#27. 4차 산업혁명시대를 이끌 핵심기술, 드론(Drone)

  여러분 최근에 드론이라는 말을 많이 들어보셨을 겁니다. Tv 뿐만이니라 우리주변에서도 자주 드론을 볼 수 가 있습니다. 그렇다면 이 드론은 어떤 것을 말하며 또 어떤 과학적원리가 숨어있는지 알아보도록 하겠습니다. 먼저 드론이라는 말은 벌이 윙윙대다는 뜻의 영어 drone에서 나왔다고 합니다. 마치 드론이 날때 나는 소리가 벌이 윙윙대는 소리와 같다고 해서 이렇게 불리게 되었다고 합니다.

쿼드콥터, 대각선날개끼리 같은 방향으로 회전한다

 

  한편, 사전적의미로 이 드론이란 조종사 없이 무선 전파를 이용하여 비행 및 조종이 가능한 비행기나 헬리콥터 모양의 무인 항공기 우리가 흔하게 접하는 드론은 중량 150kg이하의 ‘무인비행장치’를 말합니다. 이러한 무인조종항공기를 ‘드론’이라고 부르고 있습니다.

 

   드론의 가장 큰 특징은 자유자재로 움직임이 가능하다는 것인데요. 그럼 어떻게 해서 드론이 날수 있는지 전시물을 통해서 확인해 보도록 하겠습니다. 먼저 드론에 작용하는 힘 4가지가 나와있는 것을 보실 수 가 있습니다. 첫번째는 양력입니다. 양력은 공기가 물체를 위로 띄우는 힘을 말합니다. 유체역학에서는 유체안에 있는 물체는 유체가 접하는 부분에 유체가 빠르게 움직이면 압력이 낮아져 압력이 높은 곳에서 압력이 낮은 곳으로 힘이 발생한다고 말합니다.

 

   드론은 날개가 회전하게 되면 날개 윗부분에 압력이 낮아져 압력이 높은 아래부분에서 압력이 낮은 윗부분으로 양력이 작용해 드론이 뜰 수 있게 됩니다. 이 때 드론에 작용하는 중력보다 양력이 크면 위로 상승하게 되고 중력보다 양력이 낮으면 하강하게 됩니다.

양력의 원리

 

   두번째는 작용반작용의 법칙입니다. 작용반작용의 법칙은 물체가 다른물체에 힘을 가했을 때 다른 물체는 방향이 반대고 같은 힘으로 물체를 밀게 되는데 이것을 작용반작용의 법칙이라고 합니다. 예를 들어 드론이 오른쪽으로 이동할 때 왼쪽에 있는 두개의 날개를 빠르게 돌리면 오른쪽으로 이동하는 모습을 볼 수 있습니다. 왼쪽의 두개 날깨를 빠르게 돌리면 날개 위에 압력이 낮아지면서 위로 양력이 작용하게 되고 오른쪽으로 드론이 기울면서 이동하게 됩니다.

 

   세번째는 각운동량 보존의 법칙입니다. 각운동량 보존의 법칙은 외부에서 힘이 작용하지 않는 한 전체 물체의 각운동량은 보존된다는 것입니다. 드론이 제자리에서 회전을 할 경우 대각선에 있는 같은 방향으로 나는 날개의 회전수를 높이게 됩니다. 대각선 방향의 날개는 같은 방향으로 돌고 있기 때문에 회전수를 높이면 회전하는 물체의 각운동량이 증가하기 때문에 반대로 이 각운동량을 상쇄해주는 힘이 반대로 작용하게 되면서 반대방향으로 돌게 되는 것입니다.

 

   우리 일상에서 볼수 있는 드론의 예로는 농업용, 영상촬영용, 운반용에서도 쓰이고 있습니다. 우리나라에서서 가장 많이 활용되고 있는 분야는 농업용 드론입니다. GPS기술을 이용해 드론을 조종하면 친환경 경작지에 피해를 최소화하면서 방역과 방제를 할 수 있습니다. 또한 이용자의 핸드폰에 있는 GPS장치를 이용하면 이용자가 있는 곳으로 물건을 운반해 줄 수 도 있습니다.

 

   앞으로도 드론은 4차 산업혁명시대의 인공지능, 센서, 사물인터넷과 같은 첨단기술의 발달과 함께 그 활용범위가 더 커질것으로 예상되고 있습니다.

 

감사합니다.