동물과 꼭 닮은 드론들 : 생체모방 드론
저게 드론이야? 새야?
오늘은 드론의 다양한 연구개발 분야 중 하나인 생체모방기술(Biomimetics)에 대해 소개드리고자 합니다. 생체모방기술의 정의는 주변 환경에 최적화되기 위해 진화한 생물체들의 특징을 모방하여 제품의 성능을 향상시키는 기술이라 정의 할 수 있습니다.
주변에서 쉽게 볼 수 있는 생체모방기술로는 연꽃잎(Lotus) 표면의 미세한 돌기들이 물방울을 밀어내어 물에 젖지 않는 특성(Lotus Effect)을 모방한, 일명 물에 젖지 않는 거울과 자동차 유리, 그리고 발수코팅제가 있겠네요.
로봇분야에서의 생체모방기술 적용사례로는 보스턴 다이나믹스(Boston Dynamics) 연구팀의 견마로봇이 대표적입니다.
보스턴다이나믹스의 LS3. 사진=www.bostondynamics.com견마로봇의 주요임무인 감시, 경계, 탐지 그리고 물자수송을 위해서는 지면의 형태에 상관없이 빠르고 안정적으로 이동할 수 있는 능력이 매우 중요합니다. 따라서 이를 만족시키기 위해 자동차와 같은 바퀴보다 더 높은 이동성을 보장하는 말과 같은 4족 보행을 하는 생명체들의 움직임을 분석하고 이를 적용한 사례입니다.
보스턴 다이나믹스의 견마로봇, 참조=https://goo.gl/JNwf1O이번 글에서는 드론 연구에서 생체모방기술들이 어떻게 적용되고 있는지에 대해 간략히 소개드리는 시간을 가지고자 합니다.
생체모방 드론, 어떤 것들이 있을까요?
1. 박쥐를 닮은 드론, DALER
첫 번째로 소개드릴 드론은 바로 박쥐드론입니다. 스위스 로잔연방공과대학교에서 연구하고 있는 드론으로 DALER(Deployable Air Land Exploration Robot)라는 이름을 가지며 이 드론의 가장 큰 특징은 박쥐와 같이 비행도하고 지상에서 움직일 수도 있다는 것입니다.
박쥐를 모방한 드론, DALER의 모습. 사진=youtube 캡처즉 비행을 통해 대략적인 주변상황을 판별하고 필요시 지상에 착륙하여 자세한 정찰 및 지원을 수행 할 수 있는 장점을 가지게 됩니다.
이를 위해 박쥐드론은 아래의 영상과 같이 크게 두 가지 모드로, 날개를 펼쳐 최대의 비행 효율로 비행하는 비행모드 그리고 날개를 접어서 좁은 공간에서도 이동성을 최대화하는 지상모드를 가지고 있습니다.
비행과 지상이동이 가능한 DALER, 참조=https://goo.gl/GcUF7V날개를 펼쳐 비행하는 경우 날개의 면적이 넓어져 박쥐드론이 비행 할 수 있는 힘, 즉 양력을 극대화 할 수 있는 장점이 있어 비행속도가 낮아도 비행을 지속할 수 있는 장점이 있습니다. 그리고 지상에 착륙한 이후에는 날개를 접어 면적을 최소화하고, 날개 끝에 위치한 회전체를 통해 지상에서 운행을 할 수 있습니다.
박쥐를 닮은 드론 DALER의 지상운행, 참조=https://goo.gl/GcUF7V* 비행과 지상운행이 모두 가능한 하이브리드 드론, 레저용에도 있기는 합니다.
* 국산 미니드론 페트론도 바퀴만 바꿔 달면 지상운행이 가능하기도 합니다.
2. 벌새드론, Hummingbird NAV
두 번째로 소개드릴 로봇은 바로 벌새드론입니다. 미국방성 연구기관(DARPA, Defense Advanced Research Projects Agency)에서 주관하여 개발하는 드론으로 정식명칭은 Hummingbird NAV(Hummingbird Nano Aerial Vehicle)입니다.
벌새드론 Hummingbird NAV. 사진=위키피디아벌새드론, Hummingbird NAV는 실내·외 지역에 대한 군사정찰 목적으로 개발되었으며 실제의 벌새와 생김새가 비슷할 뿐만 아니라 비행 특징을 그대로 재현해내어 2011년 타임지에서 선정한 50개의 최고의 발명품에 선정되기도 하였습니다.
벌새드론 비행 모습, 참조=https://goo.gl/8GS1Ak벌새드론의 경우 벌새의 비행방식을 그대로 재현하여 수직 및 전후좌우비행, 제자리비행, 그리고 저속비행이 가능할 뿐만 아니라 16cm 밖에 되지 않는 작은 크기로 인해 사람이나 일반적인 드론이 접근 할 수 없는 좁은 공간에서도 정찰이 가능합니다. 따라서 그 질량도 우리가 일반적으로 많이 사용하는 AA 배터리보다 가벼운, 19 g 밖에 되지 않는다고 합니다.
또한 일반적인 멀티콥터 타입의 드론과 다르게 프로펠러의 회전이 아닌 날갯짓을 통해 양력을 얻으므로 비행소음이 상대적으로 적고 생김새가 벌새와 같아 위장효과가 높습니다.
벌새드론의 비행 및 촬영모습, 참조=https://goo.gl/8GS1Ak물론 벌새드론의 개발을 위해서는 초소형 모터부터 시작해서, 기어, 통신장치, 센서 등 다양한 전용제품들이 개발되어야 하는 비용적인 문제가 있으나, 전쟁이나 자연재해가 발생하였을 때 벌새드론이 가져올 파급력과 전 세계를 대상으로 기술수출을 통한 이득은 셀 수 없겠죠?
* 드론 영화 아이인더스카이에서도 비슷한 드론이 나왔었어요!
3. 갈매기와 똑닮은 드론, SmartBird
넓은 들판에 여유롭게 갈매기 한 마리가 비행을 합니다. 아무리보아도 갈매기인 것 같은데 알고 보니 Festo사에서 개발한 갈매기를 닮은 드론이라 하네요, 정식명칭 SmartBird입니다.
갈매기를 닮은 드론 SmartBird 모습. 사진=www.festo.com갈매기와 똑닮은 SmartBird의 경우 갈매기의 외부형상 및 비행특징을 그대로 모사하여 공기의 저항을 최소하여 비행 효율을 최대화 할 수 있을 뿐만 아니라 자유로운 비행이 가능합니다. 다들 아시는 것과 같이 긴 날개를 가지고 있는 고정익 드론의 경우 이륙을 위해서는 이륙속도에 도달 할 수 있도록 긴 트랙이 필수적이거나 또는 발사체나 사람이 직접 드론을 던져야 하는 문제점이 있는데 SmartBird는 제자리에서 외부의 도움 없이 스스로 이륙이 가능합니다.
* 고정익 드론은 사람이 직접 던져야한다고? 아래 링크의 영상을 참고하세요!
갈매기드론 SmartBird의 비행 모습, 참조=https://goo.gl/euY5Vr뿐만 아니라 한 번의 날갯짓을 통해 비행을 유지하기 위한 양력과 정면 방향의 힘인 추진력을 동시에 발생시키고, 기류를 타고 비행하는 경우 최소한의 날갯짓을 통해 오랜 시간동안 공중에서 비행을 할 수도 있어 장시간 정찰 목적에 딱 알맞은 특징을 가지고 있습니다.
또한 큰 부피를 가지고 있어 시중에서 구할 수 있는 모터, 센서를 그대로 사용 할 수 있고 큰 용량의 배터리를 드론에 탑재하여 더 오래 비행을 할 수 있는 장점이 있을 수 있겠네요.
SmartBird의 실시간 촬영, 참조=https://goo.gl/euY5Vr제가 준비한 내용은 여기까지입니다. 사실 위에서 소개한 드론 말고도 다양한 생체모방기술을 적용한 드론이 더 있음을 확인 할 수 있었습니다. 하지만 이들은 소개드린 드론들과 같이 공통적인 접근방법 및 목표를 가지고 있었는데요. 즉 현존하는 새의 외형적인 모습과 비행방식을 적용하여 새가 가진 다양한 장점들을 이용하여 주변에 의심을 받지 않고 목표물을 정찰하는 것이었습니다.
머지않은 미래에는 하늘을 날아다니는 모든 생물체를 의심할 날이 오겠네요 :(
