한국항공우주연구원

페이스북의 마크 저커버그가 무인항공기를 이용하여 인터넷 환경이 열악한 지역에서도 인터넷을 사용할 수 있는 환경을 손쉽게 구축하겠다는 이야기가 나온 지 2년이 넘었는데, 올해 6월 28일에 드디어 그 시제기가 첫 비행을 성공적으로 수행했다고 합니다. 성층권에서 태양에너지를 이용하여 스스로 필요한 동력을 얻어서 장기간 느린 속도로 체공하며 탑재된 통신장비를 이용하여 지상에서 무선 인터넷 서비스를 할 수 있는 이 무인항공기와 최근에 미국 교통안전위원회(NTSB)에서 공개한 이 무인항공기의 추락사고 조사 내용을 소개합니다.

< 그림: 비행시험 중인 페이스북의 Aquila 무인항공기(첨부파일 참조1) >

​마크 저커버그는 사회관계망 서비스 사업의 대가답게 자신의 페이스북 페이지에서 자신들이 개발하고 있는 무인항공기 아퀼라(Aquila, 독수리)에 적용하려고 하는 기술에 대하여 대중들에게 아주 쉽게 설명해주고 있는데1), 요점을 간추리면 다음과 같습니다.

무게 : 날개 길이가 보잉 737 날개보다 길지만 무게는 최대한 가볍게 만들어서 최대한 오래 떠 있게 하려고 함. 대략 그랜드피아노 한 대의 무게 정도.
동력 : 5,000 와트의 전기, 헤어드라이어 3 개를 가동하는 정도.
비행제어 : 스스로 날 수 있지만 지상에는 조종사를 포함해서 십여 명의 기술자들이 이 무인기에 지령을 내리고 상태점검과 정비를 하고 있음. 자동이착륙.
속력 : 에너지를 절약하기 위해서 최대한 느린 속도로 비행함. 높은 비행고도에서는 공기가 희박해서 좀 더 빨리 날 수 있는데, 시속 약 80마일(약 130 km/h).
하중 : 이 무인기 무게의 약 절반이 배터리 무게임. 길고 휘청거리는 날개가 이런 하중을 받아 어떻게 휘고 변하는지 컴퓨터 모델로 예측함.
통신 : 레이저 통신으로 기존의 무선통신 방식 대비 10 배 이상의 데이터를 전송함. 18 km 떨어진 곳의 10센트 동전을 비행 중에 정확히 맞추는 레이저 빔 통신.​​

2016년 12월 16일자로 공표된 미국 교통안전위원회의 사고조사 보고서2)에 따르면 페이스북의 이 아퀼라 무인기가 성공적인 첫 비행을 했다는 발표와 달리 착륙 중에 과도한 하중을 받아 날개가 파손되는 사고를 겪었다고 합니다. 비행시험 중 이런 사고는 늘 있는 일입니다. 

2016년 6월 28일 아침 7시 43분(현지 시간)에 애리조나 주 유마(Yuma) 비행시험장에 착륙 접근을 하는 도중에 날개에 파손이 발행하였습니다. 약 40분 전에 공중 1,250피트에서 가상 자동 착륙 시험을 성공적으로 수행하였는데, 그 때의 풍속은 7노트(약 13km/h)였다고 합니다. 사고가 일어나던 시점에는 풍속과 돌풍속도가 더 빨라져서 12~18노트가 되었는데, 지면 20피트를 남기고 돌풍에 의해 자동착륙경로(glide slope)보다 위로 떠오르자 자동제어 시스템이 기수를 내리는 바람에 비행속도가 증가하였고, 그 결과 이 항공기의 속도가 28노트까지 증가함으로써 정상적인 비행속도인 24노트보다 빨라졌는데 착륙경로선에 도달하자 기수를 들어 올리는 조종면 동작(elevon up)이 바깥쪽 날개를 아래로 휘게 하면서 파손을 유발하였다고 합니다. 사고조사위원회의 결론은 착륙경로선을 따라 비행하는데 필요한 충분한 항력이 부족한 점을 원인으로 제시하였습니다. 아마도 대부분의 글라이더에서 채용하고 있는 착륙 항력 증대 장치인 스포일러가 추가적으로 장착되어야 할 것으로 보입니다.

※ 이 글은 아래 링크의 기사를 참조하여 작성하였습니다.
1) https://www.facebook.com/notes/markzuckerberg/thetechnologybehindaquila/10153916136506634/
2) http://dms.ntsb.gov/pubdms/search/dockList.cfm?mKey=93514​