사진. 카이스트
과학기술의 발전으로 드론 등의 무인항공기의 영역이 크게 확대되고 있다. UAM(도시형 공중 모빌리티)에 대한 관심이 급격히 증가하면서 여러 글로벌 기업이 PAV(개인용 비행체) 연구에 박차를 가하고 있다.
특히 그중에서 사람이 탑승하거나 고중량의 물체를 옮길 수 있는 무인항공 플랫폼인 호버바이크(Hover Bike)는 PAV·UAM을 비롯해 국방, 정찰, 물류 등 여러 방면으로 활용이 가능해 국내외에서 활발히 연구를 이어오고 있다.
최근 카이스트 항공우주공학과 방효충 교수 연구팀이 유·무인 운용 가능한 고신뢰성의 다목적 수직 이착륙 호버바이크 핵심 기술을 성공적으로 개발했다고 밝혔다. 이번 연구는 항공우주공학과 한재흥 교수, 이지윤 교수, 안재명 교수, 최한림 교수, 이창훈 교수, 한서대학교 무인항공기학과 이동진 교수, 동아대학교 전자공학과 박종오 교수 연구팀이 참여했다.
카이스트 연구팀은 고성능 호버바이크의 개발을 위해 다목적 비행체 최적 설계, 하이브리드 추진 시스템, 고신뢰성 정밀 항법 및 비행 제어 시스템, 자율비행 및 고장 감지 관련 주요 기술을 확보했다.
연구팀이 개발한 호버바이크 플랫폼은 배터리 기반 드론의 단점을 극복하고자 가솔린 엔진 기반의 하이브리드 시스템을 도입해, 해외 기술 수준 대비 약 60% 우수한 성능 및 최대 탑재 중량을 달성했다. 이를 통해 민수용으로 긴급 물자 배송, 물류, 구조 활동과 군수용으로 군수품 수송 및 임무 지원 등의 다양한 분야에서 활용이 가능할 것으로 기대된다.
고신뢰성 정밀 항법 기술을 이용해 GPS가 없거나 신호가 약한 환경에서도 안정적인 비행이 가능하도록 DGPS(Differential GPS)/INS(관성항법장치, Inertial Navigation System) 기반의 다중 센서 융합 기술을 구현해 항법 시스템을 적용했다. 또한, 고신뢰성 비행 제어 기술을 개발해 탑재체와 바람 등의 외부 요소, 모델의 불확실성 아래에서도 신뢰도 높은 기동이 가능하며 고장 검출 기술도 개발했다.
뿐만 아니라, 고신뢰성 자율비행 시스템을 구성해 자동착륙 안전지역을 선정한 후 헬리패드에 자동 착륙하는 유도 기법을 높은 정확도로 구현했다. 장애물 회피 및 자동착륙 자율비행 기술을 통해 복잡한 환경에서도 안정적인 운용이 가능하다.
연구 책임자인 카이스트 방효충 교수는 "고신뢰성 비행 제어와 정밀 항법 기술을 통해 다양한 환경에서 호버바이크의 높은 실용성을 입증했다”라며“호버바이크는 PAV 및 미래 비행체로 이어지는 주요 길목을 제공할 수 있을 뿐만 아니라 기존 드론 기술을 몇 단계 뛰어넘을 수 있는 유망한 연구 성과이다. 이번 성과는 과제 실무자인 장광우, 안형주 박사과정을 비롯한 8개의 공동 연구팀이 5년 동안 함께한 노력이 모여 이룬 결과라 더욱 뜻깊다”라고 강조했다.
이번 연구는 국방 및 민간 분야에서 새로운 개념의 비행체로 활용될 수 있는 유·무인 다목적 호버바이크의 핵심 기술을 확보하기 위한 것으로, 2019년 방위사업청 미래도전국방기술 연구개발사업으로 시작돼 국방과학연구소의 관리하에 2024년 마무리됐다.
카이스트가 개발한 호퍼바이크는 오는 2월 26(수)에서 28일(금)까지 부산 벡스코에서 개최되는 ‘2025 드론쇼코리아(DSK2025)’에서 최초로 전시될 예정이다.
