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3D프린터+ 연료전지의 합작 드론?

미래형 드론으로 될 수 있는 이유

등록일 2020년02월07일 14시19분 트위터로 보내기 싸이월드 공감 네이버 밴드 공유

드론의 평균 비행은 약 30여 분의 짧은 비행시간이 드론의 큰 단점으로 꼽히고 있다. 비행시간을 늘리기 위해 부피와 무게를 늘려야 하지만 이럴 경우 휴대성이나 기동성이 떨어지기 마련이다. 

이와 같은 단점을 보완하려고 국내외 기업들은 비행시간을 늘리려고 다각적으로 노력하고 있다. 여기에 수소연료를 사용하여 부피는 커져도 무게는 가볍도록 3D프린터로 제작된 드론을 '미래형 드론'으로 제안했다.

 

연료전지가 필요한 이유

현재 사용중인 산업용 드론과 민수용 드론 대부분은 리튬이온배터리를 사용하고 있다. 한번에 완전충전하여 약 25~30분 동안 비행한다. 이 정도 비행시간은 일반적인 사진이나 영상 촬영을 하는 민수용 드론에는 큰 문제가 없다. 그러나 장시간 방송을 위한 촬영이나 시설 점검, 인명구조 드론에는 여러 개의 배터리를 지녔더라도 단박에 원하는 임무수행을 못하는 경우가 발생하기도 한다. 

 

이같은 문제점을 개선하기 위해 한번 충전으로 더 오래 비행하는 동력이 필요하지만 배터리 기술은 한계가 있다.  개선책으로는 수소전지 드론은 개발중이며, 미래 드론은 수소전지 드론으로 변해야 한다. 고체수소전지 저장 기술이라면 현재 드론 배터리처럼 배터리 교체가 가능하고 동일한 크기에 에너지 밀도가 높아 최대 90분까지 비행시간을 늘릴 수 있다고 한다.

 

3D프린터와 드론의 관계

제조사에서는 최초로 시제품을 만들기 위해 과거 3D프린터는 시간이나 저렴한 가격으로 개발되었다. 그러나 이 기술은 발전하여 3D프린터로 집에서도 결과물을 만들 수 있는 수준에  이르렀다. 이렇게 발전된 3D프린터 기술은 제조뿐 아니라 건설, 음식, 학습, 섬유, 직조, 우주산업까지 뻗어나가고 있으며, 이 기술을 이용하여 가볍고 튼튼한 드론 프레임을 제작할 수 있다.

다양한 기술의 결합된 드론은 크게 중요 기술이 집약된 메인보드 PCB와 프레임, 모터, 프로펠러, 카메라, 배터리 등으로 나눈다.  여기에 가장 큰 무게를 차지하는 것은 배터리와 프레임, PCB나 카메라 순이다. 드론 무게 중 차지하는 프레임은 3D프린터로 드론 프레임을 제작하면 경량 금속으로 제작한 드론에 비해 약 15% 더 가벼운 드론을 제작할 수 있다. 이 드론은 약 3 ~ 5배 더 멀리 비행이 가능하며, 더 많은 페이로드(탑재화물)를 운반할 수 있다.

 

3D프린터와 수소연료전지를 접목한 드론이 미래형 드론으로....!

고체수소전지 저장 기술과 3D프린터로 프레임을 제작한 드론은 영국 런던에 위치한 수소전지개발회사 H2GO Power와 미국 드론 제조사 밸러드 언맨드 시스템(Ballard Unmanned Systems)과 협력하여 개발을 시작하였다.  지난 2019년 8월 말 미국 보스턴에서 비행 테스트를 마쳤다고 한다. H2GO Power는 플러그 앤 플레이 수소전지 저장 장치를 개발하였다. 밸러드 언맨드 시스템은 오랜 시간 수소드론을 개발한 회사로서 빠르고 장거리에 배송을 요하는 약품배달, 장거리 또는 장시간 비행을 위한 방제, 주거지 배송 환경 모니터링 등에 이 솔루션을 광범위하게 활용할 수 있다고 업계는 말한다. 3D프린터 수소전지로 제작된 드론은 제조비용을 크게 줄이고 현재 드론 기술의 단점을 크게 보완하면서 효율성을 극대화할 수 있다고 한다.

 

3D 프린트와 수소전지를 이용하여 제작한 드론의 핵심은 드론 배터리 에너지 밀도를 높이고, 무게를 낮춰 동일한 크기의 드론보다 더 오랜 시간을 날 수 있고 생산 단가를 낮춰, 누구나 접근하기 쉬운 드론을 개발하겠다는 목적이다. 

이와 같은 드론 개발을 위해 회전익이 아닌 고정익 비행기 형태의 드론으로 개발하거나 수소 드론을 개발하고 있다. 이 숙제는 현재 모든 드론 제조사나 개발사가 가진 것으로 '미래형 드론'이라 말하기 어렵지만 이 드론 개발사는 미래형 드론이라고 자칭하고 있다. 3D프린터와 수소전지 드론의 제안은 우리가 생각하는 자율비행이나 인공지능(AI) 시스템이 탑재된 드론으로는 부합되지 않는다. 그러나 자율비행 드론이나 인공지능(AI) 드론의 개발 전에 해결해야 할 문제 중 하나임에는 분명하다.

 

현윤칠 기자 이기자의 다른뉴스
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