곤충•새 닮은 로봇 드론, 군사 작전에 동원되나

중국, 무장애 정찰 및 침투 장점 활용

 

 

5년 전 한 중국드론대회 전시회에서 중국 난징항공우주대학이 새 모양의 바이오 드론 '독수리'를 전시해 큰 관심을 모은 이래 대륙의 많은 대학과 조직이 새와 곤충을 닮은 드론 개발에 나서고 있다. 대다수 목표는 군용 접목이다. 난징항공우주대학에 이어 베이징항공우주대학, 시베이공업대학 등이 이미 마이크로 곤충 드론과 소형 새 드론 연구개발에 성공했다.

 

이러한 드론이 전쟁터에 적용될 경우 마치 새처럼 전투 구역에서 CCTV처럼 적을 정찰하고 화력 공격까지 가능할 것이란 예측이다. 그 누구도 이 드론의 정체를 생물체와 식별해내기 어려울 것이란 판단이 대세를 이루고 있다.

 

이같은 드론의 1순위 목표지는 전쟁터다. 중국 학계에서 퍼덕이는 날개를 가진 드론의 의미를 담아 '푸이 드론'이라고 불린다. 새의 날개가 상하 운동을 하는 원리를 모방해 상하 방향의 비행체로서 동력을 얻는 드론이다. 이러한 새 모양의 드론은 4가지 운동 모드 순으로 움직인다.

 

첫 단계는 아래쪽으로 향하는 모드다. 날개의 방향을 최고점에서 아랫쪽 최저점으로 향하게 하는 방식으로 날개가 펼쳐진다. 두번째 운동은 접히는 모드다. 날개가 최저점에서 접힐 수 있으며 펼쳐지는 한계점이 감소한다. 세번째 단계는 위로 향해 날아오르는 것이며 날개가 접힌 이후에 모양을 유지하면서 최저점에서 오르기 시작한다. 이어 네번째는 펼쳐진 상태에서 나는 단계로 최고점에서 신속하게 펼쳐지는데 지속 시간이 비교적 짧다.

 

이러한 비행체의 경우 날개가 유연하게 움직이는 반면 강성이 높지는 않은 것으로 알려졌다. 이에 중국 과학자들은 생물 형태를 모방해 유연함을 가지면서도 강성을 결합한 날개 개발에 진력하고 있다. 이러한 날개 달린 드론이 화력을 갖추게 함으로써 일종의 '바이오 푸이 드론'을 만들어내기 위한 작업이다.

 

 

 

 

 

곤충 모양의 드론, 독수리 모양의 드론, 잠자리 모양의 드론 등은 각각 작동 원리와 날개 설계에 차이점이 있는 것으로 알려졌다.

 

곤충 모양의 드론의 경우 곤충의 나는 법을 모방한다. 곤충은 새와 달리 상하운동 이외에 제3 방향으로의 운동을 동시에 진행한다. 예컨대 상하로 움직이면서 전후 운동을 하고 날개 방향을 통해 회전을 한다. 이러한 3가지 운동은 8가지 기본 모양을 갖는다. 중국 과학자들이 설계한 일종의 '5축5경첩' 기구가 이런 3D 운동을 완성했으며 다양한 실험을 통해 이미 이론과 현장에서 상당 부분 기초를 다진 상태다.

 

독수리 모양의 드론의 경우 중국 과학자들은 기존 드론의 운동원리 혹은 비행체의 원리와 완전히 다르다는 점을 발견했다. 일종의 '사이드 슬라이드' 동력을 통해 날개 운동을 보조하는데 대형 새의 경우 좌우 날개가 만들어내는 서로 다른 공기의 운동 원리를 모방하는 접목이 이뤄지고 있다.

 

최근 대다수 새 모양 드론이 이러한 사이드 슬라이드 동력을 통해 상하 운동력과 추진력을 탑재하고 있으며 컨트롤 난도가 다소 높다. 이를 위해 중국 난징의 한 과학자가 날면서 축 전환이 가능한 독자적인 설계를 내놔 화제를 모으기도 했다. 이러한 설계는 축 전환을 하면서 효과가 좋아 중국에서 수상 경력도 보유하고 있다.

 

 

 

 

 

잠자리 모양의 드론은 비교적 특수한 임무를 띄게 된다. 많은 곤충은 주로 양쪽 날개를 향해 나는데 빠르게 날아 오르고 평행하게 앞으로 날면서 장시간 멈춰있을 수 있다. 심지어 장시간 동안 날개를 조금씩만 움직이면서 자세를 유지할 수 있어 중국에서는 이 원리를 적용한 드론 날개를 설계하고 있다. 이 설계 역시 상당한 실험을 통해 안정화를 이뤘다.

 

이러한 '마이크로 드론'의 경우 진동 빈도가 높아 비행체 설계가 복잡하며 더 민첩한 비행을 요한다. 이에 특수한 재료를 이용해 진동을 구현하기 위한 설계 노력이 이어지고 있다. 나노미터 단위의 기술을 접목하기 위한 재료 연구가 한창이다.

 

결과적으로 이같은 드론은 부피는 작으면서 무게는 가볍고 은신성이 좋아 군용 애플리케이션 가치가 높은 것으로 평가받고 있다. 공격 장비의 구애 없이 정찰이 가능할뿐 아니라 간섭없이 특정 설비를 공격할 수 있고, 직접적으로 생존 공간 등에 침투할 수 있다.