"갑작스러운 돌풍에도 안전한 '에어택시' 위해"…韓·스위스 공동연구 착수

한화시스템이 개발중인 UAM 기체 ′버터플라이′ 이미지. (한화시스템 제공) (사진은 기사 내용과 무관함) 2022.10.27/뉴스1

(서울=뉴스1) 김승준 기자 = 빌딩 사이를 날아다니는 도심 항공 모빌리티(UAM)의 추락은 대형 참사로 이어질 수 있다. UAM의 안전 기술 확보를 위해 한국과 스위스가 힘을 합쳐 연구에 돌입한다.

1일 드론 융합 기술개발 스타트업 DfR 컨설팅(DfR Consulting)에 따르면 한국과 스위스가 공동으로 UAM 풍동 시험 평가법을 개발한다. 풍동 시험은 바람을 인위적으로 일으켜 실험 기체의 움직임과 안전성 등을 확인하는 기법이다.

이번 공동 기술 개발에는 DfR컨설팅, 한국생산기술연구원(이효수 박사 연구팀), 인투스페이스(IntoSpace)로 구성된 한국 컨소시엄과 스위스 컨소시엄이 참여한다. 스위스 컨소시엄에는 윈드셰이프(WindShape), HES-SO 제네바(HES-SO Geneva), 셰팰리(Säfeli) 등이 참여한다.

UAM은 도심에서 비행하는 만큼, 높은 수준의 안정성이 확보돼야 한다. 사람·화물을 수송하는 UAM이 추락하면 재산 피해뿐 아니라 인명 피해로 이어질 가능성이 높다. 또 갑작스러운 악천후, 이상 바람 현상 등에도 대응해야 한다.

정부는 2025년을 목표로 한국형 도심항공모빌리티(K-UAM) 실증 사업에 나서는 등, 상용화에 박차를 가하고 있다.

문제는 드론 개발 단계에서 이같은 까다로운 안전 조건을 검증할 시험평가방법이 정립되지 않았다는 것.

특히 UAM이 비행할 고도 600m 내의 바람은 전혀 예측할 수 없는 방향으로 움직인다. 이러한 상황에 대비하기 위해서는 제작 단계부터 △돌풍(시간에 따라 변하는 바람) △전단(자연적 바람형상) △제어된 난류(강도와 스펙트럼) 등을 포함한 다양한 종류의 바람을 고려해, 안전 평가를 해야 한다.

기존 항공기 중심으로 설계된 풍동 실험 장비에서는 이같은 실험이 불가능하기 때문에, 일종의 작은 선풍기(바람 발생기)가 다수 연결된 형태인 '디지털 픽셀 풍동시스템'이 필요하다.

디지털 픽셀 풍동시스템은 다수의 소형 바람 발생기가 합쳐진 시스템으로, 디지털 기술로 제어되는 다수의 바람 발생기들이 자연의 각종 바람 현상을 모사한다.

미국 항공우주국은 최초의 화성 비행 드론을 개발하는 과정에서 900개의 바람 발생기로 구성된 시험 설비를 활용하기도 했다.

이번 한-스위스 국제 공동 기술 개발에서는 디지털 픽셀 풍동장비의 자동비행환경 시뮬레이터를 활용한 드론 안전성 및 바람 저항능력을 확인할 수 있는 시험 평가법을 개발한다. 기술 개발은 스위스의 윈드셰이프가 상용화한 소형 멀티팬 풍력 설비 기반의 자율 비행 환경 시뮬레이터(디지털 픽셀 풍동시스템)를 활용해 이뤄진다.

개발된 안전성 평가법 및 시뮬레이터 기술은 K-UAM의 안정성 확보에도 쓰일 수 있다.

국내 컨소시엄은 기상청과 방사청이 개발한 바람 관측장비(윈드 프로파일러)를 활용해 도심 환경에서의 바람상태(속도벡터) 측정한다. 국내 연구진은 이 데이터를 기반으로 평균 속도, 현실적 최악·최빈조건등으로 바람형상을 구현하고 시뮬레이터에 탑재할 예정이다.

이번 연구를 주도하는 DfR 컨설팅의 이미경 박사는 "국내 무인기 내풍 시험 기술과 스위스의 기상 운용환경 시뮬레이터 기술의 융합으로 무인기 실비행 인증을 위한 새로운 기술 분야 창출이 가능해졌다"며 "본 기술 개발을 통해 UAM에 필수적인 시험 평가 인증을 위한 한 발자국 나가게 되었다"라고 말했다.

seungjun241@news1.kr