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관성항법시스템(INS)UAV와 Smart Car 등 응용분야 확대로 시장성장 기대
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승인 2017.02.07  13:36:58
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 KISTI 사업기회분석실 박창걸 (Tel: 02-3299-6036  e-mail: cgpark@kisti.re.kr)

 [ 요약 ]

1. 관성항법시스템(INS : Inertial Navigation System)은 운반체의 운동을 감지하는 관성센서(자이로 및 가속도계) 출력으로부터 운반체의 속도, 위치 및 자세 등의 항법정보를 계산해 내는 장치이다.
2. 세계 관성항법시스템(INS) 시장은 2014년도에 2,750백만 달러에서 2018년도의 4,172백만 달러로 연평균 10.98% 성장이 예상되며 Honeywell, Northrop, Sagem 등이 해외 선도업체이다
3.  국내 관성항법시스템(INS) 시장은 2014년도에 814억 원에서 2018년도에 1,192억 원으로 연평균증가율은 10% 성장이 예상되며 해외 수입 비중이 70%이상이 되는 수입비중이 높은 시장이다.
4.  관성항법시스템은 항공기와 자동차와 등 두 사업 분야에서 중요한 사업기회를 발견할 수 있으며, 이 분야에서의 최근 주요이슈는 UAV 시장의 급속한 성장세와 무인 자동차의 기술개발이다.
5.  INS의 시장전개는 군사용으로부터 출발하여 민간 항공기, 자동차 등 일반 소비자 시장으로 확대하여 왔으며, 이 시장은 전방의 INS 적용시장이 제품의 판매를 목표로 하는 반면  최근에는 UAV분야에서 특히 서비스를 제공하는 시장에서의 활용이 새로운 모습으로 나타나고 있다.

다양한 영역으로 확대되는 관성항법시스템
관성항법시스템(Inertial Navigation System, INS)은 운반체의 운동을 감지하는 관성센서(자이로 및 가속도계) 출력으로부터 운반체의 속도, 위치 및 자세 등의 항법정보를 계산해 내는 장치로, 관성센서, 센서 구동 및 신호처리회로, 항법 컴퓨터로 구성된다. 관성항법장치의 정확도를 좌우하는 자이로는 동작원리에 따라 크게 기계식 자이로, 광학식 자이로, 마이크로 자이로로 구분된다.

관성항법시스템은 운반체의 운동을 감지하는 관성센서 출력으로부터 운반체의 속도, 위치 및 자세 등의 항법정보를 계산해내는 장치로, 군/민간 항공기, 전략/전술 미사일. 우주선, 선박. 자동차, 무인항공기 등에 응용할 수 있다.

관성항법시스템의 응용 분야는 군/민간 항공기, 전략/전술 미사일, 우주선, 선박, 자동차, 무인항공기 등이며, 건설현장의 정밀 측량, 해저탐사, 위성발사체 등에도 적용이 가능하다. 초기에 개발된 기계식 자이로스코프는 구조가 복잡하고 생산가격이 높기 때문에 주로 군사용에만 사용되었으나, 최근 광학식 자이로(Optical Gyro)와 마이크로머시닝 기술을 이용한 마이크로 자이로(Micro Gyro)가 개발되어 군사 분야는 물론 우주선, 자동차, 무인로봇 등 산업 전 분야에 걸쳐 적용영역이 확대되고 있다.

한국과학기술정보연구원(KISTI)은 2015년 중소기업 유망아이템 지식베이스 구축의 일환으로 본 제품을 유망사업아이템으로 발굴 선정하고, 기술 및 시장 조사·분석을 하였다.

   
 
관성항법시스템 세계 시장, 4년 동안 연평균증가율 10.98% 예상
관성항법시스템 세계 산업은 제품성장주기(PLC)상 성장기에 해당하는 산업으로서, 2014년도에 세계 시장 규모가 2,750백만 달러였으며, 2018년도의 세계시장규모는 4,172백만 달러에 달할 것으로 예상된다. 2014년부터 2018년까지의 연평균증가율은 10.98%로 예상된다.

국내 관성항법시스템 산업은 2014년도에 국내시장규모가 814억 원이었으며, 항공 또는 우주 항법용 기기(수입-수출)의 시장 규모는 2014년도에 약 74,827천 달러(환율 2014년 12월 31일 매매기준율 1$=1,088.5원)였다. 관성항법시스템은 2018년도에 국내시장규모가 1,192억 원이었으며, 2014년부터 2018년까지 연평균증가율은 10%로 예상된다.

   
 
관성항법시스템의 세계 시장은 2014년 2,750백만 달러에서 2018 4,172백만 달러로, 국내 시장은 2014년 814억 원에서 2018년 1,192억 원으로 증가할 것으로 예상된다.

관성항법시스템을 생산하는 세계의 주요 업체로는 Northrop Grumman, Honeywell., Sagem, Rockwell Collin, Thales, Trimble Navigation, Lord Microstrain, Vectornav Technologies, Systron Donner Inertial, L3 Communicat,Ixblue, Advanced Navigation, KVH, 미쯔비시정밀, 일본항공전자산업 등이 참여하고 있는 것으로 나타난다. 그 중 Honeywell은 전체의 35%의 비중을 차지하며 가장 큰 점유율을 확보하고 있고, 그 다음으로는 Northrop가 19%, Sagem이 9%, 기타 업체들은 37% 순이다.
 

   
 
내시장은 Honeywell 등 세계 주요업체로 부터의 수입이 주도하고 있다. 한편, 두산DST가 2002년도에 링레이저 관성항법장치를 개발하였고, 2005년도에 링레이저 관성항법장치 양산을 시작하였다. 2005년 이후 500여대의 소형 관성항법장치 ‘오메가’를 생산하였다. 오메가 관성항법장치는 현재 수리온 헬기, 현무 미사일, K21 장갑차 등에 적용하고 있다. 관성항법장치의 사업화에 요구되는 초기 투자비용은 50~100억 원 정도의 규모로 추산된다.

무인 항공기와 무인 자동차 분야에서 주목받고 있는 관성항법시스템
관성항법시스템은 최근 항공기와 자동차 분야에서 새롭게 주목받고 있는 무인화 트렌드와 연관되어 의미 있는 사업기회를 맞이하고 있다. 즉, 최근에 이 분야에서의 부상하고 있는 주요 이슈 중의 하나는무인비행기시장의급속한 성장세와 무인 자동차의 기술개발로써, 이를 실현하기 위해서는 관성항법시스템의 기능이 부각되고 있다.

최근 들어 UAV(Unmanned Aerial Vehicle) 또는 드론(Drone)이라고 불리는 소형 무인 비행기의 상업적 활용을 위해 규제완화 움직임이 모색되고 있다. 이러한 상황을 반영하여 2015년 2월 미국 연방항공청(Federal Aviation Administration, FAA)이 ‘상업용 드론 시장 활성화를 목적으로 한 드론 규제안 공고(Notice of Proposed Rulemaking)’를 발표하였고, 2015년 3월 유럽항공안전기구(European Aviation Safety Agency, EASA)도 사업자의 규제 예측 가능성을 극대화한 드론 활용 가이드라인을 발표한 바 있다.

기술적으로는 저가형 MEMS기술이 도입되어 초소형 GPS와 INS 통합 항법 장치가 가능하게 되면서 초소형 드론 제작이 용이하게 되었고 스마트폰으로 조종이 가능하게 되었다. 그 결과 최초의 개발 목적인 군사 분야를 넘어서 방송이나 농업, 환경보호, 재난 방재 등 다양한 분야에서 활용되고 있다.

최근 무인 항공기와 무인 자동차 기술 개발을 실현하기 위해서 관성항법시스템의 기능이 주목받고 있다.

   
 
한편 무인 자동차는 ICT융합기술의 산물로서 스마트 자동차라는 이름으로 활발히 개발되고 있다. 이의 상용화는 2020년 이후로 예상되고 있어 중장기적으로 관련된 구성부품의 시장기회를 기대할 수 있다. 우리나라에서는 2014년 6월에 발표된 ‘미래성장동력 실행계획’에서 ‘스마트 카’를 9대 전략산업 중 하나로 육성한다는 계획을 발표한 바 있다.

무인 자동차는 레이더, 카메라는 물론, IMU(Inertial Measurement Unit; 관성측정장치), INS(Inerial Navigation System; 관성항법장치) 등 첨단 센서가 장착되어 있다. IMU는 평면과 공간에서 물체가 얼마나 움직였는지 알려주며 INS는 자이로를 이용해 현재 위치를 정확히 파악할 수 있고 GPS도 오차범위가 10cm에 불과하다.

무인 자동차의 핵심 기술 중 위치인식과 차량 제어는 상당한 발전을 이룩하였고, 주변 상황인식 및 회피를 위한 센서 기술도 향상되어 초기 단계이지만, 어느 정도 자율 주행능력을 갖춘 무인 자동차들이 개발되고 있다.

국내 시장 확대 위해 해외 시장과의 전략적 제휴 필요
관성항법시스템의 시장전개는 군사용으로부터 출발하여 민간 항공기, 자동차 등 일반 소비자 시장으로 확대하여 왔다. 이 시장은 전방의 관성항법시스템 적용시장이 제품의 판매를 목표로 하는 반면 최근에는 서비스를 제공하는 시장에서의 활용이 새로운 모습으로 나타나고 있다.

특히 이러한 모습은 관성항법시스템의 중요한 활용시장으로 기대되는 UAV에서 두드러지게 나타나고 있다. 예를 들어 무인항공기를 주로 인터넷 접속과 관련하여 운영하려고 하는 구글과 페이스북, 물류혁신을 도모하는 아마존과 알리바바가 대표적인 사례이다.

   
 
그리고 무인자동차 시장도 자동차 플랫폼을 넘어서 IoT를 구현하려고 하는 애플과 구글, 그리고 전통적인 자동차 생산업체 들의 기술개발이 활발하다. 이러한 새로운 사업유형의 등장은 관관성항법시스템 시장에도 큰 영향을 미칠 것이 예상되어 향후 시장 확대 가능성은 매우 높다.

그러나 우리나라의 경우 이러한 세계적인 움직임 속에서 해외 선도업체들의 기술력이나 해외 주요 국가들의 정부지원정책에 비해 다소 미흡하여 적극적인 대처가 필요하다. 또한 최근의 INS/GPS를 결합하여 소형 및 저가로 임베디드화하는 노력들이 진행되고 있는바 이런 기술 및 시장 트렌드의 반영이 필요하다.

INS/GPS 결합방식에는 GPS 수신기가 수신한 의사거리와 의사 거리변화율 정보를 측정치로 사용하는 방법과 GPS 수신기의 항법해인 위치와 속도를 결합 시스템의 측청치로 사용하는 방식이 있다.

관성항법시스템의 해외 주요 생산기업들의 브랜드 파워가 강력하고, 제품 신뢰성에 대한 수요처의 요구가 크기 때문에 국대 기업들의 시장 확대와 기술개발을 위해서는 해외 기업들과의 전략적 제휴가 중요한 방안이 될 수 있다.

한편, 해외의 대표적인 관성항법시스템 선도업체와 국내 관련 기업과의 공동생산 및 수주가 활발하다. 예를 들어 하니웰에어로스페이스(Honeywell Aero space)는 국내 중소 방위산업체인 ‘넵코어스’와 대한민국 육군 K-9 자주포, K-55A1 자주포에 장착된 ‘TALIN 관성항법장치(Tactical Advanced Land Inertial Navigator)’를 공동생산 계약 체결(2015.8)하는 등 적극적으로 국내시장에 진출하고 있다. 또한 대우 조선 해양은 수주한 인도네시아의 1,400톤급잠수함의네비게이션시스템에 Sagem(Safran)의 네비게이션 시스템을 적용하는 계약을 체결한 바 있다.  

   
 
이와 같이, 관성항법시스템의 해외 주요 생산기업들의 브랜드 파워가 강력하고 제품 신뢰성에 대한 수요처(사용자)의 요구가 크기 때문에, 국내 기업들의 시장 확대와 기술개발을 위해서는 해외 선도기업들과의 공동생산 및 기술개발 등과 같은 전략적 제휴가 중요한 방안이 될 수 있을 것으로 보인다.

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