가스 구동 드론, 전기 드론의 최대 약점 해결

전기 드론은 깨끗하고, 편리하고, 가벼우며, 상업적 및 개인적 용도가 무한해 보이지만 아무리 좋은 제품이라도 재충전이 필요할 때까지 45분 이상 비행할 수 없습니다. 그렇다면 가스 동력 엔진을 대신 사용하지 않는 이유는 무엇입니까?

에너지 밀도가 부족한 전기 드론

리튬 이온 배터리는 현존하는 가장 에너지 밀도가 높은 상업용 배터리입니다. 작은 공간에 에너지를 공급할 수 있는 능력 덕분에 우리는 고성능 수준을 제공하면서 몇 시간 또는 심지어 며칠 동안 사용할 수 있는 랩톱, 스마트폰 및 기타 장치를 보유하고 있습니다. 전기 자동차 범위도 거의 모든 일상적인 운전 용도에 실용적인 수준으로 꾸준히 상승하고 있습니다.

그러나 리튬 이온 배터리는 에너지 밀도가 가솔린보다 100배나 적습니다! 따라서 30분의 비행을 위한 충분한 전력이 있는 대신 50시간의 비행을 위한 충분한 에너지가 있습니다! 그것은 엔진의 추가 중량을 설명하지 않지만, 그럼에도 불구하고 비행 내구성의 엄청난 증가를 보고 있습니다.

실제 세계의 가스 구동 드론

대부분의 가스 동력 드론은 여전히 궁극적으로 전기입니다. 그것은 전력이 가솔린 엔진에서 나온다는 것입니다. 표준 휘발유를 사용하는 드론이 있고 RC 비행기, 자동차 및 헬리콥터 세계에서 흔히 볼 수 있는 메탄올 기반 연료인 “니트로”를 사용하는 드론이 있습니다. 어느 쪽이든 에너지는 액체 연료로 저장된 다음 전력으로 변환되어 드론의 로터를 구동합니다.

복잡한 구동 시스템을 사용하여 엔진에서 직접 로터를 구동하는 가스 구동 드론이 있습니다. Nitro Stingray 500은 이러한 방식으로 작동하며 각 로터가 독립적으로 피치를 조정할 수 있는 “집합적인 피치” 드론으로도 유명합니다. 대부분의 멀티 로터 드론에는 고정 피치 로터가 있습니다.

Stingray는 강력한 추력과 집합적인 피치 제어 솔루션의 조합 덕분에 복잡한 “3D” 비행 기동을 수행할 수 있습니다.

그런 다음 10h14m의 세계 기록 비행을 기록한 Hybrix 하이브리드 드론이 있습니다.

구매할 수 있는 드론은 최대 이륙 중량(MTOW)이 25kg(약 55파운드)인 상태에서 최대 4시간 동안 작동할 수 있습니다. 이와 같은 드론을 사용하면 몇 분 안에 연료를 보급하고 몇 시간 동안 비행할 수 있으며 배터리 구동 드론으로는 불가능한 임무를 완료할 수 있습니다.

가스 구동 드론은 고유한 문제가 있습니다.

흰색 바탕에 가스 무인 항공기 엔진입니다. — 페이데이/Shutterstock.com

우리가 단순히 가솔린을 사용하여 드론에 전력을 공급하지 않는 이유가 있습니다. 내연 기관에는 많은 유지 관리가 필요합니다. 그것들은 더럽고, 복잡하고, 비싸고, 완전 전기 드론보다 실패할 가능성이 훨씬 더 높습니다. 이것은 그들을 소비자 제품으로 이상적이지 않게 만듭니다. 배터리 구동 드론은 RC 항공기라기보다 스마트폰에 가깝고 대부분의 사용자는 현대 드론의 일반적인 비행 시간 30분 이상을 필요로 하지 않습니다.

연료 전지 드론은 두 세계의 최고가 될 수 있습니다.

흰색 바탕에 수소 연료 전지입니다. — 피터 소볼레프/Shutterstock.com

수소 연료 전지 드론은 가솔린 드론과 배터리 구동 드론 사이의 좋은 중간 방법이 될 수 있습니다. 수소는 휘발유의 3배의 에너지 밀도를 가지고 있으며 내연기관의 복잡함 없이 연료전지를 사용하여 전기로 변환할 수 있습니다. 연료 전지는 오염 배기 가스가 없고 가솔린만큼 쉽게 연료를 재충전할 수 있으며 가솔린 시스템보다 가볍지만 몇 시간의 비행 시간을 제공합니다. 큰 단점은 연료 전지 기술은 비싸지만 가솔린 동력은 잘 이해되고 상대적으로 저렴하다는 것입니다.

최초의 상업용 연료전지 드론은 2016년 출시된 Hydrone 1800과 가장 흡사합니다. 수소 연료전지 드론의 미래는 밝을 수 있으며, 두산이나 인텔리전트 에너지와 같은 회사는 드론 전용 연료전지를 만들고 있습니다. 연료 전지 노트북은 대중에게 이륙한 적이 없었을지 모르지만 이 기술로 구동되는 드론이 다양한 산업 분야에서 발판을 마련하는 것을 볼 수 있습니다.

차세대 배터리가 온다

배터리로 구동되는 드론 개발은 드론 시장에서 이러한 대체 에너지 연구를 진행하는 동안 거의 멈추지 않았습니다. 비행 시간은 소비자 등급 드론의 마법 같은 1시간 표시를 향해 꾸준히 증가하고 있습니다. 더 효율적인 모터와 더 나은 소프트웨어가 이러한 일이 일어나는 이유의 일부이지만 배터리 기술도 개선되고 있습니다.

관련된그래핀 배터리란 무엇이며 기술을 어떻게 변화시킬 것입니까?

그래핀 배터리는 이제 일반 소비자가 구매할 수 있습니다. 훨씬 더 빨리 충전되고 용량이 더 크며 빨리 마모되지 않는 그래핀 주입 전원 은행을 구입할 수 있습니다. 언젠가 우리는 몇 초 만에 충전되고 훨씬 더 많은 전력을 보유하며 실제로 마모되지 않는 솔리드 스테이트 배터리 또는 고급 슈퍼커패시터를 갖게 될 것입니다.

2021년 초, 상용화된 최초의 그래핀 드론 배터리가 발표되었습니다. 22lbs 패키지에 600Wh를 제공하며, 화재 위험이 없고 리튬 이온 배터리와 비교하여 작동 온도 범위가 크게 증가하므로 앞으로 나올 것들에 대한 흥미진진한 맛입니다.