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Nikkei Robotics_2017.12_Cool Topic (p20~21)

야마하, 드론 사업에 본격 참여
이중반전 로터, 헬리콥터 수준의 살포와 정밀도 실현

무인 농약살포 헬리콥터 부문에서 30년 이상의 실적을 보유한 야마하발동기가 드디어 드론 사업에 본격적으로 참여한다. 야마하는 농약살포용 무인 헬리콥터를 지금까지 누계 약 3,000대를 판매하였다. 농약살포 헬리콥터는 일본의 논벼의 약 40%에서 사용되고 있으며 그 대부분이 야마하의 헬리콥터다.

그러나 협소한 논벼에서는 무인 헬리콥터는 다루기가 어렵고 가격도 비싸다는 결점이 있었다. 그래서 수백만 엔에 살 수 있는 농약살포 드론을 투입함으로써 무인 헬리콥터로 확보하지 못했던 시장을 노린다. 헬리콥터로 축적해 온 특약점 판매망이나 오퍼레이터의 교육원 기반을 활용한다.

야마하가 드론 사업에 참여한 배경에는 농약살포 드론을 투입하기 쉬운 환경이 정비되었다는 사실이 있다. 2016년 4월에 농림수산항공협회가 농약살포 드론의 기종 인정 제도를 개시했기 때문이다. 그 결과, 중국의 DJI나 엔루트와 같은 대형 드론 기업, 농업기계 생산업체인 Kubota 등이 잇달아 농약살포 드론에 참여하였다.

-- 모터 추가로 농약이 튀는 것을 방지 --
일반적으로 무인 헬리콥터로 농약을 살포하는 경우는 로터가 회전하면서 발생하는 풍압을 이용한다. 기체가 공중에 뜨기 위한 ‘Downwash’(상부에서 하부로 밀어내는 공기의 흐름)를 이용하여 농약을 지면의 논벼에 살포한다. 헬리콥터는 로터의 직경이 크기 때문에 강한 다운워시가 발생한다. 따라서 횡풍 등이 불어도 농약은 헬리콥터의 바로 밑 이외의 방향으로는 확산되지 않고, 목적한 곳에 정확하게 살포된다. 그러나 드론의 경우는 무인 헬리콥터보다 기체가 경량이기 때문에 다운워시가 약하다. 때문에 그대로는 노즐에서 나온 농약이 광범위하게 확산된다. 또한 횡풍 등이 불면 목적한 이외의 작물에 살포해 버릴 가능성이 있다.

그래서 이번에 야마하는 드론의 로터에 아이디어를 제안하였다. 그것이 ‘이중반전 로터’다. 야마하의 드론은 위에서 보면 6곳에 로터가 배치되어 있다. 이 중 좌우에 있는 2곳의 로터 위에는 또 하나의 모터와 로터를 추가하여 이중 구조로 하였다. 모터와 로터가 이중이 되면 그만큼 강한 다운워시가 발생하기 때문에 농약이 쉽게 흩어지지 않는다. 살포용 노즐은 이 이중반전 로터의 바로 밑에 배치하였다. 기체에는 총 8개의 로터가 있는 셈이다.

-- 노즐 교환 불필요 --
농약살포 드론의 경우는 논벼의 줄 끝까지 살포를 하면 다시 방향을 바꿔 되돌아 와야 한다. 그래야 다음 라인의 논벼에 살포할 수 있다. 그러나 이번 드론은 기체를 선회시키는 것이 아니라 기체의 방향을 바꾸지 않은 채 옆 라인으로 이동한다. 그리고 이번에는 뒤 방향으로 비행하면서 살포한다. 기체의 방향이 역전되면, 오퍼레이터의 프로포(Propo) 조종이 직면하지 않게 되면서 조종 실수가 쉽게 발생하기 때문이다.  무인 헬리콥터의 경우도 같은 조종 방법을 채용하고 있다.

그러나 회전 방향이 다른 복수의 로터를 갖는 드론이 뒤 방향으로 비행하면 다운워시가 발생하는 장소가 전진 비행할 때와 달라진다. 일반적인 드론에서는 시계 방향과 반시계 방향의 로터가 번갈아 배치되는 경우가 많다. 이 경우, 전진할 때는 기체의 좌우 양끝에서, 후진할 때는 기체의 중앙 부분에서 다운워시가 강해진다. 다운워시가 발생하는 장소가 전진 비행 때와 후진 비행 때가 다르기 때문에 DJI의 ‘AGRASMG-1’처럼 노즐을 2곳에 설치, 전∙후진에서 노즐을 바꾸는 일이 있다.  

야마하는 이러한 문제를 해소하기 위해 시계 방향과 반시계 방향의 로터를 점대칭으로 배치함으로써 항상 진행 방향 측에서 다운워시가 강해지도록 하였다. 이로써 노즐을 교환할 필요도 없어졌다. 그 외에도 야마하는 이륜차 등의 공력설계 기술을 활용하여, 드론의 본체 전면 2곳에서 뒤쪽으로 공기가 통하는 길을 만들어 상부에 장착한 배터리 등의 전장계를 냉각하는 구조로 하였다. 또한 지면에 착지하는 부품인 랜딩기어도 휘어지는 구조로 하여 착륙 시의 충격을 완화하도록 설계하였다.

  -- 끝 --