[헬로티]
미국의 소형 회전익 무인 항공기 전문기업 드래곤플라이 픽처스(이하 DPI)는 고정 위치에서 호버링이 가능한 새로운 차원의 유선 드론을 개발했다.
20분마다 배터리를 교체해야 하는 배터리 구동식 멀티 로터 드론과 달리 유선 드론은 기지와 연결된 전기 코드를 통해 전력을 공급받는다. 이를 통해 몇 시간, 심지어 며칠 동안 공중에 머무를 수 있다.
▲드래곤플라이 픽처스가 개발한 유선 멀티로터 드론
DPI의 유선 멀티 로터 드론은 선박이나 보트, 트럭, 무인 수상 및 지상 차량 등의 모바일 호스트 플랫폼을 추적하여 기동할 수 있도록 설계되었다.
이 드론은 수직 이착륙 기능을 비롯해 고정익 드론에 비해 여러 이점을 제공한다. 먼저, 활주로나 발사기, 또는 회수장치가 필요하지 않다. 또한 비행선과 달리 격변하는 날씨와 빠르게 변하는 풍속에서도 지속적으로 고정된 위치를 확보할 수 있다.
가장 까다로운 설계 과제 해결
DPI의 군용 및 산업용 등급의 UMAR(Unmanned Multirotor Aerial Relay) 드론은 유선을 통한 지속적인 전력공급을 하기 때문에, 최대 500피트의 고도에서 최대 400시간 이상 무중단 가동 및 운용이 가능하다는 점에서 특히 유용하다.
그러나 이러한 유선 아키텍처는 본질적으로 상당한 설계 상의 과제를 안고 있다. 가장 얇고 가벼운 유선을 사용하여 드론의 이동성과 비행 탑재량을 높이기 위해서는 호스트 선박에서 멀티 로터 드론까지 매우 높은 전압과 낮은 전류로 전원을 공급할 수 있어야만 한다.
8kW ~ 10kW 전력 레벨에서 동작하는 이 UMAR 드론은 매우 강력하고 견고하기 때문에 극심한 해상 폭풍 하에서도 지속적으로 고정 위치를 유지할 수 있다. 그러나 호스트 선박의 위치에 영향을 미치는 극심한 난류와 파도로 인해 문제가 가중될 수 있다.
따라서 드론은 즉각적인 응답시간으로 고도를 유지할 수 있도록 짧은 버스트 또는 긴 버스트를 통해 리프트 및 요(Yaw) 각도로 로터 속도를 가속화할 수 있는 전력 용량과 민첩성이 필요하다.
멀티 로터 드론 내에서는 가능한 최소한의 점유면적과 경량의 프로파일을 통해 고전압 변환을 달성해야 한다. UMAR에 탑재된 8개의 독립 로터는 상호 연결된 정교한 PCB 회로를 필요로 하기 때문에 전력 부품 레이어에서 최대한 공간을 절감하면, 다른 부가가치 부품들을 더 많이 적용할 수 있다.
DPI의 운영 담당 부사장인 조 파웰치크(Joe Pawelczyk)는 “바이코의 전력 모듈을 사용하여 드론에 탑재되는 모든 부품의 무게를 줄임으로써 고도와 대기속도를 높이는 동시에, 필요한 하중을 탑재할 수 있게 되었다”고 밝혔다.
DPI는 까다로운 전력문제를 해결하기 위해 UMAR 내에 바이코의 초고전압(UHV) ‘BCM VIA 로우-프로파일 모듈’을 적용하여 800V에서 50V까지 단 2%의 손실만으로 고효율 변환(98%)을 달성했다. UHV BCM의 소형 풋프린트와 장착 용이성은 뛰어난 전력밀도와 경량의 온보드 시스템을 달성하는데 특히 유용했다.
DPI 기술은 현재 미 해군의 시험 배치 외에도, 여러 정부기관 및 계약업체와 기타 기관들이 평가 작업을 진행하고 있으며, 재난구조 1차 대응수단 및 대규모 지역 모니터링(공공행사, 경기장 보안 등)과 같은 다른 애플리케이션에서도 상당한 가능성을 보여주고 있다.
