• 한국항공우주학회지
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• 제50권12호
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• pp.899-907
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• 2022

초경량 비행장치인 드론의 최대 허용 비행 고도는 지상 150m로 이는 난류의 영향을 받아 바람의 변동성이 강한 대기경계층 내에 존재한다. 또한 대기경계층 내에서의 바람 변동성은 지리적 위치에 따라 다른 특성을 가지므로 드론 관련 안전사고 방지를 위해서는 비행 지역에서의 각 고도의 바람 특성에 대한 명확한 이해가 필요하다. 본 연구에서는 인천국제공항 인근에 위치한 항공기상관측장비 테스트베드에서 윈드라이다(WindMast 350M)를 사용하여 2022년 7월과 9월에 바람의 연직 구조 관측을 수행하였고, 이러한 관측된 바람 자료를 활용하여 드론의 안전비행을 위한 정보를 생산하는 분석 방안을 제시하였다. 우선 윈드라이다를 통해 수집된 바람 자료에 푸리에 변환 분석 방법을 사용하여 수평 풍속의 시간 규모 특징을 각 고도별로 살펴보았다. 또한 강수와 무강수 사례의 바람장의 스펙트럼으로부터 드론 비행에 중요한 바람의 시간 규모인 1시간 이하 규모의 수평 풍속의 분산을 분리하여 전체 규모에 대한 1시간 이하 규모의 기여도를 각 고도별로 확인하였다.

• 융합보안논문지
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• 제18권5_2호
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• pp.3-10
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• 2018

드론은 지상에서 전파를 사용하여 조종, 제어가 가능한 무인 항공기로 조종사가 탑승하지 않고 무인으로 움직인다. 무인항공기의 역사는 군사용에서 시작되었는데 1917년 미국에서 제작된 '스페리 에어리얼 토페도' 드론이 폭탄을 싣고 최초로 비행에 성공한 것이 첫 무인항공의 시작이었다. 무인항공 기술의 발달로 군사용 드론의 용도는 더욱 넓은 분야로 확대되었다. 최근 드론의 용도는 농업, 산업, 물류, 방송, 안전 등 다양한 분야에서 활용되고 있으며 그에 따른 시장의 규모도 점차 확대되고 있다. 드론은 우리의 실생활에 깊이 파고들어 없어서는 안 될 존재로 부각되고 있지만 사용자의 용도에 따라 나쁜 목적으로 사용될 수 있고 이로 인한 위험요소는 간과되고 있는 현실이다. 따라서 드론과 관련한 기술적인 결함과 조종자의 실수로 발생될 수 있는 사고까지 완벽하게 예방할 수 없지만 드론을 불법하게 사용하여 발생될 수 있는 사생활 침해, 보안 유출, 테러 등은 사전에 차단되어야만 드론산업 발전의 저해가 되지 않고 가속화를 가져올 것으로 본다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권5호
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• pp.627-635
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• 2019

코딩 교육용 드론은 비행의 기초 원리를 체험하는 것뿐 아니라, 주로 아두이노(Arduino) 기반의 프로그래밍을 통해 드론을 제어하고 조종할 수 있도록 개발된 드론이다. 교육용 드론의 특성상 주 사용자는 드론 조종에 미숙한 학생들이기 때문에 드론과 외부 물체와의 충돌이 빈번하게 발생하여 드론 기체의 손상 비율이 높은 문제점이 있다. 본 연구에서는 교육용 드론 기체에 대한 구조 동역학 기반의 충돌 시뮬레이션 방법을 통해 드론의 구조적 안정성을 평가하였다. 약 240,000개의 4면체 요소를 갖는 해석 모델을 사용하여 $0^{\circ}$, $+15^{\circ}$, $-15^{\circ}$의 충돌 각도에 따른 3가지 케이스에 대해 충돌 시뮬레이션을 수행하였다. 3차원 구조물의 동적 거동 시뮬레이션에 탁월한 기능을 제공하는 ANSYS LS-DYNA를 활용하여 드론이 4 m/s의 속도로 벽에 충돌했을 때 주요 관심 부분인 드론 상 하부, 링 조립체에 발생하는 응력 분포 및 변형률을 분석하였다. 주요 관심 부분의 등가 응력에 따른 안전율은 0.72~2.64, 항복 변형률 기준 안전율은 1.72~26.67의 범위로 도출되었다. 이러한 안전율을 기준으로 재료 물성에 따른 항복 변형률과 종국 변형률을 초과하는 응력이 발생하는 부분에 대한 구조 안정성 확보를 위해 설계 보강이 필요한 부분을 제시한다.

• 산업융합연구
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• 제18권1호
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• pp.79-85
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• 2020

최근 원격조종과 자율조종이 가능한 무인항공기(RPAS:Remotely Piloted Aircraft System)가 택배 드론, 소방드론, 구급 드론, 농업용 드론, 예술 드론, 드론 택시 등 각 산업 분야와 공공기관에서의 관심과 활용이 높아지고 있다. 자율조종이 가능한 무인드론의 안정성 문제는 앞으로 드론 산업의 발달과 함께 진화하면서 해결해야 할 가장 큰 과제이기도 하다. 드론은 자율비행제어 시스템이 지정한 경로로 비행하고 목적지에 정확하게 자동 착륙을 수행할 수 있어야 한다. 본 연구는 드론의 센서와 GPS의 위치 정보의 오류를 보완하는 방법으로서 착륙지점 영상을 통해 드론의 도착 여부를 확인하고 정확한 위치에서의 착륙을 제어하는 기법을 제안한다. 서버에서 도착지 영상을 구글맵 API로부터 수신받아 딥러닝으로 학습하고, 드론에 NAVIO2와 라즈베리파이, 카메라를 장착하여 착륙지점의 이미지를 촬영한 다음 이미지를 서버에 전송한다. Deep Learning으로 학습된 결과와 비교하여 임계치에 맞게 드론의 위치를 조정한 후 착륙지점에 자동으로 착륙할 수 있다.

• 융합정보논문지
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• 제9권10호
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• pp.101-107
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• 2019

본 논문은 화력 발전소 및 시멘트 산업에서 필요한 원자재의 운송 수단에 사용되는 컨베이어 시스템에서의 고장을 검출하는 방법을 제안하였다. 산업현장에서 사람이 접근하기가 힘들고 넓은 공간에 시스템이 동작 하는 점을 고려하여 소형 드론을 설계하였고 컨베이어의 이상을 감지하기 위하여 컨베이어에 내장된 모터의 이상 소음을 감지하는 방법을 임베디드 환경으로 설계하여 드론에 장착하는 구조로 제안하였다. 시스템을 임베디드 마이크로프로세서에 적용하기 위하여 제한된 메모리와 수행 시간을 고려한 하드웨어 및 알고리즘을 제안하였으며 주파수 분석을 통해 고장의 경향을 파악하여 알고리즘 화 하였다. 이때 고장 판별 방식은 측정을 통하여 피크주파수를 측정하고 고주파수의 연속성을 감지하는 방식으로 고장에 의한 소음의 높은 주파수를 분석하여 고장진단을 시행할 수 있었다. 제안된 시스템은 실제 화력 발전소에서 취득한 데이터를 바탕으로 실험 환경을 구성하였으며 드론에 설계된 시스템을 탑재하여 가상 환경 실험을 하여 제안된 시스템의 유용성을 확인하였다. 향후에는 드론의 비행 안정성 향상과 고장 주파수에 대한 좀 더 정밀한 방법을 사용하여 판별성능을 향상 시키는 연구가 요구된다.

• 한국항행학회논문지
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• 제25권5호
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• pp.336-343
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• 2021

항공전자시스템은 항공기의 뇌와 신경, 오감에 해당하는 것으로 비행 및 임무를 수행하기 위해 통신/식별/항법/무장/시현 계통의 항공기 탑재 전자장비로 구성된다. 비행체 체계에서의 비중이 50%에 육박하며, 4차 산업혁명 기반 기술이 발전됨에 따라 중요도 및 비중이 증가되는 추세이다. 항공기의 개발 소요시기에 따라 개발 기간은 점점 단축되고 있으며 항공전자시스템 통합 및 검증을 위한 안정적인 항공용 SIL의 적기 개발이 반드시 필요하다. 본 논문에서는 기존 항공용 SIL을 프레임워크 기반의 항공용 SIL로 대체하기 위한 방안을 제안한다. 그리고 대체 적용한 결과를 바탕으로 항공용 시뮬레이션 모델 프레임워크의 성능을 평가한다.

• 한국항공우주학회지
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• 제46권12호
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• pp.975-985
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• 2018

드론은 군사적 목적으로 개발이 시작되어 현재에는 물류, 통신, 농업, 재난, 방위, 미디어 등 많은 분야에 활용되고 있다. 드론의 사용범위가 넓어짐에 따라 드론이 악용되는 사례도 증가하고 있다. 드론이 비행할 때 발생하는 물리적 현상들을 이용하여 원치 않는 드론의 위치를 탐지하는 안티 드론 기술 개발이 필요하다. 본 논문에서는 드론이 비행할 때 발생하는 음향신호를 이용하여 드론의 위치를 도래각으로 추정하였다. 또한 드론의 운동역학 모델을 무향 칼만 필터에 적용하여 마이크로폰 어레이 탐지 성능을 향상시켜 위치 추정의 오차를 저감하였다. 시뮬레이션을 통해 드론 탐지 성능을 예측하고 실험을 통해 증명하였다.

• 대한임베디드공학회논문지
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• 제17권1호
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• pp.33-40
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• 2022

With the recent increase in the development of military drones, they are adopted and used as the combat system of battalion level or higher. However, it is difficult to use drones that can be used in battles below the platoon level due to the current conditions for the formation of units in the Korean military. In this paper, therefore, we developed a program drones equipped with a thermal imaging camera and LiDAR sensor for reconnaissance and exploration that can be applied in battles below the platoon level. Using these drones, we studied the possibility and feasibility of drones for small-scale combats that can find hidden enemies, search for an appropriate detour through image processing and conduct reconnaissance and search for battlefields, hiding and cover-up through image processing. In addition to the purpose of using the proposed drone to search for an enemies lying in ambush in the battlefield, it can be used as a function to check the optimal movement path when a combat unit is moving, or as a function to check the optimal place for cover-up or hiding. In particular, it is possible to check another route other than the route recommended by the program because the features of the terrain can be checked from various viewpoints through 3D modeling. We verified the possiblity of flying by designing and assembling in a form of adding LiDAR and thermal imaging camera module to a drone assembled based on racing drone parts, which are open source hardware, and developed autonomous flight and search functions which can be used even by non-professional drone operators based on open source software, and then installed them to verify their feasibility.

• 문화기술의 융합
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• 제9권2호
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• pp.575-580
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• 2023

본 논문에서는 농업용 방제 드론을 이용하여, 균일 방제를 통해 병해충에 농작물을 방지하고자 한다. 방제가 수행되는 비행 고도는 4 m 로 고정하고, 비행 속도 4-5 m/sec. 범위에서 실험을 수행하였다. 방제사의 조종 습관 및 방법, 바람의 영향과 같이 환경적 요인이 작용하여 정량화된 방제 작업이 어렵다. 실험은 10 m 농지에서 감수지를 한 열에 1.25 m 간격으로 7 장씩 5 열을 10 m 간격으로 배치하고, 제안된 항공 살포 시스템을 적용하여 살포 실험을 수행하였다. 분사 노즐 중심으로 좌우측 약 3.75 m 지점에서부터 분사된 입자가 감소하기 시작하였다. 입자의 개수에 따라 유효 살포 폭은 약 7.5 m 영역으로 관찰되었으며, 제안된 살포 시스템이 균일 방제에 효과가 있음을 실험적으로 검증하였다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제18권4호
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• pp.903-921
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• 2024

Industry 5.0 puts forward higher requirements for smart cities, including low-carbon, sustainable, and people-oriented, which pose challenges to the design of smart cities. In response to the above challenges, this study introduces the cyber-physical-social system (CPSS) and parallel system theory into the design of smart cities, and constructs a smart city framework based on parallel system theory. On this basis, in order to enhance the security of smart cities, a sustainable patrol subsystem for smart cities has been established. The intelligent patrol system uses a drone platform, and the trajectory planning of the drone is a key problem that needs to be solved. Therefore, a mathematical model was established that considers various objectives, including minimizing carbon emissions, minimizing noise impact, and maximizing coverage area, while also taking into account the flight performance constraints of drones. In addition, an improved metaheuristic algorithm based on ant colony optimization (ACO) algorithm was designed for trajectory planning of patrol drones. Finally, a digital environmental map was established based on real urban scenes and simulation experiments were conducted. The results show that compared with the other three metaheuristic algorithms, the algorithm designed in this study has the best performance.