무인 농약살포 헬리콥터 부문에서 30년 이상의 실적을 보유한 야마하발동기가 드디어 드론 사업에 본격적으로 참여했다.

‘일본 니케이로보틱스ʼ에 따르면 야마하는 농약살포용 무인 헬리콥터를 지금까지 누계 약 3000대를 판매한 실적을 보유할 정도로 업계를 선도하고 있다. 농약살포 헬리콥터는 일본 논벼의 약 40%에서 사용되고 있으며 그 대부분이 야마하의 헬리콥터를 사용하고 있다.

그동안 협소한 논벼에서는 무인 헬리콥터를 다루기가 어렵고 가격도 비싸다는 결점이 있었다. 야마하는 수백만 원대에서 구입할 수 있는 농약살포 드론을 투입함으로써 무인 헬리콥터로 확보하지 못했던 시장을 노린다는 전략이다.

야마하가 드론 사업에 참여한 배경에는 농약살포 드론을 투입하기 쉬운 시장 환경이 조성 되었다는데 있다. 2016년 4월, 일본 농림수산항공협회가 농약살포 드론의 기종 인정 제도를 개시했다. 그 결과로 중국의 DJI나 엔루트와 같은 대형 드론 기업과 농업기계 생산업체인 구보다 등이 잇달아 농약살포 드론에 참여하게 됐다.

모터 추가로 농약 튀는 것 방지
일반적으로 무인 헬리콥터가 농약을 살포하는 방식은 로터가 회전하면서 발생하는 풍압을 이용한다. 즉 기체가 공중에 뜨기 위한 하강기류(Downwash, 상부에서 하부로 밀어내는 공기의 흐름)를 이용해 농약을 살포하게 된다. 무인 헬리콥터는 직경이 큰 로터로 인해 강한 하강기류가 발생하기 때문에 횡풍 등이 불어도 기체의 바로 밑 이외의 방향으로는 확산되지 않고, 목적한 곳에 정확하게 농약이 살포된다.

반면에 드론의 경우는 가벼운 기체중량으로 하강기류가 약하기 때문에 노즐에서 나온 농약이 광범위하게 확산되며, 횡풍 등이 불면 목적한 이외의 장소에 살포되는 단점이 있다.

야마하 드론은 약한 하강기류를 보완하기 위해 ‘이중반전 로터’를 적용했다. 야마하의 드론은 위에서 보면 6곳에 로터가 배치되어 있다. 이 중 좌우에 있는 2곳의 로터 위에는 또 하나의 모터와 로터를 추가해 이중 구조로 제작했다. 모터와 로터가 이중이 되면 그만큼 강한 하강기류가 발생하기 때문에 살포용 노즐을 이중반전 로터 밑에 배치해 정확한 농약 살포가 이루어지도록 보완했다.

노즐 위치 교환 불필요
농약살포 드론의 경우는 논벼의 줄 끝까지 살포를 하면 다시 방향을 바꿔 되돌아 와야 한다. 그래야 다음 라인의 논벼에 살포할 수 있다. 하지만 야마하 드론은 기체를 선회시키는 것이 아니라 기체의 방향을 바꾸지 않은 채 옆 라인으로 이동 후 이번에는 뒤 방향으로 비행하면서 살포하게 된다.

만약 기체가 180도 회전해 진행방향이 역전되면, 작업자의 실수가 쉽게 발생할 수 있다. 현재 무인 헬리콥터의 경우도 같은 조종 방법을 채용하고 있다. 문제는 회전 방향이 다른 복수의 로터를 갖는 드론이 뒤 방향으로 비행하면 하강기류가 발생하는 장소가 전진 비행할 때와 달라지는데 있다.

일반적인 드론은 전진할 때는 기체의 좌우 양끝에서, 후진할 때는 기체의 중앙 부분에서 하강기류가 강해진다. 하강기류가 발생하는 장소가 전진 비행 때와 후진 비행 때가 다르기 때문에 DJI의 ‘AGRASMG-1’처럼 노즐을 2곳에 설치하여 전진과 후진 비행시 노즐의 위치를 바꾸어 살포할 수밖에 없었다.

야마하는 이러한 문제를 해소하기 위해 시계 방향과 반시계 방향의 로터를 점대칭으로 배치함으로써 항상 진행 방향 측에서 하강기류가 강해지도록 설계했다. 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 설계했다. 지면에 착지하는 부품인 랜딩기어도 휘어지는 구조로 제작하여 착륙 시의 충격을 완화하도록 설계했다.