러트거스 대학교에서 개발된 네이에이터(Naviator)- 물속을 유영하고 공중을 나는 드론
러트거스 대학교에서 개발된 네이에이터(Naviator)- 물속을 유영하고 공중을 나는 드론
  • 금민호 기자
  • 승인 2019.12.24 12:01
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드론을 기술이 만들어 낸 성가신 물건으로 생각하는 것이 비합리적이지는 않다. 현대 디지털 생태계는 주기적으로 기존의 프라이버시 개념을 침해하고 있으며 제한된 주의력을 자극한다. 사람들의 머리 위를 맴돌고 있는 드론 군단은 침입과 방해 행위의 물리적 상징처럼 여겨지고 있다. 그러나 드론을 몰아낼 필요까지는 없다. 드론은 아직 실용성을 가지고 있고 산업을 변화시킬 수 있는 가능성을 가지고 있다.

확대되는 시장

소비자 시장에서 드론의 매력은 분명하게 나타난다. 드론은 흥미로운 각도로 영상을 포착할 수 있고 자신의 기록에 집착하는 사람들의 허영심도 채워줄 수 있다. 그리고 드론은 소방, 농업, 건설, 배송, 보험 청구 등과 관련된 정부와 민간의 활용처를 가지고 있다. 골드만삭스 연구소의 발표에 의하면 드론 산업은 2016년에서 2020년 사이에 1,000억 달러의 시장 확장 기회를 가지고 있다.

이번에 러트거스 대학교(Rutgers University)에서 새로 만든 드론은 바다와 하늘을 모두 탐사할 수 있는 기능을 가지고 있어 이를 응용할 수 있는 분야가 한층 넓어졌다.

네비에이터(Naviator) 소개

러트거스 대학교에서 개발된 네비에이터라는 드론은 부분적으로 잠수함이고 부분적으로는 항공기이다. 네비에이터는 물 속에 들어가 탐사활동을 벌인 후 이륙하여 공중을 날 수 있다. 이미 수중 드론이 존재하기는 하지만 네비에이터의 이러한 변신 능력이 눈길을 끌고 있다.

미 해군 연구소는 이 프로젝트를 일부 지원했다. 네비에이터의 군사적 응용가치는 분명하다. 공중/수중 드론은 물속이나 공중에서 적의 지형과 위협을 신속하게 평가하고 탐지를 피할 수 있다. 산업계에서는 하나의 드론으로 다양한 자산을 신속하게 평가할 수 있다. 그리고 분명히 소비자들에게도 매력이 있다. 네비에이터는 조만간 교외의 수영장 주변에서 붕붕거리는 소리를 내게 된다.

이 프로젝트는 러트거스 대학교 기계항공공학부 응용유체연구실의 프란시스코 하비에르 디에즈(Francisco Javier Diez) 교수가 주관했다. 디에즈 교수는 인터뷰를 통해 수색 구조협회에서 네비에이터에 대해 깊은 관심을 표했다고 말했다. 연구진은 석유 가스 산업계와도 진전된 논의를 하고 있다. 네비에이터는 석유 플랫폼이나 시추선에 배치되어 수중 임무를 수행하고 돌아와 보고할 수 있다.

네비에이터는 또한 교량 검사를 실시하여 취약점을 확인할 수 있다. 미국의 노후화된 교통 인프라는 적절한 수리와 개보수가 필요하며 그렇지 않을 경우 사고를 유발할 수 있기 때문에 이러한 기능은 매우 중요하다. 네비에이터가 이러한 교량검사의 표준을 충족할 수 있다면 복잡한 업무를 줄이고 안전성을 높일 수 있다. 스쿠버 다이버들이 수행하는 선체 검사에도 항상 사고의 위험이 있으며 네비에이터는 이러한 위험을 감수할 수 있다.

그러나 네비에이터에도 단점이 있다. 디에즈 교수는 물속 시야의 적정성에 관해 현재의 모델은 동북부의 흐린 물보다는 플로리다 주의 맑은 물에서 더 나은 성능을 발휘한다고 말했다. 이를 보완하기 위해 음향 이미지 장치를 추가할 수 있지만 드론의 무게를 증가시킨다.

바다에서 공중으로 다시 바다로 운행하는 드론

디에즈 교수는 네비에이터는 제대로 작동되지 않았던 한 학생의 프로젝트에서 시작되어 수중 엔지니어링 개선 작업을 받았다고 말했다. 처음에는 물 밖으로 드론을 끌어낼 수 있는 팽창식 링을 설치했지만 이 방법은 잔잔한 물에서만 작동되었다. 작은 수영장에서는 작동되었지만 현장 시험을 통과할 수는 없었다.

디에즈 교수는 가장 어려웠던 점은 하나의 환경에서 다른 환경으로 전환하는 것이라고 말했다. 부표와 같은 방식은 드론을 물 표면으로 떠오르게는 할 수 있었지만 프로펠러가 물에 닫는 것을 막아야 했다. 디에즈 교수는 ‘프로펠러가 물에 닿으면 다시 원점으로 돌아가거나 나쁜 경우 통제력을 상실하게 된다’고 말했다. 연구진은 부력 시스템을 포기하고 프로펠러 추진 시스템을 다시 생각하게 되었다.

4개의 프로펠러가 위에 있는 시스템 대신 4개의 프로펠러는 위에 있고 또 다른 4개는 아래에 있다. 이러한 시스템은 매우 안정적이고 수중과 공중을 전환할 수 있게 되었다. 다중 프로펠러 시스템은 드론을 물 밖으로 밀어낸다. 일단 물 위로 올라오면 아래쪽 네 개의 프로펠러는 작동을 멈추고 위의 네 개의 프로펠러가 물 위에서 드론을 이륙시킨다.

디에즈 교수는 ‘네비에이터는 언제나 나쁜 상황에 빠지지 않도록 수중, 공중 전환에 도움을 주는 두 세트의 프로펠러를 가지고 있다. 매우 간단하지만 이것이 차이점을 만들었다’고 설명했다. 현재 연구진은 유용성을 높이기 위해 탑재 무게와 배터리 용량을 늘리고자 한다. 그러나 이렇게 되면 드론 자체가 더 커지게 된다. 개발이 계속되면 더 많은 센서를 추가하고 비행체의 견고함과 작동의 용이성을 높이고 통신 시스템과 속도를 개선하려고 한다. 위의 영상에서 보이는 프로토타입은 통신을 위해 케이블을 사용하고 있다.

보안과 관련된 사항

드론에는 어두운 측면이 존재한다. 테러리스트들은 드론에 폭탄과 수류탄을 설치하고 있다. 미연방수사국(FBI) 국장인 크리스토퍼 레이(Christopher Wray)는 미국 내에 무인항공기에 의한 공격 위험이 증가하고 있다고 말했다. 드론은 또한 밀수품을 교도소 내로 밀반입하는데 사용될 수도 있다. 드론 기술의 발달이 자동화된 무기 또는 원격조정이 가능한 드론 선단의 군비 경쟁으로 이어질 우려도 있다.

호주의 드론 보안 선도기업인 드론실드(DroneShield)의 CEO인 올래그 보닉(Oleg Vornik)은 그의 회사에서는 소비자용과 상업용 드론을 감지하고 무력화시킬 수 있는 기술을 만들고 있다고 말했다. 탐재능력은 5km에 달하며 2km 이내의 드론을 격퇴시킬 수 있다. 격퇴방법은 드론과 조종자 사이의 무선을 교란하는 방법을 사용한다. 드론실드는 2018 평창 동계올림픽 조직위원회로부터 회사의 드론감지시스템이 평창 동계올림픽에서 성공적으로 작동했다는 정식 확인서를 받았다.

보닉은 ‘드론은 2.4ghz, 5.8ghz, 433mhz, 915mhz 주파수를 이용한다. 우리는 이 모든 주파수를 타겟으로 한다’고 말했다. 그는 수중 드론 기술도 항공드론 기술이 발전한 것과 같은 방법으로 발전하게 될 것이며 긍정적인 용도와 더불어 범죄 용도로도 사용될 것이라고 덧붙였다.


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