한국형 초소형비행체 ‘힘찬 날갯짓’ 건국대 연구팀 기술력 미국 수준 육박… 국가 재정적 지원 없어 아쉬움 작은 반점이 하늘에서 소리없이 내려온다. 근처 건물 5층 창문에 조용히 내려앉은 비행체는 길거리 상황을 카메라로 찍어 수 ㎞ 떨어진 곳에 있는 조종자에게 전송한다. 장면을 확인하던 조종자가 목표물을 발견, 신호를 보내면 비행체는 조용히 목표물로 다가간다. 의심스러운 화학물질을 감지한 비행체는 추적장치를 목표물에 붙인 뒤 조용히 하늘로 사라진다. 10년 전만 해도 첨단기술을 자랑하는 미국에서도 그저 시나리오에 지나지 않았던 것이 현실로 나타나고 있다. 5월 20일 미국 브리검영대학에서 열니 국제초소형비행체 경연대회에 참가한 건국대 MAV개발팀은 날개짓형비행체 부문에서 2위를 차지하는 성과를 거뒀다. MAV팀 유진현씨(오른쪽)와 김형진씨가 날갯짓형 비행체를 시험비행하고 있다. 윤광준 건국대 MAV연구팀 교수는 날갯짓형 비행체가 MAV의 궁극적인 형태가 될 것으로 보고 있다. 황희철 마이크로에어로봇 대표는 날갯짓형 비행체 완구를 통해 벌어들인 자금으로 시장경쟁에서 살아남을 수 있는 MAV를 만든다는 계획이다. 미국은 현재 1m 가량의 작은 UAV를 실전에서 사용하고 있다. 미군 병사가 UAV 레이번을 던져 이륙시키고 있다. 바로 15㎝ 이하 크기의 MAV(Micro Air Vehicle : 초소형 비행체)다. 미국 국방성 산하 첨단기술연구기획국(DARPA)는 1990년대부터 상상을 현실화 하기 위해 연구를 진행해왔다. 프레데터 등 첨단 UAV(Unmanned Air Vehicle:무인 비행체)를 사용하고 있는 미국은 이미 소형 UAV를 운용하고 있다. 이라크와 아프가니스탄에서 600대 넘게 날아다니고 있는 UAV 가운데 가장 작은 것은 ‘레이번’이다. 레이번은 약 1ｍ 크기에 2㎏의 무게라 군인 1명이 충분히 짊어지고 다닐 수 있다. 레이번의 주된 임무는 정찰인데, 100ｍ 앞의 상황을 정찰대에 전해준다. 덕분에 공격에 노출돼 있는 정찰대는 기습에 대응하는 것이 아니라 ‘정보’에 미리 대응할 수 있다. 10㎞의 작전반경을 갖는 레이번은 한 번 충전에 45~60분간 비행하지만 예비배터리와 차량에 꽂을 수 있는 충전기 세트가 함께 제공되기 때문에 충전과 사용을 번갈아가며 이라크에서 최대 10시간 동안 정찰임무를 수행한 적도 있다고 한다. GPS를 이용해 위치를 지정하면 자동적으로 목표지점으로 날아간다. 미국은 군용으로 연구개발 활발 레이번은 약간 부담스러운 크기일 수도 있다. MAV가 속속 등장하고 있다. 레이번을 내놓은 미국의 에어로바런먼트사는 DARPA의 지원을 받아 MAV ‘워스프’를 개발했다. 약 40㎝ 크기에 275ｇ인 워스프는 1시간 47분 동안 비행을 할 수 있으며 프로펠러 추진식으로 초속 9~12ｍ에 최대 작전반경이 10㎞다. 공중으로 던지면 30ｍ 상공으로 날아올라 앞뒤로 고정된 카메라 2대를 이용, 거리에 있는 이들의 무장 여부를 확인할 수 있다. 수동비행 뿐 아니라 자동비행도 가능하다. 2005년 해군과 해병대에서 현지 테스트를 했지만 공식적으로 미군에 도입됐는지는 알려지지 않고 있다. DARPA는 군용비행체 제작업체 하니웰과 다른 형태의 MAV 개발을 진행했다. 크기가 33㎝에 불과해 배낭에 넣고 다닐 수 있는 이 MAV는 ‘덕트팬’(관 속의 팬이 돌아 추진력을 얻는 형태)을 사용하기 때문에 지상 150ｍ 상공에서 정지상태로 목표물을 촬영할 수 있다 게다가 수직 이착륙이 가능해 도심지처럼 복잡한 공간에서도 공중이나 지상을 막론하고 목표물 정보를 획득할 수 있다. 하니웰에 따르면 덕트팬 MAV는 올해 5월 24일 미군의 소대용 MAV로 선정됐다고 한다. 기술 발달로 더 작은 MAV가 등장할 날도 멀지 않았다. 아마추어 수준에서는 이미 11㎝ 크기의 MAV도 연구되고 있는 상황이다. MAV는 먼 나라 미국만의 이야기는 아니다. 우리나라에서도 MAV를 개발하려는 움직임이 활발하다. 1998년부터 MAV를 연구한 건국대학교 항공우주학과 윤광준 교수팀은 2003년 MAV ‘배트윙’을 개발해 세계 대회에 참가해 아마추어 수준에서는 이미 세계적으로 실력을 인정받고 있다. 올해 5월 20일 미국 유타주 브리검영 대학에서 열린 국제 초소형비행체 경연대회에서 건국대 MAV연구팀은 종합 3위를 차지했다. 대회는 ▲600ｍ 떨어진 곳까지 날아간 비행체가 촬영·송신한 3×3ｍ 크기의 글자를 얼마나 쉽게 인식할 수 있는지 ▲비행체를 얼마나 간편하게 수납할 수 있고, 얼마나 오래 날 수 있는지 ▲날갯짓형 비행체가 얼마나 안정적으로 움직일 수 있는지 등 총 4가지 임무를 수행하는 것으로 구성된다. 이 대회에서 건국대팀은 첫 번째 임무에서 2위, 두 번째 임무에서 4위, 세 번째 임무에서 2위를 차지해 종합 3위를 했다. 1위를 차지한 팀은 미국 항공우주국(NASA)의 지원을 받는 플로리다주립대학팀이다. 한국팀 날갯짓형 비행에서 ‘괄목’ 이번 대회의 성과는 날갯짓형 비행체 비행에서 2위를 차지했다는 점이다. 날갯짓형 비행체는 그리스 신화 ‘이카로스의 날개’에 등장하듯이 오래된 인간의 꿈이지만 어려운 탓에 여전히 요원한 꿈으로 남아 있다. 15세기 레오나르도 다빈치가 설계한 비행체도 날갯짓형이었으나 당시 기술력으로는 실현이 불가능했다. 그 뒤 열기구와 비행선, 프로펠러 비행기, 제트비행기가 나왔으나 날갯짓형 비행체는 여전히 만들어지지 않고 있다. MAV에서는 조금씩 날갯짓형 비행체가 나타나고 있지만 아직 완전한 것은 아니다. 그만큼 고도의 기술을 필요로 하기 때문이다. 1990년대 후반 MAV 관련 계획을 내놓았을 때 미 DARPA는 날갯짓형을 가장 바람직한 형태로 설정했다. 가벼워야 하는 MAV가 안정적으로 양력과 추진력을 얻기 위해서는 속도가 빨라야 하지만 이를 만족시키기는 쉬운 일이 아니다. DARPA는 상대적으로 느린 속도에서도 충분한 양력과 추진력을 얻는 잠자리 등의 곤충에서 힌트를 얻었다. 곤충들은 몸무게는 가벼워도 날개만으로 안정적으로 날아다닌다. 그러나 이를 실현하기에 현재의 기술력은 여전히 모자란다. 그래서 현재까지 군사용으로 개발된 MAV는 주로 고정익이나 회전익(덕트팬 포함)이 중심이다. DARPA는 날갯짓형을 중점적으로 개발한다는 야심찬 계획을 밝혔다. DARPA는 지난해 4월 NAV(Nano Air Vehicle) 개발계획을 시작했다. 5㎝ 이하의 크기에 10ｇ 이하의 무게를 가진 NAV는 MAV가 침투할 수 없는 건물 안이나 동굴, 터널 등을 정찰하고 필요한 정보를 제공하게 된다. NAV가 개발된다면 창 틈새로 건물 안에 들어가 인질극 상황을 확인하고 비행체를 조종, 인질범을 공격하는 등 현재와는 전혀 다른 작전이 가능해진다. 가벼운 NAV의 안정적인 비행을 위해서는 날갯짓형 개발이 필요하다. 건국대팀이 날갯짓형 개발에 나선 것은 2004년말의 일이다. 2005년 대회부터 날갯짓형 임무에 도전, 2005년 4위에 이어 올해 2위로 올라섰다. 사실 한 계단 올라서는 것 자체가 상당히 어려운 일이라고 한다. 지난해 날갯짓형 임무에서 3위를 차지했던 플로리다주립대학은 대회 시작 이래 지금까지 종합 1위를 놓친 적이 없는 강팀인데, 올해 날갯짓형 임무에서 하위권으로 추락했다. 그만큼 제작이 쉽지 않은 탓이다. 건국대팀은 현재 28㎝ 정도의 크기에 무게 20~30ｇ인 비행체를 만드는데 성공했지만, 8자 비행에 만족하는 수준이라 정찰임무는 불가능하다. 고정익형처럼 멀리 날지도 못하고, 동체가 심하게 흔들려 영상을 찍어 송신하는 것도 어렵다. 윤광준 교수는 “몸 전체가 흔들려도 카메라는 한 곳을 응시할 수 있게 하고, 크기를 약 50㎝ 가량으로 키운다면 5년 이내에는 정찰용 날갯짓형 비행체를 개발할 수도 있다”며 “20여 년 안에는 잠자리처럼 작은 크기의 날갯짓형 비행체도 만들 수 있을 것”으로 전망했다. 현재 건국대팀의 기술 수준은 미국과 대등하거나 약간 뒤처지는 수준으로 독일과 프랑스, 일본 등에 비하면 앞서 있다는 평가다. 완구용 비행체 만들어 연구비 조달 그러나 아마추어는 어디까지나 아마추어다. 대학 수준에서 아무리 뛰어난 성과를 거둬봐야 대학 연구는 대회 참여에 초점이 맞춰져 있어 ‘프로’의 세계와는 질이 다르다. 프로의 세계에서는 훨씬 더 혹독한 환경을 이겨내야 한다. 미 국방성 산하의 DARPA가 에어로바런먼트사나 하니웰사 등 민간업체에 지원, 연구성과를 내고 있는 까닭이다. 그러나 아쉽게도 우리나라의 경우 프로 수준에서는 별 관심을 보이지 않고 있다. “미국이라면 이 정도 성과를 낸 대학은 벌써 국가가 지원했을 것”이라는 탄식이 나올 정도다. 이번 연구팀의 미국행 비용도 어떤 지원도 받지 못한 윤광준 교수가 개인적으로 부담했다. 만약 어느 정도의 지원만 이뤄진다면 현재 미 군용으로 개발되고 있는 비행체처럼 GPS에 기반한 자동비행도 곧 실현할 수 있을 것이라는 것이 윤광준 교수의 생각이다. 이번에 미국대회에 참가했던 유진현씨(22)는 프로의 지원을 받는 플로리다주립대학이 개발한 기술에 감탄했다. 이들은 비행체의 부피를 줄이기 위해 가장 큰 부분인 날개를 둘둘 말아 보관하다가 비행시에만 펴서 사용하는 기술을 사용했는데, 이런 기술은 체계적인 지원이 뒷받침되어야 가능하다. 지원은 부족하지만 초소형 비행체의 가능성을 포기하기에는 너무 아쉽다. 윤 교수와 그의 제자들은 수년 전 벤처회사 ‘마이크로에어로봇’을 만들었다. 마이크로에어로봇은 이미 미국의 와스프와 비슷한 형태의 MAV를 개발했다. 22㎝에 80ｇ인 이 비행체는 30분 이상 비행이 가능하다. 덕트팬을 채용해 수직이착륙이 가능한 MAV도 개발했다. 그러나 아쉽게 우리나라에는 아직 MAV 시장이 없는 실정이다. 시장도 없고, 지원도 없는 상황에 연구를 계속하기 위해 마이크로에어로봇은 완구용 날갯짓형 비행체를 만들었다. 국내 유명 완구회사와 손을 잡고 올해 하반기에 내놓을 완구는 급속충전 방식의 동력완구와 조정형 무선완구 두 가지다. 동력완구는 1번 충전에 20초~1분 동안 직진 비행이 가능하다. 건전지 3개가 들어간 충전기에 5초만 충전시키면 다시 비행이 가능하다. 조종형 무선완구는 한 번 충전에 10분 비행이 가능하다. 이미 무선조종(R/C)용으로 판매되고 있는 날갯짓형 비행체에 비해 가격도 싸고 움직임도 뛰어나게 만들 계획이다. 마이크로에어로봇은 국내 시장 뿐 아니라 미국 시장까지 노리고 있는데, 세계 최초의 날갯짓형 완구이기 때문에 사업성은 있을 것으로 보고 있다. 여기서 벌어들인 돈은 혹독한 환경에서 사용할 수 있는 초소형 비행체를 개발하는데 투자할 생각이다. 이렇게 준비를 한다면 국내에 MAV 시장이 만들어졌을 때, 이미 들어온 미국 업체와 당당하게 경쟁할 수 있기 때문이다. 마이크로에어로봇의 황희철 대표(33)는 “미국의 에어로바런먼트사를 벤치마킹해 다양한 형태의 MAV를 개발할 계획”이라며 “미국 제품보다 싼 가격에 좋은 품질의 MAV를 내놓으면 국내 시장에서도 충분히 가능성이 있을 것”이라고 말했다.