드론, 하늘서 레이저로 충전…무한비행 가능해진다

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입력 2026-08-14 21:00

드론을 운용할 때 큰 걸림돌 중 하나는 일정 시간마다 충전하기 위해 지상으로 내려앉아야 한다는 점이다. 미래에는 이 같은 난점이 해결될지 모른다. 비행 중인 드론에 레이저를 쏴 전기를 공급하는 무선 충전 기술이 개발되고 있어서다.

중국 민항대와 칭화대 연구진은 최근 드론에 레이저를 전기로 바꾸는 장치를 설치한 뒤 날리는 실험에 성공했다고 발표했다. 원리는 태양광 발전과 비슷하다. 지상에서 드론을 향해 레이저를 쏘면 ‘레이저 전지’가 빛을 흡수해 전기로 바꾼다. 먼 거리까지 에너지를 전달할 수 있는 레이저 특성을 활용한 것이다.

여기서 가장 큰 문제는 열이다. 레이저를 받는 전지 표면이 90도까지 뜨거워지며 발전 효율이 떨어지고 수명이 짧아지기 때문이다. 연구진은 이를 해결하기 위해 페로브스카이트라는 빛 흡수 소재에 ‘안티몬 셀레나이드(Sb₂Se₃)’ 나노막대를 넣어 열을 막았다.

그 결과 520㎚(나노미터·1㎚는 10억분의 1m) 파장의 레이저를 쐈을 때 전력 변환 효율이 최고 38.49%에 달했으며 프로펠러는 분당 약 7820회 회전하며 안정적으로 작동했다. 이번 실험은 레이저와 드론을 모두 지상에 두고 이뤄졌으며 공중 무선 충전은 시험하지 않았다.

공중 무선 충전 기술을 확보하려는 노력은 각국에서 이뤄지고 있다. 미국 전쟁부(국방부) 산하 방위고등연구계획국(DARPA)은 지상에서 쏜 레이저 에너지를 공중 중계기를 거쳐 멀리 전달하는 기술을 개발했다. 지난해 시험에서는 8.6㎞ 떨어진 곳으로 레이저를 쏴 30초 동안 800와트(W)가 넘는 전력을 전달하는 기록을 세웠다. 이 기술을 무인항공기 등 다양한 플랫폼에 적용해 작전 수행 시간과 반경을 늘릴 수 있을 것으로 기대된다.

미국 파워라이트테크놀로지스는 한발 더 나갔다. 이 회사는 지난 4월 상공 1.5㎞ 높이에서 비행 중인 군용 무인항공기에 레이저로 약 1킬로와트(㎾) 전력을 공급하는 데 성공했다고 밝혔다. 드론이 착륙해 임무를 중단하는 일 없이 필요한 전력을 보충하며 무제한으로 비행하게 하는 것이 목표다.

레이저 외에 다양한 방식도 활용되고 있다. 캐나다 기업 퀘이즈는 무인차량에 드론이 내려앉으면 선을 꽂지 않고 충전하는 ‘근거리 무선 표면 충전’ 방식을 개발했다. 이를 활용해 드론 최대 3대가 감시 임무를 지속 수행하게 하는 ‘드론 군집 전술 감시 체계’ 시스템도 개발했다.

드론을 레이저가 정확히 추적하는 기술과 비, 구름 때문에 레이저가 가려질 수 있다는 점 등은 해결해야 할 과제다. 다만 드론 기술 경쟁 분야는 배터리 용량에서 무선 충전을 고려한 임무 수행 가능 시간으로 바뀌고 있다.

오세성 기자

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