국방고등연구계획국(DARPA) 지원받아 ‘앨바트로스 프로젝트’ 추진
새들이 날개를 거의 펄럭이지 않고도 오랫동안 공중을 우아하게 활공하는 비결이 무인항공시스템(UAS) 기술 개발에 활용된다.
텍사스대학교 엘파소캠퍼스(UTEP) 연구원들이 참여하는 공동 연구팀은 새(조류) 활공 비행의 통찰력을 활용하여 에너지를 절약하고 더 효율적으로 비행할 수 있는 드론 기술을 개발 중이라고 밝혔다.
존 버드 UTEP 항공우주 및 기계공학 교수 등 연구팀은 최근 국방고등연구계획국(DARPA)으로부터 수백만달러의 보조금을 받아 ‘앨버트로스 프로젝트’를 추진하고 있다. 버드 교수는 DARPA가 기존 지식의 최전선에 있는 연구에 자금을 지원하며, 재난 구호에 사용되는 자율주행차나 나루토카지노과 같은 기술 개발로 이어진다고 설명했다.
버드 교수는 “자율 활공의 과학을 탐구하고 UAS에 필요한 에너지 양을 획기적으로 줄일 수 있는 기술을 개발할 기회를 얻게 되어 기쁘다”고 말했다.
연구팀은 새들의 비행 원리를 규명했다. 태양이 지구 표면을 따뜻하게 할 때 열이 공기로 전달되어 따뜻한 공기가 상승한다. 열기구가 뜨는 원리와 유사하다. 새와 같은 물체가 공기가 상승하는 속도보다 지구 표면을 향해 더 천천히 미끄러져 내려오면, 상승하는 공기가 새를 공중에 지탱해준다. 새들은 상승하는 공기 주머니(포켓)와 하강하는 공기 주머니 사이를 이동하며 날개를 펄럭이지 않고도 에너지를 소모하지 않으며 필요한 목적지에 도달할 수 있다.
연구팀은 앨버트로스 프로젝트가 이러한 공기 패턴에 대한 새들의 직관적인 이해를 인간이 드론, 특히 장거리 비행 드론에 적용할 수 있는 도구로 변환하는 것을 목표로 한다고 설명했다. 그는 “이러한 공기 패턴은 작고 수명이 짧으며 무작위적이라 기상 모델에 의해 포착되지 않는다”며, “잠재적 에너지 절약을 포함한 이러한 모든 미지의 요소를 항공기의 신뢰할 수 있는 비행 계획에 어떻게 통합할 수 있는가가 우리가 답하려고 하는 질문”이라고 말했다.
공동 연구자인 항공우주 및 기계공학 교수인 아프로자 시린 박사는 자율 활공 자체가 새로운 아이디어는 아니지만, 장거리 비행을 하는 무인 항공기에 잠재적으로 적용된다면 이는 획기적인 발전이며, 천연 에너지원인 바람을 사용하여 상당한 에너지 절감을 가져올 수 있다고 설명했다. 시린 박사는 “ 떠오르는 공기 위를 미끄러지는 새들처럼 자율 활공은 무인 항공기가 바람으로부터 최대 활공 에너지를 추출하여 기내 전력 사용을 줄이고 비행 범위를 확장할 수 있게 해준다”고 강조했다.
앨버트로스 프로젝트에는 미시시피 주립대학교와 엠브리-리들 항공대학교의 연구원들도 참여하고 있다. 프로젝트명인 ‘앨버트로스’는 주로 남극해와 북태평양 근처에서 발견되는 큰 바닷새의 이름을 따서 명명됐다. 버드 교수는 “앨버트로스는 날개를 펄럭이는 데 서투르다”며 “따라서 다른 날 수 있는 방법을 찾아야 한다”고 말했다.
ksjang@irobotnews.com