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홍콩성시대, 단풍나무 '날개 열매'에서 영감얻은 드론 개발사이언스 로보틱스에 논문 게재
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승인 2022.05.17  17:32:32
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▲ 홍콩성시대가 개발한 소형 드론

회전하면서 멀리 날아가는 단풍나무 씨앗 꼬투리(Maple seed pods)에서 영감을 얻어 비행 시간을 획기적으로 개선한 드론 기술이 개발됐다. 단풍나무의 씨앗 꼬투리는 흔히 ‘날개 열매(翅果,시과,samara)’라고 불리는데, 단풍나무에서 떨어져 멀리 날아가면서 씨를 퍼뜨릴 수 있다.

홍콩 유력지인 사우스차이나모닝포스트(SCMP) 등 매체에 따르면 홍콩성시대(City University of Hong Kong·香港城市大學) 연구진은 단풍나무 씨앗 꼬투리에서 아이디어를 얻어 무게 35g 미만으로, 최대 24분 동안 호버링(제자리에서 맴도는 비행 동작) 비행이 가능한 소형 드론을 개발했다고 밝혔다. 연구진은 관련 논문을 전문 저널인 ‘사이언스 로보틱스’에 게재했다.

단풍나무 씨앗 꼬투리는 헬리콥터 형태의 디자인으로 널리 알려져 있다. 씨앗 꼬투리는 단풍나무에서 떨어져 엔진이 없는 헬리콥터의 회전자(rotor) 처럼 회전하면서 나무로부터 멀리 날아가면서 씨를 퍼뜨릴 수 있다.

연구진은 소형 드론의 체공 및 비행 시간을 늘리기 위해 단풍나무 씨앗 꼬투리의 효율성을 활용했다. 이렇게 만들어진 소형 드론은 전통적인 의미의 4개 회전자를 갖춘 쿼드로터 드론보다 2배 가까이 더 비행할 수 있다.

대부분 드론은 양력을 얻기 위해 회전하는 로터를 갖추고 있다. 새로운 드론 설계 방식은 날개 끝에 2개의 로터를 배치해 회전하도록 했다. 연구진은 드론의 중앙 부분에 전자장치와 배터리, 그리고 페이로드를 추가했다. 드론의 전체 무게는 35g 미만이며, 날개의 전체 길이는 60cm 정도다. 회전 속도는 200rpm에 달한다. 실험 결과 이 드론은 최대 24분 동안 호버링 비행이 가능한 것으로 나타났다. 드론 설계에 내재된 안정성 덕분에 드론의 비행을 안정화시키는 마이크로 프로세서가 필요하지 않으며, 작은 로터의 속도를 조작함으로써 위치 제어 비행을 실현할 수 있다는 설명이다.

연구진은 또한 카메라를 포함한 작은 적재물을 운반할 수 있는 드론의 능력을 시험했다. 카메라의 무게는 22g 정도다. 연구진은 카메라가 드론과 함께 회전하도록 드론의 회전율과 일치하도록 카메라의 프레임률을 동기화시켜 다소 흔들리지만 사용 가능한 비디오 피드를 생성하도록 했다.

카메라는 동영상을 3.5fps 화질로 한번에 다른 방향에서 4개의 비디오 영상을 녹화하는 게 가능했다. 또한 지도 제작과 감시 작업을 수행하기 위해 21.5g의 장치를 운반할 수 있는 드론의 능력을 시연했다.

장길수  ksjang@irobotnews.com
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