항공전자장비는 현대 항공 산업의 발전에 결정적인 역할을 해왔습니다. “항공 전자공학(aviation electronics)”의 합성어인 이 용어가 1940년대 후반에 처음 등장한 이래, 항공전자장비는 항공기의 안전성, 효율성 및 전반적인 성능을 크게 향상시켰습니다. 항공전자장비의 혁신이 새로운 기체나 추진 시스템만큼 대중에게 눈에 띄지는 않을지 모르지만, 이러한 ‘내부’ 시스템의 중요성은 결코 뒤지지 않습니다.
‘항공전자공학(avionics)’이라는 용어는 항법 및 통신에서 비행 관리 및 조종실 디스플레이에 이르기까지 항공기에 사용되는 광범위한 전자 시스템을 포괄합니다. 이에 따라 다양한 연구 분야가 이 분야의 발전에 영향을 미치고 있습니다. 예를 들어, 전자 기술의 발전은 부품의 소형화와 감지 능력 향상을 이끌었으며, 디지털 처리 기술은 조종사에게 더 나은 상황 인식 능력과 자동화 기능을 제공했고, 통신 및 네트워킹 솔루션의 발전은 항공우주 환경 내에서 더 높은 상호운용성을 가능하게 했습니다.
항공전자공학은 그 폭이 넓기 때문에 다양한 혁신이 흥미롭게 융합되는 분야입니다. 아래에서는 이 업계가 이러한 신기술을 어떻게 최대한 활용하고 있는지 몇 가지 사례를 살펴보겠습니다.
향상된 시각 시스템(EVS)
EVS는 그 자체로 광범위한 기술 분야이지만, 일반적으로 추가적인 영상 센서(예: 적외선, 라이더 또는 밀리미터파 센서)를 사용하여 항공기 주변 환경에 대한 정보를 파악하고, 이를 조종사에게 전달하는(예: 헤드업 디스플레이(HUD) 또는 헤드마운트 디스플레이(HMD)를 통해) 기술을 말합니다.
군사용으로 개발된 초보적인 야간 시야 확보 기능에서 출발한 EVS 기술은 최근 몇 년간 크게 발전했습니다. 상용 EVS 제품은 이미 시장에 출시되어 있으며, 주로 개인용 및 비즈니스 제트기에 사용되고 있습니다. 이러한 시스템이 점점 보편화되고 비용 효율성이 높아짐에 따라 , 상업용 여객기 시장에서도 더 널리 보급될 것으로 예상됩니다.
분명히, EVS를 활용하면 항공기의 안전성을 크게 향상시킬 수 있는 잠재력이 있습니다. 조종사들은 기존의 시각 정보에만 의존할 때는 얻을 수 없었던 추가적인 정보를 확보할 수 있기 때문입니다. 하지만 이러한 시스템은 운영 효율성 측면에서도 더 큰 이점을 제공할 수 있습니다. EVS 제품을 활용하면 시야가 좋지 않은 조건에서도 이착륙이 가능해지므로, 악천후로 인한 지연이나 우회 운항을 줄일 수 있습니다.
그러나 영상 및 디스플레이 기술이 완전히 새로운 항공 솔루션을 열어줄 잠재력을 지니고 있기 때문에, EVS의 가장 큰 이점은 아직 실현되지 않았을 수도 있습니다. 2024년 1월, NASA와 록히드 마틴은 음속파로 인한 충격파를 대폭 줄이려는 초음속 제트기인 ‘X-59 퀘스트( X-59 Quest) ’ 항공기를 공개했습니다. 이 항공기 설계의 주요 특징은 전방을 향한 조종석 창문이 완전히 없다는 점으로, 덕분에 X-59는 매우 길쭉한 노즈콘을 갖출 수 있게 되었습니다. 대신 조종사들은 시야 확보를 위해 전적으로 전자식 외부 시야 시스템(eXternal Vision System, EVS)에 의존합니다. EVS가 초음속 비행의 부활에 결정적인 역할을 할 수 있다는 사실은 이 기술 분야가 얼마나 유망한지를 잘 보여줍니다.
사물인터넷(IoT)
IoT 발전 — 일반적으로 데이터를 수집하고 분석하기 위해 상호 연결된 기기들을 네트워크로 묶는 것 — 은 항공 산업을 획기적으로 변화시킬 수 있는 또 다른 관심 분야입니다. 모든 수준에서 시스템 간의 상호 연결성 강화(항공기 내 다양한 시스템 간은 물론, 서로 다른 항공기와 지상 기반 시스템 간에도)는 관련된 모든 주체에게 상당한 이점을 제공할 수 있습니다.
군사 분야에서는 현대 항공기에서 자산 간 디지털 자원 공유가 점점 더 중요해지고 있으며, 록히드 마틴의 F-35 전투기는 이미 상당한 수준의 데이터 공유 및 통신 능력을 갖추고 있습니다. 이러한 추세는 앞으로 더욱 강화될 전망이며, 록히드 마틴은 F-35와 무인 드론 군집 간의 상호운용성을 확보할 계획을 발표했습니다. 이를 통해 조종사는 F-35 조종석에서 무인 드론 군집을 제어할 수 있게 되어, 더 많은 데이터를 수집하거나 여러 적을 표적으로 삼거나 적의 화력을 유인할 수 있게 될 것입니다.
IoT 기능을 갖춘 항공 전자 장비 역시 상업 항공 분야에 상당한 전망을 제시하고 있습니다. 최신 상업용 항공기(예: 보잉 787 드림라이너, 에어버스 A350)에는 기내의 거의 모든 시스템에 광범위한 센서가 탑재되어 있습니다. 이러한 센서에서 생성되는 추가 정보는 비행 운항에 필요한 정보를 제공하거나, 기존 추정치보다 더 정확하게 정비 필요 사항을 예측하는 데 활용될 수 있습니다.
항공우주 분야에서는 규제 요건과 항공기 시스템의 안전이 최우선시되는 특성 때문에 다른 분야에 비해 IoT 도입 속도가 더딘 편이지만, 향후 몇 년 동안 엄청난 성장이 예상됩니다. 이 시장은 2029년까지 64억 달러 규모에 달할 것으로 전망되며, 연평균 성장률은 19.2%에 이를 것으로 예상됩니다.
인공지능(AI)
최근 몇 년간 AI는 가장 주목받는 기술 키워드로 자리 잡았으며, 항공 전자 장비 분야도 이러한 추세에서 예외는 아닙니다. 새로운 플랫폼에서 확보 가능한 더 많은 센서 데이터와 결합하여, AI는 현대 항공기의 운용 특성을 최적화하는 데 활용될 수 있습니다. 그 예로, 연료 소모를 줄이기 위해 상승 매개변수를 개선하는 것을 목표로 하는 SITA OptiClimb® 소프트웨어를 들 수 있습니다. 이 소프트웨어는 머신러닝 모델을 활용해 예측 성능 모델을 구축하고 최신 기상 데이터를 분석함으로써, 최적화된 항공기 속도와 상승률을 도출해 냅니다. SITA는 이러한 매개변수를 조정함으로써 연료 소비량을 5%까지 줄일 수 있다고 주장합니다.
다시 말해, 규제상의 제약으로 인해 AI 도입은 점진적으로 이루어질 가능성이 높습니다. 하지만 업계에서는 이미 AI를 활용해 항공기를 능동적으로 조종함으로써 더 높은 수준의 자율 비행을 실현할 수 있을 것으로 전망하고 있습니다. 올해 초, 미 공군은 시뮬레이션된 공중전에서 AI가 조종하는 항공기가 인간 조종사가 조종하는 전투기를 상대로 성공적으로 교전하는 모습을 최초로 시연했습니다.
더 스마트하게 비행하기
분명히 항공 전자 장비 분야의 잠재적 발전 가능성은 매우 크다. 최첨단 기술을 활용하여 이를 견고하고 신뢰할 수 있는 방식으로 항공 분야에 적용함으로써, 항공 전자 장비가 항공 산업을 새로운 차원으로 이끌어 나갈 것으로 기대된다.
앞서 논의한 바와 같은 기술 발전은 더 안전하고, 더 신뢰할 수 있으며, 더 효율적인 항공기를 제공할 것으로 기대됩니다. 향후 20년 동안 상업 항공 교통량이 두 배 이상 증가할 것으로 예상되는 가운데, 최신 항공 전자 장비는 항공사들의 운항이 이러한 수요에 부응할 수 있도록 뒷받침할 것입니다. 또한, 미래의 기후 변화 목표 달성 시기가 다가옴에 따라, 항공 전자 장비의 발전은 친환경적인 항공 여행을 실현하는 데 어느 정도 기여할 수 있을 것입니다.
Barker Brettell에는 귀사의 혁신 기술을 상용화할 수 있도록 지원해 드리는 전담 항공우주 전문팀이 있습니다. 당사의 특허 변리사들은 컴퓨터 구현 발명 및 전자공학부터 재료과학 및 기계공학에 이르기까지, 항공전자 분야에서 활용되는 모든 기술 분야에 걸친 지식과 경험을 보유하고 있습니다.
“항공 전자 장비 분야의 기술 발전은 더 안전하고, 더 신뢰할 수 있으며, 더 효율적인 항공기를 제공할 것으로 기대됩니다.”
