본 논문에서는 비선형성을 가지는 고정피치 프로펠러를 사용하는 회전익 시스템의 병렬분산보상제어기 적용에 대한 연구 내용을 다루고 있다. 틸트 형 무인기 등 발전된 시스템의 제어기 설계 시 요구되는 비선형 모델링을 위해 T-S 퍼지모델을 사용하였다. 병렬분산보상 제어기는 선형행렬부등식을 이용해 설계하였다. 병렬분산보상제어기 적용가능성 판단을 위한 실험은 시뮬레이션과 1축 자세제어장비를 이용해 수행하였다. Mathworks의 Simulink를 사용해 시뮬레이션을 진행하고 설계한 제어기의 전반적인 성능과 특성을 파악하였다. 이후 1축 자세제어장비와 기 개발된 제어기를 이용해 병렬분산보상기법을 적용한 제어기와 결과를 비교하고 성능을 검증하였다. 시뮬레이션 및 실험 결과를 토대로 고정피치 프로펠러를 사용하는 회전익 시스템에서 설계한 병렬분산보상제어기 적용가능성과 개선사항을 분석하였다.
본 연구는 도심온도 저감을 위한 녹지의 기능을 규명하기 위하여 여름철 고온 시간대에 도심녹지에서 나타나는 표면온도 특성을 분석하였다. 도시 내 고립된 녹지인 익산 소라산 자연마당을 대상으로 고해상도 UAV 영상을 활용하여 정밀한 표면온도 자료를 취득하였고, 피복유형, 식생유형, 수종유형, 수종별 녹지용적과 표면온도와의 관계를 분석하였다. 연구결과 피복유형 중 습지와 산림은 저온역, 포장지는 표면온도가 월등히 높은 고온역으로 확인되었다. 식생유형에서는 산림 내 침엽수보다 활엽수의 표면온도가 낮았고, 조경수식재지 내에선 활엽수보다 침엽수의 표면온도가 낮은 반대의 결과가 확인되었다. 장초지보다 단초지의 표면온도가 높아 초지의 용적에 따른 온도차이가 확인되었다. 산림수종유형별 표면온도는 침엽수인 소나무림보다 활엽수인 아까시나무림과 활엽수혼효림의 표면온도가 낮았고, 활엽수혼효림과 아까시나무림간의 미세한 표면온도 차이가 확인되었다. 산림수종유형별 녹지용적과 표면온도 분석결과 소나무림과 활엽수혼효림에서는 기존 연구 결과와 유사하게 녹지용적 증가에 따라 표면온도가 감소하는 음의상관관계가 확인되었다. 그러나 아까시나무림은 용적의 증가에 따라 미세하게 표면온도가 상승하는 약한 양의상관관계가 확인되어 수종에 따라서는 용적과 온도의 일관된 상관성에 예외가 있을 수 있음을 확인하였다. 향후 침엽수와 활엽수간 차이, 용적과 온도의 관계, 수종별 차이 등 녹지의 세부적 속성과 온도의 관계에 관하여 정밀한 공간자료를 활용한 다각적인 연구가 계속되어야 할 것으로 판단된다.
우리나라에서 표적살인(Targeted Killing)은 많이 논의되지 않았지만 군사과학기술의 발전과 더불어 대(代)테러전쟁에서 핵심전략으로 떠올랐다. 표적살인 전략의 핵심요소인 무인항공기(UAV)는 조종사가 탑승하지 않은 채 원격조종으로 특정목표를 미사일로 공격할 수 있다. 이 전략은 국방예산의 절감하는 방안이면서 총력전에서 적의 수장을 제거하여 심리전에서 우위를 차지하기 위한 방안으로 주목을 받고 있다. 이에 우리나라도 한반도의 평화를 지키기 위한 전략으로서 도입을 고려할 필요가 있다. 그러나 무인항공기를 사용한 표적살인 전략은 전쟁행위인지 아니면 살인행위인지에 대한 크나큰 논란이 있다. 공격 대상인 테러리스트 등은 자신들이 공격대상이라는 사실을 알지도 못한 채 죽임을 당하기 때문에 미국 시민단체 등을 중심으로 생명의 윤리성에 대하여 문제의 제기를 하고 있다. 또한 미사일 공격으로 무고한 시민이 사망할 수 있다는 것과 자국군에 대한 오발을 행할 수도 있다는 점, 조종사가 심리적으로 겪을 수 있는 전투 스트레스 등이 주요 문제이다. 그래서 이러한 우려를 불식시키기 위해 투명성과 정당성의 확보가 필요하다. 나아가 무인항공기 표적살인 가이드라인을 제정하여 전략의 엄중한 실행과 남용을 막고 국민의 신뢰를 확보할 필요가 있다. 이러한 가이드라인에서는 미국과 같이 대통령이 단독으로 전략의 실행을 결정하는 것이 아니라 국회의 동의를 받아 실행하게 된다면 국민의 신뢰를 얻을 수 있을 것이라고 생각한다.
다른 산업현장에 비해 토목 시공현장은 작업 공정이 길고 복잡하여 준공시까지 종합관리 및 공정관리, 품질관리가 어렵고 많은 문제점이 발생하고 있다. 본 연구는 토목 시공현장의 상황을 종합적으로 관리하고 현장정보를 상시 모니터링하기 위하여 무인항공사진측량, GPS측량 등을 활용하여 3차원 공간정보를 신속, 정확하게 처리하고, 주요설계, 시공도면 및 공정, 공사비 등을 언제, 어디서든 관리 및 분석하며 시공현장을 종합적으로 관리, 파악할 수 있는 자료를 제공하는데 목적이 있다. 토목 시공현장의 계획에서 준공까지 공정관리, 공사진행 확인 등 빠른 의사결정을 위한 최신의 정보를 제공할 수 있고, 고해상도 3차원 공간정보와 설계도면을 중첩하여 객관적으로 현장상황을 판단할 수 있으며, 현황도, 종 횡단면도를 제작하여 토적표, 내역서, 지반고 변화 등 각종 자료를 신속하게 제공하였다.
본 논문에서는 산업연관분석을 적용하여 무인항공기 산업과 관련된 기술별 경제적 파급효과를 분석한다. 구체적으로 고용창출효과와 부가가치유발효과, 감응도 계수, 영향력 계수를 산출할 수 있으며, 분석결과에 대한 시사점을 제시하기로 한다. 분석결과, 고용유발효과는 투자액 10억원당 10.017명으로 확인되었으며, 부가가치유발효과는 1원의 예산이 투입될 경우, 0.9771원의 부가가치가 발생하여 타제조업 평균치(고용유발계수: 2.285, 부가가치유발계수: 0.581) 대비 모두 월등히 높은 수치를 보였다. 한편, 무인항공기 산업은 전방연쇄효과를 의미하는 감응도 계수는 0.7870로 제조업 평균치(감응도 계수: 1.125)보다 낮고, 후방연쇄 효과를 의미하는 영향력 계수는 각각 1.161로 제조업 평균치(영향력 계수: 1.116)보다 높기 때문에 최종 수요적 제조업형 산업으로 분류된다. 이는 무인항공기 산업이 경기변동에 영향을 적게 받는 산업임을 의미하며, 다른 부문에 비해서 투자지출대비 경제적 파급효과가 큰 산업으로 해석이 가능하다. 이러한 정략적 데이터를 기반으로 무인항공기 산업의 기술별 R&D 투자 방향 정책을 수립하는데 활용될 수 있다.
무인기 운용 환경을 고려하여 다양한 조성의 $NaBH_4$ 용액을 사용해 수소발생시스템의 성능 평가를 수행하였다. 먼저, 자발가수분해와 30분의 수소발생실험을 수행하였다. 수소의 손실, 안정한 수소 발생, $NaBO_2$의 석출, 전환 효율과 무인기의 운용을 고려하여 $NaBH_4$ 용액의 조성을 1 wt% NaOH + 25 wt% $NaBH_4$+74wt% $H_2O$로 결정하였다. 200 W급 연료전지 시스템을 위해 장시간 수소발생실험도 수행되었다. 비록 $NaBO_2$의 석출로 인해서 수소 발생률이 감소하였지만, 200 W 연료전지를 위한 수소를 3시간동안 발생(전환 효율: 87.4%)시켰다. 600 Wh의 에너지를 갖는 200 W급 연료전지 시스템의 에너지 밀도는 263 Wh/kg이었다. 기존 배터리 무인기에 비해 약 1.5배 이상의 체공 시간을 달성할 수 있다.
Purpose - In the year of 2015 and 2016, one of the items that got attention in CES was a drone. It has been 100 years since a drone emerged, but most were used for military purposes. As its use became diverse as of 2010, it got attention of the general public. In Korea, it was in 2011 that a drone was known to the public through an aerial video shooting for television program. This study tried to come up with suggestions by comparing domestic with overseas cases, and tried to consider the related technologies and systems with applying the role of drones in logistics service. Research design, data, and methodology - The overseas cases were regarded as drone's logistical purpose. The Prime Air service by US Amazon is still not commercialized and under pre-testing due to Federal Aviation Regulations, although it started in 2013. In Germany, DHL succeeded in delivering service testing which is called Parcelcopter, but it is not commercialized yet. Other than these, there are more attempts to prepare logistics service in China with Taobao, in France with Geopost's test, and in Africa. In Korea, CJ Korea Express tested delivery with a self-developed drone Results - In order to study for utilizing drones for logistics as the prerequisites, some overseas and domestic cases, which are currently considered, were reviewed. Also, the technologies and institutional requirements to commercialize drones for logistical purpose were reviewed. The reasons for using drones in logistics is to ensure the price competitiveness by reducing cost. The empirical test also will be needed because drone pilot areas are designated by ministry of land, infrastructure and transport. Conclusions - In order to utilize drones in logistics and foster the industry, this study would like to suggest the followings. First of all, size of drones for logistics needs to be fixed and their operating system should be standardized. Centralized investment resources are needed through standardization to ensure the market occupancy. Secondly, it is necessary to get the converged businesses that do research, develop and commercialize drones with the investment of private sector. Example can be found in Korea aerospace Industries. We can respond to the rapid growth of the market with intensive investing by integrating the private sector investment. Thirdly, institutional arrangements are needed to be established quickly. In the case of high-technologies like drones, institutional support often does not follow the rapid development of the technology. The problems can be found in securing drones-only airspace, creating drone-specialized pilot's license, matters related to remote controller and complementary regulations for drones in Aviation Act. If these regulations are not prepared or complemented at the right timing, technologies cannot be commercialized even though the development is completed. Fourthly, there is a need to secure the transparency regarding possible privacy and personal information protection problem while operating drones. Finally, in order to foster this new industry, government should focus on supporting R&D more in the long term than short term outcomes.
무인항공기는 현대 전장 환경에서 감시정찰을 위한 필수요소이며, 전장의 복잡성과 불확실성이 증가함에 따라 그 중요성은 더욱 커지고 있다. 본 연구에서는 1982년부터 2014년까지 개발된 96대의 군용 무인항공기를 대상으로 비모수적이며 비통계적 기술예측 방법인 TFDEA를 이용한 기술예측을 실시하였다. 2001년에 최초로 소개된 이후 Inman 외(2006) 등은 TFDEA가 SOA 분석에서 회귀분석과 같은 전통적인 계량방법론보다 예측력이 우수함을 실증하였다. 본 연구에서는 무인항공기에 대한 기술예측 결과 연간 평균기술변화율이 4.06%로 향상되었으며, 개발된 대부분의 무인항공기는 첨단기술 프론티어(SOA) 보다 낮은 수준이었다. 이는 무인항공기를 개발하는 대부분의 국가가 기술적으로 중진국이고, 기술적 선진국인 북미와 유럽의 국가들이 세계 무인항공기 시장의 60% 이상을 장악하고 있다는 것에 기인한다고 볼 수 있다. 본 연구는 TFDEA의 적용분야를 미래체계로서 관심의 대상인 무인화 기술개발 분야로 확대하여 기술혁신의 특성을 분석함으로써 미래 무인항공기의 개발과 기술발전에 관한 기술예측의 기법으로서 적용가능성을 확인하였다. 특히 군의 작전요구성능과 연구개발관리에 필요한 정량적 지표를 설정하는데 활용할 수 있을 것으로 평가된다.
본 논문에서는 소형 압전유압펌프 브레이크 시스템의 성능해석 및 실험을 수행하였다. 먼저 브레이크 시스템의 구성을 위해 브레이크 부하 구성품의 3-D 모델링을 수행하였고, 상용 프로그램인 AMESim을 이용한 모델링을 진행하였다. 브레이크 시스템 모델링에는 플로팅 타입의 캘리퍼를 부하로 활용하였다. AMESim 시뮬레이션을 통해, 부하 압력과 체크밸브 변위 및 무부하 상태에서의 유량을 계산하였으며 브레이크 부하의 추가에 따른 성능해석 및 동특성 변화를 확인하였다. 브레이크 시스템의 성능 실험을 위해 부하를 고정시키는 치구를 제작하였고, 무부하 상태에서의 유량 및 부하 압력 형성 실험을 수행하고 시뮬레이션 결과와 비교하였다. 실험 결과, 최대 부하압력은 130Hz에서 약 73bar, 최대 유량 발생은 145Hz에서 약 203cc/min로, 중소형 무인기 브레이크 시스템에 적용가능성을 확인하였다. 또한 시뮬레이션 결과와 실험결과의 오차는 부하 압력과 토출 유량에서 각각 6%, 5% 정도이며, 모델링이 브레이크 성능해석에 효과적으로 활용될 것으로 판단된다.
무인항공기 산업은 인공지능, 빅데이터, 사물 인터넷 등의 4차 산업혁명 기술과 융합하여 새로운 패러다임으로 발전하고 있다. 미국과 같은 항공 선진국들은 비행안전성이 보장된 무인항공기 개발에 많은 역량을 집중하고 있다. 대한민국의 경우, 한국항공우주연구원에서 2011년 국가 R&D 사업의 일환으로 국내 최초 수직이착륙 무인항공기인 스마트무인기 개발에 성공하였고, 이를 통해 첨단 IT 기술이 접목된 수직이착륙 무인항공기 개발 기술을 보유하게 되었다. 이러한 국가차원의 노력에도 불구하고 아직까지 국내 수직이착륙 무인항공기의 개발과 시장 운용은 제한적이다. 국내 기술로 개발한 수직이착륙 무인항공기의 형식증명 절차는 국내 항공안전법에 명시되어 있으나 형식증명을 위한 감항기준은 아직 제정되어 있지 않다. 따라서 본 연구에서는 자체 중량 150 kg을 초과하는 수직이착륙 무인항공기의 국내 외 개발 동향과 국가별 인증제도 및 절차에 대해 조사하고, 유럽항공안전청에서 2019년 7월 2일 제정공포한 수직이착륙 항공기용 특별감항요건(special conditions)을 벤치마킹하여 국내 수직이착륙 무인항공기 형식증명을 위한 감항기준을 정립할 수 있는 방안에 대해 연구하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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