[단독] 대한항공, ‘드론+로봇 가동’ 항공기 검사 특허 확보…항공MRO 선점 청신호

▲대한항공 지능형 통합 정비 솔루션. 사진=대한항공 공식 유튜브 채널 '스튜디오KE [STUDIO KE]' 캡처

대한항공이 인공 지능(AI)을 기반으로 여러 대의 드론과 로봇을 지휘해 항공기 동체를 자율 검사하는 혁신 기술의 핵심 특허를 따냈다.

특허기술은 국토교통부가 발주한 국가 연구·개발(R&D)사업의 핵심 성과물로 노동집약적이던 항공정비산업의 패러다임을 바꾸는 '게임 체인저'로 평가받고 있다.

오는 2027년 상용화를 목표로 하는 해당 기술의 법적 권리가 확정됨에 따라 대한항공은 미래 고부가가치 정비·수리·분해후조립(MRO) 시장 선점을 위한 독보적인 기술우위를 보유하게 됐다.

13일 본지 취재에 따르면, 대한항공은 지난 8월 특허청으로부터 항공기 검사 방법과 이를 이용한 장치에 관한 특허 권리를 최종 확보한 것으로 확인됐다.

이번 특허의 핵심은 단순히 비행하는 드론이나 움직이는 로봇 자체가 아니라 이들을 하나의 유기적인 '검사 군단'으로 통합관제하는 '지상통제장치(GCS:Ground Control System)'에 있다. 드론과 로봇이 검사의 '눈과 손'이라면 특허기술은 이들의 모든 행동을 계획하고 지시하는 '두뇌'에 해당한다.

특허 명세서에서 지상통제장치는 3단계의 정교한 과정을 통해 임무를 생성하고 할당한다. 우선 1단계는 항공기의 △3차원(3D) 모델 △크기 △동체 △주익 △미익 등 검사가 필요한 각 영역의 상세정보를 디지털 데이터로 받아들인다.

2단계는 시스템이 상세정보를 분석해 각 영역의 표면 곡률과 필요한 촬영 횟수, 최적의 카메라 각도 등을 계산한다. 항공기 표면에 수직으로 카메라를 위치시켜 왜곡 없는 가장 정확한 이미지를 얻기 위한 좌표 변환까지 2단계에서 수행한다.

마지막 3단계로 전(前)처리된 결과를 바탕으로 개별 드론과 로봇에게 최적화된 비행 및 이동 경로와 촬영 지점 등이 담긴 '임무 파일'을 생성해 전송한다.

▲항공기 검사 영역 정의를 설명하기 위한 도면. 자료=대한항공 제공

이같은 특허 기술이 주목받는 이유는 △이종(異種) 로봇군단 협업 관제 △데이터 기반 지능적 임무 설정 △충돌 방지 및 동선 최적화 알고리즘 △실시간 임무 재할당 기능 등 핵심적인 기술적 진보를 담고 있기 때문이라고 대한항공은 설명했다.

특허, 청구항에는 항공기 상부를 검사하는 '적어도 하나의 비행체(드론)'와 하부를 검사하는 '적어도 하나의 지상체(로봇)'를 동시에 운용하는 내용이 명시돼 있다. 이는 단순히 드론 몇 대를 띄우는 수준을 넘어 공중과 지상 로봇을 아우르는 포괄적인 자동화 검사 솔루션임을 보여준다. 최근 대한항공이 지상자율주행 로봇을 함께 시연한 것도 이 특허 기술의 범위를 뒷받침한다.

과거의 결함 위치와 발생 빈도, 종류 등 축적된 데이터를 기반으로 '중요 검사 영역'을 별도로 설정하고, 해당 영역의 촬영 횟수를 늘리도록 임무를 할당하는 기능도 포함됐다. 이는 모든 영역을 동일하게 검사하는 방식에서 벗어나 위험도가 높은 부분을 더욱 집중적으로 살펴보는 리스크 기반의 지능형 검사로 전환을 의미한다.

여러 대의 검사체가 동시에 움직일 때 발생할 수 있는 충돌 위험을 원천적으로 차단하는 알고리즘도 핵심이다. 시스템은 항공기 좌측과 우측, 높이 등을 변수로 '전처리값'을 계산한 뒤 하나의 드론이 좌측 검사를 마친 후 위험하게 동체를 가로질러 우측으로 넘어가지 않도록 임무를 배정한다. 이를 통해 검사체 간의 동선 겹침을 최소화하고 항공기 동체 손상 가능성까지 제거한다.

특정 드론의 배터리 잔량이 일정 수준 이하로 떨어지면 시스템은 남은 임무를 수행하는 데 필요한 전력량을 실시간으로 계산한다. 만약 임무 완수가 어렵다고 판단되면 주변의 다른 드론 중 가장 효율적으로 임무를 이어받을 수 있는 '협업 우선 순위 검사체'를 선정해 임무를 자동으로 재할당한다. 이는 실제 정비 현장에서 발생할 수 있는 돌발 변수에 대응하는 시스템의 안정성과 완성도를 보여주는 대목이다.

해당 특허의 가치는 하드웨어가 아니라 이들을 지휘하는 정교한 '방법론'과 '소프트웨어'에 있다고 볼 수 있는 셈이다. 경쟁사가 유사한 드론을 만들 수는 있어도 이들을 하나의 목표를 위해 유기적으로 협업시키고 최적화하는 지능형 관제 시스템의 독점적 권리를 대한항공이 확보했다는 점에서 그 의미가 크다는 평가다.

▲지상 통제 장치 임무 재할당을 설명하기 위한 도면. 자료=대한항공 제공

이번 특허는 대한항공의 단독 개발 성과를 넘어 정부 주도의 미래 산업 육성 전략의 일환이라는 점에서 더욱 주목된다. 특허, 문서에는 '이 발명을 지원한 국가 R&D 사업' 항목이 언급돼 있고, 이는 국토교통부가 주관하고 국토교통과학기술진흥원(KAIA)이 관리하며 수행 기관은 대한항공으로 지정된 사업의 결과물임을 공식적으로 밝히고 있다.

연구사업명은 'AI 진단 기반 항공기 로봇 검사 및 정비기술 개발'(과제번호 RS-2023-00240992)로, 총 연구 기간은 2023년 4월 1일부터 2027년 12월 31일까지다.

이 프로젝트는 정부의 항공 MRO산업 경쟁력 강화 정책의 핵심축을 담당한다. 전통적인 인력 중심 MRO산업을 AI와 로봇 기술을 접목한 '디지털 MRO'로 전환해 대한민국 항공산업의 체질을 개선하고 새로운 고부가가치 시장을 창출하겠다는 국가 목표가 담겨있다.

이는 정부와 민간 기업의 이상적인 협력 모델을 보여준다. 국토부가 정책 방향과 예산을 지원하고, KAIA가 전문적인 사업 관리를 맡으며, 대한항공은 수십 년간 축적한 항공기 정비 노하우와 기술력을 바탕으로 상용화 가능한 기술을 구현하는 구조다. 특히 프로젝트 종료 시점과 대한항공이 밝힌 인스펙션 드론 상용화 목표 시점인 2027년이 정확히 일치하는 것은 R&D 초기부터 상용화를 염두에 둔 체계적인 로드맵에 따라 사업이 진행되고 있음을 보여준다.

이번에 공개된 문서는 '등록특허공보(B1)'로, 이는 대한항공의 기술이 단순한 아이디어 차원을 넘어 국가로부터 독점적 권리를 공식 인정받았음을 의미한다. 이는 특허 출원 후 심사 전에 공개되는 '공개특허공보(A)'와는 법적 효력과 위상에서 근본적인 차이가 있다.

공개특허공보(Published Patent Gazette, A)는 특허를 출원한 날로부터 1년 6개월이 지나면 심사 진행 여부와 관계없이 출원된 기술 내용을 사회에 공개하는 문서다. 이는 중복 연구를 방지하고 기술 정보의 활용을 촉진하기 위한 제도로 여기에 기재된 청구범위는 출원인이 '희망하는' 권리 범위일 뿐, 아직 특허청의 심사를 통과하지 않아 아무런 법적 보호를 받지 못한다.

그러나 등록특허공보 (Registered Patent Gazette, B1)는 특허청 심사관의 엄격한 심사를 거쳐 기술의 신규성·진보성 등을 모두 인정받아 최종적으로 '등록'이 결정된 후에 발행되는 공보다. 이 문서에 기재된 청구 범위가 바로 법적으로 보호받는 실제 권리의 범위이고, 특허권자는 이 권리를 바탕으로 타인의 무단 사용에 대해 침해 소송 등 법적 조치를 취할 수 있는 강력한 독점 배타권을 갖게 된다.

따라서 대한항공이 '등록특허'를 확보했다는 사실은 이 기술을 단순한 내부 역량이나 영업 비밀을 넘어 누구도 침해할 수 없는 견고한 '기술적 해자(垓子)'이자 수익 창출이 가능한 유형 자산으로 만들었음을 의미한다. 이는 향후 경쟁사들의 시장 진입을 차단하는 방어막 역할을 하는 동시에 다른 항공사나 MRO 기업에 기술을 라이선싱해 새로운 수익을 창출할 수 있는 길을 열어준다.

▲대한항공 '군집 드론 활용 기체 검사 솔루션' 행사에서 시연 중인 드론의 모습. 사진=대한항공 제공

이번 특허 등록은 수년 간에 걸친 체계적인 기술 개발 로드맵의 정점이다. 대한항공의 '인스펙션 드론' 기술은 여러 단계를 거쳐 진화해왔다.

앞서 대한항공은 2021년 12월, 세계 최초로 최대 4대의 드론을 동시에 운영하는 '군집 드론 활용 기체 검사 솔루션'을 공개 시연하며 기술의 존재를 처음 알렸다. 당시 기술은 작업자 2명이 10시간가량 소요되던 동체 검사 시간을 4시간으로 60% 단축하고, 1mm 크기의 미세 손상까지 탐지하는 능력을 선보이며 개념 증명(Proof of Concept)에 성공했다.

2023년 4월엔 국토부의 국가연구개발사업이 공식적으로 시작되면서 기술 개발은 본궤도에 올랐다. 이 단계에서 기술은 단순한 드론 활용을 넘어 촬영된 영상을 AI가 자동으로 분석해 결함을 판독하고, 항공기 하부 검사를 위한 지상 로봇까지 통합하는 방향으로 고도화됐다. 이번에 등록된 특허가 '비행체'와 '지상체'를 모두 포함하는 것은 바로 이 시기의 기술적 성숙을 반영한 결과다.

고도화된 통합 시스템에 대한 기술적 확신을 바탕으로 작년 9월에는 특허를 출원했고, 마침내 올해 8월 최종 등록을 통해 핵심 기술에 대한 법적 권리를 완성했다. 이는 다년 간의 R&D 투자와 혁신의 결과물을 법적으로 보호하고, 기술 리더십을 공고히 하는 전략적 이정표다.

대한항공이 확보한 이 특허 기술은 항공기 정비 효율성·정확성·안전성을 전례 없는 수준으로 끌어올릴 잠재력을 지니고 있다.

기존 10시간이 걸리던 육안 검사를 4시간 이내로 단축시킬 수 있다는 점은 항공기가 지상에 머무는 시간(AOG, Aircraft on Ground)을 획기적으로 줄일 수 있다는 것과 직결된다. 향후 기술이 더욱 발전하면 검사와 분석을 1시간 내에 마치는 것도 가능해져 이는 항공사 입장에서 항공기 가동률을 극대화해 곧바로 수익성 증대로 이어진다.

또한 1mm 크기의 미세 결함까지 식별 가능한 고성능 카메라는 높은 곳에서 육안으로 확인하기 어려운 초기 단계의 균열이나 낙뢰 흔적 등을 조기에 발견할 수 있게 한다. 이는 잠재적 위험을 사전에 차단해 항공 안전을 한 차원 높은 수준으로 강화한다. 이 외에도 정비사들이 최대 20m 높이의 비계나 리프트 위에서 수행하던 위험한 고소(高所) 작업을 완전히 대체함으로써 현장 작업자의 안전 사고 위험을 원천적으로 제거한다.

대한항공은 관련 기술 보완과 제도 정비를 마무리하고 해당 국가 사업이 종료되는 2027년부터 이 시스템을 본격적으로 상용화할 계획이다. 이는 단순히 기술을 개발하는 것을 넘어 항공 당국과 협력해 정비 규정을 개정하고 새로운 검사 방식을 공인받는 과정까지 포함한다.

궁극적으로 이 특허 기술은 항공기 MRO의 패러다임을 '사후 대응'에서 '예측 기반의 사전 예방'으로 전환시키는 촉매제가 될 전망이다. 대한항공은 이 기술을 통해 국내 MRO 산업의 디지털화를 선도하는 것을 넘어 글로벌 시장에 새로운 표준을 제시하는 '기술 공급자'로 발돋움할 수 있는 강력한 기반을 마련했다. 나아가 이 시스템의 핵심 원리는 향후 선박·교량·대형 건축물 등 다른 산업의 대규모 구조물 안전 진단 분야로도 확장될 수 있을 것으로 기대된다.

대한항공 관계자는 “당사는 AI MRO를 활용해 단순한 정비 효율화를 넘어 향후 유·무인 복합 체계(MUM-T)에 활용할 수 있는 주요 핵심 기술을 지속적으로 개발하고 있다"고 전했다.

박규빈 기자 kevinpark@ekn.kr