화성 헬리콥터 '인제뉴어티(Ingenuity)' 프로젝트 운영책임자 인터뷰 전문

 

 

 

 

화성 헬리콥터 '인제뉴어티' 프로젝트 운영책임자 인터뷰 전문

 

 

2020년 7월 30일 발사되었던 퍼서비어런스호가 7개월만에 2월 18일 화성에 착륙에 성공했습니다. 그리고 이 퍼서비어런스호에는 아주 작은 헬리콥터가 탑재되어있는데 이 헬리콥터가 인제뉴어티(Ingenuity) 입니다.

인제뉴어티는 빠르면 4월에 비행을 시작하게 되는데  이는 인류 역사상 최초로 다른행성에서의 동력비행을 수행하게 되는 것입니다.

2021년 3월 23일 인제뉴어티의 프로젝트 운영책임자인 '팀 캔험'이 TBS의 뉴스공장 진행자 김어준씨와 인제뉴어티의 개발과정과 화성에서의 임무등에 과한 인터뷰를 가졌습니다. 아래는 인터뷰 전문입니다.

 

질) 인터뷰에 응해 주셔서 감사합니다. 우선 본인과 팀의 소개부터 부탁드립니다.

 

답) 안녕하십니까. 저는 NASA 제트추진연구소(JPL). 인제뉴어티 화성 헬리콥터 운영 책임자 팀 갠험입니다. 저희 프로젝트를 담당하고 계신 분들을 소개해드리면 프로젝트 매니저는 미미 엄, 수석 엔지니어는 밥 발라람, 수석 조종사는 호바드 그립입니다. 

그래서 이 모든 팀원들이 모여서 저희가 이번 프로젝트를 책임을 지고 이끌고 있으며 유도하는 부분, 또 기계적인 부분, 항공정비, 또 열역학, 환경적인 모든 부분에서 저희가 정말 열심히 일을 하면서 이 프로젝트를 진행하고 있습니다.

 

 

질) 팀원이 전체가 총 몇명인가요?

 

답) 전체적으로 모든 카테고리에 있는 팀원들을 합치면 한 30명에서 40명 정도가 되구요. 또 그중에서 핵심 팀원들, 실제로화성의 지표면에서 헬리콥터를 조종하는 사람들을 고려한다면 한 15명에서 20명 정도입니다.

 

질) 자, 그러면 이게 이제 본질적인 질문인데, 화성에서의 비행이 왜 그렇게 중요한 거죠?

 

답) 헬리콥터 같은 경우는 미래 화성에서 우리가 탐사하는데 많은 도움을 줄 수가 있습니다. 로버 같은 경우는 지금 움직이긴 하지만 너무 느리게 움직이기 때문에 헬리콥터를 사용 한다면 저희가 관심있는 구역에 좀 더 빨리 이동을 해서 관측을 할 수 있을 것입니다. 

그래서 빨리 움직일 수 있다는게 이 헬리콥터의 장점이고요. 또 로버가 갈 수 없는 지역들도 있습니다. 절벽이라든지 깊은 분화구, 협곡, 이런 부분들의 지질학적인 특성을 저희가 또 관찰하기 위해서도 헬리콥터를 쓰면 로버가 가지 못하는 그런 구역도 관측을 할 수 있고요. 

또 미래에 만약에 화성에 우주인이 가게 된다고 했을때는 우주인을 도와주는 스카우트 역할까지 할 수 있는 것이고요. 마지막으로 헬리콥터가 정말 잘 개발이 돼서 나중에 큰 버전의 헬리콥터가 나온다면 또 거대한 관측 장비도 실어나르는역할을 하게 될 것입니다.

 

 

 

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질) 화성 환경은 지구하고 굉장히 다른데, 두 가지 질문이 있습니다. 개발 과정에서 가장 어려웠던 점은 뭐고, 그리고 화성에서잘 작동하는지는 어떻게 실험을 미리 했습니까?

 

답) 말씀하신 대로 화성 같은 경우는 지구와 비교했을때 대기 밀도가 굉장히 낮습니다. 그래서 화성의 대기 밀도는 지구 대기 밀도의 1% 밖에 되지 않고, 화성의 중력은 지구와 비교했을때 중력이 3분의 1밖에 되지 않습니다. 그래서 이렇게 완전히 다른 상황에서 비행을해야 하다 보니까 저희가 모든 것을 처음부터 개발을 하고 아주 특이한 그런 설계로 개발을 할 수밖에 없었습니다.

예를 들자면 두 날개가 지금 달려있는데요. 반대로 도는 2개의 날개를 개발했습니다. 또 컨트롤하는 알고리즘 역시 이런 화성 환경에서 잘 작동하도록 저희가 또 설계를 했고요. 또 이런 것들이 정말 화성에 갔을 때 작동하는지를 지구에서 실험을 해보기 위해서 저희가 대기압, 압력, 또 중력, 이런것들을 모두 화성처럼 만들어서 실험을 정말 많이 했습니다. 

중력이 3분의 1밖에 되지 않는다고 말씀드렸는데요. 중력을 줄이기 위해서 저희가 또 스페셜 컴퓨터를 사용해 좀 더 작은 중력이가해질 수 있도록 화성과 최대한 가까운 그런 조건을 만들어서 지구에서도 이미 실험을 많이 했습니다.

그래서 날개 같은 경우도 굉장히 가볍지만 강하게 만들었고, 또 더 빨리 돌고 더 멀리 갈 수 있도록 이런 아주 특이한 디자인과 그런 설계로 만든게 이번 헬리콥터 입니다.

 

 

 

 

질) 그런 인제뉴어티의 기능은 어떤 게 탑재되어 있습니까?

 

답) 헬리콥터에는 정말 많은 센서들이 장착이 되어 있습니다. 첫 번째는 관성 유도 센서라는 게 부착이 되어 있는데요.우리 전화기에 있는 센서와 비슷하다고 볼 수 있습니다. 

또 두 번째로는 레이더를 기반으로 한 고도계가 달려 있습니다. 그래서 고도가 얼마나 되는지 스스로 측정할 수 있고요, 또 세 번째로는 경사도를 측정할 수 있는 경사계도 센서가 부착이 되어 있습니다. 또 거기다가 흑백 카메라가 아래를 향하게 장착이 되어 있는데 이 흑백 카메라는 1초에 30번 사진을 찍을 수 있고요. 찍은 사진을 소프트웨어 알고리즘을 통해서 분석해서내가 어디로 가야 되는지 방향도 정하고, 속도도 정할 수가 있습니다. 

또 마지막으로 컬러 카메라도 장착이 되어 있어서 마치 우리가 휴대폰으로 사진을 찍듯이 주변 환경을 그렇게 촬영을 할 수가 있습니다.

 

질) 이 비행은 언제 시작이 됩니까? 그리고 한 번 비행을 하면 몇 분간 날 수 있죠?

 

답) 저희가 지금 예상하는 바로는 한 4월 초를 예상하고 있습니다. 비행 시간 같은 경우는 최장 90초 동안 한번에 비행을 할 수가 있는데요. 90초로 제약이 되는 이유는 배터리 용량이 제한이 되기 때문입니다. 헬리콥터 같은 경우는 맨위에 달려 있는 태양열 패널을 통해서 스스로 충전을 할 수가 있는데 한 90초 동안 날고 나면 다시 착륙해서 태양열 패널을 이용해서 충전을 하고 다시 이륙하는 식으로 돌아가기 때문에 최장 비행 시간은 90초라고 볼 수 있습니다.

 

 

 

질) 그러면 90초 충전해서 얼마나 멀리 가고, 그리고 나서 다시 90초를 날 수 있을때까지 충전하려면 얼마나 걸리죠? 시간이

 

답) 우선 전체 100% 충전이 됐을 경우 90초 동안 날 수 있다고 말씀드렸는데요. 1초에 한 5m 정도를 날 수가 있습니다. 그러면 다시 이륙하는 지점으로 돌아와야 되기 때문에 그것까지 합하면 비행거리는 한 100m 정도를 비행한다고 보시면 되고요.

그다음에 그럼 얼마나 오래 걸리냐, 충전하는데. 그건 저희가 하루 비행을 하고 나면 이틀 동안은 다시 재충전을 해야됩니다. 왜냐하면 태양열 패널로 충전을 했을때 비행이 끝나고 나면 비행을 하면서 얻은 모든 데이터를 로버라든지 지구로 전송을 해줘야 되는데 거기에도 에너지가 들기 때문에 한 이틀 정도는 재충전을 하고 하루 비행하고 이런 패턴을 반복한다고 보시면 될것 같습니다.

 

 

 

질) 그러니까 90초 날고, 그리고 하루 충전해서는 지구로 보낼 데이터를 로버에게 보내고, 그리고 나머지 하루는 비행을 위한 충전을 하고, 그래서 3일째에 다시 비행을 하고.. 이런 패턴의 반복인가요?

 

답) 네. 우선 첫 번째 날에 비행을 하고 착륙을 했다고 치면 착륙했으니까 그때부터 충전이 시작이 됩니다. 그럼 둘째 날 파일을 전송하는데 또 동시에 재충전이 시작이 되고요. 또 세 번째 날은 아직 다 보내지 못한 데이터까지 다 전송을 하고 또 동시에 계속해서 재충전을 하기 때문에 한 이틀동안 계속 재충전을 해 주면 데이터도 보내고 세 번째날 다시 비행을 할 수 있는겁니다.

 

질) 그러면 100m 정도로 말씀하셨으니까 한 45초 동안 100m를 날아갔다가 45초 동안 돌아오는거네요, 항상.

 

답) 비슷하기는 한데요. 우리가 첫 번째 비행을 시작했을 때와 그 이후의 비행은 좀 더 고도화시킨 비행을 하긴 하겠지만 예를 들어서 비행을 할 때는 이륙을 한 다음에 올라가서 다른 지점으로 한 50m 이동을 하고 그 다음에 다시 그 50m를 되돌아와서 동일한 지점에 착륙하는 그게 비행 루트로 저희가 생각을 하고 있습니다.

 

 

질) 그러면 이렇게는 안되나요? 듣다 보니까 이제 지금은 90초 동안 절반은 거기까지 날아가는 데 쓰고 나머지 절반은 돌아오는데 쓰는데... 90초 동안 200m를 날아갈 수 있다는 얘기잖아요. 왔다 갔다 100m니까. 그럼 200m를 날아가서 거기서 다시 충전해서 또 200m를 날아가고 그러면 더 멀리 가 볼수도 있을텐데.. 로버 퍼서비어런스 중심으로 해서 200m를 가서 거기서 또 200m를 더 가보고... 그렇게 더 멀리 가는 시도는 안해 보는건가요?

 

답) 주요 이유는 우선 이번 비행의 가장 주된 목표는 저희가 미리 비행을 위한 데이터를 축적해야 되기 때문입니다. 지금 로버가 조사하고 있는 지역이 착륙하기 안전한 지역이기 때문에 다시 로버가 있는 쪽으로 돌아오는 것입니다.

만약에 이 세 번의 비행이 모두 안전하게 종료가 되면 나머지 두 번의 비행은 말씀하신 것처럼 약간 편도 비행처럼 돌아오지 않고 더 멀리 한번 보내보는 그런 비행도 할 계획이긴 합니다. 그래서 지금 현재 이 로버의 소프트웨어를 보면 어디든지  헬리콥터를 저희가 보낼 수는 있습니다.

질) 그러면 지금 세 번의 실험 비행이 끝나면 퍼서비어런스호로부터 최대 얼마나 멀리 떨어진 곳까지 조종 신호를 보낼 수가있나요?

 

답) 아주 좋은 질문입니다. 지금 현재 로버와 헬리콥터 사이의 확실한 안전 거리는 100m 정도로 저희가 보고 있습니다.

지구상에서 라디오 신호가 얼마나 멀리까지 가는지 실험을 했을때 한 1km정도까지 가도 신호가 끊어지지는 않는다고 실험을 해보긴 했지만 실제 화성에서 1km라는 거리가 지켜질지도 저희가 잘 모르기 때문에 세 번의 안전 비행을 끝내고 나서 좀 더 실험적인 비행을 할 때는 얼마만큼 더 멀어질 수 있는지도 저희가 실험을 해보고 싶습니다.

 

 

 

질) 그 엑스트라 실험에 꼭 성공하시길 빌고요. 말씀을 듣다 보니까 이 모델을 계속 개발해서 인간이 탑승하는 모델도 구상을 하시는지 궁급합니다.

 

답) 지금 제가 속해 있는 NASA의 제트추진연구소 같은 경우는 무인 장비 파트와 또 유인 장비 파트가 나눠져 있습니다.

그래서 지금 제가 일하는 조직에서는 무인 장비 위주로 지금 연구를 진행하고 있기 때문에 만약에 사람이 타는 유인 장비인 경우는 제가 속해 있는 조직이 개발하지는 않을 거지만 그래도 우선 저희 팀에서 지금 하고 있는 가장 중요한 일은 미래에 우리가 좀 더 거대한 헬리콥터를 만들기 위해서 언젠가는 인간이 탈 수도 있겠죠. 

헬리콥터가 더 멀리 날 수 있도록,또 더 높이 날 수 있도록, 또 더 무거운 탑재물을 싣고 날 수 있도록 하는게 저희의 목표고요. 그렇게 되면 로버가 가지 못하는 그런 구역에서도 탐사가 가능하기 때문에 저희의 목표는 그 정도라고 제가 말씀을 드릴 수 있을것같습니다.

 

질) 그러면 전문가로서 전망하기에 지금으로부터 30년 후면 이 헬리콥터가 어느정도 무게를 실어 나를 수 있을까요?

 

답) 제가 구체적인 수치를 말씀드리기는 어렵지만 최근에 들은 브리핑을 보면 지금 현재 연구가 진행중인 차세데 헬리콥터의 경우 탑재물 무게가 최대 한 5kg 정도까지 갈 거라고 제가 들었습니다. 그래서 더 큰 탑재물을 실을 수 있도록 차세대 헬리콥터를 지금 개발하는 것이 목표라고 볼 수 있겠고요. 

또 지금 현재의 헬리콥터는 사실 어떤 탑재물을 실을 수가 없습니다. 단지 비행만 테스트하고 있고, 이 기술 시연 단계이기 때문에현재로서는 탑재물을 싣지 못합니다.

 

 

질) 그러니까 30년 후를 전망하는건 어렵고, 이 다음 단계가 5kg무게를 실어 나르는 헬기군요.

 

답) 네.

 

질) 알겠습니다. 혹시 NASA에서 다른 행성에서의 어떤 비행체의 개발도 계획하고 있나요? 예를 들면 달이라든지

 

답) 계획 단계에 있는 '드래곤 플라이' 라는 프로젝트는 토성의 위성인 타이탄에서 헬리콥터 드론을 날릴 계획으로 지금 현재 계획 단계정도에 있습니다. 왜냐하면 이 토성의 위성인 타이탄에는 대기가 있기때문에 타이탄에서 헬리콥터 드론을 띄울 프로젝트를 지금 계획하고 있는데 이 프로젝트는 '드래곤 플라이'라고 불립니다.

 

질) 굉장히 흥미롭습니다. 마지막 질문인데 NASA가 이제 2030년대에 인간을 화성에 보낼 계획을 가지고 있는 것으로 알고 있어요. 그런데 왜 목표가 화성인가요?

 

답) 우선 화성이 지구에서 가깝고 또 가장 지구에서 가기 쉬운 행성이기 때문입니다. 물론 대기가 희박하긴 하지만 이런 대기의 특성, 또 중력, 이런 걸 고려했을때 다른 행성에 비해서는 화성이 그래도 인간이 살 만한, 거주할 만한 그런 환경이라고 저희가 생각을 하기 때문에 사막 한가운데 우주인의 쉼터를 만들어서 우주인이 여기 가서 생활할 수 있는 그런 정착지를 만드는 걸 목표로 사람들이관심을 쏟고 있는 것입니다.

예를 들어서 금성 같은 경우는 너무 덥고 또 대기압도 너무 높기 때문에 금성에 사람이 갔다고 생각을 하면 아마 사람이 금방 죽을 겁니다. 그래서 다른 행성과 비교해서 화성은 그나마 사람이 살 만하고 또 가기가 쉬운 행성이기 때문에 화성에 사람들이 많은 관심을 두고 있는 것입니다.

 

 

 

질) 알겠습니다. 오늘 인터뷰 감사하고요. 첫 번째 비행이 성공하게 되면 그때 다시 한번 인터뷰 부탁드립니다.감사합니다.

 

답) 네 감사합니다.

 

5번의 비행후 인제뉴어티의 운영책임자 팀 캔험과의 두 번째 인터뷰 전문보러가기