도국 대비 한국의 특허 성장률은 매우 높으나, 특허 점유율은 아직 많이 부 족한 것으로 판단되어 아직 세계적 수준의 경쟁력을 가지 기에는 다소 부족하고 여겨진다.

또한 한국의 경우, 특허 피인용수를 기준으로 하는 이끌 림지수와 특허수준 지수는 10위로 특허의 질적 수준이 다 소 부족한 것으로 나타났다. 특허의 가치를 차지하는 패밀 리특허수의 경우도 8위에 머물고 있어, 특허증가율만 높 은 상황으로 최근의 이 분야에 대한 관심을 대변하고 있다 고 보여진다.

6. 결 론

본 논문은 각종 보고서, 웹사이트 자료와 특허를 분석하 여 국내 무인 물류 배송 서비스 중 드론 배송과 실외 로봇 배송 분야의 선도국 대비 기술 수준을 분석하였다. 이 분 석은 어떤 특정 방법론을 적용하지는 않았고 전문가 자문 을 통한 정성평가를 반영한 분석이다. 그럼에도 라스트마 일 배송 드론 및 로봇 분야의 국내 기술 수준을 파악하는 데에는 어느 정도 타당하다고 여겨진다. 기본적으로 국내 상황을 보면, 대부분 시범 테스트 중이거나 상용화 초기 단계로 많은 해외 국가들에서 상용화가 진행되고 있는 것 에 비교해서 다소 뒤쳐져 있다고 할 수 있다. 반면, 실내 로봇 배송 서비스는 최근 급격히 확산 중이며 해외 국가들 에 비교해서도 높은 수준의 상용화가 진행 중이다.

국내 무인 물류 배송 서비스가 경쟁력을 갖기 위해서는 하드웨어 개발을 위한 기술 투자가 필수적인데, 현재 국내 의 하드웨어 개발 수준은 해외 주요 기업에 비해 상당한 기술 수준 격차가 있다고 보여진다. 국내 기업들의 무인 물류 배송 시스템 기술 개발을 위한 적극적인 투자를 통한 원천 기술 확보, 무인 물류 배송 시스템 상용화를 위한 국 가의 규제 완화 및 법 체계 정비등의 노력을 통해 무인 물류 배송 시스템 부분에서 국가적 경쟁력을 확보할 수 있을 것으로 기대된다.