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2022 UAV/로보틱스 전력 전망: UAV와 로보틱스의 설계 및 개발 방향을 새롭게 재편하는 초고밀도 전력분배 네트워크

글 / 톰 쿠라톨로(Tom Curatolo) 애플리케이션 엔지니어링 수석 디렉터, 바이코(Vicor)

계속해서 증가하는 UAV와 로보틱스에 대한 수요를 지원하기 위해 2022년에 해결해야 할 과제는 무엇인가?

최근 발표된 콘 페리(Korn Ferry)의 보고서에 따르면, 2030년까지 전세계적으로 숙련된 노동자 최대 8,500만 명에 해당하는 일자리가 부족할 것으로 예상되고 있으며, 이는 8조5천억 달러의 경제적 가치에 이른다. 이러한 일자리의 상당수는 코로나 19 팬데믹으로 글로벌 공급망과 노동시장의 취약성이 드러난 산업 및 서비스 분야에서 발생할 것으로 보인다. UAV(Unmanned Aerial Vehicle)와 로봇은 수작업을 효율적으로 자동화하여 이러한 상황을 완화할 수 있다.

오늘날 UAV는 보안 및 감시, 화물배송, 농업, 국방, 심지어 자연재해 복구 및 인도적 물품 지원 임무에 이르기까지 수많은 중요 애플리케이션을 위한 특화된 서비스로 빠르게 도입되고 있다. 몇 년 후에는 UAV가 고전압 전선 점검, 교량 및 타워 점검, 상업용 선체 점검 및 수리와 같은 보다 위험한 유형의 애플리케이션에서 중요한 역할을 수행하게 될 것이다. 이러한 유형의 애플리케이션에 UAV를 사용하면 더 빠른 응답시간과 실시간 데이터 수집을 비롯한 여러 이점을 얻을 수 있다. 더욱 중요한 점은 현재 사람이 수행하고 있는 위험성이 높은 작업에 무인 시스템을 적용하여 작업자의 부상이나 부수적인 피해 및 관련 책임 비용 등의 위험 부담을 제거할 수 있다는 것이다. 

세계 경제가 갈수록 통합되고 상호 의존적으로 변화함에 따라 소비재 및 내구재에 대한 수요가 기하급수적으로 증가하고 있다. 이러한 폭발적인 수요로 인해 오늘날의 공장은 적시에 상품을 조달하고, 생산 및 배송하는데 어려움을 겪고 있다. 바로 이러한 분야에 로봇 서비스의 도입이 필요하다. 로봇은 의사결정이 한정적인 전달(라우팅) 작업에 탁월하다. 로봇은 몇 주 동안 지속적으로 작동하여 예측 가능하고, 반복적인 결과를 제공할 수 있기 때문에 효율성 및 처리량을 크게 향상시킬 수 있다. 로봇과 기타 자동화 시스템의 급속한 도입은 끝없이 증가하는 소비자의 수요에 의해 주도되고 있다.

그림 1. UAV와 로보틱스 애플리케이션의 혁신을 가속화하기 위해서는 지금 보다 더 많은 전력을 공급할 수 있는 작고 가벼운 전원공급장치가 필요하다. 

전력 모듈은 전력밀도가 높고, 열적으로 뛰어난 전원공급장치를 쉽게 구성할 수 있으며, 더 많은 전력이 필요한 경우 간단하게 확장할 수 있다. 

UAV와 로봇이 보다 광범위하게 배치되기 위해서는 가장 큰 제한 사항인 전력 문제에 대한 재고가 필요하다. 다양한 전력소스를 사용하여 더 무거운 페이로드를 운반하면서도 더 긴 비행 시간을 달성하거나 생산 요구사항을 충족하기 위해 온라인 상태를 유지할 수 있는 전력 공급 방법을 모색해야 한다. 이러한 전력소스는 온보드 배터리와 유선으로 연결된 전원이나 수소 연료전지와 같은 대체 에너지원을 비롯해 태양광, 풍력 및 파력과 같은 재생 에너지에 이르기까지 다양하다. 

일반적으로 고객들은 전원공급장치를 매우 작은 공간에 설치하기를 원한다. 크기와 무게는 항상 가장 중요한 요소이기 때문에 전력 모듈이 탁월한 솔루션이 될 수 있다. 이러한 전력 모듈은 열적으로 뛰어난 소형 솔루션이며, 모바일 애플리케이션에 더 많은 전력을 공급할 수 있다. 

이것이 바로 고밀도 전력분배 네트워크가 필요한 분야이다. 전력으로 인해 많은 모바일 애플리케이션 기능이 제한되는 경우, 전력 모듈을 적절하게 사용하면, 혁신의 원동력이 될 수도 있다. 

모듈 기반 솔루션은 매우 높은 효율로 높은 수준의 통합이 가능하게 하기 때문에 기존의 전원 토폴로지에 비해 훨씬 작은 설치 공간을 사용하여 전력소스를 최대한 활용할 수 있도록 해준다. 이러한 전력분배 패러다임의 전환은 UAV 및 로보틱스 설계자들이 성능 저하 없이 더 많은 기능과 더 높은 동작 전압으로 설계를 구현할 수 있도록 해준다.