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MIT, 곡예 비행하는 '테일시터' 비행 및 제어 알고리즘 개발‘IEEE Transactions on Robotics’에 연구 논문 게재
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승인 2023.09.08  12:38:21
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’테일시터(tailsitter)’는 수직으로 이착륙이 가능한 고정익 항공기다. 꼬리 부분을 바닥에 대고 있다가 수직으로 이륙하며, 어느 정도 안전 고도에 이르면 속도를 높이면서 기체를 기울여 전진 비행으로 바꾼다. 1928년 니콜라 테슬라가 고안한 항공기지만 실용화에는 이르지 못했다. 오늘날에도 테일시터 동작의 복잡성 때문에 테일시터 보다는 쿼드콥터(멀티콥터 비행체의 한 종류. 회전날개가 4개인 것을 의미) 드론처럼 제어하기 쉬운 비행체에 대한 연구 및 상용화가 활발하다.

하지만 테일시터에 대한 연구가 지금 보다 활발해지고, 실제 실용화 단계에 접어든다면 일반 항공기처럼 넓은 지역을 비행할 수 있고, 헬리콥터처럼 공중을 맴돌 수 있어(호버링 비행) 수색 및 구조 활동, 소포 배달 등에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

MIT 뉴스 보도에 따르면 MIT 연구팀은 기동성과 다재다능한 능력을 갖춘 테일시터의 궤도 계획과 제어를 위한 새로운 알고리즘을 개발했다. 이 알고리즘은 측면 비행이나 거꾸로 비행과 같은 어려운 비행 동작을 실행할 수 있으며, 복잡한 궤도를 실시간으로 계획할 수 있을 정도로 효율적인 계산 능력을 갖추고 있다.

▲ MIT 연구팀이 테일시터를 활용해 다양한 비행 궤적과 곡예 비행을 테스트하고 있다.(사진=MIT)

기존의 접근 방식은 일반적으로 궤적 계획 알고리즘에서 시스템 역학을 단순화하거나 헬리콥터 모드와 비행기 모드의 두 가지 다른 모델을 사용한다. 두 가지 접근 방식 모두 MIT 연구팀이 시연(하단 동영상 참고)한 것 만큼 공격적인 궤적을 계획하고 실행할 수 없다는게 연구팀의 생각이다.

Animation of a spinning tailsitter, a thin and long fixed-wing aircraft made of black material and 2 spinning blades on top left and right, turning in a circle.

논문 주요 저자인 에즈라 탈(Ezra Tal) ‘정보의사결정시스템연구소(LIDS)’ 소속 과학자는 “이 비행체는 매우 작지만 꽤 강력하고 흥미진진한 곡예 비행을 할 수 있다”며, “우리의 접근 방식은 하나의 모델을 사용해 모든 비행 동작을 실현할 수 있다”고 말했다. 연구팀은 심지어 3대의 테일시터가 공중 관문을 빠르게 통과하면서 경주를 벌이거나 몇 번의 동기화된 곡예 동작을 수행하는 모습도 시연했다.

이 알고리즘은 테일시터가 붕괴된 건물을 비행하면서 생존자를 빠르게 탐색하고 장애물을 회피하는 등 다이나믹한 환경에서 복잡한 동작을 자율적으로 수행할 수 있도록 지원한다.

이번 연구는 전문 학술지인 ‘IEEE Transactions on Robotics’에 발표됐으며,미 육군연구국(U.S. Army Research Office)의 자금을 지원받았다.

장길수  ksjang@irobotnews.com
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