이석원 기자
최근 곤충과 같은 크기와 기동성을 가진 드론 개발이 진행되고 있지만 무게 1g 미만 MAV(micro-aerial vehicles)는 현재 대부분 10초 미만 호버링이나 저속 비행만 할 수 있다. 새롭게 MIT 연구팀이 초경량이면서도 1,000초간 비행이 가능한 소형 드론을 개발했다.
채소와 과일 재배에서는 수꽃에서 만들어진 꽃가루가 암꽃에 붙는 수분이 중요하지만 최근 꽃가루 매개자인 곤충의 감소가 큰 문제가 되고 있다. 곤충을 통한 수분을 기대할 수 없는 경우 인간 손으로 인공수분을 해야 하며 이 인공수분에 곤충 크기 드론을 사용하는 아이디어가 제안되고 있다. 하지만 지금까지 개발된 곤충 크기 드론은 지구력이나 비행 속도, 공중에서의 기동성 측면에서 실제 곤충에 미치지 못해 실용성이 부족했다. 이에 MIT 연구팀은 소형 드론 설계를 전면적으로 재검토해 이전 버전보다 훨씬 기동성이 높고 비행 시간도 긴 소형 드론을 개발했다.
MIT가 과거 개발한 소형 드론은 날개 2개를 가진 유닛 4개를 조합한 것이었지만 이 구조에서는 날개가 펄럭일 때 보내지는 공기가 서로 간섭해 생성되는 양력이 감소하는 문제가 있었다. 이에 이번 소형 드론은 각각 날개 1개를 가진 유닛 4개를 조합해 날개 안정성과 양력을 향상시켰다.
비행하는 소형 드론 무게는 단 750mg으로 날개 4개를 펄럭여 비행하는 구조다. 기동성이 높아 안정성을 잃지 않으면서 공중에서 회전하는 등 아크로바틱한 비행도 가능하다.
MIT라는 글자를 그리듯 비행하는 등 정밀한 조작도 가능하다. 연구팀에 따르면 이 소형 드론은 1,000초 동안 호버링이 가능하며 이는 기존 버전보다 100배 이상 긴 시간이라고 한다. 또 설계 변경으로 충분한 여유 공간이 확보되어 소형 배터리나 센서를 탑재할 수도 있다고 한다. 전기공학 및 컴퓨터 과학부 부교수인 케빈 첸은 로봇 수명과 정밀도 향상으로 인공수분 지원 등 흥미로운 응용 분야에 가까워지고 있다고 말했다.
또 연구팀은 날갯짓 동작을 만드는 액추에이터에 날개를 연결하는 복잡한 트랜스미션을 제작했다. 이를 통해 과거 버전보다 기계적 부담을 줄이고 날개 내구성을 높이는 데 성공했다.
연구팀은 앞으로 1만 초 이상 비행을 달성하는 목표를 향해 설계 개선을 진행할 예정이며 소형 드론 조종 정밀도를 향상시켜 꽃의 중심에 착륙하는 걸 가능하게 하려 하고 있다. 그는 새로운 로봇 플랫폼은 많은 흥미로운 방향성으로 이어진다며 예를 들어 이 로봇에 센서, 배터리, 컴퓨팅 기능을 통합하는 게 향후 3년에서 5년간 중심적인 초점이 될 것이라고 말했다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.
정용환 기자
이원영 기자
