임페리얼 대학(Imperial College)과 리버풀 대학 (University of Liverpool)의 과학자들은 종이 접기의 고대 예술에서 영감을 얻어 무인 항공기(드론)에 경량의 충격 흡수 장치를 장착해 충격과 긁힘으로부터 기체를 보호한다.

사이언스 로보틱스(Science Robotics)에 게재 된 연구 결과에 따르면 회전식 종이 접기 보호 시스템(Rotorigami)이 장착된 드론은 비행중 충돌에서 적은 힘과 손상을 받아 장애물과 충돌 한 후에도 계속 비행 할 수 있음을 보여준다.

임페리얼대(Imperial ‘s Aeronautics)에 이어 리버풀대 런던캠퍼스 Cdel(Creative Design Engineering Lab)을 이끄는 푸야 사래(Pooya Sareh) 박사는 “종이 접기에 영감을 받은 충격 보호 장치를 사용해 미니어처 비행 로봇들이 제한된 공간에서 안전하고 효율적으로 비행 할 수 있게 해준다’ 고 말했다.

사래 박사와 동료들은 얇고 가벼운 플라스틱 시트를 미우라(Miura)-종이접기 식으로 활용했다. 이 제품은 공학 응용 분야에 특히 적합한 간단한 종이 접기 패턴이다.

그들은 회전하는 내부 프레임 주위에 보호 구조를 만들었다. 이 하나의 구조는 모든 프로펠러를 측면 충돌로부터 즉시 보호하고 충돌 중 및 충돌 후에도 비행체가 공중에서 비행하도록 했다.

연구진은 이 충격 흡수장치(Rotorigami)가 장착 된 무인 비행기의 효율성을 테스트하고 기존 설계와 비교했다. 그들은 보호 구조가 충격의 힘을 감소, 충돌 후 무인 항공기가 통제에서 벗어나 회전을 하지 않도록 했다. 이 장치는 충격 이후에도 무인 항공기를 바로 조종할 수 있게 해준다.

사래 박사는 “우리는 드론 충돌에 보다 탄력성을 주는 경량의 충격 흡수식 회전 범퍼를 성공적으로 만들었다”고 말했다.

드론에는 장애물 감지 및 회피 소프트웨어가 장착돼 있지만 창문이나 전선처럼 쉽게 감지 할 수 없는 장애물은 피할 수 없다. 따라서 범퍼 장비는 무인 항공기를 우발적인 모든 충돌 사고로부터 보호한다.

임페리얼대 항공학과 비행 로봇 연구(Aerial Robotics Laboratory) 디렉터 미르코 코박(Mirko Kovac) 박사는 “파리 나 꿀벌과 같은 많은 곤충들은 충격 회피 기술과 충격 탄력성의 조합을 사용한다. 그들은 주로 충돌 감지 및 회피 시스템에 의존하지만 충돌이 발생할 경우를 대비하여 보호 구조를 갖추고 있다. 우리는 이 개념을 우리의 작업에 적용했다”고 설명했다. 

코박 박사는 “향후 항공기는 충돌 방지 기술과 새로운 재료 및 구조를 사용하는 새로운 안전 및 충격 복원력 하드웨어를 결합 할 것” 이라고 덧붙였다.

향후 무인 항공기의 상단과 하단의 손상을 완화하는 방법을 찾고있는 사래(Sareh) 박사는 “우리는 측면 충돌을 해결했다. 이제 우리는 무인 항공기를 상하 충격에서 보호하는 방법을 찾아야 한다”고 말했다

코박 박사는 “이 연구는 재료와 구조물이 인프라를 안전하고 효율적으로 이동할 수 있는 새로운 세대의 ‘부드러운 비행 로봇’을 가능하게 하는 훌륭한 사례”라고 덧붙였다.

앞으로 그들은 열대 우림을 탐사하는 대형 무인 비행기 또는 수혈을 위한 혈액 공급과 같은 무거운 짐을 옮기는 드론에 대해 종이 접기 범퍼 디자인을 활용할 예정이다. 그럼에도 여전히 감시의 필요없이 완전 자동화된 무인 항공기는 먼 미래의 일이다.

이 논문의 연구는 영국 공학 및 물리학 연구협의회 (EPSRC)의 지원을 받았다.