한 해의 가전제품의 트렌드를 미리 확인해 볼 수 있는 국제 가전 전시회 CES가 매해 1월 미국 라스베이거스에서 열린다. 이번 CES 2016에도 다양한 가전제품을 선보였는데 가전제품 이상으로 드론 섹션이 주목을 모았다. 로봇 기술이 나날이 발전하고 세간의 주목을 받으면서 가전 기업들이 중심이던 CES에서도 로봇 기업들의 부스 참여가 증가하고 있는데 올해에는 그 전시 면적만 약 2천 제곱미터(㎡)로 전년 대비 2배나 늘어났다. 이제는 CES를 통해서 가전제품만이 아니라 로봇 기술의 확대 및 미래 청사진을 엿볼 수 있게 되었다. 이번 전시회에서는 다른 서비스 로봇들도 나왔지만, 그중 단연 돋보이는 것은 무인비행기 '드론'이었는데 최근 드론과 관련하여 기술 경쟁 역시 날로 뜨거워지는 분위기라는 것을 보여주는 듯싶다. 이런 드론 시장은 중국의 DJI, 프랑스의 패럿, 미국의 3D로보틱스 등 상업용 시장에서 높은 성장률을 보이며 호황기를 누리고 있다. 우리나라에도 유콘시스템, 엑스드론, 한국드론, 헬셀, 바이로봇 등 많은 전문 기업들이 시장에 뛰어들고 있으며 삼성전자도 규제를 놓고 시기를 보며 드론 사업 진출을 조율하고 있는 상황이다. 이러한 상업용 시장이 급성장하고 있는 가운데 이번 달의 ‘오픈로보틱스월드’에서는 드론 자체를 자작(DIY)하고 싶은 일반인, 전문가를 위한 오픈 소스 기반의 솔루션을 소개하도록 하겠다.

오픈 소스 기반의 드론 프로젝트는 그 종류만 해도 수십 개에 달한다. 손바닥에 올려놓을 만큼 작은 드론에서부터 중/대형급 드론까지 다양한 드론을 제작할 수 있으며, 드론의 형태 또한 고정익(날개가 고정된 비행기 형태), 출력 모터의 개수가 2개인 바이콥터(Bicopter), 3개인 트라이콥터(Tricopter), 4개인 쿼드콥터(Quadcopter), 6개인 헥사콥터(Hexacopter), 8개 옥토콥터(Octocopter)등 일반적으로 많이 사용되는 쿼드콥터뿐만이 아니라 모터 수가 6, 8개인 멀티콥터라고 부르는 드론들까지 모두 포함된다. 더불어, 드론뿐만이 아니라 흔히 자동차 형태의 이동 로봇, 헬리콥터까지 지원하기도 하고 드론 자체를 띄우기 위한 소프트웨어 이외에도 그라운드 컨트롤이라는 제어관련 소프트웨어까지 따로 프로젝트가 있다. 우선 이들에 대해서 자세히 살펴보고 최근 오픈 소스 기반의 프로젝트들이 협업 및 통합되어 개편된 오픈 소스 드론 시장에 대해서 알아보도록 하자.

멀티위(MultiWii)

멀티위(MultiWii)는 쿼드콥터뿐만 아니라 트라이콥터(그림 1) 등 다양한 무선조종 비행체를 제어할 수 있는 무선비행 소프트웨어를 말한다. 알렉산드라(Alexandre Dubus)라는 개인이 만들고 있으며 아두이노(Arduino)기반의 프로 미니(Pro mini) 및 메가(Mega) 계열의 마이크로 컨트롤러를 사용하고 있다. 특징은 프로젝트 이름에서 살짝 언급되어 있듯이 닌텐도(Nintendo) 위모트(WiiMote)인 위 모션 플러스(Wii Motion Plus)와 위 눈차크(Wii Nunchuk)를 드론 조종에 사용할 수 있는 것이다. 더불어, 사용자들이 드론의 상태를 상시 확인할 수 있는 GUI 기반 ‘Multiwii Configuration’이라는 프로그램(그림2)을 제공하고 있는 것 또한 특징 중의 하나이다. DIY 드론을 할 때 아두이노 기반인 경우 이를 채택하는 사례가 빈번해 많은 유저들을 확보하고 있다.

홈페이지 http://www.multiwii.com/
소스코드 https://code.google.com/p/multiwii/
대상기종 바이콥터, 트라이콥터, 쿼드콥터, 헥사콥터, 옥토콥터
라이선스 GNU GPL v3

▲ 그림 1. 대상 기종 중 하나인 트라이콥터

▲ 그림2. MultiWii Configuration (출처: http://www.multiwii.com/)

아두파일럿(ArduPilot/APM)

아두파일럿(ArduPilot)은 세계 최대 아마추어 자작 드론 커뮤니티 ‘DIY Drones’ (http://diydrones.com/) 에서 2007년부터 시작된 오픈 소스 드론 프로젝트이다. 하드웨어로는 그림 3의 APM(ArduPilot Mega)이라 하여 아두이노 기반의 하드웨어를 자체 개발하여 사용하고 있다. 특정인이 아닌 다수의 커뮤니티 소속 사람들이 참여하고 있다는 점이 특징이다. 더불어, 미국의 드론 제조업체 3DR(3D Robotics)과는 자작 드론 커뮤니티 설립부터 함께 해왔기 때문에 3DR 제품에 아두파일럿 기술이 포함되어 커뮤니티와 함께 성장하고 있다. 아두파일럿은 드론용 제어 펌웨어는 물론 그림 4과같이 APM 미션 플래너(APM Mission Planner)라고 하는 그라운드 스테이션용 프로그램도 오픈 소스로 개발/제공하고 있다. 이를 사용하면 지정된 위치를 선회하여 비행할 수 있게 된다. 그뿐만이 아니다. 아두파일럿은 그림 5과 같이 드론 외에도 일반적인 헬리콥터, 고정익 비행기, 자동차 형태의 로버도 제어할 수 있게 제작되었다. 이 아두파일럿과 APM은 3DR사와 수많은 커뮤니티 지지 회원들의 후원을 받으며 고속 성장하고 있으며 최근 드론계의 큰 이슈인 드론코드(Dronecode)를 지원할 예정에 있다. 드론코드에 대해서는 뒤에 이어서 설명하겠다.
우리나라에서는 아두파일럿과 관련해서 멀티로터 연구소(http://cafe.naver.com/wookongm), 드론플레이(http://cafe.naver.com/dronplay), 아두파일럿(http://cafe.naver.com/ardupix) 의 커뮤니티도 있으니 참고하도록 하자.

▲ 그림 3. 드론 제어기 APM(ArduPilot Mega) 2.6의 모습

▲ 그림 4. 그라운드 스테이션에 웨이포인트를 지정 후 GPS를 이용하여 비행하는 기능

▲ 그림 5. 다양한 기종을 아우르는 아두파일럿과 APM 호환성(출처: http://ardupilot.com/)

홈페이지 http://ardupilot.com/
소스코드 https://github.com/diydrones/ardupilot
대상기종 트라이콥터, 쿼드콥터, 헥사콥터, 옥토콥터, 헬리콥터, 고정익 비행기, 로버
라이선스 GNU GPL v3

에어로쿼드(AeroQuad)

에어로쿼드 역시 드론 제작을 위한 오픈 소스 프로젝트이다. 다양한 형태의 쿼드콥터를 대상 기종으로 삼고 있으며 아두이노 하드웨어를 사용하고 있다. 그림 6은 에어로쿼드의 대표적인 비행체인 싸이클론이며, 그림 7과 같이 AeroQuad Configurator라고 하여 비행상태를 확인할 수 있는 프로그램도 개발되었다. 이는 사용자들의 요구로 LabVIEW 및 Python으로도 구현할 수 있다. 최신 버전은 2013년 1월 이후 개발이 중지된 상태이다.

▲ 그림 6. AeroQuad Cyclone

▲ 그림 7. AeroQuad Configurator (출처: http://aeroquad.com/)

홈페이지 http://aeroquad.com/
소스코드 https://github.com/AeroQuad/AeroQuad/
대상기종 트라이콥터, 쿼드콥터, 헥사콥터, 옥토콥터
라이선스 GNU GPLv3

PX4 오토파일럿(PX4 Autopilot)

취리히 연방 공과대학교(ETH Zurich) 출신의 로렌츠 마이어(Lorenz Meier)가 중심이 되어 진행 중인 자동항법 시스템으로 학계와 마니아 커뮤니티에 표준화된 자동 조종 장치를 제공하는 것을 목표로 하고 있다. 2007년부터 DIY Drones(http://diydrones.com/)에서 오픈 소스로 진행 중인 프로젝트로 앞서 설명한 아두파일럿과 양대 산맥을 이루는 오픈 소스 프로젝트라고 볼 수 있다. 대표적인 하드웨어로는 Pixhawk(그림8)와 같은 제어기가 있으며 거의 모든 종류의 비행기뿐만 아니라 고급 기술이라고도 할 수 있는 수직이착륙형(VTOL) 기체에도 사용할 수 있도록 개발되었다. 다른 오픈 소스와의 가장 큰 차이점은 BSD 3-clause라는 라이선스를 사용하고 있다는 것인데, 이는 GNU GPL 류의 라이선스와는 달리 상업적으로 사용하고 수정하여도 공개할 의무가 없다. 이러한 라이선스 정책을 펼쳐서인지 많은 기관, 기업들이 사용하는 플랫폼이다. 예를 들어, 퀄컴(Qualcomm)의 경우 스마트폰용 스냅드래곤 칩을 내장한 스냅드래곤 플라이트(Snapdragon Flight, 그림9)를 내놓았으며, 강아지 목줄과 비슷한 형태의 Fotokite(그림 11), 3DR사의 신제품 Solo drone (그림12), 액션 스포츠 촬영용 무인 항공기로 유명세를 치르고 있는 하늘을 나는 개 에어도그(Airdog), 연구용으로 많이 사용되는 AR. Drone 등의 보조 제어기(그림 10)로 사용되는 등 유명 제품들에 많이 사용된 시스템이 바로 PX4 autopilot이다.

▲ 그림 8. Pixhawk

▲ 그림 9. Snapdragon Flight Controller

▲ 그림 10. AR. Drone용 보조 PX4

▲ 그림 11. 3DR Solo drone

홈페이지 https://pixhawk.org
소스코드 https://github.com/PX4/Firmware
대상기종 트라이콥터, 쿼드콥터, 헥사콥터, 옥토콥터, 헬리콥터, 고정익 비행기, 로버, VTOL
라이선스 BSD 3-clause

▲ 그림 12. Fotokite

크레이지 플라이(Crazyflie)

크레이지플라이는 여느 다른 드론 오픈 소스 프로젝트와는 차이점이 있다. 다른 프로젝트는 대부분 30cm 이상의 중/대형을 타깃으로 되어 있으나 크레이지플라이의 경우 그림 13과 같은 9.2cm의 손바닥보다 작은 소형 기체를 타깃으로 하고 있다는 것이다. 이는 도심 지역의 비행을 제한받는 경우나 취미로 드론을 제작해보는 이들이 주로 안전한 실내에서 비행한다는 점에 착안한 것이다. 더불어 실내용이기에 Kinect 및 적외선카메라를 이용한 실내 트래킹 및 군집 비행들의 소스도 많이 공개되고 있고 그림 14와 같은 클라이언트 GUI 프로그램도 개발/제공하고 있다. 3명의 개발자가 중심임에도 불구하고 지속적인 개발이 이루어지고 있다. 국내에서는 오로카(oroca.org)에서 크레이지플라이를 기반으로 한 자작 드론 Sky-Rover를 협업 개발 중이다.

▲ 그림 13. Crazyflie 2.0

▲ 그림 14. Crazyflie PC Python client (출처: https://www.bitcraze.io)

홈페이지 https://www.bitcraze.io
소스코드 https://github.com/bitcraze
대상기종 쿼드콥터
라이선스 GNU GPLv3

드론 시장에서 알아보는 소스코드의 보이지 않는 전쟁

여기서 다루었던 프로젝트 이외에도 Flexbot, Phenox2, foxpilot, Keadrone, Droid-copter, Paparazzi UAV 등 크고 작은 프로젝트들이 상당히 많다. 그야말로 드론 오픈 소스 프로젝트의 춘추전국 시대를 방불케 한다. 그런데 최근 이러한 오픈 소스 프로젝트들이 연합 형태의 움직임을 보이기 시작했다.

현재까지는 전 세계 드론 시장을 중국의 DJI가 60~70%정도 점유하고 있다고 한다. “중국 제품이니 가격 경쟁력으로 밀어 붙이겠지?”라고 생각하면 오산이다. 그 어느 기업보다 완벽한 비행 기체에 전문 영상 촬영 시스템을 갖추고 있는 기술력을 갖추고 있으며 중국뿐만이 아니라 각국에 등록된 특허의 수는 세계 1위를 앞다툰다. 카피캣 전략이나 가격 경쟁력이 아닌 기술로 승부하고 있다. 더욱이 최근에는 드론 오픈 소스 진영과의 경쟁을 위해 DJI Matrice 100이라는 개발자용 드론을 오픈 소스로 내놓기까지 했다.

이를 경계하듯 일반인이나 촬영이 아닌 군사 또는 보안용으로 타깃을 잡은 에어웨어(Airware)가 있다. 이들은 2010년 미국 샌프란시스코에서 설립된 UAV 전문업체로 소스 비공개 형태로 독자 OS를 개발 중이고, 제너럴 일렉트릭(GE)에서 투자를 받는 등 산업용 UAV OS와 소프트웨어 연구에 집중하고 있으며 반 오픈 소스 진영으로 독자 UAV 생태계 구축을 추진하고 있다.

또 다른 그룹으로 2014년 드론 업계의 최대 이슈였던 거대 연합 드론코드(Dronecode) 프로젝트가 있다. 이는 리눅스 재단(Linux Foundation) 협업 프로젝트의 일환으로 무인 항공기의 운영을 위한 오픈 소스 소프트웨어 플랫폼 구축을 목표로 한다. 드론코드 프로젝트에는 3D로보틱스(3D Robotics), 퀄컴(Qualcomm), 유닉(Yuneec), 바이두(Baidu), 인텔(Intel), 박스(Box), 드론디플로이(DroneDeploy), j드론스(jDrones), 레이저 내비게이션(Laser Navigation), 스카이워드(SkyWard), 스콰드론 시스템(Squadrone System), 월케라(Walkera) 등이 창립멤버로 참여했으며 ROS를 개발/관리하고 있는 OSRF도 스폰서로 참여하고 있다. 드론코드는 앞서 언급된 아두파일럿 메가(ArdupilotMega, APM) APM과 더불어, PX4 프로젝트도 통합할 예정이고 이들의 라이선스로 APM에서는 GNU GPL v3, PX4에서는 BSD를 취하고 있다. 50여 개의 기업, 단체가 오픈 소스를 무기로 연합 전선을 형성한 것이다.

이러한 기업 연합들의 이익을 위한 연합에 반기를 든 오픈 소스 프로젝트도 있다. 바로 오픈파일럿(OpenPilot)인데, 오픈파일럿은 관련 기업들 중심인 드론코드와 달리 개발자 중심의 UAV OS 프로젝트다. 개발자들 중심으로 운영돼 커뮤니티 성격이 강하며, OS뿐 아니라 UAV 개방형 하드웨어도 함께 개발하고 있다. 라이선스로는 GNU GPL v3를 취하고 있다.

드론 업계의 애플이라 불리는 DJI의 경우 2006년 설립하여 2009년 제품을 출시하기 시작했으며 현재는 전체 드론 시장의 급 성장세와 더불어 1조 원의 매출을 올리고 있다. 이만큼 드론 시장은 시장의 수요와 맞물려 급성장하고 있다. 이에 질세라 DJI의 대항마로 오픈 소스를 기반으로 리눅스 재단과 관련 기업 수십 곳이 모인 드론코드가 출연하기도 하고, 기업들이 아닌 개발자 및 취미로 드론을 개발하고자 하는 그룹도 등장했다. 어디서 많이 본듯한 드라마(PC 또는 스마트폰 시장 형성기)와 같은 일이 벌어지고 있지만 오픈 소스가 로봇(드론) 시장 속에서 어떻게 녹아 들어가고 있는지 잘 살펴볼 가치가 있다고 생각한다.

초창기 자사 기술만을 가지고 시장을 선점한 DJI와 같은 기업이 있는가 하면, 커뮤니티 기반에서 성장한 ARM 아두파일럿(GNU GPLv3 라이선스) 및 PX4 오토파일럿 플랫폼(BSD 라이선스)을 매개로 수 많은 이해관계가 맞물린 기업들의 연합전선 드론코드와 같은 DJI 대항마 그룹이 있고, 다른 한 편은 오픈 소스에서 많이 취약한 보안 중점이나 군사와 같은 특정 서비스 쪽에 힘을 쏟고 있는 에어웨어, 오로지 개발 자체에 순수함을 놓지 않으려는 오픈파일럿 등 오픈 소스 / 비 오픈 소스 프로젝트들이 어떻게 상업화된 시장에서 각기 역할을 하는지 드론 시장을 통해 알아볼 수 있었다. 드론은 로봇의 한 부분이다. 로봇 전체 시장이 좀 더 성장하고 이익 관계가 나온다면 드론 시장에서 볼 수 있었던 독자, 상업 오픈, 순수 오픈, 특정 서비스 등으로 나누어질 것이고 그룹 간의 보이지 않는 전쟁이 시작될 것이다. “우리는 어디에 속해야 할까?”는 이번 ‘오픈로보틱스월드’의 가장 큰 질문 거리가 될 것이다. ▒ 글_일본 JSPS 연구원 표윤석 (pyo@irvs.ait.kyushu-u.ac.jp)

* 본 기사는 '월간로봇' 3월호에서도 볼 수 있습니다. 모든 표기는 '월간로봇'의 규정에 따랐습니다.