태양광을 받아 구동하는 불과 약 4g의 초경량 드론이 중국에서 개발됐다.
베이징항공항천대학 연구팀은 17일 국제 학술지 네이처를 통해 태양광을 받아 프로펠러를 돌려 떠오르는 무게 4.12g의 초경량 드론 '콜롬비플라이(CoulombFly)'를 소개했다.
'콜롬비플라이'의 구동계는 일반 드론의 모터 대신 로터(rotor, 회전자)와 스테이터(stator, 고정자)로 구성된다. 촘촘한 블레이드로 구성된 로터는 태양광을 받아 발전하는 날개 8쌍으로 이뤄진 스테이터가 감싼다.
전극 역할을 하는 스테이터의 날개에 전압이 걸리면 정전기장이 형성되고 로터를 회전시킨다. 스테이터 날개의 양과 음 전극이 번갈아 돌면서 로터의 회전을 유지한다. 회전력은 장치 맨 위에 부착된 프로펠러로 전달된다.
연구팀은 재난 현장을 수색하거나 광범위한 생태계를 감시하는 드론 등 초소형 무인 항공기(micro aerial vehicle, MAV)의 비행시간이 짧은 점에 주목했다. 기존의 MAV는 모터가 필수고, 고화질 카메라 등 장비를 많이 장착할수록 공중에 떠있는 시간이 짧아진다는 단점을 안고 있다.
태양광을 드론의 유망한 동력원으로 본 연구팀은 '콜롬비플라이'가 종이만큼 가벼워 비행시간이 한정된 기존 드론을 얼마든 대체할 수 있다는 입장이다.
'콜롬비플라이' 개발 관계자는 "현재 MAV는 모터 외의 추진 시스템이 개발되고 있지만 발열 등 해결해야 할 문제가 적잖다"며 "지금까지 자연광을 사용해 별도의 충전 없이 비행 가능한 초소형 드론은 없었다. 심지어 '콜롬비플라이'는 발열량도 최소화했다"고 강조했다.
이어 "'콜롬비플라이'는 본체가 뜨거워지지 않기 때문에 기기의 수명이 상당히 길다"며 "이 획기적인 구조는 소형 우주선 등 다른 기기에도 얼마든 응용할 수 있다"고 덧붙였다.
'콜롬비플라이'는 현재 방향을 제어하는 장치가 없어 본체를 나무 틀 등으로 감싸야 떠오를 수 있다. 또한 종이 등 차폐물로 태양 전지판이 덮이면 출력이 떨어지는 문제도 해결해야 한다. 연구팀은 이런 단점이 얼마든 극복 가능한 문제여서 조만간 '콜롬비플라이'의 완성판이 제작될 것으로 기대했다.
정이안 기자 anglee@sputnik.kr
