中 비행 중 드론 레이저 무선 충전 성공...배터리 한계 넘나
[서울=뉴시스]전민영 인턴 기자 = 중국 연구진이 고출력 레이저를 이용해 비행 중인 드론에 무선으로 전력을 공급하는 기술을 개발했다. 착륙하거나 배터리를 교체하지 않고도 장시간 비행할 수 있는 가능성을 제시한 기술로, 향후 무인항공기(UAV) 운용 방식을 바꿀 수 있을 것으로 기대된다. 최근 미국 과학매체 라이브사이언스에 따르면 중국민항대학교와 칭화대학교 공동 연구진은 비행 중 드론을 레이저로 무선 충전하는 기술을 개발했다. 연구진은 드론 모형에 태양전지와 비슷한 원리로 작동하는 수신기를 장착해 시제품을 제작했다. 날개 아래에 부착된 수신기는 외부에서 조사한 레이저 빔의 에너지를 전기에너지로 변환했고 이를 이용해 드론의 프로펠러를 구동하는 데 성공했다. 핵심은 페로브스카이트 레이저 셀-열전 탠덤 장치다. 이 장치는 레이저 빛을 전기로 바꾸도록 설계됐으며 페로브스카이트 소재를 활용해 높은 에너지 변환 효율을 구현했다. 페로브스카이트는 차세대 태양전지 소재로 주목받는 결정 구조 물질로 실리콘보다 더 넓은 파장의 빛을 흡수할 수 있는 것이 특징이다. 실험 결과 녹색 레이저를 조사했을 때 수신기는 레이저 에너지의 38.49%를 전기로 변환했다. 이는 미국 에너지부(DOE)가 기록한 페로브스카이트-실리콘 탠덤 태양전지의 최고 효율인 34%를 웃도는 수치다. 다만 연구 과정에서는 발열 문제가 확인됐다. 고출력 레이저를 장시간 조사하자 장치 온도가 섭씨 80~90도까지 올라 효율이 떨어지는 현상이 나타난 것이다. 연구를 이끈 중국민항대학교의 한지안화 연구원은 "기존 연구는 소재나 장치 자체에 집중했지만 우리는 실제 항공기에 기술을 적용하는 과정에서 열을 어떻게 제어하고 비행 환경과 어떻게 조화시킬 것인지에 초점을 맞췄다"며 "이는 단순한 재료과학이 아니라 공학적인 문제"라고 설명했다. 연구진은 발열 문제를 해결하기 위해 삼셀렌화안티몬 나노결정을 장치에 추가했다. 이 소재는 열 차단막 역할을 해 과도한 열 발생을 줄이는 데 도움이 되는 것으로 확인됐다. 라이브사이언스는 이번 기술이 아직 초기 단계이지만 향후 드론이 비행 중 지상에서 쏜 레이저를 통해 지속적으로 전력을 공급받는 방식으로 발전할 경우 감시, 재난 구조, 물류 등 장시간 비행이 필요한 다양한 분야에서 활용될 가능성이 있다고 전했다. ◎공감언론 뉴시스 munchunny@newsis.com
中 비행 중 드론 레이저 무선 충전 성공...배터리 한계 넘나 [서울=뉴시스] 중국 연구진이 고출력 레이저를 이용해 비행 중인 드론에 무선으로 전력을 공급하는 기술을 개발했다. (사진=유레카얼럿 홈페이지 Y. Han and X. Han 캡처) [서울=뉴시스]전민영 인턴 기자 = 중국 연구진이 고출력 레이저를 이용해 비행 중인 드론에 무선으로 전력을 공급하는 기술을 개발했다. 착륙하거나 배터리를 교체하지 않고도 장시간 비행할 수 있는 가능성을 제시한 기술로, 향후 무인항공기(UAV) 운용 방식을 바꿀 수 있을 것으로 기대된다. 최근 미국 과학매체 라이브사이언스에 따르면 중국민항대학교와 칭화대학교 공동 연구진은 비행 중 드론을 레이저로 무선 충전하는 기술을 개발했다. 연구진은 드론 모형에 태양전지와 비슷한 원리로 작동하는 수신기를 장착해 시제품을 제작했다. 날개 아래에 부착된 수신기는 외부에서 조사한 레이저 빔의 에너지를 전기에너지로 변환했고 이를 이용해 드론의 프로펠러를 구동하는 데 성공했다. 핵심은 페로브스카이트 레이저 셀-열전 탠덤 장치다. 이 장치는 레이저 빛을 전기로 바꾸도록 설계됐으며 페로브스카이트 소재를 활용해 높은 에너지 변환 효율을 구현했다. 페로브스카이트는 차세대 태양전지 소재로 주목받는 결정 구조 물질로 실리콘보다 더 넓은 파장의 빛을 흡수할 수 있는 것이 특징이다. 실험 결과 녹색 레이저를 조사했을 때 수신기는 레이저 에너지의 38.49%를 전기로 변환했다. 이는 미국 에너지부(DOE)가 기록한 페로브스카이트-실리콘 탠덤 태양전지의 최고 효율인 34%를 웃도는 수치다. 다만 연구 과정에서는 발열 문제가 확인됐다. 고출력 레이저를 장시간 조사하자 장치 온도가 섭씨 80~90도까지 올라 효율이 떨어지는 현상이 나타난 것이다. 연구를 이끈 중국민항대학교의 한지안화 연구원은 "기존 연구는 소재나 장치 자체에 집중했지만 우리는 실제 항공기에 기술을 적용하는 과정에서 열을 어떻게 제어하고 비행 환경과 어떻게 조화시킬 것인지에 초점을 맞췄다"며 "이는 단순한 재료과학이 아니라 공학적인 문제"라고 설명했다. 연구진은 발열 문제를 해결하기 위해 삼셀렌화안티몬 나노결정을 장치에 추가했다. 이 소재는 열 차단막 역할을 해 과도한 열 발생을 줄이는 데 도움이 되는 것으로 확인됐다. 라이브사이언스는 이번 기술이 아직 초기 단계이지만 향후 드론이 비행 중 지상에서 쏜 레이저를 통해 지속적으로 전력을 공급받는 방식으로 발전할 경우 감시, 재난 구조, 물류 등 장시간 비행이 필요한 다양한 분야에서 활용될 가능성이 있다고 전했다. ◎공감언론 뉴시스 [email protected] Copyright © NEWSIS.COM, 무단 전재 및 재배포 금지
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