구글과 페이스북도 연구하는 고고도 무인기의 비밀, 태양광

요즘 주변에 내일로 기차 여행을 떠난다는 사람이 늘고 있습니다. '너 나이 지났는데 괜찮아?'하고 물으면 문제없다고 하죠? 바로 광복 70주년을 기념하여 8월 31일까지 그간 만 25세 이하였던 내일로 이용연령 제한이 만 28세 이하로 확대된 데다 내일로 티켓 가격까지 50% 할인되었기 때문입니다. 평소 잘 타지 않는 운송수단인 기차를 타고 떠나는 전국 여행이라니~ 듣기만 해도 설렙니다.

기차여행보다 더 설레는 여행이라면 아마 비행기를 타고 떠나는 여행이 아닐까 하는데요, 쉽게 갈 수 없는 제주도나 해외로 나갈 때만 타는 비행기는 가히 여행의 백미라 할 수 있습니다. 공항만 가도 두근두근~ 비행기를 타면 창문 밖으로 보이는 몽글거리는 흰 구름이 정말로 '하늘을 나는 기분'을 줍니다. 

이렇게 보통 우리가 타는 비행기인 민항기는 10km 정도의 고도로 다닌다고 합니다. 이보다 고도를 더 높이면 공기 밀도가 급격히 희박해지고 온도가 떨어져 비행이 어렵다는 사실! 수치로 따지면 보통 운행 고도인 10km에서 4km만 더 높게 올라가도 공기밀도는 53% 낮아지고 온도는 무려 30℃가 떨어진 영하 60℃라니 좀 무시무시하죠?

이렇게 민항기보다 더 높은 고도로 비행한다는 것은 무척 어려운 일인데요, 그러나 고(高)고도를 비행할 수 있다면 실시간으로 교통 상황을 감시하거나 통신 중계를 하는 든 인공위성의 임무를 보완하는 다양한 역할을 할 수 있다는 점에서 놓칠 수 없는 곳이기도 합니다. 그럼 어떻게 고(高)고도에서 날 수 있을까요? 그 비밀은 바로 '태양광 발전'에 있었습니다. 

구름의 위, 고(高)고도에서 태양광 발전은 무척 유용한 기술입니다. 일단 구름이 태양을 가리는 일이 없어 일정한 태양광 발전이 가능하고, 지상으로 내려와 연료를 충전하지 않고 계속 자체적으로 발전이 가능하다는 점에서 무인기를 더 오래 고고도에서 머무를 수 있게 하기 때문입니다. 따라서 미국, 영국 등에서는 고고도에서 비행할 수 있는 '고고도 비행기(무인기)' 개발에 매진 중인데요,

실제로 예전 영국의 퀴네티큐(QineitQ)사의 제퍼(Zephyr)는 2주간 성층권을 날기도 했습니다. 또 미국의 헬리오스(Helios)도 성층권에서 단기 체공을 한 적이 있습니다. 이처럼 전세계가 태양광 발전을 활용한 무인기 개발 경쟁에 한창입니다. 오늘은 태양광 발전을 결합한 무인기 개발에 대해서 세계의 기술이 어느 정도까지 와있는지 확인해볼까요? 

'최첨단'하면 빠질 수 없는 구글(Google) 역시 지난해 '타이탄 에어로스페이스(Titan Aerospace)'사를 인수하고 태양광을 이용한 성층권 비행 무인기를 개발하고 있습니다. 날개 길이가 50m급인 Solara 50과 날개 길이가 60m급인 Solara 60 두 가지 버전의 무인기를 개발 중인데요, 각각 최대 32㎏과 113㎏의 장비를 싣고 5년 동안 고도 20㎞의 성층권을 비행하는 것을 목표로 하고 있습니다. 

한편, 구글에 이어 소셜미디어의 최강자로 군림하는 페이스북(Facebook)도 무인기 개발을 위해 타이탄 에어로스페이스사를 인수하려 했습니다. 하지만 결국 인수가 무산되고 대신 지난해 영국의 어센타(Ascenta)사를 인수해 태양전지와 함께 이차전지로 구동하는 전기동력 무인기를 생산해 고도 20㎞의 성층권에서 최장 5년 동안 체공하는 것을 목표로 개발하고 있습니다. 페이스북은 이 무인기로 무선 인터넷망을 구축해 상대적으로 인터넷 활용이 취약한 아프리카에 와이파이 서비스를 제공하겠다는 계획입니다. 영화 '킹스맨'에서 보던 무료 인터넷 세상이 얼마 멀지 않은 것 같죠?

최근 국내에서도 태양광을 이용한 무인기가 성층권 시험비행에 성공했습니다. 한국항공우주연구원은 지난 11일 태양전지와 2차 전지(리튬이온)만으로 비행이 가능한 무공해 전기 동력 항공기 'EAV-3'를 개발해 14㎞ 성층권 비행에 성공했다는 소식을 알렸는데요, 전남 고흥 항공센터에서 수행된 이 시험비행에서는 총 9시간의 비행 중 최고 상승 고도가 14.12㎞에 도달했다고 합니다. 

▲ 위 이미지는 인용의 목적으로 사용되었습니다. [이미지 출처 - 한국항공우주연구원(클릭)]

EAV-3은 비행 중 날개 윗면에 부착된 단결정 태양전지가 2차 전지를 지속해서 충전해 에너지원으로 활용한다고 하니 우리나라 기술력 정말 대단하죠? 한국항공우주연구원은 EAV-3가 오랫동안 날 수 있도록 날개 길이를 20m로, 국산 첨단 탄소섬유 복합재를 적용해 총 중량 53㎏으로 가볍게 만들었습니다. 단순히 가볍게 만들기만 한 것이 아니라 국내 상공 10㎞ 부근에 있는 강한 편서풍대인 제트기류 층을 통과하기 위해 한 단계 높은 기술력으로 무장했습니다. 

한국항공우주연구원은 EAV-3을 시작으로 일반 항공기가 도달할 수 없는 성층권에서 수 주일에서 수 개월간 체공하며 기상 관측과 통신 중계 등의 임무를 수행하는 고고도 장기체공 태양광 무인기 기술을 지속적으로 개발하고 확보할 예정이라고 하니 관심을 가지고 지켜봐야겠습니다.

▲ 위 이미지는 인용의 목적으로 사용되었습니다. [이미지 출처 - 한국항공우주연구원(클릭)]

우리나라의 놀라운 기술력이 만들어낸 EAV-3! 앞으로의 발전이 기대되는데요, 무궁무진한 태양의 빛처럼 땅에서도 하늘에서도 태양광 발전이 더 많이, 더 좋은 용도로 쓰이길 바랍니다. 비행기 위를 나는 태양광 무인기 이야기를 여기서 마칠까요? 오늘도 태양처럼 빛나는 하루 되시기 바랍니다.^^

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