※ 아래 글은 정보통신기술진흥센터(IITP)가 발간하는 주간기술동향 1861호(2018. 8. 29. 발행)에 기고한 원고입니다.


▶ IITP에서 PDF 포맷으로 퍼블리싱한 파일을 첨부합니다. 가독성이 좋으니 참고하시기 바랍니다.

에어버스, 태양광 무인항공기 26일 연속 비행 신기록.pdf



에어버스(Airbus)8월 초 자사의 태양광 무인 항공기 제퍼S(Zephyr S')'의 양산 1호기가 첫 시험 비행에 성공했다고 발표


이 무인항공기는 711일 미국 애리조나주를 이륙해 2523시간 57분 동안 비행했는데, 이는 지금까지 항공기의 비행시간으로는 세계 신기록임


에어버스에 따르면 이전 세계 최장 비행시간 기록은 제퍼의 프로토타입이 달성한 약 14일간 연속 비행인데, 이번 제퍼S의 기록은 약 두 배 가량 더 긴 것


<자료> New Atlas

[그림 1] 태양광 무인항공기 제퍼S


제퍼S는 날개폭 25m, 무게 75kg으로 일반 항공기의 운항 고도나 구름보다 높은 70,000 피트(21.3km) 상공의 성층권을 비행하며 태양광으로만 비행을 하였음


이 고도에서 비행 가능한 항공기는 거의 없어, 민간 항공기로는 2003년에 마지막 비행을 마친 초음속 여객기 콩코드가 유일하며, 군용기 중에는 록히드마틴이 개발한 고도 정찰기 ‘U-2’‘SR-71 블랙버드만 비행이 가능


제퍼S는 통신, 정찰, 감시 등 다양한 분야에 활용할 수 있는 소위 고고도 유사 위성(HAPS, High Altitude Pseudo-Satellite)'으로 인공위성과 유인 항공기 사이에 위치함



고고도 유사 위성인 태양광 무인항공기는 제작 및 발사 비용이 엄청난 인공위성의 기능을 일부 대신할 수 있어, 각국 우주항공연구기관과 민간 기업들이 일찍부터 개발해 왔음


에어버스의 이번 태양광 드론 비행 역시 영국 국방부가 지원했는데, 영국 국방부는 무인 태양광 항공기의 혁신성과 다양한 창조적 파괴를 가져올 수 있는 잠재력을 높이 평가하고 있다며, 이런 잠재력이 이번 비행기록으로 드러났다고 논평하였음


영국 국방부는 이미 제퍼S의 상용 모델 3대를 주문했다고 하며, 에어버스는 보다 오래 비행하고 다양한 기능을 제공하는 상위 모델 제퍼 T’의 개발에 돌입했다고 함


제퍼S는 관측, 감시, 통신 등의 목적으로 민수와 군수 모두에 이용되며, 산불이나 기름 유출 등 재해의 확산을 감시하고 관리하는 데도 탁월한 능력을 발휘할 것으로 기대됨


또한 전세계적으로 급변하는 환경 지형을 지속적으로 모니터링하고, 통신 인프라가 제대로 갖춰지지 못한 지역에 통신 수단을 제공하는 용도로도 이용도 예상됨


태양광만을 동력으로 하는 항공기 개발 프로젝트로는 태양광만으로 세계 일주를 하겠다는 목표 하에 23일간의 유인 비행에 달성한 스위스 기업 ABB솔라 임펄스(Solar Impulse, Si) 2'가 널리 알려져 있음


한편 스위스의 에코 탐험가인 라파엘 돔얀은 태양광만을 에너지원으로 성층권에 도달하는 최초의 유인 비행기 프로젝트 솔라 스트라토스(Solar Stratos)'를 진행 중임


<자료> Solar Stratos

[그림 2] 솔라 스트라토스 개념도


태양광 무인 항공기 개발 프로젝트로는 구글과 페이스북도 진행 중인데, 페이스북은 20167월에 90분가량의 시험 비행을 성공시킨 바 있으며, 구글과 페이스북 등은 모두 저개발 국가의 새로운 통신망으로 무인 항공기를 이용한다는 계획을 세우고 있음


에어버스의 이번 성과에도 불구, 무인 태양광 비행기의 개발은 쉽지 않은 측면이 있는데, 특히 태양광 집진에 필요한 수많은 전지판이 야기하는 안전문제가 최대 과제라고 함


비행에 성공한 유인 태양광 비행기 솔라 임펄스2의 경우 날개길이가 72m인데, 이는 보잉이나 에어버스의 대형 항공기와 비슷한 수준의 날개 크기임


하지만 솔라 임펄스2의 무게는 2kg대로 아주 가벼운 편인데, 그럼에도 비정상적으로 넓은 날개가 필요한 것은 약 17천개 이상의 태양전지를 부착할 공간이 필요하기 때문


즉 거대한 날개와 에너지 소비 최소화를 위한 경량화가 태양광 무인항공기의 특징인데, 경량화를 추진할 경우 내구성에 문제가 생겨 안전문제가 발생하게 되는 것임


실제로 NASA는 무인 태양광 비행기 '헬리오스(Helios)' 프로젝트를 추진했으나, 경량화에 따른 내구성 문제로 헬리오스가 추락했고, 고고도에서 추락이 마치 운석과 같은 파괴력으로 피해를 입힐 우려가 있음이 드러나자 개발을 포기한 바 있음


<자료> NASA

[그림 3] 추락한 NASA의 무인 태양광 비행기 헬리오스

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