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ⓒ 클립아트코리아

 

태양광으로만 비행하는 드론이 있다는 사실 모두 알고 계신가요?

현재 드론의 가장 큰 문제점 중 하나는 바로 배터리입니다. 배터리 지속시간이 드론의 비행시간과 직접적으로 연관되기 때문인데요. 배터리 용량을 키우면 무게가 늘어나고 그럼 또 더 큰 배터리 용량이 필요하게 되는 과정을 반복하죠. 현재 수소연료전지와 같은 여러 방식이 개발되고 있지만, 배터리 용량이 한정적이라 드론이 날 수 있는 시간에 비해 배터리를 충전하는 시간이 더 길다고 해요. 따라서 오랜 시간 비행하고 싶어도 충전을 위해 계속해서 지상에 착륙해야 한답니다. 그래서 사람들은 드론이 비행 중에도 배터리 충전을 할 수 있고 몇 주, 몇 달을 비행할 수 있는 드론을 개발했는데요. 바로 성층권 태양광 드론입니다! 함께 알아볼까요?

 

ⓒ한국천문학회

 

성층권은 아직까지 우리가 활발히 사용하고 있지 않은 하늘의 한적한 영역인데요. 성층권이라 불리는 고도 10~50km에는 구름이 없기 때문에 기후변화도 없답니다. 따라서 일반적인 지상의 태양광 발전소와는 달리 24시간 태양광을 받을 수 있어요. 따라서 방해 요소가 없어 효율이 높기 때문에 태양광을 에너지원으로 사용하기에 성층권은 아주 적합한 장소랍니다. 또한, 공기 밀도가 대류권보다 낮아 저항이 작아서 적은 에너지로도 더 멀리, 더 빨리 드론을 날릴 수 있답니다.

 

ⓒ 클립아트코리아

 

태양광 드론은 기체에 태양전지를 설치하여 태양광 에너지로 배터리를 충전하며 비행하게 됩니다. 따라서 중간에 따로 연료를 공급할 필요가 없어 최대 몇 달 동안 계속해서 비행할 수 있답니다. 낮 동안 태양전지로 전기를 생산하고 충전된 배터리를 밤에 사용하여 24시간 떠 있을 수 있는 거죠. 이러한 특성 덕분에 고고도 유사 위성(HAPS: high altitude pseudo-satellite)이라고 불린답니다.

 

태양광 드론의 태양전지는 날개와 동체, 꼬리의 표면을 덮고 있는데요. 태양전지의 면적이 넓을수록 더 많은 전력공급이 이뤄지며, 공기 밀도가 낮은 성층권에서도 충분한 양력을 얻을 수 있도록 한 긴 날개가 특징입니다.

 

ⓒ 클립아트코리아

 

태양광 드론은 인공위성과 비교했을 때 매우 많은 장점을 갖고 있답니다. 첫째, 위성보다 고도가 낮으므로 지상을 더 자세히 관측할 수 있습니다. 둘째, 움직이는 위성과는 달리, 같은 장소를 계속해서 감시할 수 있어 대기 측정이나 기상현상, 재난 등을 관측하기에 유리합니다. 셋째, 필요할 때 바로 띄우고, 원하는 곳으로 이동시킬 수 있으며 지상에서 조작하기도 쉽습니다. 넷째, 드론의 비행 고도인 18km 이상은 관제탑의 통제를 받지 않아 정해진 항로 없이 자유로운 비행이 가능합니다. 다섯째, 기존 위성보다 제작비, 운영비, 발사비가 매우 저렴합니다. 태양광 드론은 이 밖에도 통신위성과 지상국 사이에서 데이터 전송 능력을 높여주는 보완기능도 수행할 수 있답니다.

 

프랑스 '에어버스'사의 ‘제퍼S’는 2018년, 21km 상공에 약 26일을 비행하였는데요. 한국 항공우주연구원의 ‘EAV-3’도 미국과 유럽에 이어 세계 세 번째로 18km 상공에 태양광 드론 시험비행에 성공하였습니다.

전 세계는 성층권 태양광 드론의 시장 규모가 앞으로 계속해서 커질 것이라며 주목하고 있습니다. 2020년대에는 대류권과 우주 공간 사이의 틈새 하늘이 새로운 시장으로 열릴 것이라고 합니다. 앞으로 등장할 태양광 드론이 매우 기다려지네요!

 

 

 


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