• 한국항공운항학회:학술대회논문집
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• 한국항공운항학회 2015년도 추계학술대회
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• pp.55-58
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• 2015

고고도 장기체공 무인기는 일반적인 무인기와 달리 고고도에서의 환경과 장시간의 체공에 따른 위험도가 높을 수밖에 없다. 따라서 신뢰도를 높이기 위한 다양한 방안을 강구해야 한다. 가장 중요한 요소 중 하나가 비행제어시스템이며, 본 논문에서는 비행제어시스템의 이중화에 따른 설계결과와 비행시험결과를 기술하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제40권2호
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• pp.129-138
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• 2012

에너지 균형조건을 고려하여 중형 태양광 추진 고고도 장기체공 무인기의 다분야 통합 최적설계를 수행하였다. 무인기의 공력 모델로 Vortex Lattice Method (VLM)를 사용하였으며 Cruz가 제안한 중량분석 모델로서 비행체 중량을 추정하였다. 비행체의 세로 정안정성 확보를 위하여 꼬리날개의 부피비를 고정하고 정안정성을 확보할 수 있도록 꼬리날개의 위치를 결정하였다. 태양전지, 축전지, 비행 고도 등 사용가능한 에너지와, 비행체의 필요에너지를 비교하여 24시간 지속비행 가능성을 결정하였다. 태양 입사 에너지는 북위 $36^{\circ}$의 여름을 기준으로 하였으며, 주간비행 중 태양에너지를 이용한 상승비행으로 확보한 위치에너지를 이용하여 야간 비행에 필요한 에너지를 보충하였다. 이를 바탕으로, 무인기의 주요 치수, 중량 분포 최적 설계와 장기체공을 실현할 수 있는 비행전략을 제시하였다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제13권2호
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• pp.1-9
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• 2019

본 논문에서는 고고도 장기체공 무인항공기의 임무 비행을 위한 방향축 유도, 제어 알고리즘에 대해 기술 하였다. 먼저 방향축 제어 알고리즘은 임무 기간 중 무인항공기가 전진비행을 할 수 없을 맞바람에 대해 제어 변수를 전환하는 알고리즘을 설계하였다. 유도법칙은 항로점 비행을 위해 Fly-over, Fly-by, Hold 속성에 대한 각각의 알고리즘을 적용하였다. 무인항공기의 비선형 시뮬레이션을 통해 각 유도, 제어 알고리즘의 설계 결과를 확인하였다. 본 연구는 설계 결과를 토대로 실제 임무 비행을 수행하는 것을 목적으로 한다. 따라서 본 연구 내용을 기반으로 비행 시험을 통해 설계한 유도 제어 알고리즘의 비행 운용성을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제50권7호
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• pp.489-496
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• 2022

본 논문에서는 한국항공대학교에서 설계 및 개발한 태양광 무인기인 KAU-SPUAV의 시스템을 소개하고 비행시험을 통하여 성능을 검증하였다. 두 가지 버전의 태양광 무인기의 제원과 전장 구성 그리고 지상 관제 시스템을 소개하였다. 제시한 시스템으로 전파맵 구축, 제주도 해안선 일주 그리고 장기 체공 비행의 세 가지 임무 비행을 수행하였다. 각 임무는 태양광 무인기의 특성을 이용하는 비행으로서 주로 장시간 및 장거리 임무로 구성되었다. 본 연구를 통하여 태양광 무인기의 장기체공 능력을 이용해 다양한 임무에 사용될 수 있음을 보였다. 비행 시험 결과를 기반으로 시스템 추가 개선을 통하여 성능 향상을 도모할 수 있음을 확인하였다.

• 한국재난정보학회:학술대회논문집
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• 한국재난정보학회 2022년 정기학술대회 논문집
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• pp.369-370
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• 2022

4차 산업혁명이 도래함에 따라서 군사용으로 개발된 드론이 광범위하게 다양한 분야에 활용되어 가고 있다. 드론의 활용으로 이전에 사람이 접근하기 어려웠던 지역이나 현장을 원격탐사 및 데이터 취득이 가능하게 되면서, 도시문제 해결과 재난에 대응할 수 있다. 하지만 기존 드론의 동력원으로 사용하는 리튬폴리머(Li-Po)는 짧은 비행시간 때문에, 재난 현장의 드론 투입에 한계가 있다. 이러한 문제점을 보완하기 위하여 기존 드론 대비 4배 이상 향상된 비행시간을 통해 장기체공이 가능한 액화 수소 드론의 도입이 필요한 것으로 보인다. 늘어난 비행시간과 비가시 장거리 비행 능력을 통해 높은 효율을 낼 수 있는 액화 수소 드론의 활용으로 효과적인 재난 대응 활동에 대한 연구가 필요하다.

• 융합신호처리학회논문지
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• 제24권4호
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• pp.229-235
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• 2023

최근 드론에 탑재량 증가에 따라 비행시간 연장에 대한 수요 및 농업용을 활용하는 방안이 필요하다. 현재 태양 전지를 이용한 드론의 배터리 기술에 의해 탑재 무게 증가 및 비행시간 연장에 관한 연구가 수행되고 있다. 또한, 지속적인 비행을 위해 배터리를 충전하거나 교체해야 하는 번거로움을 줄이기 위한 대안으로 태양 전지를 이용한 드론이 실용적인 해결 방안으로 제시되고 있다. 이에 본 연구에서는 드론의 주동력 시스템을 최적화하기 위해 기존 배터리와 태양 전지를 부착하여, 태양광 드론을 실험적으로 분석 및 검증하였다. 그 결과 태양광 드론은 약 2-3% 정도의 비행시간을 연장하였다. 제안된 태양광 드론은 비행 시 평균 55W의 에너지 소모를 하며, 태양 전지의 최대 충전 시 약 25W의 에너지를 공급받았다. 이를 통해 장기 체공을 위한 비행시간 연장을 실험적으로 검증하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제50권7호
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• pp.471-478
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• 2022

본 논문은 한국항공대학교에서 연구 및 개발한 태양광 무인기 KAU-SPUAV에 관한 내용으로, 2020년 6월 32시간 19분 장기체공 비행에 성공한 주익 4.2m 태양광 무인기의 설계 과정에 관하여 기술하였다. 태양광 무인기의 장기체공 능력을 향상시키기 위해 항력을 줄이기 위한 원형 단면의 동체를 설계하였고, 유리섬유 복합재를 사용한 모노코크 구조를 적용하여 가볍고 튼튼한 동체를 제작하였다. 또한 4.2m 태양광 무인기의 날개 형상에 최적화된 태양광 모듈을 구성하여 배열하였고, 23[in] × 23[in] 프로펠러를 적용한 추진시스템을 구성하여 충전 및 비행 효율을 향상시켰다. 개발된 태양광 무인기는 순항할 때 평균 55W를 소비하고, 주간에 최대 165W 에너지를 공급받을 수 있으며 비행실험을 통해 장기체공 성능을 검증하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제39권10호
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• pp.927-934
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• 2011

상승 비행에 의해 위치에너지를 축적하는 태양동력 장기체공 무인기에 대하여 설계 인자 분석을 수행하였다. 위치에너지 축적을 위한 비행과 관련된 인자인 최저 및 최고 수평 비행 고도, 활강 및 상승 각도, 설계점 속도 및 고도, 활강 및 상승 시작 시각을 분석 대상으로 하였다. 태양동력 무인기 구성품의 중량 모델을 이용하여 항공기 크기 및 중량을 결정하고 비행 중 생산 및 소모하는 에너지를 계산함으로써 임무 수행에 필요한 배터리 용량을 결정하였다. 각 설계 인자값과 무인기 중량의 관계를 연구하였다. 최고 수평 비행 고도, 활강 및 상승 각도, 설계점 속도 및 고도, 활강 및 상승 시작 시각에는 설계가 가능하도록하는 범위가 존재하며 이 범위 내에서 총 중량을 최소화하는 최적값이 존재하였다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제12권1호
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• pp.35-41
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• 2018

무인기는 관측, 통신중계, 정보 수집 등 여러 분야에서 다양한 목적으로 활용되고 있다. 최근 개발되는 무인기는 장시간 체공을 하면서 현재 수준보다 정밀하고 다량의 정보 수집이 가능하도록 고사양의 성능이 요구되고 있다. 현재, 국내에서는 인공위성의 일부 기능 대체를 목적으로 성층권에서 장기간 비행하기 위한 고고도 장기체공무인기가 개발되고 있다. 본 연구는 고고도 장기체공 무인기용으로 개발 중인 기체구조에 대한 구조 건전성 평가의 일환으로 동체 및 미익 체결부에 대한 안전여유 계산을 통하여 구조 건전성을 평가하였다. 그 결과로, 개발 중인 무인 비행체의 기체 구조 체결부에 대한 설계 타당성을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제44권6호
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• pp.520-529
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• 2016

본 연구의 목적은 중고도-장기체공 무인기의 성능을 역설계를 통해 분석하는 것이며, 역설계를 위한 모델로 RQ-1 Predator를 선정하였다. CATIA 프로그램을 사용하여 RQ-1 Predator의 외형에 대한 형상과 중량 분포를 생성하였다. RQ-1 Predator의 공력특성은 주로 와류격자법과 경험식을 조합하여 수행하였으며, 추진 성능은 Howe의 경험식을 통해 수행되었다. 상승률, 실용상승한도, 항속 거리, 그리고 체공 시간에 대한 역설계를 수행하였으며, 역설계 결과가 참고문헌과 잘 일치함을 확인하였다.