우리가 알고 있는 드론학과(Multicopter) 어떤걸까?

보통 '드론'이라고 말하면 그냥 날아다니는 로봇 혹은 날아다니는 작은 기계라고 생각하는 경우가 많은데 엄밀히 말하면 드론이 무엇이냐면 무인기, 그중에서도 UAV(Unmanned Aerial Vehicle) 전체를 통칭하는 용어다. 

드론학과란 드론에 대해서 배우고 또 기계다보니 다루는 방법 및 파손 시 대처 등 드론에 대해 모든 것을 배우는 학과라고 생각하면 된다.

드론이란 이름의 계기를 잠깐 살펴본다면 다음과 같다. 약 1935년쯤에 영국에서 사람이 탑승하는 훈련용 복엽기(두 개의 주 날개가 서로 겹쳐져 있는 고정익기이다) '타이거 모스'(Tiger moth)를 대공사격 훈련용 무인기로 개조하면서 퀸비(Queen Bee, 여왕벌)라는 별명을 붙였다. 현재에서 볼 수 있는 무인기와 비교한다면 상당히 원시적인 수준이나 그 당시 대공사격 훈련용으로는 효과적이었기에 당시 미군에서도 크게 관심 있게 봤었다. 특히 당시 퀸비의 비행을 관람했던 미 해군 계열 인사가 미국에 돌아가서 드론(Drone, 수벌)이라는 프로젝트명으로 무인기 연구를 시작했다. 정작 무인기를 보여주고 시연한 곳은 영국이었으나 이를 이용한 사격 훈련용 표적의 실용화에 먼저 성공한 것은 미 육군이었다. 드론이란 이름이 인상적이었는지 미군 내에서 무인기를 드론이라고 부르게 되었다. 그래서 이때부터 드론이라는 이름으로 무인기가 불리기 시작했다.

 

그럼 멀티콥터의 형태인 드론과 헬리콥터의 차이를 알아보자.

사람이 탈수 있는 대형 헬리콥터는 멀티콥터인 경우가 거의 없는데, 크기가 그 정도로 크면 공기역학적으로 주날개와 꼬리날개 두 부분을 합쳐 2개의 로터면 충분하기 때문이다. 로터는 많으면 많을수록 각각의 효율이 떨어지는 건 기본이거니와 추가되는 만큼 엔진도 추가되어야 하기 때문에 연비는 물론 추후에 수리도 해야 할 곳이 많아지니 정비성에 대한 효율도 크게 떨어진다. 또 배기 및 열 배출/냉각 문제까지 생각하기에 효율성을 봐도 현저히 떨어진다. 그리고 여기에 하늘을 비행하다 보면 로터 간 기류의 간섭으로 인해 더더욱 커지는 비행 소음 문제도 생각 안 할 수가 없다. 그래서 크기가 큰 헬리콥터에는 굳이 로터를 더 많이 달 이유가 없다고 하는 것이다.

반대로 소형 헬리콥터에는 멀티콥터가 많은 이유는 크기가 작기 때문에 안정성이 상대적으로 헬리콥터보다는 떨어지며 로터의 효율을 희생하더라도 개수를 늘려 안정성을 확보하는게 생명을 살리는 부분이나 추후에 효율성을 종합적으로 봐도 좋기 때문이다. 거기다 크기가 작고 가벼우니 무겁고 복잡한 내연기관과 연료 대신에 전동기와 전지(장치)로 날릴 수 있기 때문에 전기 모터와 프로펠러를 여러 개 달아서 날리는 방식으로 발전해 온 것이다. 그리고 크기가 작아서 상대적으로 소음이 덜 시끄럽다는 것도 작게나마 생각이 되었다.

보통 무인기는 크기가 작게 설계되는 경우가 많은데, 무인기를 이용하는 가장 큰 이유가 가성비라는 점 알면 좋다. 왜냐하면 2020년을 기준으로, 아직까진 같은 크기의 새로운 비행기를 만든다고 하면 무인기의 제작 및 정비 비용이 조종사가 탑승해 조종하는 항공기보다 대략 최소 여덟 배에서 최대 열 배까지 더 비싸지는데, 주요 원인이 무인 제어 시스템에 들어갈 소프트웨어와 반도체 때문이다. 안그래도 하늘을 나는 기계가 기체 덩치가 크면 클수록 기류 변화에는 둔감해지더라도 한번 비행하는 자세나 상황이 변화해 버리면 원래의 자세로 오기까지 회복하는 것이 더뎌지기 일쑤라서 풍랑이 심한 망망대해에서 큰 배가 작은 배보다 뒤집어질 위험이 큰 것과 비슷하지만 기체 내 설계를 최대한 완벽하게 해서 이걸 해결한다 쳐도 가성비면에서는 크게 살리지 못하고 있다. 기체 크기와 가성비가 반비례 관계를 형성하기에 오히려 유인기가 훨씬 값싸게 먹히는 그런 상황까지 갈 수도 있다. 

현재 드론은 민간 구역과 군사 영역에서 쓰이고 있다. 두 영역에 대해서 알아보자!

먼저 민간구역에서 사용되는 민간 UAV는 항공 촬영, 측량, 농약 살포, 화물 운송, 공연 등 여러 용도로 활용이 되고 있다.

개인 소비자가 취미용으로 사용하는 경우도 많은데, 이와 관련하여 법도 제정되고 있는 상황이다. 경제성을 고려해 군사 UAV에 비해 크기가 작고 비행거리가 짧은 형태가 많다.

 

군사구역에서 이 분야의 유명한 국가로는 이스라엘이 있다. 실제로 대한민국 국군이 사용하는 RQ-101 무인정찰기보다 국정원에서 운영하는 탐색기가 더 안정적으로 운영되고 있으며 대대급 UAV에 한국의 몇몇의 회사들을 제치고 이스라엘에서 생산된 UAV가 선정된 것을 보면 이스라엘의 기술적 능력이 상당한 것을 알 수 있다. 얼마나 대단하면 걸프전 이후 미군도 이스라엘의 이 기술적 능력을 배워갔으며 지금도 이스라엘산 UAV는 세계적으로 군대의 상당수를 차지할 정도이니 이정도면 이스라엘이 이 분야에서 얼마나 대단한 나라인지 알 수 있다. 이스라엘은 다수의 적대 국가에 포위되어 있으면서 인구수는 주변 국가에 비해 너무 적다. 따라서 얼마 안 되는 군인들의 인명 손실을 그 어느 국가보다도 최소화해야만 하는데, 이 때문에 인명 손실을 원천 차단할 수 있는 무인 병기 기술에 열을 올려 성과를 본 것 같다. 그리고 현재 이스라엘은 보병이 운반하는 휴대용 공격/정찰 드론이나 자폭 드론도 개발하고 있다. 

이렇게 드론이라는 것에 대해 알아봤는데 현재 드론은 전세계적으로 국가 안보나 실생활 내에서 중요하게 쓰이는 기계라고 생각하면 이해하는데 크게 도움이 될 것이다. 

현재도 전쟁 중인 나라들만 생각하면 정말 숭고한 희생과 무분별한 희생자가 발생하고 있어 개인적으로 너무 안타깝고 빨리 종결됐으면 좋겠다.

우리나라도 아직 휴전국임을 잊지 말고 살아가야한다. 

필자는 다음에 다른 학과/학문으로 찾아오겠다!!