제14부 민간 UAS — 기술·운용·응용

14.11 응용 IX: 실내·창고·제조 현장

14.11.1 이 장에서 배우는 것 / 선수 지식 / 특히 중요한 독자

실내·창고·제조 현장은 민간 드론 응용 가운데 GNSS가 없고 사람과 설비가 가까운 환경의 응용이다. 대표 임무는 높은 선반의 재고 조사이며, 드론은 사람이 올라가기 어려운 10 m 높이의 선반 면에서 바코드나 RFID 태그를 읽는다. 이 응용에서 결과를 정하는 것은 비행 성능보다 판독 방식, 노출·조명, 항법 드리프트다. 이 장은 선반 한 면을 스캔하는 시간을 바코드와 RFID 방식으로 계산하고, 실내 운용이 항공 규제의 밖에 놓이는 근거를 FAA의 답변으로 읽는다.

배우는 것:

• 바코드 해독 한계 이격 — 모듈 폭 0.5 mm 바코드는 센서 S2에서 이격 1.99 m까지 읽힌다(14.11.3.1).
• 번짐이 정하는 스캔 시간 — 60×10 m 선반 한 면이 노출 1/1000 s에서 88분, 1/4000 s에서 23분이다(14.11.3.2).
• 항법 드리프트와 재정합 간격 — 드리프트 1 %·허용 0.1 m이면 경로 10 m마다 재정합해야 한다(14.11.3.3).
• RFID의 읽기 거리 — 미국 출력 한도 EIRP 4 W에서 프리스 순방향 한계 10.4 m(편파 손실 3 dB)다(14.11.3.4).
• 규제 — FAA는 Part 107이 실내 운용에 적용되지 않는다고 답한다. 무선 출력과 산업안전·개인정보는 별도다(14.11.4).

선수 지식: 4.10(근거리·실내·지하 항법, 특히 4.10.7 실내 비행의 안전), 4.7(시각 항법, 4.7.4.3 드리프트율), 14.4(점검의 해상도·번짐)을 읽었다고 가정한다.

특히 중요한 독자: 사업 담당자는 14.11.3.2·14.11.5를, 엔지니어는 14.11.3을, 정책·법무 담당자는 14.11.4·14.11.9를, 인증 담당자는 14.11.4·14.11.8을 먼저 읽는다.

기준 시점과 정직성. 2026년 11월 기준이다. 원문을 읽은 것: FAA의 FAQ 답변 "Do the FAA rules and regulations apply to a commercial UAS or drone operations conducted indoors ONLY?"(faa.gov, 답변 전문), 47 CFR 15.247(eCFR, 2026-11-01 판 요청 — 902~928 MHz 주파수 도약 출력 한도와 안테나 이득 규정). 이 책에서 읽은 것을 가져온 것: 시각 관성 항법의 드리프트율 1 % 안팎(4.7.4.3의 경험 범위), 실내 비행의 가드 비용(4.10.7.1). 읽지 못한 것: 한국 실내 운용의 항공 규제 해석, 한국 UHF RFID 주파수·출력 규정(전파법), 바코드 규격(GS1·ISO)의 모듈 폭 기준, 창고 사업자의 실제 재고 조사 주기와 비용. 센서(4.4 µm·35 mm·8,192×5,464)·선반 크기·노출·열 겹침·태그 문턱·편파 손실은 설명용 가정이다. 이 장은 산업안전 지침이 아니다.

14.11.2 개념·직관

14.11.2.1 실내 응용의 세 유형

14.11.2.2 실내 환경이 바꾸는 것

야외 응용과 다른 점은 셋이다. GNSS가 없어 항법을 LiDAR SLAM·UWB·시각 기준 표지로 대체한다(4.10). 충돌이 설계 조건이어서 프로펠러 가드를 사용하고 그 대가로 호버 동력이 18 % 늘고 체공이 15 % 준다(4.10.7.1의 2 kg 기체 예). 사람과 설비가 가까워 안전 설계가 운용을 정한다. 반면 미리 설치한 인프라(바코드·태그·표지·UWB 앵커)를 사용할 수 있다는 이점이 있다(4.10.7.3).

14.11.3 원리 — 판독과 항법을 계산한다

14.11.3.1 바코드의 해독 한계 이격

바코드 모듈(가장 가는 막대) 폭 $m$을 $n$화소로 읽으려면 지상 표본 거리가 $m/n$ 이하여야 하므로 $D_{\max}=\dfrac{m}{n}\dfrac{f}{p}$다(14.4.3.2의 균열 측정과 같은 식). 센서 S2(화소 4.4 µm, 초점거리 35 mm, 가정)에서 모듈 폭의 예(가정)별 한계 이격은 다음과 같다.

가는 모듈의 바코드는 센서가 선반 면 1 m 안으로 들어가야 읽힌다. 이격 1.5 m의 GSD는 0.189 mm이고 영상 한 장이 폭 1.55 m·높이 1.03 m를 덮는다. 실제 바코드 모듈 폭은 규격과 인쇄 품질에 따라 정해지며 이 값은 크기 감각을 위한 가정이다(확인 필요).

14.11.3.2 번짐이 정하는 스캔 시간

선반 한 면(길이 $L=60$ m, 높이 $H=10$ m)을 세로 열로 훑는다. 열 폭은 영상 폭에서 겹침 0.2를 뺀 1.24 m이고 열 수는 49개다. 번짐을 반 화소 이내로 두면 속도는 $v=0.5\,\mathrm{GSD}/t$이고(14.4.3.3) 한 열은 $H/v$+선회 2 s다.

스캔 시간은 노출 시간에 비례한다. 노출 1/1000 s에서 88분은 한 번의 배터리(20분 가정)로 선반 한 면의 4분의 1도 못 끝내고, 1/4000 s에서도 23분이다. 노출을 줄이려면 조명이나 센서 감도가 필요하다. 창고 조명 조건에서 짧은 노출이 가능한지는 이 장이 계산하지 않았다(6.3.7의 노출·신호 대 잡음). 짧은 구간을 정지해 촬영하는 방식이나 스트로브 조명은 번짐 한계를 바꾼다(확인 필요).

14.11.3.3 항법 드리프트와 재정합 간격

GNSS가 없으면 위치는 상대 항법이 갱신하며 오차가 이동 거리에 비례해 쌓인다. 드리프트율 $r$(이동 거리의 비율), 허용 횡 오차 $E$이면 재정합 없이 갈 수 있는 경로는 $E/r$다(4.7.4.3의 식). 열 겹침 0.2에서 영상 폭 안 허용은 약 0.1 m(가정)다.

드리프트 1 %에서는 열마다(경로 10 m) 위·아래 끝에서 재정합해야 한다. 한 면의 총 경로는 49열 × 10 m = 약 490 m이므로 표지·앵커 없이는 오차가 허용을 수 배 넘는다. 시각 관성 항법의 드리프트율 1 %는 4.7에 인용된 경험 범위이며(확인 필요) LiDAR SLAM·UWB는 더 작을 수 있다(4.10.3·4.10.4). 인프라를 미리 설치할 수 있다는 실내의 이점이 여기서 나온다.

14.11.3.4 RFID의 읽기 거리

UHF RFID는 선반 면과 직접 마주 보지 않아도 태그를 읽는다. 순방향(판독기→태그) 링크 한계의 읽기 거리는 프리스 식으로 다음과 같다.

$$R=\frac{\lambda}{4\pi}\sqrt{\frac{\mathrm{EIRP}\;G_{\text{태그}}\;\tau\;\chi}{P_{\text{th}}}}$$

$\lambda$ 파장, $G_{\text{태그}}$ 태그 안테나 이득, $\tau$ 태그 안테나와 칩의 전력 투과, $\chi$ 편파 손실 계수, $P_{\text{th}}$ 태그 문턱 감도다. 미국 47 CFR 15.247(b)(2)는 902~928 MHz에서 주파수 도약 50채널 이상이면 전도 출력 1 W를 허용하고, 안테나 이득이 6 dBi를 넘으면 그만큼 출력을 낮추도록(15.247(b)(4)) 하므로 EIRP는 약 4 W(36 dBm)다. 가정: 915 MHz, $G_{\text{태그}}=2$ dBi, $\tau=0.8$, $P_{\text{th}}=-18$ dBm.

RFID 읽기 거리는 바코드 해독 한계 이격(1~4 m)보다 한 자릿수 크다. 선반 통로의 중앙을 날면서 세 높이로 훑는 정도의 경로로 선반 면을 읽을 수 있어 바코드 스캔 시간(23~88분)보다 짧아진다(경로 길이 약 180 m, 속도 0.5 m/s이면 6분 — 가정). 그러나 이것은 자유 공간 순방향 한계이며 금속 선반·액체 포장 근처의 태그 이조, 다중 경로 반사, 판독기 안테나의 무게가 실제 거리를 줄인다. 한국의 UHF RFID 주파수·출력 한도는 읽지 못했다(확인 필요, 18.16).

14.11.4 규제

14.11.4.1 항공 규제와 실내

FAA의 FAQ는 "상업용 UAS·드론 운용이 실내에서만 이루어질 때 FAA 규정이 적용되는가"에 "아니다. Part 107은 실내 운용에 적용되지 않는다. FAA 규정은 국가 공역(NAS)에서 실외로 이루어지는 운용에 적용된다"고 답한다. 이것이 미국에서 실내 응용이 항공 규제 밖에 놓이는 근거다(4.10.7.2에서 확인 필요로 둔 입장의 원문 확인). EU와 한국의 해석은 읽지 못했다(확인 필요, 17.11·18.2).

14.11.4.2 항공 밖의 규제

실내 운용에는 산업안전(사람 근처 회전체·배터리), 전기·무선 규정(위 15.247의 출력 한도와 기기 인증, 18.16), 개인정보·영상정보(선반 영상에 작업자가 찍히는 경우, 18.17)가 적용된다. 한국의 산업안전 규정과 실내 비행 안전 기준은 읽지 못했다(확인 필요).

14.11.5 설계·선택의 트레이드오프

• ① 바코드 대 RFID. 바코드는 태그 비용이 낮고 위치가 정밀하지만 시선이 필요하고 가까운 이격·짧은 노출을 요구한다. RFID는 거리와 처리량이 크지만 태그 비용과 금속·액체 환경의 한계가 있다.
• ② 항법 방식. 시각 관성은 인프라가 없어도 되나 드리프트 때문에 표지가 필요하고, UWB·표지는 설치 비용이 있으나 오차가 한정된다(4.10.10).
• ③ 가드. 프로펠러 가드는 충돌에서 기체와 사람을 보호하지만 호버 동력 +18 %·체공 −15 %의 대가를 낸다(4.10.7.1).

견해: 창고 재고 조사 드론의 성능은 판독 방식과 조명·노출으로 먼저 정하고, 비행 성능은 그다음에 보는 편이 낫다. 근거는 14.11.3.2·14.11.3.4의 계산이다. 같은 기체로도 바코드는 노출에 따라 한 면에 12분에서 348분, RFID는 약 6분(가정)이다. 반론은 RFID 태그가 모든 품목에 붙어 있지 않다는 점과 금속·액체 환경에서 읽기 거리가 줄어든다는 점이다. 그래서 도입 전에 현장의 태그·라벨 현황을 조사하는 편이 낫다고 본다.

14.11.6 세 축 비교

14.11.7 관련 규격·프로토콜

14.11.8 관련 규제·인증 요구와의 연결

14.11.9 함정과 한계

14.11.10 체크포인트·연구 질문

체크포인트

1. 바코드 모듈 폭에서 해독 한계 이격을 계산할 수 있는가?
2. 번짐 한계에서 선반 한 면의 스캔 시간이 노출 시간에 비례하는 이유를 설명할 수 있는가?
3. 드리프트율과 허용 오차에서 재정합 간격을 구할 수 있는가?
4. 프리스 식으로 RFID 읽기 거리를 구하고 줄이는 요인을 말할 수 있는가?
5. FAA가 실내 운용에 Part 107을 적용하지 않는다고 답한 근거와 한계를 설명할 수 있는가?

연구 질문(25.7에 모은다)

• 실제 창고 조명에서 드론 바코드 스캔의 속도·판독률은 노출·감도·스트로브에 따라 어떻게 달라지는가?
• 드론 탑재 RFID 판독기의 금속 선반 환경 실측 읽기 거리와 판독률은 얼마인가?
• 실내 비행의 항공 규제 적용 여부에 대한 EU·한국의 해석은 무엇인가?
• 재정합 표지의 최소 밀도와 설치 비용은 드리프트율별로 얼마인가?

1차 출처(이 장)

• FAA FAQ, "Do the FAA rules and regulations apply to a commercial UAS or drone operations conducted indoors ONLY?" (faa.gov)
• 47 CFR 15.247 (eCFR)
• 이 책 4.7.4.3(드리프트율), 4.10.7(실내 비행의 안전)

다음 장: 14.12 응용 X: 통신 중계·과학 관측 — 고고도·장시간 체공에서 통신과 관측이 만난다.