[헬로티] 드론의 대명사라고도 할 수 있는 멀티 로터형 헬리콥터를 비롯한 회전날개 무인항공기는 지난 10년의 기술 발전을 배경으로 급속하게 사회에 침투하고 있다. 회전날개 무인항공기는 공중 정지 비행이나 수직 이착륙 등의 고정날개 기체에는 없는 비행 형태를 가지며, 현장에서 편의성이 뛰어나기 때문에 농업, 공중 촬영을 비롯해 측량, 점검, 조사, 경비, 물류 등 다양한 산업 분야에 응용이 기대되고 있다. 현재의 회전날개 무인항공기의 특징을 들면, ‘소형’, ‘전동', '자율', '멀티 로터’ 등의 키워드가 떠오르는데, 이러한 특징은 회전날개 무인항공기의 역사 속에서 처음부터 존재한 것이 아니라 주변 기술의 발전과 함께 서서히 얻게 된 것이다. 이 글에서는 이러한 회전날개 무인항공기의 기술 발전의 역사를 풀어, 현재의 소형 전동 자율 멀티 로터 기체에 이른 과정에 대해 설명한다. 이하에서는 무인항공기 전체 중의 회전날개 항공기의 위치와 그 기술적 특징에 대해 설명한다. 그리고 회전날개 무인항공기의 여명기인 1960년대부터 현재까지를 3개의 시대로 나눠, 각 시대의 회전날개 무인항공기 기술 발전의 역사에 대해 말한다.
[헬로티] 멀티콥터형의 소형 무인항공기(이하 ‘드론’이라고 한다)의 기원은 항공공학이 아니라, 전자공학, 로보틱스, 컴퓨터사이언스 등의 이종 분야에서 탄생했다. 그리고 이미 약 20년 이상이 경과해 기술도 점차 성장기에서 성숙기로 들어서려 하고 있다. 그러한 의미에서 드론의 설계 이론도 확립될 시기가 됐다. 드론은 기존 항공기보다 훨씬 가볍고 더구나 배터리 구동이며, 부품 수는 약 2천개로 노트북 수준으로, 구성하는 주요 부품은 노트북 PC와 거의 공통되어 있다. 그렇기 때문에 하드웨어의 범용화가 촉진되는 것이다. 이 글에서는 드론의 기술 동향에 대해 최신의 화제와 미래 전망을 중심으로 소개한다. 그림 1. 슈라우드가 설치된 드론 드론의 하드웨어 기술 동향 1. 모터·프로펠러·슈라우드 기술 모터와 프로펠러에 관해서는 앞으로 제3자 상공 비행 등 도시 지역의 물류 드론이나 승객용 드론을 염두에 둔다면, 그림 1에 나타낸 프로펠러 가드를 발전시킨 슈라우드 또는 덕트팬이라고 불리는 안전 설계와 소음 저감 설계가 시급하다. 이 경우 고추력·저소음의 최적화 설계에 의한 모터, 프로펠러, 슈라우드의 일체 설계가
[헬로티] ㈜제이텍 공작기계는 공작기계에 탑재하는 기반 기술과 최신 기술을 ‘TAKTICA(탁티카)’로서 체계화해, 2019년 11월에 개최한 프라이빗 쇼에서 소개했다(그림 1). ‘TAKTICA’는 크게 3개의 영역으로 구성된다. 하나는 기반 기술로서 공작기계에 탑재해 진화시켜 온 ‘TAKTICA TECH(탁티카 테크)’, 두 번째는 지능화 기술 ‘TAKTICA SMART(탁티카 스마트)’, 세 번째는 차세대를 위한 고객의 제품을 변혁하는 새로운 기술 ‘TAKTICA BEYOND(탁티카 비욘드)’이다. 그림 1. TAKTICA 이 글에서는 이들 기술을 탑재한 자율형 연삭 시스템을 소개한다(그림 2). 이 시스템은 자동차의 엔진 부품인 캠 샤프트를 대상 워크로 하며, 2대의 연삭반과 워크를 자동 반송하는 로봇 및 자동 계측 스테이션으로 구성되어 있다. 연삭반의 소형·고속·고정도화 이 시스템을 구성하는 2대의 연삭반 중 1대는 캠 샤프트의 캠 로브부를 가공하는 CBN 캠 샤프트 연삭반 GC20S, 또 다른 1대는 저널부를 가공하는
[헬로티] ‘고속 대용량’, ‘고신뢰·저지연’, ‘다수 동시 접속’이 큰 특징인 5G ‘제5세대 이동통신 시스템’이, 차세대 통신 인프라로서 IoT, Big Data, AI의 정보를 다루는 사람과 사물이 연결되는 ‘가시화’가 큰 기술 혁신을 사회에 가져올 것이라고 말들 한다. 제4차 산업혁명이라고 불리는 IoT, 센서 기술의 진화에 의해 자동차의 자동 운전으로 대표되는 사물의 자동화, ‘공장을 연결하는’ 스마트팩토리화가 추진되는 가운데, 공작기계에서도 ‘자동화’, ‘가시화’가 요구되고 그 얻어진 정보로부터 모니터링(항시 감시), 메인티넌스(예방 보전) 등의 가동 관리가 제조의 고도화·복잡화에 필수적이 되고 있다. 또한, 기술 계승자 부족, 생산성 향상 등의 과제를 배경으로 연삭반·반도체 제조장치에도 초정밀·고성능·고기능화로 더욱 진화가 요구된다. 이 글에서는 연삭반의 ‘자동화’, ‘가시화&rsqu
[헬로티] KAIST 전산학부 이흥규 교수팀, ㈜디지탈이노텍과 ‘카이캐치’ 공동 개발 위조되거나 변조된 사진·영상자료를 손쉽게 탐지해내는 고성능 소프트웨어가 국내 연구진에 의해 개발됐다. 이 기술은 논문 발표 수준에만 머물러 있던 사진과 영상자료의 위·변조 탐지기술을 국내 최초로, 세계에서 두 번째로 실용화 단계로 끌어 올렸다고 KAIST는 설명했다. KAIST(총장 신성철)는 전산학부 이흥규 교수 연구팀이 인공신경망을 이용해 디지털 형태의 사진 변형 여부를 광범위하게 탐지하는 실용 소프트웨어 `카이캐치(KAICATCH)'를 개발했다고 3일 밝혔다. 최근 딥페이크(deepfake)를 포함해 각종 위·변조 영상의 등장과 온라인 유통으로 인한 위·변조 탐지기술에 관한 관심이 급속히 증가하고 있다. 그러나 위·변조 여부를 직접 확인할 수 있는 객관적인 분석 도구가 없기 때문에 사실확인 작업이나 정황 판단 등에 의존해 진위를 판단함으로써 주관적 판단 여부의 논란 등 문제가 자주 발생하고 있다. 특히 기존의 디지털사진 포렌식 기술은 개개 변형의 유형에 대응해 개발돼서 변형 유형이 다양
[헬로티] 염료 없이 레이저로 기판 표면의 산화철 높이 조절해 빛의 간섭 제어 표면 흡수율 차이를 이용한 맞춤형 광전자 장치 제작 기반 마련 레이저를 이용해 금속기판에 산화철을 80nm 높이에서 200nm 높이까지 자유자재로 성장, 다양한 구조색을 표현하는 기술이 개발됐다. 한국연구재단(이사장 노정혜)은 홍석준 교수(한양대학교) 연구팀 등 국내 연구진이 레이저를 이용한 산화철 박막의 선택적 성장을 통해 금속 기판 상에 다양한 구조색을 구현했다고 밝혔다. 물체가 지닌 고유색이 아니라 물체의 기하학적 구조에 따른 빛의 회절이나 간섭 등으로 나타나는 구조색은 다양한 색의 염료 없이 구조만으로 다채로운 색을 구현할 수 있어 특히 광전자 분야에서 연구가 활발하다. 표면의 미세한 홈을 만난 빛이 각기 다른 각도로 꺾여 여러 파장의 빛으로 분산되면서 나타나는 CD 뒷면의 무지개색이 구조색의 대표적 예이다. 기존에는 진공에서 물질 표면에 빔이나 가스를 조사하여 증착, 기하학적 미세구조를 형성하거나 미세구조 표면 높이를 조절하는 방식으로 구조색을 구현하려는 시도가 있었다. 하지만 진공에서 진행되는 증착공정은 복잡하고 비용이 많이 드는 단점이 있었다. 그림. 레이저 유도 열수
[헬로티] "그래핀 산업적 응용에 기여" 한국연구재단은 아주대 이재현 교수·목포대 손석균 교수·삼성디스플레이 조성호 상무 공동 연구팀이 흑연에서 그래핀을 결점 없이 떼어내는 박리법을 개발했다고 1일 밝혔다. 그래핀은 흑연의 한 층에서 떼어낸 벌집 모양의 2차원 물질이다. 전기·화학적 특성이 우수해 반도체 분야 '꿈의 신소재'로 불린다. 기존에는 테이프로 흑연의 표면에서 그래핀을 기계적으로 떼어내는 박리법이 주로 쓰이지만, 그래핀의 두께가 수 ㎚(나노미터·100만분의 1㎜) 수준으로 얇아 층수와 면적을 제어하기 어렵다. 흑연과의 결합력이 큰 팔라듐과 니켈 등으로 표면을 코팅하고 테이프를 떼어내면 생각했던 것보다 균열이 커져 그래핀이 너무 두꺼워지게 된다. 연구팀은 테이프로 떼어낼 때 생기는 균열의 크기와 방향을 원자 수준에서 제어해 원하는 면적과 층수의 그래핀을 얻는 데 성공했다. 그래핀 층 간 결합력과 비슷한 수준의 금(Au)으로 흑연 표면을 코팅한 뒤 테이프로 떼어내면 균열이 수직 방향이 아닌 수평 방향으로 생겨 단층의 그래핀만 분리해낼 수 있다. 그림. 흑연에서 그래핀을 박리하는 방법 모식도 (출처: 연합
[헬로티] 그래핀과 질화붕소 경계에서 청색 발광 최초 발견 그림. 그래핀과 질화붕소 계면의 발광 현상을 이용한 유연 발광소자. 노란색 점선안에 그래핀 기반 물질이 있다. (출처: 연합뉴스) 금속 도체 성질을 갖는 그래핀이 반도체 입자인 퀀텀닷처럼 디스플레이 소자의 광원으로 쓰일 수 있다는 사실이 울산과학기술원(UNIST) 연구팀에 의해 입증됐다. 울산과기원은 화학과 신현석 교수팀이 그래핀과 '화이트 그래핀'으로 불리는 육방정계 질화붕소 경계면에서 청색 발광 현상을 최초로 발견했다고 지난 28일 밝혔다. 또 '그래핀 퀀텀닷'을 이용한 유연 발광 소자 제작에도 성공했다. 그래핀은 탄소 원자가 육각형 모양으로 이어진 얇은 막으로, 강하고 유연할 뿐만 아니라 열·전기 전도도까지 높아 꿈의 물질로 불린다. 다양한 산업 분야에서 그래핀 연구가 활발하지만, 색상을 구현하는 디스플레이 소자의 발광 물질로 연구된 적은 드물다. 그래핀은 '에너지띠 틈'(energy bandgap)이 없다는 독특한 물리적 특성을 보이는데, 에너지띠 틈 크기가 물질이 내는 빛 색깔을 결정하기 때문이다. 연구팀은 그래핀과 육방정계 질화붕소 계면에서 푸른빛이 나오는 현상을 발견하고, 이
[헬로티] ‘하이브리드 전기추진 무인항공기’ 탑재용 ‘축방향 자속 영구자석 발전기 및 전동기’ 개발 코로나19 사태 이후 비대면 서비스의 중요성이 강조되며 물류 현장의 스마트화가 진행되는 가운데, 미래형 배송 시스템이라고 불리는 ‘드론 택배’ 상용화를 앞당길 발전기 및 전동기 핵심기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다. 과학기술정보통신부 국가과학기술연구회 산하 전기전문 연구기관인 한국전기연구원(KERI, 원장 최규하) 전동력연구센터 이지영 박사팀이 한국전기연구원 자체 연구비 및 중소벤처기업부의 중소기업 기술개발 사업을 통해 ‘하이브리드 전기추진 무인항공기’에 탑재되는 ‘축방향 자속 영구자석 발전기 및 전동기’를 순수 국내기술로 최초 개발했다. 택배용 드론이나 플라잉카와 같은 무인 항공기는 사람들이 많은 도심 위를 날아 다녀야 하기 때문에 소음이 많은 기존의 엔진 구동 방식을 적용하기가 어렵다. 반면 배터리 중심의 순수 전기추진 무인항공기는 조용하지만, 현재 기술로는 비행시간이 30분 내외로 매우 짧다. 따라서 엔진과 전기추진을 모두 활용하는 ‘하
[헬로티] 충남대 연구팀, 미세거울 수십만개 제어해 미세 주름 만들어 그림. 공간 광변조기와 편광자를 활용한 광반응 미세주름 형성 개념도(출처: 연합뉴스) 국내 연구진이 지폐 위·변조 방지 등에 활용할 수 있는 미세 주름을 입체 표면 위에 만드는 데 성공했다. 한국연구재단은 충남대 나준희 교수 연구팀이 수십㎝ 대면적 액정성 기판에 크기가 마이크로미터(1천분의 1㎜) 수준이면서, 주름 방향이 0∼90도로 제각각 다른 미세주름을 제작했다고 지난 29일 밝혔다. 기존에는 연성 기판에 한 방향 주름을 만들거나, 평면에만 주름을 만드는 데 그쳤다. 연구팀은 먼저 공간 광변조기의 미세거울 수십만개를 하나씩 제어해 빛을 원하는 패턴대로 반사했다. 이어 편광자로 진동 방향을 조절, 액정성 고분자 표면에 주름 방향이 제각각 다른 복합 패턴을 만들어냈다. 그림. 광반응 미세주름을 활용한 위조방지기술 응용예시 (출처: 연합뉴스) 미세주름 방향이 각각 다를 경우 빛 투과도에 따라 다른 밝기 차이가 생겨, 원하는 특정 이미지를 표현할 수 있다. 이때 만들어지는 패턴은 정보 전달을 위한 식별 태그나 위조 방지 등에 활용할 수 있다. 실제 연구팀은 지폐나 와인병 라
[헬로티] 이온 흡착에 의한 에너지 준위 변화를 이용한 발전원리 규명 물이 높은 곳에서 낮은 곳으로 떨어질 때 낙차를 이용해 전기에너지를 수확하는 수력발전은 친환경적이지만 많은 물이 필요하다. 그 가운데 국내 연구진이 미량의 물방울을 이용하여 발전(發電)하는 기술에 대해 소개하고 그 원리를 알아냈다. 한국연구재단(이사장 노정혜)은 김연상 교수(서울대학교) 연구팀이 물이 다공성 구조에 스며드는 과정에서 발생하는 전기를 수확하는 에너지 하베스팅 원리를 규명했다고 밝혔다. 최근 토양이나 나무의 증산작용 등에서 나타나는 모세관 현상을 이용하여 적은 양의 물로 상당한 전기에너지를 생성하는 에너지 하베스팅 기술이 큰 주목을 받고 있다. 하지만 전기에너지가 생성되는 원리에 대한 정확한 이해가 부족 해 액체-고체 계면에 대한 정확한 이해가 필요한 상황이다. 연구팀은 표면특성이 잘 알려진 산화구리 나노선이 배열된 다공성 필름형 소자를 만들었다. 여기에 물방울을 떨어뜨려 필름의 젖은 부분과 마른 부분 각각에 놓인 나노선의 전하 에너지 준위 차이에 의해 전기를 발생시킬 수 있음을 보여주었다. 특히, 반도체 특성이 잘 알려진 산화구리 나노선이 모세관 현상에 의해 물이 스며들 때
[헬로티] 한국해양과학기술원 부설 선박해양플랜트연구소가 미네랄 염의 분리 및 이를 이용한 미네랄음료의 제조방법을 개발했다. 이 기술은 해수, 해양심층수 또는 해수 농축수를 전기분해하여 생성되는 알카리수에서 pH을 조정하여 마그네슘염과 칼슘염 침전물을 생성하여 농축 분리하여 천연미네랄 식품 원료 및 먹는 해양심층수의 미네랄 첨가 원료의 제조 방법에 관한 것이다. 즉, 해수 또는 해양심층수를 전처리 한 후 1차로 역삼투막(RO)에 통과시켜 농축수와 투과수를 제조하는 단계, 상기 농축수를 전기분해하여 산성수와 알칼리수를 제조하는 단계, 상기 알칼리수 제조 시에 전류량을 조절하여 수소이온농도(pH) 10 에서 13사이의 알카리 수를 생산하는 단계, 상기 수소이온농도 10 에서 13사이의 알칼리수를 생산하여 침전조에서 pH별로 칼슘염, 마그네슘염을 생산하여 침전 분리하는 단계, 상기 분리된 칼슘염과 마그네슘염을 혼합하여 탈염수에 용해시켜 고경도 미네랄음료 및 마그네슘 : 칼슘의 미네랄 함량이 조정된 미네랄음료의 제조 방법에 관한 것이다. ◆ 왜 이 기술이 필요한가? 기존 해수 중 미네랄추출 분리 방법은 해수(심층수)를 증발 농축하여 용해도의 차이를 이용하여 칼슘염과
[헬로티] 포항공과대학교 산학협력단과 한국화학연구원가 전기 절연성 코팅제, 나노유체 및 플라스틱 대체제로의 응용을 개발했다. 이 기술은 나노키틴-나노키토산 복합체, 이를 포함하는 네트워크 구조체 및 이들의 제조방법에 관한 것으로, 작용기 및 아세틸기가 각각 1이상 결합된 나노키틴나노키토산 복합체를 제공하는 기술이다. ◆ 왜 이 기술이 필요한가? 키틴과 키토산은 생물학적으로 상용성이 좋으며, 생분해성이고 독성이 없는 폴리머임. 키틴과 키토산의 특성은 상처 치료, 나노생체공학 분야, 암 치료제를 암세포까지 수송하는 전달용 소재 및 조직공학과 같은 생의학에 응용가능성이 높다. 다만, 키틴과 키토산은 표면 상의 친수성 작용기 때문에, 친수성 용매에서만 용해되어 용매 선택성에 제한이 있고, 수백㎛의 길이의 섬유 형태로 제조되고 있어 크기에 따른 적용 분야에 제한이 있음. 따라서, 소수성 용매에도 용해가 되어 용매 선택의 제한이 있던 문제를 해결하고, 나노미터 단위의 크기로도 제조하여 적용 분야를 넓힐 수 있는 키틴과 키토산에 대한 연구가 필요한 실정이다. ◆ 기술의 차별화 요소는? 이번 개발된 기술이 기존 기술 대비 개선점은 나노키틴-나노키토산 복합체는 용매의 선택성
[헬로티] 한국해양과학기술원 부설 선박해양플랜트연구소가 중소형 천연가스전 개발시 30% 이상 공급망 구성비용 절감이 가능한 NGH Tank Container 기술을 개발했다. 이 기술은 천연가스 하이드레이트(natural gas hydrate)를 운송하기 위한 천연가스 하이드레이트 탱크 컨테이너(natural gas hydrate tank container) 적재시스템에 관한 이다. 이 기술에 따르면, 선박을 이용하여 대량으로 천연가스 하이드레이트를 장거리 운송하기 위해 증발가스(BOG)의 발생량을 최소화하고 탱크 컨테이너 내부의 평형 조건을 유지하기 위한 냉동기(refrigerator)에 전력선을 연결하는 작업과 증발가스를 배출하기 위한 배관의 연결작업을 일일이 수작업으로 연결해야 하는 번거로움이 있었던 종래의 천연가스 하이드레이트 탱크 컨테이너를 이용한 운송방법의 문제점들을 해결하기 위해, 각각의 천연가스 하이드레이트 탱크 컨테이너를 적재함과 동시에 전력선의 연결 및 배관의 연결이 자동으로 함께 이루어질 수 있도록 구성되는 전력선 및 증발가스 배관 연결의 자동화가 가능한 천연가스 하이드레이트 탱크 컨테이너 적재시스템이 제공된다. ◆ 왜 이 기술이 필요한가
[헬로티] 한국해양과학기술원 부설 선박해양플랜트연구소는 해양기자재 내식/방오 성능향상을 위한 금속산화물 기반 표면제어기술을 개발했다. 이 기술은 해양기자재의 성능향상을 위한 알루미늄 기재의 표면 처리 방법에 관한 것다. ◆ 기술의 필요성 방청제는 막기제의 물리적 강도에 의한 금속 기재 표면의 물리적 보호 효과와 방첨첨가제의 흡착, 가용화, 중화, 분산 또는 수치환 등의 계면화학적 작용에 의해 산소 또는 물 등의 부식성 물질이 금속 기재의 표면에 접촉하는 것을 방지하기 위한 화학적 보호효과를 위해 금속 기재의 표면에 코팅되어 코팅층을 형성한다. 하지만, 이 코팅층은 시간이 지남에 따라 소실되어 기재 표면에 부식이 발생되므로, 반복해서 방청제 등을 도장하여 금속 기재의 표면에 코팅층을 형성시켜야 한다. 특히 심해 해양 기자재 제조에 널리 사용되고 있는 알루미늄 및 알루미늄 합금을 포함하는 금속 기재의 표면에 방청제를 코팅한 경우, 알루미늄 기재와 방청제의 결합력이 떨어져 알루미늄 기재의 표면에 형성된 방청제 코팅층이 쉽게 소실되어 내식성이 떨어진다는 문제점이 있다. 그림. 본 기술에 따라 아노다이징 처리된 알루미늄 기재의 표면에 오일형 방청제 , 용제 희석형 방
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