CFD-based Path Planning and Flight Safety Assessment for Drone Operation in Urban Areas

CFD를 이용한 도심내 드론 비행 경로 계획 및 안전성 평가

This study suggests a method to enhance drone flight path planning and safety evaluation in urban areas using Computational Fluid Dynamics (CFD). As the use of drones in urban environments has been growing rapidly, there is a lack of established methods for path planning and safety evaluation, which leads to a risky approach relying on experimental methods. Therefore, this research takes into account the intricate 3D fluid dynamics between drones and buildings by employing CFD to quantitatively plan flight paths and evaluate their safety. To accomplish this, the study focuses on Gimcheon Innovation City as the target area and collects relevant terrain and building data, and selects prospective flight routes. CFD analysis is then carried out to gather essential data for flight simulations and safety assessment. The safety assessments are conducted based on environmental fluid dynamics when the drone operates along the proposed flight paths

본 연구는 도심 지역에서 드론 비행 경로의 계획과 안전성 평가를 개선하기 위해 CFD(Computational Fluid Dynamics)를 활용하는 방법을 제시한다. 도심 지역에서의 드론 비행은 빠르게 증가하고 있는데, 아직 경로 계획 및 안전성 평가 방법이 정립되어 있지 않으며 실험적으로 접근하고 있어 위험성이 높은 문제가 있다. 이에 본 연구에서는 CFD를 활용하여 드론과 건물 간 복잡한 3D 공간에서의 유체 역학을 고려한 비행 경로를 계획하고, 각 경로의 안전성을 정량적으로 평가하였다. 이를 위해 김천 혁신도시를 대상 지역으로 설정하여 지형과 건물 데이터 수집 및 비행 예상 경로를 선정하였다. CFD 유동 해석을 통해 비행 시뮬레이션과 안전성 평가를 위한 기본 데이터를 마련하였으며 이를 통해 드론이 제안된 비행 경로로 비행하였을 때 환경 유동에 의한 안전성 평가를 수행하였다.