전문가 컬럼 드론 기반 물류창고 관리 동향 및
국내외 운영 사례 분석

지난 10여 년간 글로벌 물류 산업은 자동화와 디지털 전환이라는 거대한 흐름 속에서 새로운 기술을 이용한 효율적이고 안전한 창고 관리(Warehouse Management)를 연구하고 발전시켜 왔다. 그 과정 속에서 드론(Drone)을 이용한 기술은 야외에서의 단순한 영상 촬영이나 점검을 넘어, 창고 내부의 실내라는 제한된 공간에서도 활용될 수 있도록 많은 발전을 이뤄왔다. 특히, 2015년 이후 딥 러닝(Deep Learning) 기술이 실용화되면서 인공지능(Artificial Intelligence, AI) 기반의 항법 기술, 실내 위치 추정, 컴퓨터 비전 기술(Computer Vision Technology) 등의 비약적인 발전을 이루면서, GPS(Global Positioning System)가 작동하지 않는 실내에서도 드론의 자율비행이 가능한 기술적 기반이 갖추어지기 시작했다.

1. 드론 기술의 발전과 산업적 활용

드론은 조종사가 탑승치 않고 무선전파를 이용하여 지상에서 원격조종(Remote piloted)을 하는 무인항공기를 말하며, 미리 정해진 항로에 따라 비행하는 자동비행(Auto-piloted)과 반자동 비행(Semi-auto-piloted)으로 경로를 선택하여 비행하는 무인항공기이다.

드론은 2000년대 초반에 등장하였으며, 처음 개발될 때에는 군사용 목적이었다. 드론은 미국 공군 미사일 폭격의 연습 대상이었으나, 점차 활용도가 높아져 공격기와 정찰기로 용도가 바뀌었다. 장점은 조종사가 탑승하지 않고 적의 동태를 파악하고 폭격기의 역할까지 할 수 있다는 점으로, 미국은 군사용 무기로 2000년대 중반부터 드론을 적극적으로 활용하게 되었으며, 통상적으로 UAV(Unmanned Aerial Vehicle)를 말한다.

드론은 1917년 미국에서 최초로 개발되었으며, 초기에는 군사용으로 개발되었다. 주 임무는 100[kg] 가량을 무인항공기에 폭탄을 적재하고 비행하는 군사 업무용이었으나, 영국에서 1930년대 초에 개발한 UAV Queen Bee가 처음으로 왕복 비행이 가능해지면서 드론의 원조라고 평가되고 있다. 제2차 세계대전 중이던 1944년 독일에 의하여 개발된 V-1은 자폭형으로 만들어진 드론으로 많은 인명과 재산피해를 발생하게 만들었고, 베트남전에서 선 보인 최초의 무인정찰기는 1951년 생산된 미국의 무인기인 Fire Bee Drone으로써 주로 정찰임무 등이 주 임무였다. ^[1]

무인항공기로 분류되는 드론의 역사는 이미 지난 냉전시대부터 이어져 왔지만, 군사적 영역을 넘어서 다양한 분야에 사용되기 시작한 것은 최근의 일이다. 용도에 따라 드론의 형태는 다양한 모습으로 개발되어 왔으며, 특히, 기상관측이나 각종 사회 인프라 조사 등에 활용되어 왔다. ^[2]

2. 운송수단으로서 드론의 활용 사례

드론의 응용 사례로는 군사적 목적 이외에 주로 기상 정보 및 예측, 언론사의 경우 드론에 촬영용 카메라를 탑재하여 스포츠 중계나 해외 탐사, 사고 현장 촬영 등에 많이 사용하고 있으며, 농업연구, 광고 등에서 활용하고 있다. 또한, 구조물자나 의약품을 조난지역에 배송하는 역할도 하고 있다.

해외의 경우는 글로벌 종합 물류 서비스 ‘DHL’, 풀필먼트 서비스를 제공하는 플랫폼 기반 커머스 ‘아마존’ 등의 글로벌 기업을 주축으로 드론의 화물 배송 운송수단으로 드론의 활용을 확대하고 상용화를 추진하였으나, 보안문제 및 기술적 보완 등의 문제점으로 많이 남아있다.
아마존에서는 2013년 드론에 GPS를 장착하고 배송하는 “프라임 에어(Prime Air)” 서비스를 공개하여 시범 비행을 진행했으며, 모든 화물을 30분 이내로 배송한다는 원칙과 최대 16km의 배송이 가능하다. 2017년에는 프라임 에어가 드론 배송에 성공하여 유통·물류업계의 관심과 드론 상용화를 기대하고 있다. 아래 이미지는 아마존에서 개발한 프라임 에어이다.

[아마존의 프라임 에어 이미지] (출처 : 블룸버그)

아마존의 프라임 에어 서비스와 아프리카 대륙에서의 플라잉 동키(Flying Donkey)의 사례를 바탕으로 한 연구에서는 아마존의 프라임 에어 서비스는 고객이 주문한 상품을 드론을 이용해 고객에게 전달하는 서비스로서, 각종 미디어 매체나 소셜 네트워크에서의 반응은 현재까지도 서비스가 성공적으로 수행되고 있다는 평가이다.

또한, 아프리카의 플라잉 동키는 지상으로 접근이 쉽지 않은 오지에 사는 사람들에게 드론을 이용한 의약품을 전달하는 프로젝트를 준비중에 있다. 상기의 사례들은 드론을 실생활에 적용했거나 하려고 준비하는 부문이다. 드론 운영에 대한 규정이나 기준 등에 대해서는 여전히 풀어야 할 과제가 있으나, 드론의 기술적인 면은 드론의 안전성과 효율성 등에 긍정적인 영향을 준다. ^[4]

더불어, 드론이 환경에 미치는 영향에 대하여 물류 배송의 최종 단계에서 사용될 수 있는 드론의 탄소 환산량과 트럭, 전기자동차 등의 탄소 환산량과의 효과적인 비교를 통해 드론의 친환경적 요소를 연구한 사례도 있다. ^[5]

아마존은 2015년에 FAA(Federal Avistion Administration)에 서비스의 상용화를 위한 목표로 드론의 운행 승인을 요청하였고, 미국특허청(United States Patent and Trademark Office, USPTO)에 2017년 6월 22일 아마존에서 “무인항공기를 위한 다층 물류센터”라는 이름으로 특허 출원하였다.

제출된 특허에 의하면 드론 물류센터는 긴 원통모양 건물에 드론용 출입구의 수십 개를 통하여 드론이 동시에 화물을 싣고 배송이 가능하며, 이륙·착륙을 할 수 있도록 설계되었다고 한다. ^[6]

[드론 물류센터 설계도 이미지] (출처 : 미국 특허청(USPTO))

한편, 2014년 DHL에서 자체개발에 성공한 파슬콥터(Parcelcopter)는 외곽 지역 배송을 자동 비행이 가능하도록 설계된 드론이며, 약품을 배송하는 테스트에 합격했다.

초창기 물류에서의 드론은 물류 배송(택배산업)의 역할을 하였으나, 점차 물류 센터내에서의 창고관리시스템 분야로 확장되고 있다.

이러한 기술적 전환은 전통적으로 인력 중심이었던 물류 창고의 재고관리 업무에 새로운 패러다임을 열어 주었고, 여러 글로벌 기업과 연구 기관은 드론이 자율 주행 로봇과 함께 창고 자동화의 핵심 도구로 성장할 수 있는 가능성을 적극 탐색하기 시작하였다. 드론의 도입 초기에는 역할이 매우 제한적으로, 수동 조종 상태에서 바코드를 촬영하거나 상단 랙(Rack)의 라벨을 확인하는 수준이었으나, 작업자의 고소 작업을 대체할 수 있다는 점에서 관심을 받았다. 하지만, 당시에는 충돌 위험, 위치 오차, 배터리 지속시간 등의 문제로 대규모 상용화는 어려웠다.

2019년 8월, 스위스 ETH 취리히(ETH Zurich) 가 발표한 백서 “Whitepaper: Applications of drones in warehouse operations”에서 내부 물류센터에서 드론의 역할을 체계적으로 분류하고 분석하였다. 이 백서는 드론이 창고에서 수행할 수 있는 작업을 ‘재고관리-Inventory Management’, ‘실내물류이동-Intra-Logistics’, ‘점검 및 감시-Inspection & Surveillance’라는 세 가지 범주로 구분하며 드론을 하나의 로봇 시스템으로 바라보는 기초를 제공했다.

[드론 기반 Warehouse Management의 세 가지 적용 영역] (출처: Wawla, 2019 Whitepaper)

또한, 이 백서에서는 물류 창고 관리에 드론을 사용한다면 비교적 큰 규모의 창고이며, 최소 5미터 이상의 높고, 긴 복도형이며 겹치지 않게 쌓아 놓은 경우에 가장 효과적인 결과를 얻을 수 있을 것이라고 제안하였다. ^[7]

[드론 기반 Warehouse Management의 특성] (출처: Wawla, 2019 Whitepaper)

2019년 이후 드론 기반 실내 재고조사 솔루션이 시장에 등장하면서 산업 현장에서 드론의 위치는 빠르게 변화했다. 스위스 Verity는 SLAM(Simultaneous localization and mapping, 동시적 위치 추정 및 지도작성) 기반 실내 자율비행 기술을 상용화하여 글로벌 제조 기업의 대규모 창고에서 야간 재고조사를 수행하고 있으며, 미국 Corvus Robotic는 MIT 기반 기술을 활용해 ‘조명 없는(lights-out)’ 창고에서도 정기 재고조사가 가능한 시스템을 구축했다. 유럽 EYESEE와 독일 inventAIRy XL 역시 오래된 랙 구조나 금속 밀집 환경에서도 안정적인 촬영 및 데이터 수집이 가능하도록 특화된 솔루션을 제공하고 있다.

이런 솔루션의 도입은 기존의 인력 중심 재고 작업을 획기적으로 변화시켰고, 특히 인건비가 높고 인력 수급이 어려운 북미·유럽의 제조업·리테일 분야 기업들 사이에서 빠르게 확산되었다.

[스위스 Verity, 유럽 EYESEE, 독일의 inventAIRy XL 사의 드론 이미지] (출처: 각 사 Webpage)

3. 글로벌 물류 산업에서의 드론 활용 현황

해외에서 확인되는 드론의 활용 방식은 주로 물류 창고 내 재고 관리에 집중된다. 드론은 자동 충전 스테이션에서 이륙해 랙 사이를 비행하며 바코드 또는 라벨의 이미지를 촬영하고, RFID(Radio Frequency Identification) 신호를 읽어내며, 컴퓨터 비전 기술(Computer Vision Tech)을 통해 팔레트(Pallet)나 빈(Bin)의 적치 상태를 분석한다. 이후 수집된 데이터는 SAP, Oracle 등 기존 창고관리시스템(Warehouse Management System, WMS)으로 실시간 연동되어, 재고 오차 감소와 함께 사이클 카운팅(정해진 주기에 따라 특정 품목의 재고만 주기적으로 실사하여 실제 재고와 장부상 재고를 일치시키는 방법으로서 재고 정확도를 유지하는 기법)의 빈도를 높여 운영 효율성을 강화한다. 이 과정에서 드론은 고소작업을 안전하게 대체하고, 사람이 접근하기 어려운 공간에서도 정확한 데이터를 확보할 수 있다는 장점이 있다. 실제로 많은 해외 물류센터에서는 드론이 매일 또는 매주 야간에 정해진 구역을 스캔하며, 사람은 그 데이터를 확인하고 예외 상황을 처리하는 방식으로 역할이 변화하고 있다.

구체적인 해외 사례를 보면, 스위스의 Verity는 가장 대표적인 상용화 성공 사례로 꼽힌다. 이 회사는 SLAM 기반의 솔루션을 제공하며 GPS 없이 야간∙무조명 창고에서 자동 이륙, 비행, 착륙, 충전, 보고까지 수행한다. 랙 사이 20-30cm 간격에서도 자율 비행이 가능하다고 알려져 있다. 별도의 마커나 비콘 없이 창고 내 구조를 인식하고 이동할 수 있다.

센소다인(Sensodyne), 파나돌(Panadol) 등으로 유명한 글로벌 헬스케어 기업인 Haleon은 Verity 솔루션을 도입해 재고 불일치를 줄여 99.8%의 정확한 재고관리를 수행하고 있으며 이를 통해 정시 완전 배송률이 95% 이상으로 안정적으로 향상되었다. 또한, 드론 솔루션은 창고 작업자의 안전도 개선하였다. 작업자가 높은 선반에 올라가 바코드를 스캔해야 하는 고소작업을 반복적으로 수행하면서 발생하던 안전 문제도 크게 줄였다고 보고되고 있다. 미국의 Corvus Robotics는 MIT 기반 기술로 출발해 ‘무조명 창고’에서도 운영이 가능한 시스템을 내세우며 주목받고 있다. 인디애나의 LAPP USA 창고에서는 Corvus 드론의 도입을 통해 재고조사에 소요되는 시간이 절반 이상 단축되었고, 재고 정확도가 높아져 주문 처리 속도가 개선되었다. 유럽에서는 지연, 리스크, 이상 상황을 조기에 감지하고 예측까지 돕는 플랫폼 ‘EYESEE’ 등이 오래된 창고나 구조적으로 복잡한 창고에서도 드론을 운영할 수 있도록 라벨 촬영과 이미지 기반 재고 분석 기능을 최적화한 사례로 평가받고 있다.

4. 국내 물류 분야에서의 드론 활용 사례

한국의 도입 현황은 해외에 비해 상대적으로 느리지만, 최근 몇 년간 의미 있는 사례가 조금씩 등장하고 있다. 한국 물류기업들은 자동화 설비와 로봇 도입에 적극적이지만, 드론은 규제 해석과 안전 기준의 모호함 때문에 대규모 적용보다는 시험적 도입에 머물러 있는 경우가 많다. 그 중에서 A사는 가장 이른 시기인 2016년부터 드론 기반 재고 관리 실험을 시작한 기업으로 알려져 있다. 이 회사는 물류 센터 전용 드론 연구 개발 등을 진행하였다. ^[10]

또한, 정부에서는 2017년 4월 loT와 드론 기술을 활용한 사회기반시설 및 공공 인프라의 유지관리와 안전성 효율을 극대화시키겠다고 발표했다. ^[11]

B사의 물류센터에서는 드론과 스마트 안경(Smart Glass)를 이용한 스마트 물류 기술을 공개한 바 있다. 드론을 이용한 신속하고 정확한 재고 관리와 작업자가 착용한 스마트 안경을 통해 효율적이고 경쟁력 있는 스마트 물류 시스템을 구축하겠다고 발표하였다. ^[12]

C사의 경우에는 재고관리보다는 시설 점검과 안전 관리 분야에서 드론을 적극 활용하는 방향으로 접근했다. C사의 물류센터는 랙 높이가 높고 내부 구조가 복잡하기 때문에 사람이 접근하기 어려운 구역이 많다. 하여, 드론을 활용해 화재 위험이 있는 전기 장비 주변을 상시 모니터링하거나 고층 랙의 구조 변형을 점검하는 방식의 파일럿 테스트가 진행되었고, 열화상 카메라를 탑재해 야간 감시 기능을 강화하는 실험도 수행된 것으로 알려져 있다.

A, B, C 사는 물류 센터내에서 보세화물이 아닌 내국물품에 한정되어 운영되며 재고 관리(물품의 종류, 유통기한 등)를 목적으로 개발되었다. 창고(센터)내에 카메라를 장착한 드론을 사전 학습된 경로로 비행하며 카메라로 촬영 후 메인 컴퓨터로 전송하여 시스템상의 재고와 실제재고를 확인하는 역할을 수행하며, 높은 고도에 있는 화물 정보를 확인할 수 있어 재고조사에 투입되는 인원 및 시간의 절감효과가 있다. 다만 아쉬운 부분은 보세화물이 아닌 내국물품에 한정되어 운영될 수 밖에 없다는 점이다. ^[3]

인천항만공사의 경우, 2021년 ‘드론을 이용한 물류창고 재고조사 자동화 서비스 개발’ 사업을 발표하였으며, 재고 조사 비용 절감, Data 정확도 향상, 재고 위치 시각화 등을 위해 AI 기반의 완전 자율 비행 드론 기반의 창고 관리 시스템 운영 등을 목표로 시행하였으며, 2022년 말 물류창고 재고 조사가 실증단계에 이르렀다고 발표한 바 있다. ^{[13] [14]} 인천국제공항공사도 작업자가 작업하기엔 위험한 고소 작업을 드론을 이용하여 안전 점검을 시행한 바 있다.

[인천 신항 컨테이너 터미널 이미지] (출처: 인천항만공사)

5. 드론 기반 창고관리 기술의 발전과 과제

드론 기반 창고관리 기술이 확산되는 과정에서 나타난 성과와 한계는 기술적·경제적 측면에서 모두 의미 있는 분석을 가능하게 한다. 먼저 성과 측면에서 가장 두드러지는 것은 재고 정확도의 향상이다. 여러 해외 기업의 실제 보고와 연구 결과를 종합하면, 드론 기반 재고 스캔 시스템을 적용할 경우 기존 인력 중심 재고조사 대비 재고 정확도가 93% 수준에서 98~99% 수준까지 향상되는 것으로 나타난다. ^[9] 이는 결국 주문 정확도 향상, 리드타임 단축, 안전재고 축소 등으로 이어져 물류비 절감에 기여한다.

또한 드론은 작업자의 고소작업을 대체하여 안전사고 발생을 줄이고, 야간 자동화를 통해 작업자의 휴식·근무 환경 개선에도 긍정적인 영향을 준다. 인력 수급이 어려운 시기에는 드론이 일정 부분 인력 부담을 줄여주는 역할을 하기도 한다.

반면 기술적 한계도 여전히 존재한다. 대표적으로 배터리 지속시간이 짧아 한 번의 비행으로 넓은 창고를 모두 스캔하기 어렵다는 점이 있다. 이를 해결하기 위해 자동 충전 스테이션을 다수 배치하거나 여러 대의 드론을 동시에 운영해야 하는데, 이는 설비비 증가와 운영 복잡성 증가로 이어진다. 라벨 인식률 또한 완벽하지 않은데, 손상된 바코드나 금속 랙에서 발생하는 RFID 신호 반사 문제 등은 아직 해결해야 할 과제로 남아 있다. 더욱 중요한 문제는 WMS·ERP와의 연동이다. 드론이 데이터를 수집하는 것만으로는 의미가 없고, 이를 실시간 재고관리 체계와 연결해 운영 프로세스 전반을 변화시키는 것이 핵심이기 때문이다. 이 때문에 글로벌 기업들은 드론 도입을 “기술 프로젝트”가 아니라 “창고 운영방식 혁신 프로젝트”로 접근하는 경향이 강하다.

규제와 정책 환경 역시 드론 기술 확산의 중요한 변수다. 실내 드론 비행은 국가 항공법 적용이 미비하여 제도적 공백이 발생하는 영역이 많다. 특히 한국은 안전·소음·보험·책임 문제에서 기업들이 보수적으로 접근하는 경향이 있어 대규모 상용화가 지연되고 있다. 반면 유럽이나 미국은 민간 보험사· 규제 기관·산업계가 협력해 실내 드론 운영 가이드라인을 빠르게 마련하고 있으며, 싱가포르·UAE 등은 국가 차원의 스마트 물류 전략에 드론 재고관리 장비를 포함해 실증을 추진하고 있다.

이러한 글로벌 및 국내 흐름을 고려할 때 향후 드론 기반 창고관리 기술은 몇 가지 방향으로 발전할 것으로 예상된다. 첫째, 다중 드론 협업 기술이 고도화될 가능성이 높다. 현재는 한 대의 드론이 한 구역을 스캔하는 방식이 일반적이지만, 앞으로는 여러 대의 드론이 창고 전체를 분담해 효율적으로 비행하는 구성으로 발전할 것이다.

둘째, 센서 융합 기술이 빠르게 개선될 것이다. 바코드, OCR(Optical Character Recognition), RFID, 3D 비전(Three-Dimensional Vision), LiDAR(Light Detection and Ranging) 이 결합한 복합 인식 기술이 도입되면 기존의 라벨 인식 문제나 금속 구조물에서의 왜곡 문제를 상당 부분 해소할 수 있다.

셋째, 창고관리시스템과의 통합 수준이 더욱 높아질 것이다. 드론이 단순 스캐너 역할에 그치지 않고, 무인운반차(Automated Guided Vehicle, AGV), 자율이동로봇(Autonomous Mobile Robot, AMR), 로봇 팔, 자동 적치 시스템과 연결되는 디지털 트윈 기반의 지능형 창고로 확장될 것이라는 전망도 이미 여러 논문과 컨설팅 보고서에서 제기되고 있다.

우리나라의 경우, 향후 정책적 뒷받침과 실증기반 확대가 이루어진다면 글로벌 수준의 기술 도입이 오히려 빠르게 진행될 가능성이 크다. 우리나라는 정보통신기술(Information and Communication Technology, ICT) 과 로보틱스 기반이 강하고, 대형 물류허브 운영 역량도 높기 때문에 드론 기반 창고관리 기술과 궁합이 좋은 편이다. 특히 정부의 스마트물류센터 인증제, 디지털 물류체계 전환 정책, 공항·항만의 자동화 사업들이 드론 도입과 맞물릴 경우 파급효과는 더 커질 것이다.

또한 대학과 기업, 정부가 협력하는 실증센터에서 장기적인 테스트베드(Testbed)를 제공한다면 산업 도입은 훨씬 빨라질 수 있다.

종합적으로 볼 때 드론 기반 창고관리시스템은 이미 해외에서는 상용화 단계로 진입했으며, 우리나라에서도 점진적으로 활용 범위가 확대되는 중이다. 앞으로 기술 성숙도, 정책 정비, 산업계의 조직적 수용성이라는 세 가지 요소가 균형 있게 발전한다면, 드론은 물류센터 운영의 핵심 자산 중 하나로 자리 잡을 것으로 보인다. 결국 드론 기술은 단순히 ‘비행하는 카메라’가 아니라, 창고 운영의 흐름을 바꾸는 디지털 전환 기술로서 그 의미가 더욱 크게 확장되고 있으며, 이는 향후 우리나라 물류시장에도 중요한 전략적 전환점이 될 것이다.

백남진

교수

현 덕성여자대학교 교수
주요 연구 실적:

• - 드론을 활용한 항공물류시스템 구축을 위한 실증연구.
• - 드론배송에서 운송서비스요인이
  만족도에 미치는 영향력 분석.
• - A study of Location based Air Logistics Systems
  with Light-ID and
  RFID on Drone System
  for Air Cargo Warehouse Case.
• 저서 : 항공물류운송업무론
  (Air Transport Logistics
  Service Industry)

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