유선으로 연결하는 해상 드론, 전력 솔루션은
유선으로 연결하는 해상 드론, 전력 솔루션은
  • 김주연 기자
  • 승인 2020.10.08 14:55
  • 댓글 0
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바이코, 드래곤플라이픽처스의 UMAR 드론에 초고전압 전력 솔루션 공급
드래곤플라이 픽처스(DPI)의 군용 및 산업용 UMAR(Unmanned Multirotor Aerial Relay) 유선 드론에 바이코의 초고전압(UHV) 전력 솔루션이 채택됐다./바이코

바이코(Vicor)는 드래곤플라이 픽처스(DPI)의 군용 및 산업용 UMAR(Unmanned Multirotor Aerial Relay) 유선 드론에 자사의 초고전압(UHV) 전력 솔루션이 채택됐다고 8일 밝혔다.

DPI는 정보, 감시, 정찰(ISR), 통신 및 비디오 애플리케이션을 위한 즉각적인 통신 타워를 제공한다. UMAR 드론을 공중 무선(RF) 안테나로 배치하면, 선박의 무선 통신 커버리지를 8마일에서 최대 30마일까지 확장할 수 있다. 하지만 바람이 강하게 불면 드론을 고정하는 게 불가능했다.

새로운 접근방식이 필요했던 이 회사는 고정 위치에서 호버링(Hover-in-Place)이 가능한 새로운 차원의 유선 드론을 개발했다.

20분마다 배터리를 교체해야 하는 배터리 구동식 멀티 로터 드론과 달리 유선 드론은 기지와 연결된 전기 코드를 통해 전력을 공급받는다. 이를 통해 몇 시간, 심지어 며칠 동안 공중에 머무를 수 있다. DPI의 유선 멀티 로터 드론은 선박이나 보트, 트럭, 무인 수상 및 지상 차량 등의 모바일 호스트 플랫폼을 추적하여 기동할 수 있도록 설계됐다.

이 드론은 수직 이착륙 기능을 비롯해 고정익 드론에 비해 여러 이점을 제공한다. 먼저 활주로나 발사기, 또는 회수장치가 필요하지 않다. 또 비행선과 달리 격변하는 날씨와 빠르게 변하는 풍속에서도 지속적으로 고정된 위치를 확보할 수 있다.

하지만 유선 아키텍처를 구현하려면 호스트 선박에서 멀티 로터 드론까지 매우 높은 전압과 낮은 전류로 전원을 공급할 수 있어야만 한다. 

또 호스트 선박이 난류와 파도로 위치가 바뀔 때를 대비, 즉각적인 응답시간으로 고도를 유지할 수 있도록 짧은 버스트 또는 긴 버스트를 통해 리프트 및 요(Yaw) 각도로 로터 속도를 가속화할 수 있는 전력 용량과 민첩성이 필요하다.

가능한 최소한의 점유면적과 경량의 프로파일을 통해 고전압 변환을 달성해야 하며, UMAR에 탑재된 8개의 독립 로터는 상호 연결된 정교한 PCB 회로를 필요로 하기 때문에 전력 부품 레이어에서 최대한 공간을 절감하면, 다른 부품들을 더 많이 적용할 수 있다.

이러한 까다로운 전력문제를 해결하기 위해 DPI는 UMAR 내에 바이코의 초고전압 'BCM VIA 로우-프로파일 모듈'을 적용, 800V에서 50V까지 단 2%의 손실만으로 고효율 변환(98%)을 달성했다. UHV BCM의 소형 풋프린트와 장착 용이성은 뛰어난 전력밀도와 경량의 온보드 시스템을 달성하는데 특히 유용했다.

DPI UMAR의 8개의 독립 로터에 전원을 공급하기 위해 8개의 바이코 UHV BCM4414 모듈이 병렬로 배열됐고, 리던던시를 향상시키기 위해 로터 간에 전력을 공유할 수 있도록 했다. 

바이코의 UHV BCM 내부의 통합 EMI 필터링과 본질적으로 낮은 EMI 특성이 결합돼 EMI 노이즈를 최소화하는 것은 물론, 기존 DC-DC 컨버터에 비해 크기와 무게를 줄일 수 있었다. 필터링이 이뤄지지 않으면, 노이즈로 인해 드론과 호스트 선박 간의 RF 통신이 손상되거나 EMI 표준을 충족시키지 못할 수 있다.

실제 운영조건 하에서 광범위한 테스트를 통과한 이 유선 드론은 현재 미 해군이 정보, 감시, 정찰(ISR), 통신 및 비디오 애플리케이션을 위해 해양 및 해상 환경에 사용할 수 있는 인증을 획득했다.

DPI 기술은 현재 미 해군의 시험 배치 외에도, 여러 정부기관 및 계약업체와 기타 기관들이 평가 작업을 진행하고 있으며, 재난구조 1차 대응수단 및 대규모 지역 모니터링(공공행사, 경기장 보안 등)과 같은 다른 애플리케이션에서도 상당한 가능성을 보여주고 있다.

조 파웰치크(Joe Pawelczyk) DPI 운영 담당 부사장은 “바이코의 전력 모듈을 사용해 드론에 탑재되는 모든 부품의 무게를 줄여 고도와 대기속도를 높이는 동시에, 필요한 하중을 탑재할 수 있었다"며 "다른 업체에 비해 독보적인 전력밀도를 제공하기 때문에 바이코의 부품을 통해 최고 수준의 기동성 및 성능, 호버링 제어를 달성할 수 있었다”고 말했다.


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