페어그린 V4 : 세계에서 가장 빠른 3D프린팅 드론의 탄생

Source: Luke Maximo Bell, “The Return — World’s Fastest Drone V4” (YouTube)

최근 드론 업계에 놀라운 소식이 전해졌습니다. '페어그린 V4(Peregreen V4)'라는 이름의 드론이 시속 657.59km라는 경이로운 속도로 기네스 세계 신기록을 경신했다는 소식입니다. 이는 KTX보다 두 배 이상 빠르며, 소형 비행체로서는 상상하기 힘든 속도입니다.

이 기록의 주인공은 유튜버이자 엔지니어인 루크 막시모벨과 그의 아버지입니다. 그들은 기존 기록이었던 시속 626km를 훌쩍 뛰어넘으며 다시 한번 세계 최고속 타이틀을 거머쥐었습니다. 이 엄청난 속도의 비밀이 최첨단 항공 기술이나 거대 자본이 투입된 연구 시설이 아닌, 바로 '3D 프린팅' 기술에 있다는 사실, 알고 계셨나요?

3D 프린팅으로 구현한 극한의 공기역학 설계

Source: Luke Maximo Bell, “The Return — World’s Fastest Drone V4” (YouTube)

페어그린 V4의 가장 큰 특징은 몸체 전체가 3D 프린팅으로 제작되었다는 점입니다. 극한의 속도를 견디기 위해서는 완벽에 가까운 공기역학적 설계와 이를 뒷받침하는 구조적 강성이 필수적입니다. 루크 팀은 3D 프린팅 기술을 활용하여 기존 제조 방식으로는 구현하기 힘든 유선형의 일체형 바디를 만들어냈습니다.

이음새 없이 매끄럽게 이어지는 곡선, 내부의 복잡한 구조물, 그리고 모터와 배터리를 완벽하게 감싸는 설계는 오직 3D 프린팅이기에 가능했습니다. 이는 공기 저항을 최소화하고 비행 효율을 극대화하여 시속 657km라는 기적의 속도를 만들어낸 핵심 요인이 되었습니다.

드론 제조의 핵심, '신속 프로토타이핑' 연구 개발

Source: Luke Maximo Bell, “The Return — World’s Fastest Drone V4” (YouTube)

세계 신기록은 하루아침에 이루어지지 않았습니다. 루크 팀은 2년이 넘는 시간 동안 수없이 많은 설계 수정과 테스트 비행을 반복했습니다. 컴퓨터 시뮬레이션(CFD)을 통해 공기 흐름을 예측하고 설계를 최적화했지만, 실제 환경에서의 변수는 언제나 존재하기 마련입니다.

이때 3D 프린팅 기술을 영리하게 사용했습니다. 시뮬레이션 결과를 바탕으로 설계를 수정하고, 즉시 3D 프린터로 출력하여 실제 비행 테스트를 진행할 수 있었기 때문입니다. 만약 금형을 제작하거나 외부 업체에 가공을 맡겨야 했다면, 설계 수정 한 번에 수주에서 수개월이 걸렸을 것입니다. 하지만 3D 프린팅은 이 과정을 단 며칠, 심지어 몇 시간으로 단축했습니다.

'빠른 실패와 빠른 개선'을 통해 이루어진 세계에서 가장 빠른 드론 타이틀을 거머쥔 페어그린 V4는 3D 프린팅 기술을 적절하게 사용한 사례입니다.

Source: Luke Maximo Bell, “The Return — World’s Fastest Drone V4” (YouTube)

드론은 모터, 배터리, 제어 보드, 카메라 등 수많은 부품이 좁은 공간에 밀집되어 있습니다. 기존 방식으로는 이 부품들을 고정하기 위해 복잡한 브라켓과 나사를 사용해야 했고, 이는 무게 증가와 조립 난이도 상승으로 이어졌습니다.

3D 프린팅은 이러한 복잡성을 단순화합니다. 필요한 부품을 일체형으로 출력하거나, 복잡한 내부 구조를 한 번에 만들어낼 수 있기 때문입니다. 페어그린 V4 역시 카메라 마운트와 착륙 시스템을 TPU(유연한 소재)와 PA6-CF(탄소섬유 강화 소재) 등 서로 다른 물성의 재료를 한 번의 프린팅 과정으로 결합하여 제작했습니다. 이는 구조적 강성을 유지하면서도 충격을 흡수하는 유연성을 동시에 확보하는 획기적인 설계입니다.

산업용 3D 프린팅: 드론 개발의 '치트키'

경량화: 더 오래, 더 멀리 날기 위한 필수 조건

AI-generated visual by Midjourney (Prompt-driven)

드론에게 무게는 곧 생명입니다. 1g이라도 가벼워야 더 오래, 더 멀리, 더 빠르게 날 수 있습니다. 3D 프린팅은 가벼움뿐만 아니라, '위상 최적화' 설계를 통해 불필요한 부분을 덜어내고 강도가 필요한 부분만 남기는 구조적 경량화가 가능합니다. 위상 최적화란, 힘을 많이 받는 곳은 남기고, 거의 힘이 걸리지 않는 부분은 과감히 비워 구조 자체를 가볍게 만드는 방식입니다. 속이 꽉 찬 부품은 격자·리브 구조로 바꾸는 경량화를 구현하여 결과적으로 강도는 유지하면서 무게를 크게 줄일 수 있습니다.

다품종 부품 생산: 맞춤형 드론 시대

AI-generated visual by Midjourney (Prompt-driven)

드론의 활용 분야는 무궁무진합니다. 레이싱, 촬영, 배송, 농업, 감시, 구조 등 목적에 따라 필요한 드론의 형태와 기능은 천차만별입니다. 대량 생산 방식으로는 이러한 다양한 요구를 충족시키기 어렵습니다. 3D 프린팅은 '다품종 생산'에 최적화되어 있습니다. 목적에 맞는 맞춤형 디자인을 비용 부담 없이 소량으로 생산할 수 있기 때문입니다. 특정 임무를 위한 특수 드론이나, 고객의 요구에 맞춘 커스텀 드론 제작이 가능해지면서 드론 산업의 가능성을 넓히고 있습니다.

개발 리드 타임 단축: 아이디어를 현실로, 누구보다 빠르게

AI-generated visual by Midjourney (Prompt-driven)

시장 경쟁에서 속도는 곧 경쟁력입니다. 아이디어를 제품화하여 시장에 내놓는 시간을 줄이는 것이 기업의 생존을 좌우합니다. 3D 프린팅은 시제품 제작부터 기능 테스트, 소량 양산까지의 과정을 획기적으로 단축합니다. 페어그린 V4 사례에서 보았듯, 빠른 반복 테스트를 통해 제품의 완성도를 높이고 개발 기간을 줄이는 것은 3D 프린팅만이 줄 수 있는 강력한 무기입니다.

글룩 사례 : 도미노 피자 배달용 드론 프로젝트

Source: GLUCK — Domino’s Pizza drone parts produced via SLA 3D printing

세계 최고속 드론뿐만 아니라, 우리 일상에 더 가까운 드론 제조 사례가 있습니다. 글룩(GLUCK)이 함께한 스카이엔터프라이즈의 배달용 드론 프로젝트입니다. 스카이엔터프라이즈는 국토교통부 지정 무인항공 교육원으로서 드론을 활용한 사회 문제 해결과 안전망 구축에 앞장서는 기업입니다.

국내 1위 피자 브랜드 도미노피자와 계약을 맺고 진행된 '피자 배송 드론' 프로젝트는 많은 이들의 이목을 집중시켰습니다. 글룩은 이 프로젝트의 성공을 위해 배달용 드론 개발에 필요한 다양한 핵심 부품을 3D 프린팅으로 제작하여 지원했습니다.

무게는 절반으로, 비행 효율은 두 배로

Source: GLUCK — Domino’s Pizza drone parts produced via SLA 3D printing

기존의 드론 케이스나 부품들은 금속이나 무거운 플라스틱 사출물로 제작되어 드론 자체의 무게를 증가시키는 원인이 되었습니다. 이는 배터리 소모를 빠르게 하고 비행 거리와 시간을 제한하는 치명적인 단점이었습니다.

이러한 한계를 극복하기 위해 산업용 3D 프린팅 기술을 솔루션으로 제시했습니다. 3D 모델링을 통해 드론 케이스를 새롭게 설계하고, 경량화에 최적화된 구조를 적용했습니다. 그 결과, 기존 대비 무게를 절반 이상 줄이는 획기적인 성과를 거두었습니다. 가벼워진 몸체 덕분에 드론은 더 많은 피자를 싣고 더 멀리까지 안전하게 배달할 수 있게 되었습니다.

Source: GLUCK — Domino’s Pizza drone parts produced via SLA 3D printing

특히 글룩의 SLA 기술은 레이저로 액상 수지를 정밀하게 굳혀 만드는 방식으로, 미세한 부품이나 복잡한 형상을 오차 없이 구현하는 데 탁월하며, 사출 성형품에 버금가는 매끄러운 표면 조도를 자랑합니다. 별도의 후가공이나 도색 없이도 바로 최종 제품으로 사용할 수 있을 만큼 완성도가 뛰어납니다. 덕분에 복잡한 기능성 부품들을 빠른 시간 내에, 합리적인 비용으로, 정확하게 제작하여 프로젝트 일정에 맞춰 공급할 수 있었습니다.