• 한국항행학회논문지
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• 제27권4호
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• pp.374-381
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• 2023

본 연구는 기존 UAM에서 주로 사용하는GNSS 항법과 협동 운용할 수 있도록 지상기반 C밴드 주파수(5.03~5.15GHz)를 이용한 전파항법 VOR/DME 구현에 관한 것이다. 이것은 항공우주를 감독하는 미연방항공국 규칙 Title 14 CFR- Aeronautics and Space 135.165에서 제시한 '2개 이상의 독립적인 항법소스를 비행체에 적용' 규정사항을 충분히 만족할 수 있는 항법기술 중 하나이다. 본 연구에서는 무인항공기용 주파수 5.03~5.15 GHz를 사용하였으며, 무인항공기에서 도착 버티포트까지의 방위각과 거리정보를 획득에 필요한 VOR/DME 시스템 구현을 수행하였다. 이를 위하여, 전파 전파경로 손실분석에 의한 링크버짓 도출, 소형화된 도플러 VOR용 안테나 형상설계 및 기존 항공기용 보다 측위거리 해상도가 향상된 DME 설계 등을 수반하였다. 본 연구 결과물은 지상기지국과 UAM에 장착할 수 있는 단말기로 구성되며, 각각 시제품 제작 및 주요 성능검증을 수행하였다.

• 한국항행학회논문지
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• 제27권4호
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• pp.436-446
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• 2023

안전 필수 분야의 전장 장비에서 다양한 고장요인 (고장모드)에 따른 고장 영향 분석 (FMEA, Failure Mode and Effects Analysis)이 필수적이다. 이는 기기나 시스템의 잠재적인 결함들을 식별하고, 그로 인한 발생 가능한 위험을 평가하여 이를 방지하거나 관리하기 위한 개선안을 수립한다. 그러나 최근 시스템의 복잡성이 증가하고 소프트웨어의 영향이 중요해지며 전통적인 FMEA 만을 설계 단계에 적용하는 것이 어려운 상황이다. 본 논문은 모델기반설계기법을 기반으로한 Automatic FMEA 방식을 제안한다. 모델의 구조와 동작을 자동으로 분석하여 FMEA를 수행할 수 있게 하여, 설계 초기 단계에서도 고장모드 분석이 가능하게 한다. 사례연구로 차량 연료 제어 시스템을 대상으로 Automatic FMEA를 수행하였다. 본 연구는 Automatic FMEA 분석도구의 성능을 입증하는 동시에, 향후 연구 방향을 제안한다.

• 한국항행학회논문지
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• 제26권6호
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• pp.380-392
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• 2022

본 논문에서는 도심항공교통(UAM)을 위한 FAA와 EASA의 새 vertiport 규정을 분석하고 vertiport의 이착륙 패드(vertipad)의 주요 구성과 각 구성요소의 새로운 규격을 분석하였으며, 여러 환경에서의 UAM 운용을 위한 vertiport 추가 구성요소 및 주변 공역에 대한 규정도 함께 검토하였다. 이후, 현대자동차에서 개발 중인 S-A1 항공기의 크기를 기준으로 UAM 운용을 위한 국내 vertiport 규격 및 배치 방안에 대한 연구를 수행하고, 이를 인천광역시에 적용하였다. 또한, UAM 이용 시 효율을 평가를 위해, 인천과 서울 지역의 주요 거점에 대해 택시나 승용차 이용 시 소요되는 시간과 UAM 이용 시 소요시간을 비교하였다.

• 한국항행학회논문지
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• 제27권6호
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• pp.776-781
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• 2023

K-UAM은 2035년까지의 성숙기 이후 상용화될 예정이다. UAM 회랑은 기존의 헬리콥터 회랑을 수직 분리하여 사용될 예정이기에 회량 사용량이 증가할 것으로 예상된다. 따라서 회랑을 모니터링하는 시스템도 필요하다. 최근 객체 검출 알고리즘이 크게 발전하였다. 객체 검출 알고리즘은 1단계 탐지와, 2단계 탐지 모델로 나뉜다. 실시간 객체 검출에 있어서 2단계 모델은 너무 느리기에 적합하지 않다. 기존 1단계 모델은 정확도에 문제가 있었지만, 버전 업그레이드를 통해 성능이 향상되었다. 1단계 모델 중 YOLO-V5는 모자이크 기법을 통한 소형 객체 검출 성능을 향상시킨 모델이다. 따라서 YOLO-V5는 넓은 회랑의 실시간 모니터링에 가장 적합하다고 판단된다. 본 논문에서는 YOLO-V5 알고리즘을 학습시켜 궁극적으로 회랑 모니터링 시스템에 대한 적합도를 분석한다.

• 한국항행학회논문지
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• 제27권6호
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• pp.804-814
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• 2023

인구밀도가 높은 도심지 내에서 비행하게 되는 UAM의 비행경로 하부 및 주변으로는 각종 건축물이 산재하게 된다. 그리고 UAM이 이착륙하는데 사용하는 버티포트는 도심 내의 평지 또는 건축물 상부 등에 위치하게 된다. 이처럼 UAM은 인구밀도가 높은 도심에서 운항하고, 이착륙을 위한 버티포트는 인구밀집지역에 설치됨에 따라 매우 높은 수준의 안전도가 요구된다. 특히 UAM의 안전한 착륙을 위해 최종접근진로에서 버티포트로 접근하는 UAM의 접근상태를 감시하고 접근정보를 제공할 필요가 있다. 이에 UAM 버티포트 최종접근진로 감시를 위해 좁은 부지에 설치가 가능하면서 전자파의 부담이 적다는 장점이 있는 광학장비를 활용하는 기술에 대한 연구를 진행하였다.

• 한국항행학회논문지
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• 제28권2호
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• pp.216-224
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• 2024

본 논문은 하드웨어 전자 장비에 대해 방사선 고장을 고려한 신뢰성 분석 방법을 제시한다. 기존 신뢰성 분석은 주로 aging 고장률을 기반하고 있으나, 방사선에 의한 고장률을 고려하고 있지 않다. 물리 고장률은 고장 물리 분석을 사용하여 계산되며, 방사선 고장률은 Verilog Fault Injection 도구를 사용하여 준 경험적 방법으로 추정한다. 본 논문에서 제안한 방법론은 개발 초기 단계에서 신뢰성을 보장하고 회로의 취약성을 사전에 식별하여 개발 시간 및 비용을 줄일 수 있다. 사례 연구로 ISCAS85 회로에 대해 신뢰성 분석을 수행하였으며, 기존 신뢰성 도구를 이용한 분석 방법과 비교하여 우리 접근법의 효과를 보여준다. 이러한 종합적인 분석은 항공 및 우주와 같은 고방사선 분야에서 FPGA의 신뢰성을 보장하는 데 중요하다.

• 한국항행학회논문지
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• 제27권3호
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• pp.306-313
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• 2023

실사 및 그래픽 기반 가상현실 콘텐츠는 360도 영상을 기반으로 하며, 시청자의 의도나 자동 추천 기능을 통한 뷰포트 추출이 필수적이다. 본 논문은 360도 영상에서 다중 객체 추적 기반의 뷰포트 추출 시스템을 설계하고, 다중 뷰포트 추출에 필요한 병렬화된 연산 구조를 제안한다. 360도 영상에서 뷰포트 추출 과정을 ERP 좌표의 3D 구 표면 좌표 변환과 3D 구 표면 좌표의 뷰포트 내 2D 좌표 변환 과정을 순서대로 픽셀 단위의 스레드로 구성하여 연산을 병렬화하였다. 제안 구조는 항공 360도 영상 시퀀스들에 대하여 최대 30개의 뷰포트 추출 과정에 대한 연산 시간이 평가되었으며, 뷰포트 수에 정비례하는 CPU 기반 연산 시간에 비해 최대 5240배 가속화됨을 확인하였다. ERP 프레임 I/O 시간을 줄일 수 있는 고속의 I/O나 메모리 버퍼를 사용 시 뷰포트 추출 시간을 7.82배 추가 가속화가 가능하다. 제안하는 뷰포트 추출 병렬화 구조는 360도 비디오나 가상현실 콘텐츠들에 대한 동시 다중 접속 서비스나 사용자별 영상 요약 서비스 등에 활용될 수 있다.

• 한국항행학회논문지
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• 제27권4호
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• pp.382-390
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• 2023

국내 150kg 이하의 중형급 무인비행장치의 시장이 급속도로 성장하고 있다. 이에 따라 무인비행장치 제작 및 활용 시장의 규모도 확대되고 있으며, 부품 및 완제품 개발도 활발히 이루어지고 있다. 하지만 국내 무인비행장치의 핵심 부품인 비행제어장치와 탑재 소프트웨어는 개발에 소요되는 비용 및 기간이 과다하여 주로 해외 제품에 의존하고 있다. 본 논문에서는 항공기 탑재 소프트웨어 개발 지침인 DO-178C와 모델 기반 개발 (MBD; model based development) 방법을 이용하는 국내 소프트웨어 개발 및 인증 절차를 제시하였으며, 무인비행장치 개발, 제조, 인증 관련자들을 대상으로 설문을 수행하고 결과를 분석하였다. 또한, 헬리콥터 FCC (Flight Control Computer)를 대상으로 소프트웨어 개발 방안을 적용해 보는 사례연구를 수행하였다.