발톱 달린 드론 ‘아이스 다트’, 58도 빙산 비탈에 내려앉았다… 강풍에도 성공률 100%

캐나다 셰르부르크대 연구진이 빙산 비탈에 내려앉는 드론 ‘아이스 다트’를 개발했다. 미세한 갈고리 형태의 마이크로스파인을 붙인 착륙 장치를 갖췄다. 연구 결과는 학술지 IEEE 트랜잭션스 온 필드 로보틱스에 게재됐다.

시험은 아이슬란드 남동부 퍄들스이외쿠들 빙하와 인접한 빙하호의 빙산에서 이뤄졌다. 기온은 0도에서 10도 사이였고 바람이 계속 불었다. 접근 속도 초속 3m, 경사 58도 조건에서 착지에 성공했으며, 풍속 시속 30km에서도 성공률은 100%였다. 착륙 가능한 지형은 최대 약 60도 경사로, 특수 장비 없는 사람이 오를 수 있는 한계를 크게 웃돈다.

기체는 탄소섬유로 만들었고 중량은 2.65kg이다. 네 개의 다리를 X자로 배치해 피벗 조인트로 동체에 연결했다. 마찰 완충기는 디스크 38개로 이뤄져 다리가 위아래로 움직일 때 마찰 토크를 발생시킨다. 이를 통해 무게 중심을 낮추고 착륙 시 운동에너지를 분산한다.

발마다 격납식 스파인 두 개가 들어간다. 오르막 쪽과 내리막 쪽에 각각 하나씩이다. 하중이 큰 내리막 발에서는 큰 스파인이 얼음을 파고들고, 오르막 발에서는 더 가늘고 작은 스파인이 낮은 하중에서도 걸린다. 서스펜션이 압축될 때만 얼음을 뚫고 들어가도록 해 충격력으로부터 스파인을 보호한다.

논문 제1저자인 아이작 터니 셰르부르크대 기계로보틱스공학 박사후연구원은 격납식 스파인의 착안점이 고양이 발톱이라고 밝혔다. 필요할 때만 나오는 구조를 참고했다는 것이다.

공동 저자인 알렉시 뤼시에 데비앙 셰르부르크대 공학 교수는 드론이 공중에 머무는 대신 착륙할 수 있게 되면 현장 활용 방식이 근본적으로 달라진다고 말했다. 착륙 후에는 에너지 소비가 급격히 줄어 작은 기체로도 훨씬 오래 관측할 수 있고, 소음이 완전히 사라지며 주요 탑재 장비를 끄면 열과 전파 신호까지 줄이거나 없앨 수 있다는 설명이다.

연구진에 따르면 빙산에 착륙하면 며칠에서 수개월까지 머물며 관측할 수 있어, 짧게 지나가는 공중 정찰보다 상세한 데이터를 확보한다. 헬기를 투입하거나 계측기를 투하하는 기존 방법, 다트형 추적기와 비교해 빙산 추적을 단순화하고 위성과 선박 기반 탐지에 데이터를 한 층 더한다.

연구에 참여하지 않은 윌리엄 하코트 애버딘대 연구원은 조수빙하 전면부에서 이런 시스템이 응력과 변형률을 측정해 빙산 분리 과정을 이해하는 데 도움이 될 수 있다고 말했다.

연구팀은 앞서 고속으로 달리는 트럭과 트레일러, 보트, 급경사 지붕에 내려앉는 드론도 개발했다. 이번 아이스 다트는 그 착륙 기술을 빙하 환경으로 옮긴 결과물이다.

연구진은 착륙 지점을 스스로 선정하는 기능과 빙산이 뒤집히거나 무너질 때 긴급 이륙하는 기능을 추가로 개발하고 있다. 이번 8월 캐나다 북극 임무에 아이스 다트를 투입해 빙산 착륙과 데이터 수집을 수행하고 선박 기반 빙산 탐지 시스템을 함께 검증할 예정이다.

자세한 내용은 IEEE 스펙트럼에서 확인할 수 있다.

이미지 출처: AI 생성 이미지