Update2024.05.21 (화)
소형·초소형(Mini·Micro) 무인항공기 기술
■ 기술 소개
날개 길이 3m 이하의 전기동력 소형 무인항공기는 1991년 걸프전에서 미국 육군이 시험적으로 운용했다. 여기서 높은 신뢰성이 확인된 이후 기술이 보편화되어 많은 국가에서 상용 개발되었고, 군용이나 공공기관에서 관측용으로 폭넓게 운용되고 있다(AeroVironment, 2013: Ucon Systems, 2013).
고정익 형태의 항공기는 넓은 면적의 지역을 신속하게 관측할 수 있는 반면, 제한된 탑재 중량으로 낮은 해상도의 전자광학·적외선(Electro Optical·IR) 카메라를 탑재하게 된다.
최근에는 저가의 소형 센서 기술이 발전해 성능이 향상되고 이를 활용한 유도제어 항법기술이 성숙되었다. 이에 따라 수직이착륙과 호버링이 가능한 헬리콥터형 또는 멀티로터형 무인항공기 기술이 집중적으로 개발되어 관측·오염 조사·농약살포 등 다양한 임무에 투입되고 있다.
특히 멀티로터형 무인항공기는 직경 60cm 이하의 초소형으로도 개발되고 있다. 스마트폰으로 조종이 가능하면서도 안전성과 신뢰성이 높은 개인용 저가 무인항공기로 급속하게 보급되고 있다. 이와 관련해 제조·유통·서비스 산업 수요가 창출되어 빠르게 성장하고 있다.
고등학생 동아리 등에서 초소형 쿼드로터에 카메라 또는 휴대폰을 장착하고 해상도 높은 공중 영상을 촬영하는 모습도 보편화되고 있다. 최근에는 여러 대의 초소형 쿼드로터 무인항공기가 서로 자율적으로 위치정보를 교환해 상대적인 위치를 유지하도록 군집 제어하는 기술이 개발되었다.
이를 통해 절대 좌표계 위치 확인이 곤란한 실내 공간에서 상대 좌표계를 이용한 무인항공기 항법기술로 발전하고 있다. 향후 군사용으로 실내 공간을 정찰하는 목적으로 쓰거나 민간용으로 실내 공간에 우편물이나 서류를 이송하는 등에 응용 할 수 있을 것이다.
초소형·소형 다중로터형 무인항공기를 취미활동 이상으로 이용하려면 몇 가지의 기술적인 돌파구가 필요하다. 먼저 의미 있는 임무를 수행할 수 있는 중량의 장비 또는 화물을 탑재해 상업적으로 운용할 때다.
혹시라도 추락할 때를 대비해 인명 사고를 방지하고 확실한 안전대책을 강구할 수 있는 법 규정 제정, 비행 공역 및 항로를 자율적으로 관제하는 법 규정, 기술 및 지원시설 등이 선행되어야 한다. 실제로 농약살포용 무인 헬리콥터 2000대 정도를 민간에서 운영하고 있는 일본에서는 엄격한 안전 운항 법 규정을 제정하고 실행해 인명사고를 예방하고 있다.
다음으로 멀티로터형 무인항공기의 경우에도 풀어야 할 문제점이 있다. 이 항공기는 2차전지를 동력원으로 사용해 운용시간이 10~15분 정도에 지나지 않고, 로터 소음이 크게 발생한다. 이를 추진시스템 및 동력원, 로터 공기역학 등의 기술개발을 통해 극복해야 한다.
■ 관련 기술
수직이착륙 및 자유자재 기동이 가능한 개인 비행체 (PAV)
■ 기술의 정의
하늘을 나는 자동차(Flying Car), 도로 주행이 가능한 비행기(Roadable Aircraft)라고도 하며, 수직이착륙이 가능해 활주로가 필요없어 “Door-to-Door” 개념이 가능한 경량급 일반 항공기(Light General Aviation Aircraft)
■ 기술실현의 장애요인
기술 개발의 한계와 인프라의 제한으로 현재 상용화된 PAV는 전무한 상태
■ 기술의 예상 실용화 시기
10년 후. ONERA를 비롯해 독일 항공우주센터(DLR), 스페인 항공우주기술연구소(INTA), 네덜란드 국립항공연구원(NLR), 국영 이스라엘 항공산업(IAI) 등 유럽 11개국 13개 항공우주 관련기관이 컨소시엄을 구성해 참여 중인 PPlane 프로젝트의 책임자 클라우드 르 탈렉에 따르면, 2025년이면 초기시장이 확보되겠지만 일상생활에서 보편적으로 이용되는 시기는2040~2050년쯤이 될 것으로 예견
■ 기술개발동향
○ 한국
. 한국항공우주연구원은 자동차처럼 쉽게 조작할 수 있는 미래형 항공기(PAV: Personal Air
Vehicle) 개발 로드맵을 발표
. 한국항공우주연구원 스마트무인기사업단은 세계에서 두번째로 스마트무인기 기술개발
○ 미국
. 미 항공우주국(NASA)의 경량의 경비행기 파트너 기관 CAFE(Comparative Aircraft
Flight Efficiency)는 미래의 경비행차(SAV: Suburban Air Vehicles) 사용을 위해 소형의
교외 공항 네트워크가 필요하다고 제안
