KAIST 항공우주공학과 방효충 교수팀이 고신뢰성 다목적 수직이착륙 ‘호버바이크’ 핵심기술을 개발했다.
드론형 이륜차인 호버바이크는 혼잡한 지상교통 체계를 극복할 수 있는 차세대 모빌리티로 활용이 기대되는 미래형 개인비행체(PAV)로, 미래 도시형항공교통(UAM)의 핵심 교통체계에서 중요한 부분을 구성할 전망이다.
연구팀은 고성능 호버바이크 개발을 위해 ‘다목적 비행체 최적설계’, ‘하이브리드 추진 시스템’, ‘고신뢰성 정밀항법 및 비행제어 시스템’, ‘자율비행 및 고장 감지’ 등 주요 기술을 확보했다.
특히 기존 배터리 기반 드론의 단점을 극복하기 위해 가솔린엔진 기반 하이브리드 시스템을 도입함으로써 해외 기술보다 60% 우수한 성능 및 최대 탑재 중량을 달성했다.
가솔린엔진 하이브리드 추진은 같은 무게 대비 높은 에너지밀도로 배터리 전용 멀티로터보다 긴 비행시간과 비행거리를 실현하고, 여기에 고신뢰성 정밀 항법기술을 적용해 더욱 정밀한 위치 추정으로 복잡한 임무에도 안정적으로 운용할 수 있다.
아울러 고신뢰성 정밀 항법기술을 이용해 GPS가 없는 환경에서도 안정적인 비행이 가능하도록 DGPS/INS 기반의 다중센서 융합기술을 구현한 항법 시스템을 적용했다.
또 고신뢰성 비행제어 기술을 개발, 탑재체 및 바람 등의 요소는 물론 모델의 불확실성에서도 신뢰도 높은 기동이 가능하고, 고장 검출기술도 적용했다.
여기에 고신뢰성 자율비행 시스템으로 착륙 안전지역을 스스로 선정하고 헬리포트에 자동 착륙하는 유도기법을 높은 정확도로 구현했다.
이를 통해 목적과 상황에 따라 유인 비행모드에서는 높은 기동성을 갖춘 비행체로 개인항공기 역할을 해 복잡한 도심교통에도 이착륙 위치제약 없고 운용할 수 있다.
반면 무인 비행모드로는 고중량체 탑재가 가능한 특성을 이용해 물류서비스는 물론 지상 접근이 어려운 인명구조 및 구호활동에 효율적으로 운용할 수 있다.
이밖에 레저스포츠, 감시, 군수 등 다양한 분야에서 활용이 기대된다.
방 교수는 "고신뢰성 비행제어와 정밀 항법기술로 다양한 환경에서 호버바이크의 높은 실용성을 입증했다”며 “호버바이크는 PAV와 미래 비행체로 이어지는 주요 길목을 제공하고, 기존 드론을 몇 단계 뛰어넘을 수 있을 것”이라고 설명했다.
한편, 이번 연구는 2019년 방위사업청 미래도전국방기술 연구개발사업으로 시작해 KAIST 항공우주공학과 한재흥·이지윤·안재명·최한림·이창훈 교수, 한서대 무인항공기학과 이동진 교수, 동아대 전자공학과 박종오 교수 연구팀이 참여했고, 국방과학연구소(ADD) 관리를 받아 이번에 마무리됐다.
연구성과는 내년 2월 부산벡스코에서 열리는 ‘2025 드론쇼코리아(DSK2025)’에 공개될 예정이다.
