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[일상 속 과학이야기] -장난감이 된 군사기술 '무인항공기'

2017-03-21기사 편집 2017-03-21 10:48:07

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방송장비에서부터 아이들이 가지고 노는 장난감에 이르기까지 아주 넓은 영역에서 사용 되는 '드론'이란 아이템을 다 알고 있을 것이다. 드론은 무선전파로 조정이 가능한 무인 항공기다.

최초의 무인항공기는 2000년대 초반부터 군사적으로 개발됐다. '드론'이란 원래 벌이 내는 웅웅거리는 소리란 뜻인데 작은 항공기가 소리를 내며 날아다니는 모습에서 착안하여 이러한 이름을 붙였다고 알려져 있다. 초반에는 공군의 미사일 폭격 연습 대상으로 사용되다 그 활용도가 점차 늘어나 정찰기와 공격기로도 사용되기 시작한 드론은 조종사가 탑승하지 않고도 적군을 파악하고 공격할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 2000년대 중반부터 미 공군이 드론을 군사적으로 적극 활용했고 많은 언론들은 이를 '드론전쟁'이라 부르곤 했다. 이 때 사용되던 초창기의 드론은 무인 항공기라는 단어처럼 비행기에 가까운 형태를 가지고 있었다. 하지만 군사적 목적에서 벗어나 더 다양한 곳에서 드론이 활용되기 시작하고 많은 사람들이 관심을 가지고 취미 활동으로 드론을 날리기 시작하면서 드론은 다시 한 번 다양한 형태로 모습을 바꿀 수 있었다.

지금의 드론은 지도제작에 필요한 항공사진을 촬영할 때 사용하기도 하고 넓은 밭이나 논에 비료와 농약을 살포할 때도 사용하고 일부 회사에서는 물건을 배달하는데 사용하고 있다.

우리가 '드론'하면 떠올리는 가장 대표적인 모습은 사실 4개의 프로펠러를 가지고 있는 조그마한 비행체일 것이다. 드론에 사용되는 프로펠러는 정확하게는 '로터'라고 불러야 한다. 사실 프로펠러나 로터는 전부 유체를 밀어낼 때 생성되는 반발력을 이용한 회전식 날개를 말하고 있지만 프로펠러는 추진력을 발생시키는데 사용하는 회전식 날개를 나타내는 단어고 로터는 추진력과 비행체를 띠우는 양력을 동시에 발생시키는 회전식 날개를 지칭하는 단어이기 때문이다. 예를 들어 4개의 회전식 날개가 달려있는 드론을 '쿼드로터'라 부르는 이유가 여기에 있다. 프로펠러와 로터를 좀 더 쉽게 예를 들자면 비행기와 헬기의 차이라고 볼 수 있다. 프로펠러식 비행기는 프로펠러가 추진력을 얻고 날개가 양력을 발생시키는 구조로 되어있다. 즉 비행기를 앞으로 이동시키는 장치와 비행기를 하늘에 띄우는 장치가 구분되어 있는 것이다. 하지만 헬기는 로터가 회전하며 양력과 추진력을 동시에 얻을 수 있다. 즉 비행기를 앞으로 이동시키는 장치와 하늘에 띄우는 장치가 동일한 경우인 것이다. 그렇다면 회전식 날개를 가지고 어떻게 자유롭게 비행기를 움직일 수 있을까? 보통 짝수의 로터를 가지고 있는 드론은 마주보는 로터가 같은 방향으로 회전하고 있고 다른 두 로터는 반대방향으로 회전하고 있다. 로터가 회전하면서 발생하는 힘을 기체에 서로 반대방향으로 작용시켜 공중에서 비행기가 회전하지 않게 안정성을 맞춰주는 것이다. 그 후 로터의 회전 속력을 조절하여 기체의 방향을 조절하면 된다. 전방으로 가고 싶다면 앞쪽에 있는 로터 2개의 회전 속력을 낮추어 기체를 전방으로 기울이면 그쪽으로 기체가 움직이게 되는 것이다.

간단한 원리지만 세상에서 활용할 가치는 무궁무진하게 많이 있다. 앞으로 우리는 더 많은 항공기를 통해 더 많은 삶의 편의를 누리게 될 것이다. 드론을 또 어디에 사용할 수 있을지 더 고민하고 지켜보도록 하자.

-전우람 명진교육 쌤학원 과학팀장





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