꼬리 날개 없는 날갯짓 비행로봇: (A) 접힘-펼침이 가능한 날개를 장착한 비행로봇, (B) 바깥쪽 날개의 접힘-펼침(사진. 건국대)
건국대 KU융합과학기술원 박훈철 교수(스마트운행채공학과)가 풍뎅이를 모방해 장애물과 충돌해도 추락하지 않는 날갯짓 비행로봇을 개발해 ‘이달의 과학기술인상’ 8월 수상자로 선정됐다.
‘이달의 과학기술인상’은 우수한 연구개발 성과로 과학기술 발전에 공헌한 연구개발자를 매월 1명씩 선정해 과기부 장관상과 상금 1000만 원을 수여하는 시상이다.
과기부는 “장애물과 충돌해도 추락하지 않는 장수풍뎅이의 날개와 비행 원리를 규명하고 이를 모방한 날갯짓 비행로봇을 개발했다”며 “우주 저밀도대기에서 비행 가능한 미래 항공우주기술의 기반을 마련한 공로를 높이 평가했다”고 선정 이유를 밝혔다.
곤충 모방 로봇은 낮은 대기 밀도에서도 비행이 가능해 여러 시도가 이뤄졌다. 하지만 새와 달리 꼬리날개가 없는 곤충의 비행법은 기술적 구현이 어려워 오랜 시간 비행에 성공한 사례가 드물었다. 뒷날개 중간을 접었다 펼치며 비행하는 풍뎅이는 특히 안정적 비행이 가능하다. 하지만 뒷날개가 펼쳐지는 과정이 명확하게 밝혀지지 않았다.
박 교수팀은 초고속 카메라로 장수풍뎅이의 뒷날개가 처음 날갯짓으로 만드는 공기력과 관성력으로 완전히 펼쳐지는 것을 밝혔다. 또 비행 중에 장애물 충돌로 뒷날개가 접혀도 중앙부가 충돌 에너지를 흡수하며 짧은 시간 안에 다시 펼쳐지는 것을 확인했다. 이를 통해 안정적인 비행을 이어갈 수 있음도 입증했다.
연구팀은 이 원리를 적용해 날개에 충돌 에너지 흡수장치를 붙인 곤충 모방 날갯짓 비행로봇 ‘KU비틀’을 개발했다. 날개가 장애물과 충돌하면 접히면서 충격을 완화하고 다시 펼쳐져 비행하는 방식을 입증했다. 이 연구는 지난해 12월 국제학술지 ‘사이언스’에 발표됐다.
박 교수는 “이 연구는 장수풍뎅이 날개의 충돌 에너지 흡수 원리를 규명하고, 이를 독자적 기술로 구현한 데 의의가 있다”며 "기존 드론과는 전혀 다른 원리로 비행하는 곤충 드론은 국방 관련 기관에서 많은 관심을 보였지만 아직 실용화를 위해서는 여전히 추가연구가 필요하다. 저밀도 대기 비행이 가능하고 좀 더 비행효율이 높은 곤충 모방 비행로봇에 대한 연구를 계속할 계획”이라고 밝혔다.
