태양광으로 1시간 비행하는 초소형 로봇

中 연구팀 6g 초소형 비행로봇 개발
고전압 전력 변환기-태양전지 결합
무게-비행 시간 획기적으로 개선

태양광을 에너지원으로 사용하는 비행 로봇 ‘쿨롬 플라이’가 공중에 뜨고 있다. Mingjing Qi 제공

태양광을 에너지원으로 움직이는 초소형 비행 로봇이 개발됐다. 기존에 개발된 태양광으로 구동되는 어떤 비행체보다 가볍고 크기가 작으면서 장시간 비행이 가능하다. 친환경 에너지를 사용한다는 장점을 가지면서 장시간 공중 정찰에 활용될 수 있다.

밍징치 중국 베이항대 교수 연구팀은 태양광을 사용하면서 무게와 비행 시간을 획기적으로 개선한 비행 로봇 ‘쿨롬 플라이’를 개발하고 성능을 확인한 연구 결과를 17일(현지 시간) 국제학술지 네이처에 발표했다.

초소형 비행 로봇은 통신 환경이나 연구를 위한 지형을 관측하는 데 유용하게 사용될 수 있지만 비행 시간이 짧은 게 단점이다. 예를 들어 무게가 10g 이하인 비행 로봇의 경우 비행 시간이 10분 미만에 그친다.

앞서 연구자들은 초소형 비행 로봇의 효율을 높이기 위해 태양광을 전력원으로 사용하는 방안에 주목했다. 그러나 기존 기술로는 태양광 발전 장치를 통해 충분한 비행 동력을 얻기가 어려웠다.

이번에 개발된 쿨롬 플라이의 무게는 불과 6g이다. 새로운 형태의 태양광 발전 장치를 도입해 지구력을 확보했다. 고전압 전력 변환기와 태양전지를 결합해 비행에 필요한 에너지원을 얻는 전략이다. 먼저 태양전지가 전력 손실이 적은 직류 전력을 생산하면 고전압 전력 변환기가 전력의 손실을 줄이는 높은 전압을 가한다. 이렇게 생성된 직류 전력은 작은 모터로 전달돼 10cm 길이의 프로펠러를 움직이는 방식이다.

실험 결과 쿨롬 플라이는 1시간 동안 속도가 저하되지 않으면서 안정적인 비행을 유지했다. 연구팀은 “가볍고 작으면서 긴 비행 시간을 확보한 이 로봇은 다양한 분야에서 응용될 것으로 기대된다”고 말했다.

박정연 동아사이언스 기자 hesse@donga.com