드론 '무한 비행' 현실로…무선 전력 전송 기술 개발

무선 전력 전송 기술이 빠르게 발전하면서, 드론에 전력을 사실상 무한 공급하는 시대가 가까워지고 있다는 전망이 나왔다. 과학매체 뉴아틀라스는 5일(현지시간) 전자기파 또는 레이저 기반 무선 전력 전송 기술을 통해 드론에 전력을 공급하는 기술이 개발되고 있다고 보도했다. 무인항공기(UAV) 기술의 다음 단계는 항공기에 연료를 끊임없이 공급하는 것이다. 만약 이 기술이 상용화된다면 드론은 충전을 위해 착륙할 필요 없이 공중에 훨씬 더 오래 머무를 수 있게 된다. 현재 이를 실현하기 위한 핵심 접근 방식은 크게 두 가지다. DARPA, 레이저로 8.6㎞ 거리 800W 전력 전송 성공 첫 번째는 전자기파 기반 원거리 무선 전력 전송 기술이다. 미국 국방부 산하 방위고등연구계획국(DARPA)은 2021년부터 관련 연구를 진행해 왔으며, 텍사스대학교의 이파나 마흐부브 박사에게 총 75만 달러(약 11억 원)를 지원해 공중 드론을 대상으로 전자기파를 정밀하게 조준해 '가시선(직선) 충전'을 구현하는 기술 개발을 맡긴 바 있다. 마흐부브 박사는 지난해 '키네틱스빔(KinetixBeam)'을 설립하고, 첨단 위상 배열과 메타서피스 렌즈 등을 활용한 장거리 무선 전력 시스템 개발에 나선 것으로 알려졌다. DARPA는 또 지난해 5월 뉴멕시코에서 '지속형 광 무선 에너지 중계(POWER)' 시스템을 시험해, 레이저로 8.6㎞ 거리까지 800W의 전력을 전송하는 데 성공했다. 해당 기술은 기존 광 전력 전송 기록을 경신했으며, 향후 드론에 통합될 가능성도 제기된다. 다만 당시 실험은 드론이 아닌 지상 장비를 활용해 진행됐다. 파워라이트, 레이저 기반 전력 전송 기술 개발 레이저 기반 무선 전력 전송 기술을 상용화에 더 가깝게 끌고 간 기업으로는 미국 엔지니어링 업체 '파워라이트 테크놀로지스)'다. 이 회사는 20년 이상 레이저 기반 전력 전송 기술을 연구해 온 것으로 알려졌다. 회사 측은 지난해 말 고도 1.5㎞ 상공을 비행하는 드론에 킬로와트(㎾)급 전력을 공급할 수 있는 전력 전송 시스템을 개발해 시험했다고 밝혔다. 파워라이트는 눈에 보이지 않는 고출력 레이저 빔을 활용해 수㎞ 이상 거리에서도 전력을 전송할 수 있다고 주장했다. 또한 공중의 드론을 추적·포착할 수 있는 휴대용 송신기를 개발했으며, 전력 빔 안전장치와 실시간 제어·모니터링 기술도 적용했다고 설명했다. 송신기를 최적의 위치에 설치하거나 견인해 드론을 지속적으로 충전할 수 있으며, 레이저 경로에 사람이나 조류, 미세 입자 등이 감지되면 밀리초(㎳) 단위로 전원을 차단해 사고를 방지한다는 것이다. 파워라이트의 송신 시스템은 배터리에서 전력을 끌어와 고강도 빛으로 변환한 뒤, 이를 다시 눈에 보이지 않는 레이저 빔 형태로 바꿔 드론에 탑재된 수신기로 전송한다. 수신기는 광전지 어레이를 이용해 빛을 다시 전기 에너지로 변환한다. 회사 측은 송·수신기 서브시스템이 “검증의 최종 단계에 진입했다”고 밝히며, 올해 K1000ULE 드론을 활용해 완전히 통합된 비행 시험을 진행할 계획이라고 전했다. 이들 기술이 상용화되면 드론은 배터리 제약에서 벗어나 체공 시간을 크게 늘릴 수 있다. 이에 따라 방위 지원 및 정찰, 수색·구조, 석유·가스 파이프라인 감시뿐 아니라 도심 지역에서 교통 관리, 대기오염 모니터링 등 다양한 임무 수행이 가능해질 것으로 기대된다.