드론 배송의 경제학, ‘돈 되는’ 놈이 나타났다

라스트마일 배송의 혁명으로 등장한 드론, 실 사례는 제한적

운영비, 연료소모, 고객연결 등… 효과적인 드론 배송은 어디에?

 

글. 송상화 인천대학교 동북아물류대학원 교수

 

Idea in Brief

 

아마존, 징동, 우정사업본부... 드론을 통한 배송 서비스에 대한 뉴스가 연일 화제다. 하지만 기존 배송서비스를 대체하는 상용화된 드론 배송서비스의 등장은 늦어지고 있는 것이 현실이다. 이에 드론 배송의 운영비용과 최적의 연료소모량을 분석해 드론 배송을 가장 효과적으로 적용하고자 하는 연구와 시도가 계속되고 있다. 과연 우리 생활 속에서 드론 배송을 볼 수 있는 날이 올까. 다양한 사례와 연구 결과를 통해 실제 현실에 접목 가능한 드론 배송서비스 혁신에 대해 고민해본다.

 

빈 드론이 요란하다?

 

2013년 12월 1일, 아마존(Amazon)의 CEO 제프 베조스(Jeff Bezos)가 미국 CBS의 대표 시사프로그램 <60분(60 minutes)>과의 인터뷰에서 드론을 활용한 배송 서비스인 아마존 프라임 에어(Amazon Prime Air)를 준비 중이라고 밝히면서 물류 및 공급망에서 드론 사용에 대한 관심이 집중되기 시작했습니다. 이어서 드론이 상품을 물류창고에서 픽업하여 주택 안마당 위에 상품을 내려놓고 떠나는 장면이 유투브를 통해 공개됐고, 이는 최첨단 기술로 라스트마일 배송 분야에서의 무인화 및 자동화가 바로 눈앞까지 다가온 듯한 인상을 주었습니다.

▲ 아마존의 프라임에어는 물류업계에 ‘드론’이라는 미지의 배송수단의 존재를 널리 알렸다.

 

아마존 프라임 에어가 소개된 이후 UPS와 DHL 등 글로벌 물류 선도기업들 역시 드론을 활용한 배송 서비스를 테스트하고 있다고 언론에 발표했습니다. 구글(Google)은 프로젝트 윙(Project Wing)을 통해 드론 배송 서비스의 기반 기술들을 선보이기 시작했습니다. 중국의 드론 제조업체 DJI를 중심으로 글로벌 상업용 드론 시장 자체가 폭발적으로 성장하고 있었고, 곧 드론이 배송 서비스에서 혁신을 가져올 것이라는 인식이 널리 퍼지게 되었습니다. 이에 유통 및 물류, 제조기업체 역시 드론을 현실 비즈니스에 어떻게 접목할 것인지에 대해 고민하기 시작하였습니다.

 

2013년 이후 아마존과 월마트(Walmart) 등이 드론을 활용하여 상품을 배송하는 다양한 아이디어를 특허 출원하면서 비행선을 드론 항공모함처럼 이용하는 아이디어부터, 마치 비둘기집이나 벌집을 연상시키는 드론들이 머무는 드론 주차 타워, 드론과 차량이 연계된 벤츠의 미래형 밴트럭 등 상상하지 못했던 기발한 아이디어들이 많이 제안되었습니다. 국내 스타트업 경진대회에서도 드론을 활용한 배송 아이디어들이 다양하게 제안되기도 했습니다.

 

그러나 처음 드론이 라스트마일 배송 서비스에 활용될 것이라고 보도된 이후 5년이 지난 2018년까지 특허 출원이나 개념 모델, 파일럿 테스트를 넘어 실제 대규모로 상용화된 드론 배송 서비스 사례는 제한적인 것이 현실입니다. 도미노 피자에서 드론 기반 배송 서비스를 제공하기 시작했고, 중국의 징동(JD.com) 등이 당일 배송에 드론을 활용하기 시작했지만 보편화된 서비스로 확장되는 것은 아직 시간이 많이 걸릴 것으로 예상되고 있습니다.

 

이는 드론 기반 기술의 안정화, 안전 및 보안을 고려한 정부의 정책 및 규제, 시장 환경의 변화 등으로 인하여 기반을 구축하는데 시간이 걸리기 때문입니다. 하지만 드론 상용화에 걸림돌이 되는 기본적인 배경에는 드론이 기존 배송시스템을 넘어 “경제적”으로 하나의 의미 있는 대안 모델이 될 수 있을 것인지에 대해 명확한 답이 없다는 현실적인 문제가 존재한다고 생각됩니다.

 

드론은 과연 라스트마일 배송 어느 곳에 활용 가능할까요? 드론 배송서비스가 기존 라스트마일 배송서비스와 경쟁이 가능하긴 한 것일까요?

 

운영비부터 연료소모까지, 드론의 경제성

 

미국의 드론 컨설팅 업체 에어로타스(Aerotas)의 2016년 발표에 따르면, 간선 수송트럭의 톤마일(Ton-mile)* 당 운송비용은 0.2달러인 반면 택배 트럭의 운송비용은 40달러, 드론은 2,000달러에 달합니다. 즉, 드론이 트럭을 넘어 라스트마일 배송서비스에 투입되기에는 관련 비용이 높아 효율적이지 못하다는 결론입니다.

* 톤수와 마일수를 곱한 수송량 단위

 

다만, 2016년엔 기술 수준 및 배송 서비스의 개념 설계 자체가 부족한 시기였기에 이후 추가적인 분석이 필요한 상황이었습니다. 2015년, 아크 투자그룹(ARK Investing Group)의 분석에 따르면 100mph의 속도로 2.3kg 이내 화물을 배송하는 드론 배송 서비스는 1회 배송 당 비용이 1달러인 수준에서 운영가능하다고 분석하였습니다. 장밋빛 전망이지만, 대규모 물량이 드론에 의해 처리되고, 드론 운영비용이 낮아지면 가능한 수준이라는 거시적 측면에서의 분석이었습니다.

 

2018년 국제학술지인 <네이처 커뮤니케이션(Nature Communications)>에는 미국 로렌스 리버모어 국립 연구소(Lawrence Livermore National Laboratory)와 카네기멜론대학교(Carnegie Mellon University)의 공동연구로 드론 배송 서비스가 디젤 트럭보다 화석 연료 소모 및 온실가스 측면에서 이익이 될 수 있다는 연구 결과가 발표되었습니다.

 

동일한 서비스를 제공하기 위해 필요한 연료 소모량이 단위 화물중량 및 이동거리 대비 드론이 더 효율적이라는 분석결과를 내놓았는데, 이때 연구에서 가정한 것은 4km 이내 거리에 대해 드론을 활용하는 아이디어였습니다.

 

해당 연구에서는 드론의 단위당 연료 소모량이 적었지만, 드론 배송 서비스를 유지하기 위한 별도의 물류창고를 도심 내에 건설해야 하는 전제가 있었습니다. 이에 따라 전체 인프라의 에너지 소모는 더 많을 수도 있어 정부와 기업이 협력하여 도심물류창고 등 드론 배송 서비스 운영을 위한 기반 인프라를 체계적이고 전략적으로 설계하고, 드론의 사이즈 역시 적정 규모 이내에서 제한해야 한다고 제안하였습니다. 드론의 사이즈가 커지면 연료 소모 효율이 낮아져 드론 배송 도입에 따른 경제성이 낮아질 수 있다는 분석입니다.

 

또한, 온실가스 배출 측면에서 드론을 충전하기 위한 전기 에너지를 어떻게 생산하느냐 하는 것이 이슈가 됨에 따라 동일한 서비스를 제공하더라도 지역에 따라 온실가스 배출은 달라진다고 분석하였습니다.

 

태양광 에너지 등 신재생 에너지원이 풍부한 캘리포니아의 경우 드론은 1회 배송 당 430g의 이산화탄소를 배출하지만 디젤트럭은 915g을 배출하여 드론이 환경 측면에서 53% 효과적입니다. 반면 미주리의 경우 드론은 850g, 디젤트럭은 1,100g을 배출하여 화석연료를 전기에너지로 전환하는 효과가 캘리포니아에 비해 낮은 것으로 나타났습니다. 결국 드론 배송 서비스가 트럭 기반 서비스보다 유의미한 서비스가 될 수 있지만, 보다 세밀하고 전략적인 접근이 필요하다는 결론인 셈입니다.

 

워싱턴대학교의 굳차일드(Goodchild) 박사 연구팀 역시 이와 유사한 분석을 시행하였습니다. 드론을 활용한 배송 서비스와 트럭을 활용한 기존 택배 서비스를 에너지 소모량 및 온실가스 배출 측면에서 실제 데이터를 활용하여 비교한 것입니다.

 

처음 연구를 시작하였을 때 연구팀의 가정은 드론은 트럭처럼 상품을 모아서 배송하지 못한다는 측면에서 트럭을 활용한 기존 택배 서비스가 경제적으로나 환경적으로나 효율적일 것이라고 예측하였습니다.

 

하지만 실제 연구 결과에서는 드론 배송 서비스가 더 효율적인 부분이 있는 것으로 분석되었습니다. 배송 거리가 물류창고로부터 가깝고 배송 트럭의 적재율이 떨어질 경우 전기에너지에 의존하는 드론 서비스가 더 효율적이라는 결론입니다. 연구팀은 향후 택배 차량이 전기 트럭으로 바뀐다면 새로운 분석이 필요하겠지만, 도심 내 좁은 구역에서 배송 물량이 적을 경우 드론 배송 서비스에 기회가 있다고 전했습니다.

 

실제로 처음 드론을 물류서비스에 접목하려고 했을 때 일반적으로 상상하게 되었던 것은 도심지 곳곳의 아파트나 빌딩에 드론들이 활용되는 개념으로, 당일배송이나 2~3시간 내 배송 등에서 의미 있는 서비스가 나올 것으로 기대되었습니다.

 

하지만, 이미 배송 서비스 현장에서는 택배차량 및 퀵서비스 등이 경제적 측면 및 서비스 품질 측면에서 의미 있는 배송 서비스를 제공하고 있었습니다. 추후 전기자전거 및 전기자동차, 라스트마일 배송센터 등과 연계될 경우 환경 측면에서도 더욱 경제적인 서비스가 제공될 것으로 예측됩니다. 때문에 드론 배송 서비스를 어떻게 활용해야 할지에 대한 고민이 불가피합니다.

 

결국 드론이 실제 배송서비스에 기여 가능한 부분은 현재의 배송 시스템이 한계를 가지고 있는 분야가 될 것입니다. 또한 기존 배송 시스템과의 협력 서비스 부분 역시 고려가 필요합니다. 굳차일드 박사 연구팀은 UPS의 아이디어가 합리적인 아이디어라고 제안하고 있습니다. 장거리 이동은 트럭이 담당하고, 목적지 근처 배송은 드론이 진행함으로써 트럭과 드론이 각각 가장 효과적인 분야를 담당해야 한다는 의미입니다.

 

효과적인 드론 배송은 어디에

 

드론 배송 서비스가 도입되어 효과가 나타날 수 있는 첫 번째 분야는 신속한 배송이 필요한 분야입니다. 환자에게 긴급 의약품을 배송하거나 급히 상품이 필요할 경우 비용과 상관없이 최대한 빠른 서비스를 제공해야 하지만, 도심 지역이라 하더라도 교통체증의 문제 때문에 기존 트럭 배송 서비스가 접근하기 어려운 부분이 있습니다.

 

교통체증이 없는 지역의 경우에는 널리 분산된 수요 지역 특성상 트럭과 같은 대규모 운송 수단을 활용하는 것은 경제성이 낮기에 신속한 배송 분야에서는 오토바이나 자전거와 같은 소규모 운송수단과 드론의 경쟁상대가 됩니다.

 

실제 DHL이 자사의 소형무인운반기(Parcelcopter)를 활용한 드론 배송 서비스를 테스트할 때 섬 지역으로의 긴급의약품 배송을 테스트했다는 점을 생각해보면, 신속한 배송 측면에서는 드론 배송서비스가 경제적일 가능성이 있습니다.

 

다만, 배터리 기술의 한계로 인하여 최대 배송 거리가 제한된다는 점에서 드론 배송만으로 신속한 배송 서비스를 제공하는 것은 어렵습니다. 때문에 라스트마일 물류센터의 입지, 재고의 위치, 트럭이나 이륜차 등 기존 배송 서비스와의 연계가 반드시 필요할 것입니다.

 

두 번째 드론 배송 서비스 응용 분야는 수요 밀도가 낮고 기존 배송서비스가 접근하기 어려운 지역이라고 할 수 있습니다. 예를 들어 산간 오지나 섬 지역의 경우 기존 배송서비스로는 서비스 자체가 어려운 특성이 있습니다. 도로가 없는 지역, 눈이나 폭설이 잦은 지역 등 교통 상황이 불편한 지역은 그 동안 신속한 배송서비스의 혜택을 보기 어려웠습니다. 하지만 드론을 통해 배송이 이루어질 경우 지리적 한계를 극복하는데 도움이 될 것이라 예상됩니다.

 

중국 전자상거래 시장의 혁신기업 징동의 경우, 교통 물류 인프라가 제대로 구축되지 못한 농촌 지역, 산간 지역에 드론을 집중 투입함으로써 인프라의 한계를 극복하려는 노력을 기울이고 있습니다. 또한 앞서 언급된 DHL의 소영무인운반기 테스트에서도 섬 지역으로의 배송, 산간 오지 및 폭설 상황에서의 배송 테스트 등이 집중적으로 테스트되었다는 것을 생각해보면 드론 배송 서비스가 당장 활용가능한 분야가 기존의 도심 지역이 아니라 인프라가 부족한 지역이 될 것이라고 예측할 수 있습니다.

 

세 번째 드론 배송 서비스 응용 분야는 인력을 구하기 힘들고 환경오염에 관심이 많은 선진국 거대 도시가 될 것으로 예상됩니다. 유럽의 메가시티(Megacity)들은 늘어나는 전자상거래 거래량에 따른 트럭 기반 배송 서비스가 교통 혼잡을 유발하고 디젤 활용에 따른 환경오염 문제를 일으킨다고 판단하고 있습니다. 이어서 이를 해소하기 위해 도심 내 디젤 트럭 진입을 규제하기 시작하였습니다. 미세먼지로 고통 받는 국내의 경우에도 조만간 도심 내 디젤 트럭 진입에 대한 규제가 입법화될 가능성이 있습니다.

 

물론 전자상거래의 편리함을 극대화하여 당일배송, 1시간 내 초고속 배송을 원하는 소비자가 증가하고 있습니다. 하지만 편리한 서비스는 본질적으로 기존 트럭 기반 배송 서비스의 적재효율을 떨어뜨리고 동시에 더 많은 트럭이 도심에 더 자주 진입하는 문제점을 유발하게 됩니다. 이 경우 트럭 배송서비스의 환경 유발 세금, 적재 효율 하락 등이 맞물려 기존 서비스의 경제성은 하락하고 드론 배송 서비스의 경제성이 상대적으로 개선될 가능성이 있습니다.

 

또 하나의 과제, 드론이 소비자를 만나는 방법

 

한편, 경제성이나 인프라뿐 아니라 드론 기반 배송서비스 설계에 고려되어야 할 중요한 요인 중 하나로 ‘드론이 최종 소비자에게 어떻게 상품을 전달하는가’라는 본질적 문제가 있습니다.

 

아마존 프라임 에어의 경우 고객에게 도착하기 직전 메시지를 전송하면 고객이 목적지 근처에 표지판을 내려놓고 드론이 이를 인식한 다음 상품을 떨어뜨리거나 혹은 내려놓는 방식을 테스트하고 있습니다. DHL은 주요 지역에 드론 이착륙설비를 설치하고 드론이 해당 설비에 상품을 내려놓으면 내부의 자동창고에 상품이 보관되고 고객이 이를 찾아가는 방식을 접목하였습니다.

 

하지만 아마존과 DHL의 서비스 모델 모두 도심지에서는 실행하기 어렵습니다. 아파트나 빌딩 밀집 지역에서 상품을 내려놓을 곳도 없고, 이착륙설비를 설치하기도 어렵기 때문입니다. 벤츠의 트럭과 연계된 드론이 나온다 하더라도 드론과 고객을 연결하는 부분은 해결되지 못했습니다.

 

관점을 뒤집어보면

 

따라서 드론 기반 배송서비스 설계는 기존의 배송서비스 및 인프라와 연계하되 새롭고 창의적인 서비스 설계가 필수적입니다. 이를 고려할 때 2018년 6월 발표된 중국 최대 음식배달 서비스기업 어러머(Ele.me)의 드론 배송 서비스가 드론 활용을 앞당길 것으로 예상됩니다. 과거 대부분의 드론배송 서비스는 원거리 이동을 기존 서비스가 담당하고 드론은 고객과 만나는 마지막 부분을 담당한다는 고정관념이 있었습니다만, 어러머는 이를 반대로 뒤집었습니다.

▲ 어러머의 배달드론(출처: 위챗)

 

전체 배달 거리의 70%는 드론이 담당하고 나머지 30%를 어러머 배송 기사가 담당하게 되는데, 음식점에서 음식을 받아 드론에게 전달하는 처음 15% 구간, 드론에게 음식을 받아 고객에게 전달하는 마지막 15% 구간을 배송기사가 담당하는 것입니다.

 

일반적으로 음식점이 모여 있는 지역과 고객이 거주하는 지역은 지리적으로 차별화되기에 과거 음식배달 서비스는 이동거리 측면에서 비효율이 존재했습니다. 하지만, 드론이 음식 픽업 지역과 음식 배송 지역을 연결하는 간선 역할을 담당함으로써 배송기사는 하루 처리 가능한 음식 배달 물동량을 최대화할 수 있습니다. 이에 따른 생산성 향상은 배송기사의 수입을 늘리면서 동시에 어러머 전체의 수익을 높일 수 있을 것으로 기대됩니다.

 

어러머의 드론 배송 서비스 관련 뉴스를 접하며 이제야 비로소 기존 서비스와 경쟁가능한 수준의 드론 배송서비스가 등장했다는 생각이 듭니다. 드론을 전체 서비스 구간의 중간에 위치하는 변화를 통해 드론 배송서비스의 생산성이 급격히 증가하게 되었다는 점에서 혁신과 역발상이란 무엇인지에 대해 고민해보게 됩니다. 어러머의 드론 배송 서비스가 어떻게 변화해갈지 지켜보며 드론으로 더욱 편리해질 미래 배송 서비스에 대해 기대하게 됩니다. 이제 본격적으로 드론 배송 관련 법적 제도적 정책적 지원을 생각해볼 때가 다가오고 있는 것입니다.