d라이브러리

휴~, 물고기에 이어 인어 로봇까지. 쫓아다니느라 배만 더 고파졌어.
이젠 무엇이든 잡아먹을 수 있을 것 같아. 앗! 깜짝이야! 왜 갑자기 새가 바다로 뛰어들…, 어? 너도 설마 로봇?


물고기처럼 부력을 조절해 물과 공기를 왔다 갔다~!

작년 2월, 아랍에미리트(UAE) 드론대회에서 ‘룬 콥터’가 국제부문 우승을 차지했어요. 룬 콥터는 미국 오클랜드대학교 오사마 라와쉬드 교수팀이 개발한 것으로, 물속과 공기를 자유롭게 왔다 갔다 할 수 있는 ‘수륙양용 드론’이지요.

드론이 물과 공기에서 모두 자유롭게 움직이기란 쉽지 않아요. 밀도가 다르기 때문이지요. 물의 밀도가 1g/cm3인 반면 공기의 밀도는 0.001225g/cm3(해수면, 15℃ 기준)로, 약 800배 차이가 나요.
 

이에 연구팀은 프로펠러 크기에 주목 했어요. 프로펠러가 너무 크면 물에 들어갔을 때 속도를 내지 못하고, 반대로 너무 작으면 공기에서 추진력을 얻지 못하거든요. 이에 적절한 프로펠러 크기를 찾기 위해 실험을 거듭했답니다.

또 드론은 물 속에 들어간 뒤, 위로 향해 있던 프로펠러 방향을 90° 바꾸어 옆으로 돌려야 해요. 그래야 프로펠러가 물을 밀어내며 추진력을 얻을 수 있지요. 이를 위해 연구팀은 물 주머니를 이용했어요. 물을 채우면 한쪽이 무거워지며 방향을 바꾸도록 만든 거예요.

라와쉬드 교수는 “룬 콥터가 침몰한 선박이나 항공기 내부 수색작업에 활용되길 바란다”고 밝혔답니다.


날갯짓을 조절해 물과 공기를 왔다 갔다~!

미국 럿거스대학교 자비에르 디에즈 교수팀은 물과 공기의 밀도 차이를 다른 방법으로 극복했어요. 프로펠러의 회전속도를 조절해 자연스럽게 두 곳을 오갈 수 있게 만든 거예요.

디에즈 교수팀은 자신들이 개발한 드론 ‘내비에이터’에 프로펠러 8개를 설치했어요. 프로펠러는 총 4곳에 아래위로 짝을 이루며 돌아가지요. 그러면 아래층 또는 윗층 프로펠러가 수면에 닿을 때 생기는 밀도 차이를 다른 층 프로펠러가 극복해낼 수 있거든요.

내비에이터가 공기에서 물로 들어가는 중이라고 생각해 봐요. 아래층 프로펠러 4개가 먼저 수면에 닿으면서 물의 저항을 받고, 추진력이 약해질 거예요. 이때 연구팀은 잠시 아래층 프로펠러가 속도를 늦추도록 만들었어요. 그러면 아직 공기 중에 있는 윗층 프로펠러가 드론에서 추진력을 담당하게 되지요.

연구팀은 이 기술을 ‘무경계 이동(seamless transition)’이라고 이름 붙였어요. 이 덕분에 내비에이터는 단 2초 만에 물에서 공기로, 또는 공기에서 물로 이동할 수 있답니다. 수면에서 아예 프로펠러를 멈추고 부력을 조절하는 것보다 더 빨리 물과 공기 사이를 오갈 수 있도록 만든 거예요.