전기전자/정보통신

Nikkei Electronics_2023.6 Hot News (p24-25)

드론 보급을 위한 큰 과제 '소음'
JAXA와 ACSL, 새로운 모양의 프로펠러로 소음 저감

우주항공연구개발기구(JAXA)와 드론 전문기업 ACSL은 드론 보급을 위한 과제 중 하나인 비행 시 ‘소음’을 저감하는 프로펠러를 공동 개발해 그 효과를 확인했다.

-- 날개 2개의 기존 프로펠러와 비교해 음압 에너지 환산으로 41% 저감 --
기존의 날개 2개의 프로펠러와 비교해 음압 에너지 환산으로 41% 저감되는 최대 2.3dBA의 저소음 효과를 얻을 수 있었다고 한다. dBA는 인간의 가청역이나 주파수의 차이에 따른 소리 차이를 고려하여 보정한 특성 음압 레벨이다.

국내에서는 22년 12월에 드론의 '도시지역에서 보조자 없는 육안외 비행'인 '레벨4'가 법률상으로 규제가 풀리고, 앞으로는 시가지 등 사람의 생활권을 고주파로 비행할 것으로 예상된다. 그러나 현실에서는 안전성 확보와 동시에 비행시 소음이 사회 구현에 큰 과제가 되고 있다.

-- 저고도 비행 시에 80~100dB --
일반적으로 엔진차의 주행 시 소음은 60dB 정도인데 반해 멀티콥터형 드론은 1.1m의 저고도 비행 시 소음이 80~100dB로 상당히 시끄럽다.

JAXA는 이전부터 저소음 프로펠러 ‘Looprop’을 개발해 왔으며 이번에 이를 ACSL의 드론 ‘SOTEN(창천(蒼天))’용으로 최적화한 ‘Loop for SOTEN’을 공동 개발했다.

덧붙여서 SOTEN은 신에너지산업기술종합개발기구(NEDO)의 채택 사업 ‘안전 안심할 수 있는 드론 기반 기술 개발’로서 ACSL, 야마하발동기, NTT도코모, 작티(Xacti), 첨단역학시뮬레이션연구소 등 5개사가 개발한 소형 공중 촬영용 국산 드론이다.

Looprop은 4개 날개를 가깝게 배치해 끝의 커브 부분을 연결한 8자형의 독특한 모양을 하고 있다. “회전할 때 주위 공기와 프로펠러가 부드럽게 접촉하기 때문에 소음이 낮아진다”(JAXA 항공기술본부 차세대항공이노베이션허브).

실제 Looprop for SOTEN은 기존형의 프로펠러와 비교해 사람의 가청역에서 음압 피크가 낮아졌다. 사람들이 귀에 거슬리게 느끼는 주요 원인이 되는 배음 성분에 의한 프로펠러의 특징적인 소리가 감소하기 때문이다.

-- 고속회전 시의 변형을 억제하다 --
게다가 날개 끝이 연결되어 있기 때문에 회전할 때의 wash-in/wash-out과 같은 변형이 없어진다. 또한 회전으로 인해 날개에 발생하는 원심력과 루프 모양의 날개에 작용하는 장력이 효과적으로 균형을 이루는 구조(현수선(Catenary) 모양)를 하고 있어 고속회전을 해도 날개가 쉽게 변형되지 않기 때문에 공기역학적인 성능이 저하되기 어렵다고 한다.

실제로 기존형 프로펠러와 다르게 동등한 추력을 유지한 채 저소음화를 달성했다. 앞으로 JAXA와 ACSL은 이번 성과를 바탕으로 드론의 레벨4 비행 구현을 위한 연구개발을 추진하기로 했다.

 -- 끝 --

Copyright © 2020 [Nikkei Electronics] / Nikkei Business Publications, Inc. All rights reserved.