이동하는 차 위로 드론이 착륙한다

착륙점에 적외선 센서 설치해 드론이 인식
드론과 자동차 협업 필요한 드론택배 활용

광주과학기술원(GIST) 기계공학부 이종호 교수팀이 차량에 반구형 적외선 센서를 설치해 움직이는 차량을 따라가며 자율적으로 착륙할 수 있는 드론 기술을 개발했다. GIST 제공

[파이낸셜뉴스] 광주과학기술원(GIST)는 기계공학부 이종호 교수팀이 차량에 반구형 적외선 센서를 설치해 움직이는 차량을 따라가며 자율적으로 착륙할 수 있는 드론 기술을 개발했다고 3월 31일 밝혔다.

이종호 교수는 "반구형 적외선 마커는 차량 등 지상이동체에 드론과 같은 무인항공기의 자동 착륙을 가능케 해 무인항공기와 지상이동체간의 협업을 통한 드론 택배 등 무인항공기 산업에 활용될 수 있을 것으로 기대한다"고 말했다.

하늘을 비행하는 드론과 지상을 이동하는 차량 간의 협력은 기존에 각각 수행하던 임무의 범위를 크게 확장시킬 수 있다. 특히 차량 위에는 넓은 착륙 공간을 만들기 어렵기 때문에 이동하는 차량의 좁은 착륙 지점을 정확하게 감지하고 드론을 안정적으로 착륙시키는 것이 중요하다.

연구진은 적외선 LED를 3차원 반구 형태로 배열해 탐지 범위를 넓힌 반구형 LED 마커를 만들었다. 회전이 가능하도록 2축 짐벌 위에 설치된 적외선 카메라가 마커에서 방출되는 적외선을 감지하면 드론은 마커를 추적하면서 착륙 지점으로 유도되고 자동으로 착륙한다. 개발한 반구형 적외선 마커는 상용 LED 소자를 활용하여 제작 단가를 낮출 수 있는 장점이 있다.

반구형 적외선 마커에 사용된 LED는 상대적으로 투과율이 높은 적외선 영역의 빛을 방출하기 때문에 실사용 환경에서 마커가 나뭇잎, 비닐 등 이물질로 덮여있을 때에도 드론의 적외선 카메라로 감지가 가능해 안정적으로 착륙할 수 있다. 또한, 열전도율이 높은 금속 재질의 방열판 및 쿨링팬을 활용해 다수의 LED를 사용했을 때 발생하는 열을 효과적으로 방출할 수 있어 장기간 사용이 가능하다.

드론의 짐벌에 장착된 적외선 카메라가 반구형 적외선 마커를 탐지한다. 반구 형태의 적외선 마커는 측면에서도 탐지가 가능하기 때문에 드론이 어느 방향에서 자동차에 접근해도 추적해 착륙할 수 있다. GIST 제공

이번 연구결과는 공학, 기계 분야 상위 5% 논문인 '트랜잭션스 온 메카트로닉스(IEEE/ASME Transactions on Mechatronics)'에 3월 17일 온라인 게재됐다.

한편, 위성항법시스템(GPS)은 사용하기 편리하지만 좁은 공간에 드론을 착륙시킬 수 있을 정도로 정밀하지는 못하다.

차량위에 착륙 지점을 마커로 표시하고 센서로 마커의 위치를 파악해 드론을 마커 위에 착륙시키는 등의 연구가 최근 많이 진행되고 있지만 드론이 마커를 비스듬히 바라볼수록 인식률이 크게 떨어지고, 이물질에 의해 마커가 가려지는 경우 마커의 위치를 파악하기 어려운 한계가 있다.

[e-mail] 김만기 기자