일반적으로 드론이라고 불리는 무인항공체계(UAS)는 건설 분야에서 다양한 연구를 수행해 관련 기술이 도입되고 있다. 본 연구의 주요 목표는 건설산업에서 드론 도입 수준과 예상되는 영향을 조사하고 드론 활성화에 있어 발생하는 한계점에 따른 해결방안을 제안하는 것이다. 21명의 전문가의 설문조사 및 그룹 인터뷰를 종합한 결과 응답자들은 건설현장 내 드론의 적용 수준 대비 도입 필요성 및 기술 개발 잠재력을 높게 평가였다. 응답자들은 드론이 건설 안전 및 생산성 향상에 가장 긍정적인 영향을 미칠 것으로 예상하며, 드론 도입을 저해하는 세 가지 문제점으로서 UAS 모니터링 시스템 구축 비용 부담, 데이터 교환 및 관리 시스템 부재, 드론 사용을 위한 전문 교육의 필요성을 도출하고 각 요인의 극복 방안을 제시하였다. 본 연구는 건설현장에서의 드론 사용 수준 및 기대 효과를 파악하고 드론 활성화를 위한 현 과제와 예상 해결방안을 식별하는데 기여하고 있다.
무인항공기 규제 법률은 ICAO의 경우 1944년 '시카고협약'을 기준으로 'RPAS manual(2015)'에 상세하게 규정하고 있으며, 미국의 경우 '연방항공규칙 (14CFR), Public Law (112-95)', 독일의 경우 EASA의 Regulation (EC) No.216/2008을 기본으로 150kg 미만의 무인항공기의 경우 항공운송법, 항공운송명령, 항공운송허가명령 (무인항공기 운영규칙에 관한 법률에 의한 개정), 호주의 경우 '민간항공법 (CAA 1998), 민간항공규칙 101장 (CASR Part 101)'로 정하고 있다. 공통적으로 이러한 법률들이 규제하는 대상에 여가선용 목적의 모형항공기는 제외하고 있으며, 반드시 무인항공기를 통제할 수 있는 조종자를 두어야 하는데, 이때 조종자란 항공 기내가 아닌 지상에서의 조종과 통제를 하는 사람을 의미한다. 또한 무인항공시스템이라는 구조 하에서 조종자는 물론이고 무인항공기를 운용에 필요한 모든 관리 즉, 법률의 규정이 정하는 범위 안에서 안전하고 효율적으로 시스템을 운용하기 위한 모든 관리를 포함하는 것을 의미한다. 구체적 운용방식에 관하여는 각 나라는 25kg 이하의 항공기로 분류하여 규정하고, 호주와 독일은 그 이하의 중량에서 다시 세분화하여 규정하고 있다. ICAO는 시카고협약 제6부속서에 따라 상업적운용을 포함하여 일체의 일반항공 운용을 규정하고 있으며 RPAS 운용의 경우에도 적용된다. 다만, RPA를 이용한 여객운송은 제외하고 있다. RPA의 운용범위가 타국의 영공을 포함하는 경우 비행일 7일 이전에 해당 국가의 특별허가를 요건으로 하며, 이때 비행계획서를 함께 제출하여야 한다. 미국은 연방항공규칙 107장에 따라, 비레저용 소형무인기는 책임조종자 또는 관찰자의 시야 범위 내에서 (주간에만) 지표 또는 수면으로부터 122m(400피트)까지, 시속 161km (87노트) 이내로 운용 가능하다. 소형무인기는 다른 항공기에 경로를 양보해야 하고, 위험물질을 수송하거나 1인이 동시에 2대 이상의 무인기를 운용하는 것은 금지된다. 독일의 경우 무인항공기 운영규칙에 관한 법률에 따라 무인항공시스템과 무인모형항공기에 관한 규정(여가선용 용도 제외)은 공중충돌 방지의무와 더불어 지상의 안전 및 개인의 사생활 보호도 함께 고려되어 2017년 3월 제정되었다. 5kg 이하의 상업용 무인항공기는 종전의 규제규정을 완화하여 더 이상 허가를 요건으로 하지 않지만, 중량에 상관없이 모든 무인항공기는 지속적인 감시자와 조종자의 통제 범위 내에서 100m이하의 높이에서만 자유롭게 운용되어질 수 있다. 호주는 2001년 무인항공기를 규제한 첫 국가로 ICAO 및 FAA, EASA 등의 무인항공기 관련법제에 영향을 주었다. 2016년 개정을 통하여 저위험도로 고려되는 무인항공기의 운용에 대하여 활용성을 증대시키고자 '배제 무인항공기'라는 항목을 추가하여 규제조건을 완화시켰으며, 이에 해당하는 경우 상업적 목적이라 할지라도 특별한 허가 없이 운용할 수 있도록 하였다. 나아가 현재 규제의 유연성을 위하여 새로운 표준 매뉴얼에 대하여 논의 중이다.
항공기의 엔터테인먼트 시스템은 고정된 모니터를 사용하는 대신에 승객 개인의 휴대용 전자기기를 사용하는 형태로 그 패러다임이 바뀌었다. 이로 인해 기내 설비는 간소해진 반면 휴대용 전자기기들의 전기 충전으로 안전에 대한 리스크는 증가되었다. 송신 기능이 없는 개인 휴대전자기기와 달리 와이파이 기능이 있는 전자기기(T-PED)의 사용이 허용되고 기내에서 배터리의 충전도 요구된다. 본 연구에서는 기내 무선 환경과 엔터테인먼트 서비스의 변화에 따른 영향을 조사하기 위해 NASA 항공안전보고시스템을 이용하여 기내 전자기기 사용 관련 자료를 분석하였다. 이를 기초로 하여, 항공기 안전관리 관점에서 비행 중에 발생된 객실 전자장비나 승객 휴대용 전자기기(특히 스마트폰)로 인한 이벤트 발생 사례를 공유하여 개인용 전자기기의 위험성을 분석하였다. 이러한 분석을 위해 잠재적 위해요인의 식별과 리스크 평가 작업이 수행되었으며, 최종적으로 휴대용 전자기기의 안전한 사용을 위한 리스크 완화 전략이 제시되었다.
국토교통부는 현행 항공법 체계 내에서 무인항공기급 비행안전기준 마련을 추진중에 있다. 이에 부응하여 군용항공기 운용 등에 관한 법률에 무인항공기 관련 내용의 보완 검토도 필요하다고 판단된다. 무인항공기 비행규칙은 무인항공기를 운용해야할 공역을 기준으로 적용할 비행원칙과 운용자 위치, 임무운용한계, 구비물품 등을 들 수 있다. 또한 실제 비행에 적용해야 할 규칙으로는 일반비행규칙, 시계비행규칙, 계기비행규칙 등이 요구된다. 그리고 무인항공기체계 운용자 간에 이루어지는 통화, 관제 및 통신사항, 공역 및 구역별 비행 등에 대한 적용규칙 마련도 필요하다고 할 수 있다. 공역에서의 무인항공기 운용은 항공기 성능에 대한 능력을 보장받는 것이 중요하지만 그에 못지않게 필수적으로 요구되어지는 것은 표준화된 비행기준이라고 할 수 있다. 이러한 비행규칙과 공역에 대한 관리기준을 공역사용자가 모두 숙지하고 비행에 적합하게 적용하여야만 안전하고 원활한 비행운용이 가능하다. 본 논문은 표준화된 비행규칙과 법률의 보완을 위해 연구하였다.
국토공간정보의 효율적인 관리를 위하여 지형공간정보와 시설물의 정확한 위치정보의 수집이 가장 기본적으로 요구되며 이는 지능형 국토정보의 구축 및 운영을 위해서 가장 중요하면서도 많은 작업량을 포함하기 마련이다. 이러한 국토공간정보는 도시계획 및 통신계획, 대규모 건설, 건축, 입체적인 도시정보시스템 구현, 안전 및 방재 등에서 많은 필요와 그 중요성이 크게 부각되고 있다. 본 연구에서는 건설현장의 환경정보 수집과 더불어 구조물의 정보 수집을 위하여 USN를 이용하여 기존의 항공사진과 DEM의 매칭에 의한 지형공간정보와 비교하였으며 이를 분석하여 새로운 건설공사에서의 공간정보를 실시간으로 취득하여 이용할 수 있는 기법을 제시하였다.
GBAS는 항공기들의 착륙을 위한 정밀접근 서비스를 제공하는 항행안전시설이므로 정상 서비스 제공을 위해서는 항행 서비스 제공자 혹은 항공 규제기관으로부터의 승인을 획득하여야 한다. 현재까지 우리나라는 GBAS 시스템에 대한 개발 혹은 운용 경험이 없기 때문에 GBAS에 대한 승인 기준이 마련되어 있지 않은 상태이다. 향후 GBAS 시스템의 도입 및 운용 시의 승인 기준을 개발하기 위하여 한국항공우주연구원에서는 상용 GBAS 시스템인 SLS-4000을 김포 공항에 설치하고 시험을 수행하고 있다. 본 논문에서는 그 중 시스템 설계 및 제작 승인 기준에 대한 개발 내용을 정리한다. 미국, 독일, 호주 등에서 진행된 승인 사례를 조사하여 우리나라 승인기준 작성 방향을 결정하였고 상용 시스템의 FAA 승인 시 제출 문서들을 분석하여 우리나라 설계 및 제작 승인 기준 항목들을 도출하였다. 본 승인 기준은 향후 GBAS 시스템 도입 시 승인 과정에 직접 활용 가능할 뿐 아니라 우리나라 자체 위성항법 기반 항행안전시설 개발 시에도 요구사항 분석, 설계, 개발, 산출물 관리 등에 참고될 수 있을 것으로 기대된다.
저궤도 위성을 운영하는 지상국에서는 10분 내외의 교신 시간 동안 위성의 건강 상태를 확인한 후 영상 촬영을 위한 임무 명령을 전송하거나 촬영한 영상을 수신한다. 제한된 교신 시간동안 매일의 임무를 위한 일련의 절차를 완료하기 위해 위성 및 지상국 시스템에서는 적절한 수준의 자율성이 적용되어 있다. 예를 들어 위성의 자세 및 궤도를 유지하기 위한 제어 로직은 운영자의 개입 없이도 오랜 시간동안 자동으로 수행되어야 하므로 높은 자율성을 갖는 부분이다. 이와는 대조적으로 위성의 고장 관리 로직의 경우 고장 상황 인지 및 안전 조치는 위성에서 자동으로 수행되지만 대체적으로 고장의 원인 판단 및 복구 절차는 지상에서 수행하도록 설계하므로 상대적으로 낮은 자율성을 갖는 부분이라 할 수 있다. 위성의 자율성 수준은 지상국 운영에도 영향을 준다. 지상국에서는 촬영 임무를 위한 일련의 명령 세트 등을 생성한다. 위성이 좀 더 높은 수준의 자율성을 갖는다면, 지상국에서 수행하는 동작의 일부를 위성에서 수행할 수 있을 것이며 지상국의 절차를 간소화할 수 있을 것이다. 이 논문에서는 위성의 자율성 수준에 대해 논의하고 적절한 자율성 수준을 위한 설계 개념을 제안한다.
스프링-메스 시스템의 원리를 이용하여 수평 구동형 MEMS 관성 스위치를 설계하였다. 본 MEMS 스위치는 외부에서 발생하는 가속도를 감지하여 점화안전장치를 장전시키는 역할을 한다. 성능 모델링을 통하여 다양한 가속도 조건에서의 구동 양상을 분석하였다. 시뮬레이션 결과 가속도의 기울기가 10g/msec 이하인 경우에 MEMS 스위치는 10g에서 잘 작동하는 것으로 나타났다. 반면에, 설계 변수들의 공차를 10%로 고려한 시뮬레이션 결과 스프링 폭과 길이에 의해 임계 동작 가속도가 규격(10±2g)을 벗어났다. 제작 공정상 10% 이하의 공차 관리가 어려운 스프링 폭을 두 배로 늘렸을 때 규격을 만족하는 것을 확인하고 설계보완을 제안하였다.
인천국제공항과 김포국제공항을 포함하는 서울 접근 관제 구역은 하루 1,000여 대의 항공기가 운용되어 혼잡할 뿐만 아니라 북쪽으로 공역이 제한되어있기 때문에, 항공기 간의 적절한 분리 유지를 통한 안전관리가 까다롭고 관제사의 업무 부하가 높은 편이다. 본 연구에서는 최근 3년간의 ADS-B (automatic dependent surveillance-broadcast) 항적 데이터를 기반으로, 관제사의 벡터링이 추가되지 않은 원래 비행계획 상의 항로와 절차를 예측하고, 이를 이용하여 서울 접근 관제 구역 내 항공기 운용의 구조적인 안전도를 분석하였다. 안전 지표로서는 대형 무인항공기의 탐지 및 회피 시스템에 적용하기 위해 개발된 DWC (detect and avoid well clear) 지표가 사용되었으며, 이를 통하여 가장 위험도가 높은 지역들을 판별하였다. 활주로 방향에 무관하게 인천국제공항의 서쪽 지역을 사용하는 이/착륙 절차 주변이 가장 위험도가 높게 나타났다. 이외에 도착 절차들의 합류 지점과 출/도착 절차들의 교차 지점이 상대적으로 위험도가 높게 나타났다.
금속화재는 나트륨(Na), 리튬(Li) 등과 같은 가연성 금속이 연소하는 화재이다. 일반적인 물계, 가스계 소화약제에는 적응성이 없으며 금속화재용 소화약제 또는 건조사로 화재를 진화할 수 있다. 위험물안전관리법상 가연성 금속에 속하는 2류 및 3류 위험물 화재가 최근 5년간 104건이 발생했으며, 가연성 금속을 사용하는 연료전지, 반도체 산업의 발전으로 화재 건수는 더욱 증가할 것으로 예상되고 있다. 하지만 국내에는 금속화재와 관련된 법적 기준이 마련되어 있지 않아 금속화재용 소화약제 및 소화기 개발은 물론 화재 예방 및 대응 시스템 구축이 이루어지지 않고 있다. 이에 본 연구에서는 금속화재의 위험성을 감소시킬 수 있는 방안을 마련하기 위해 국내외 관련 법령 분석 및 금속화재 사례 11건을 분석하였다. 이를 통해 금속화재의 위험성을 감소를 위해 관련 법령 마련에 필요한 요소를 도출하였으며 금속화재 발생 시 소화약제로 사용되고 있는 건조사의 관리 및 지원방안을 제시하였다. 또한, 금속화재의 예방 및 대응에 필요한 안전교육 및 시설 관리 방안을 제시하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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