드론에 탄환 초고속 발사 … 한국도 내구성 '극한 실험'

국내 최대 서울대 극한성능실험센터
물체 충격 어떻게 버틸지 테스트
"UAM 수명 향상 중추적 역할"

도심은 드론 운용에 최악의 환경이다. 얼기설기 솟아 있는 빌딩뿐만 아니라 도시풍도 드론을 위협한다. 조류와 부딪히기라도 하면 항공기보다 몸집이 작은 드론이 받을 타격은 더 크다. 드론 추락은 탑승한 사람뿐만 아니라 도시 주민의 인명 피해를 일으킬 수도 있다. 실제 비행의 위험성을 충분히 고려해야 도심항공교통(UAM) 상용화가 가능하단 얘기다.

서울대 관악캠퍼스의 가장 깊숙한 곳, 관악산 자락엔 2018년 문을 연 국내 최대 규모 극한성능실험센터(센터장 조재열)가 격납고처럼 들어서 있다. 극한 환경에서 항공기, 드론이나 구조물의 운영 여부를 평가할 수 있는 시설이다. 이 센터 완공 이전엔 물체 충돌, 초저온 등 악조건을 상정한 탈것·구조물 평가를 해외에서 해야 했다.

이 센터엔 수십㎏의 물체를 초속 470m로 쏠 수 있는 중속 가스건이 설치돼 있다. 김윤호 서울대 항공우주공학과 교수는 가스건으로 항공기, 우주 비행체 등을 평가하는 분야에서 국내 최고 전문가로 꼽힌다. 김 교수는 “비행 환경을 모사하기 위해 가스건으로 실제 닭이나 대형 탄환을 항공기의 표면을 상정한 물체에 쏘는 실험을 하고 있다”며 “충돌 과정은 초고속 카메라로 분석해 항공 소재의 내충격 성능을 평가한다”고 말했다.

이 시설에 있는 초고속 가스건은 한국 우주 기술 수준을 끌어올릴 수 있는 무기다. 이 가스건은 무게가 수백g에 불과한 물체만 쏠 수 있지만 초속 7㎞까지 속도를 낼 수 있다. 미 항공우주국(NASA)과 같은 해외 기관에 의존하지 않고서도 초고속으로 날아다니는 우주 파편과 인공위성이 부딪히는 경우를 자체 실험하는 게 가능하다. 내년부터는 극단적인 온·습도 변화가 드론 운용에 미치는 영향도 이 시설에서 분석할 예정이다. 영하 60도부터 영상 60도에 이르는 온도에서 드론 엔진 성능 평가가 가능하다.

김 교수는 “UAM은 배터리 효율화를 위한 기체 경량화와 도심 환경에도 안정적으로 운용할 수 있는 기체 내구성을 확보해야 한다는 특징이 공존하고 있다”며 “UAM 개발에서 이 센터가 기체 내구성 수준을 높이는 데 중추적 역할을 할 것”이라고 말했다. 이주현 기자 deep@hankyung.com