[디지털비즈온 최유진 기자] 플로리다 스타트업 언디파인드 테크놀러지(Undefined Technologies) 는 사일런트 벤투스(Silent Ventus) 이온 추진 eVTOL 드론이 필수 시험 비행을 통과했다고 드론전문 매체 드론라이프가 9월 20일 소개했다.

언디파인드 테크놀러지에 따르면 이온 추진을 사용하여 드론시험 비행을 4.5분 동안 비행하여 이 과정에서 75dB의 소음을 방출하였다. 일반적으로 사무실이나 대화환경이 60dB 정도이며 버스, 지하철, 식당 내의 소음이 80 dB 정도이며, 비행기 소음이 140dB 이다.

지난해에는 90dB의 소리를 방출하면서 단 25초 동안 비행했다. 2023년 말까지 라스트 마일 화물 운송 부문에 대한 소음 제한에 따라 70dB 미만의 소음 수준으로 15분 비행 시간에 도달할 계획이라 밝혔다. 회사는 개발을 가속화하고 지적 재산을 보호하며 공급망 중단을 줄이기 위해 사내 구성 요소를 설계 및 제조하면서 엄격한 수직 통합 모델을 지속적으로 고수해 왔다.

"4분 이상의 비행은 더 높은 에너지 밀도를 제공할 수 있는 배터리의 화학적 구성의 발전이 필요했다."고 언디파인드 테크놀러지수석 엔지니어인 토마스 벤다 주니어 말했다. "이러한 개선은 더 가벼운 무게를 목표로 하는 우리 노력의 일부입니다."

사일런트 벤투스의 "이온 부스터(Ion Booster)"는 이온 구름을 생성하여 현재 이온 추진기 기술에 비해 추진력 수준이 150% 증가했다. 이온 부스터에 의해 생성된 추력은 이 기술이 전기 추진을 위한 실행 가능한 옵션으로 작용할 수 있는 가능성을 실현했다.

‘사일런트 벤투스’ 이온 드론과 기존 전기 드론들의 가장 큰 차이점은 비행을 위해 프로펠러를 사용하지 않는다는 점이다. 즉, 이온엔진을 사용하는데 이는 온전히 전극과 전기장을 이용하는 것이다.

이온 드론 ‘사일런트 벤투스’는 전체적으로 넓은 구조는 전극으로 된 2개의 적층된 창살모양 격자를 만든다. 이는 공기 중의 산소와 질소 분자를 이온화할 수 있는 고전압 전기장을 만들어 전자를 방출함으로써 격자에 양전하를 부여하고, 이를 아래로 추진하여 추진력을 발생시킬 수 있는 ‘이온 바람’을 만들어내는 원리다.

이온 드론 ‘사일런트 벤투스’는 민간 및 군용 애플리케이션에 상용화 할 수 있는 프로잭트를 진행한다. 2024년에 양산 가능한 직렬 드론 을 개발하는 것을 목표로 하고 있으며, Manifest 2022, CoMotion Miami 2022, Commercial UAV Expo Americas, AUVSI XPONENTIAL을 포함한 최근 여러 UAV 및 도시 이동성 엑스포 쇼에서 순수 전기 드론을 선보였다.

◇하이테크 기술, 이온 추진장치

이온 엔진 혹은 이온 추진 장치는 우주선 추진 방법의 일종으로 아르곤이나 제논 그리고 크립톤 등의 추진제를 플라즈마(이온)화하여 전기적 특성을 띠게 한 후 자기력을 이용하여 선체의 후방으로 빠르게 분사하여 추진력을 얻는 기관이다.

현재의 이온 엔진은 추진력이 부족하기 때문에 대기권/중력권에서 쓰기에는 턱없이 약하다. 엔진 스스로의 무게를 지면에서 들어올릴 정도의 힘도 내지 못하는 어려운 기술이다.

이온 엔진은 극미량의 추진제를 전자기 가속해서 쏘아 추진력으로 삼는다. 물론 쏘아내는 질량 자체가 워낙 작고, 이런저런 이유로 전자기 가속에도 한계가 있을 수밖에 없으므로 추진력 자체는 극히 미약하며, 그리드(Grid) 방식의 이온 엔진은 원리상 추력을 일정 수준 이상 올리는 것이 물리적으로 불가능하다.

이러한 이온 엔진이 처음 세상에 모습을 드러낸 것은 ‘SERT’ 계획으로, 1964년 NASA가 우주 공간에서 실험하였다. 이후 2003년 발사된 일본의 소행성 탐사선 하야부사가 이온엔진을 세계 최초로 운용함으로써 실용화에 성공한다. 하야부사는 무려 1천 시간을 가동해 60억km를 왕복함으로써 이온 엔진의 위엄을 전세계에 알리는 데 일조했다.