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6월 말, KAU-SPUAV를 제작한 한국항공대학교 배재성, 박상혁 교수님을 만났어요. 이 비행기는 무려 32시간 19분 동안 땅에 한 번도 내려오지 않고 제주도 곽지해수욕장 위를 날며 우리나라 최장 비행 시간 기록을 세웠지요. 과연 그 비결은 뭘까요?

“태양광 무인 비행기는 연료가 필요 없어요. 비행기의 날개에 붙어 있는 태양전지가 태양빛을 전기 에너지로 바꾸면, 이 전기 에너지로 프로펠러를 돌려 비행을 하기 때문이에요.”

태양광 무인 비행기의 장점을 묻자, 배재성 교수는 이렇게 답했어요. 그런데 태양이 없는 밤에 태양광 비행기는 어떻게 날까요?  

“낮에 해가 떠 있는 동안, KAU-SPUAV는 태양전지에서 나오는 전기 에너지의 20~30%만 비행에 사용해 날아요. 그리고 나머지 전기 에너지는 배터리에 저장해두었다가 밤에 사용하고요.”

배재성 교수의 설명처럼 한 번 뜨면 수십 시간의 비행이 가능하다는 점 덕분에 태양광 무인 비행기는 다양한 임무를 수행할 수 있어요. 넓은 지역을 샅샅이 돌아다니며 비행기에 설치된 카메라로 지도 제작에 필요한 사진과 영상을 촬영하거나, 한 곳을 집중적으로 비행하면서 산불 등 재해 상황을 감시할 수도 있지요. 

한국항공우주연구원 황승재 선임연구원은 “태양광 무인 비행기를 성층권에 띄워 저궤도 위성을 보완하는 연구를 진행 중”이라며, “저궤도 위성은 지구 주변을 계속 돌아야 하기 때문에 한 곳에 오래 머무는 것이 불가능하지만, 태양광 무인 비행기는 가능하다”고 설명했답니다.

_ 인터뷰

배재성, 박상혁(한국항공대학교 항공우주및기계공학부 교수)

“남극에서 태양광 무인 비행기를 날릴 거예요”

 Q 어떻게 하면 태양광 무인 비행기가 오래 날 수 있을까요? 

일단 비행기의 무게가 가벼운 것이 중요합니다. 그러기 위해선 비행기 몸체를 설계할 때 필요 없는 부분을 덜어내는 게 중요하죠. 또한 날개를 길게 만들거나 비행기의 몸체를 유선형으로 설계해 공기의 저항을 줄이면 비행 효율을 높일 수 있죠. 

비행기의 움직임을 제어하는 것도 중요합니다. 장시간 비행 기록을 측정할 때 KAU-SPUAV는 기본적으로 원을 그리며 비행해요. 그러다 바람이 심하게 불면, 바람을 등질 때와 맞설 때의 비행 속도가 서로 달라서 비행이 불안정해지지요. 이를 해결하기 위해 비행기를 바람과 수직 방향으로 8자 비행을 시켜 비행 속도를 유지해요. 

더 심한 바람 속에선 바람을 정면으로 맞으며 자세를 유지하는 전략을 사용하기도 하고요.

 Q 태양광 무인 비행기가 오래 날기 좋은 시기가 따로 있나요?

저희는 보통 5월에서 6월 사이에 비행 시간 신기록에 도전해요. 6월에 하지가 있거든요. 하지가 가까울수록 해가 떠 있는 시간이 길어지기 때문에 태양에서 전기 에너지를 만드는 것이 유리하죠.

 Q 앞으로 목표가 있다면?

다음 목표는 울진에서 독도까지 비행기를 왕복시키는 거예요. 왕복 400km 정도 되는 거리랍니다. 장거리 비행은 쉽지 않아요. 비행기를 눈으로 볼 수 없는 상태에서 지상으로 전송되는 비행기의 상태 정보로만 비행 상황을 파악해야 하기 때문이죠. 남극 비행도 도전하고 싶어요. 남극은 9월부터 다음 해 3월까지 밤에도 해가 지지 않는 백야 현상이 발생합니다. 태양광 무인 비행기에겐 너무나 좋은 환경인데, 실제 비행에도 유리한지 궁금해요. 비행기가 남극 기지 주변을 돌며 생태계를 관측하면 극지 연구자들에게도 도움을 줄 수 있겠죠?