무인항공기 운항의 배속 시뮬레이션을 위한 조종사 의사결정 모델 연구

박승현 ( Seung-hyun Park ) , 이현웅 ( Hyeonwoong Lee ) , 이학태 ( Hak-tae Lee )  한국항행학회, 한국항행학회논문지 [2021] 제25권 제1호, 1~7페이지(총7페이지)

무인항공기의 운항에 필수적인 탐지 회피 시스템은 침입기를 감지하여 위험을 벗어나는 데에 필요한 선회 또는 상승/하강 기동의 범위를 제시하여 준다. 본 연구에서는 탐지 회피 알고리즘으로 NASA에서 개발한 DAIDALUS (detect and avoid alerting logic for unmanned systems)를 활용하였다. DAIDALUS는 회피 기동의 범위만을 보여주기 때문에, 실제로 기동의 정도와 방향, 그리고 회피 후 원래 경로나 임무로 복귀하는 시점은 무인항공기 조종사의 결정 사항이다. 이는 실제로 조종사가 개입하는 실시간 HiTL (human-in-the loop) 시뮬레이션에서는 유용하나, 조종사의 개입 없이 시뮬레이션을 진행해야 하는 배속 시뮬레이션에서는 조종사의 의사결정 모델...

TAG Automatic detect and avoid system, Pilot decision model, DAIDALUS, UAS, UAV

K-means 알고리즘을 활용한 수도권 도심항공 모빌리티(UAM) 수직이착륙장 위치 선정 및 평가

정준영 ( Jun-young Jeong ) , 황호연 ( Ho-yon Hwang )  한국항행학회, 한국항행학회논문지 [2021] 제25권 제1호, 8~16페이지(총9페이지)

본 논문에서는 도심항공 모빌리티(UAM)를 우리나라 수도권에서 운용하기 위해 필요한 수직이착륙장의 위치를 선정하고 평가하였다. 통근통학 인구수 조사 데이터를 이용해 수요 데이터를 분석하였으며, MATLAB을 이용해 지도상에 표현하였다. 또한 데이터들을 군집화하기 위해 MATLAB에 내장되어있는 K 평균 알고리즘 함수를 이용해 수직이착륙장의 위치로 선정할 군집의 중심을 파악하였으며, 실루엣 기법을 이용해 군집화의 정확도와 신뢰도를 평가하였다. 또한 선정된 수직이착륙장의 위치가 실제 수직이착륙장 설치에 적합한지 위성 지도를 이용해 확인하였으며, 그 위치가 설치 불가능한 위치에 있는 경우 위치 조정 과정을 통해 최종 수직이착륙장의 위치를 선정하였다.

TAG eVTOL, K-means clustering, ODM, UAM, Vertiport

역설계 기법을 사용한 도심항공 모빌리티용 복합형(틸트로터 + 양력 + 순항) eVTOL의 공력 해석, 요구 동력 및 중량 예측

김동희 ( Dong-hee Kim ) , 이준희 ( Joon-hee Lee ) , 황호연 ( Ho-yon Hwang )  한국항행학회, 한국항행학회논문지 [2021] 제25권 제1호, 17~28페이지(총12페이지)

최근 많은 나라 대도시의 교통체증과 더불어 지구온난화로 인해 차세대 친환경 교통수단인 eVTOL이 각광받고 있다. 본 연구에서는 많은 유형의 eVTOL 중 고정로터와 틸트로터가 결합된 복합형 eVTOL인 현대자동차 S-A1의 외부형상을 벤치마킹하여 역설계 기법을 활용하여 기본 형상을 구현하였다. CATIA를 사용하여 기본 형상을 구현한 후 항공기 설계 및 공력해석 프로그램인 OpenVSP, XFLR5를 사용하여 공력해석을 수행하였고 비교분석을 통해 익형과 붙임각, 상/하반각을 선택한 후 항공기 표면적 및 항력, 양력을 계산하였다. 또한 주어진 임무형상을 수행하기 위한 필요 동력을 산정하고 추정식과 자료조사를 통하여 구성품과 전체 무게를 추정하였다.

TAG eVTOL, Urban air mobility, UAM, Aircraft design, Aircraft weight, Aircraft power

도심항공 모빌리티(UAM)를 위한 역설계 기법을 사용한 멀티콥터형 eVTOL의 기본 개념설계

최원석 ( Won-seok Choi ) , 이동규 ( Dong-kyu Yi ) , 황호연 ( Ho-yon Hwang )  한국항행학회, 한국항행학회논문지 [2021] 제25권 제1호, 29~39페이지(총11페이지)

대도시 도심의 교통 정체를 해결하기 위한 방법의 하나로 전기수직이착륙 개인항공기(eVTOL PAV)를 활용한 도심항공 모빌리티(UAM)의 관심이 증가하고 있다. 도심항공 모빌리티에 사용할 비행체인 eVTOL은 추진방식에 따라 복합형, 틸트 로터형, 틸트 날개형, 틸트 덕티드 팬형, 멀티콥터형으로 분류된다. 본 연구에서는 멀티콥터형인 에어버스사의 시티에어버스를 기본 모델로 주어진 임무 형상에 맞게 역설계 기법을 사용하여 기본 개념설계를 수행하였다. 공력해석 프로그램인 OpenVSP를 사용하여 표면적과 양항비, 항력계수를 계산하였다. 각 임무 구간별 소요되는 동력을 계산하였고, 그에 맞는 배터리와 모터를 비교하여 선정하였다. 또한 eVTOL 구성품별 중량을 추정하여 전체 총 중량을 예측하였다.

TAG eVTOL, UAM, PAV, Multicopter, Aircraft design

도심항공 모빌리티(UAM)의 국내 적용을 위한 수직이착륙장 설계 요구조건 분석 및 형상 제안

안병선 ( Byeong-seon Ahn ) , 황호연 ( Ho-yon Hwang )  한국항행학회, 한국항행학회논문지 [2021] 제25권 제1호, 40~51페이지(총12페이지)

본 논문에서는 도심항공 모빌리티(UAM) 시스템을 국내에서 운용하기 위해 필요한 국내외 규정을 분석하여 수직이착륙장의 설계 요구 조건을 도출하고 이착륙 패드의 크기를 규정하였으며, 이를 바탕으로 수직이착륙장 형상을 제안하였다. 먼저, 인구 밀집도가 높은 수도권에 대해 국토교통부에서 제시한 실증노선을 기준으로 수직이착륙장의 시범 위치를 선정하고 각 위치의 특징을 분석하였으며 크기를 측정하여 수직이착륙장의 설치 가능 수를 파악하였다. 이후 수직이착륙장 운영에 필요한 변수들을 설정하여 동시운용과 주기장 수에 따른 시간당, 하루, 한 달 동안의 항공기 운용 가능 대수, 수용 가능 인원, 효율성 등을 계산하였다. 마지막으로, CATIA를 사용하여 가상의 수직이착륙장 형상을 설계요구조건을 적용하여 구현하였다.

TAG UAM, Vertiport, Infrastructure, TLOF pad, FATO

비행 데이터 분석 기반의 불안정 접근 경감방안

김현덕 ( Kim Hyeon Deok )  한국항행학회, 한국항행학회논문지 [2021] 제25권 제1호, 52~59페이지(총8페이지)

IATA (International Air Transport Assosiation)의 운송용 항공기 사고 집계에 의하면, 사고 건의 61%가 비행의 접근 및 착륙단계에서 발생 되었으며, 이중 항공기의 불안정한 접근으로 인한 사고가 16%인 것으로 파악되었다. 이는 조종사의 불안정한 접근 및 수정 조작 미흡에 따른 복행을 시행하지 않고, 무리하게 접근을 지속하여 사고로 이어진 것으로 식별되었다. 불안정 접근의 원인으로는 공항의 접근 절차, 조종사의 실수, 잘못된 계획, 업무 부하 (workload), ATC (Air Traffic Control) 혼잡 등 다양하게 있을 수 있다. 본 연구에서는 비행 데이터 분석 시스템을 활용하여, 불안정 접근 이벤트가 반복해서 발생하는 국내의 사례 공항과 기종을 선정하여, 주요 ...

TAG Flight data analysis program, Unstable approach, Standard operation procedure, SOP, Corrective action, Go-around, De-identification, non-punishment

도심에서의 드론 Last-mile 배송 기술의 정밀 측위 기법

김규석 ( Kyuseok Kim )  한국항행학회, 한국항행학회논문지 [2021] 제25권 제1호, 60~67페이지(총8페이지)

미국을 비롯한 전 세계 국가는 드론을 이용한 물류 서비스의 상용화를 위해 활발한 연구를 진행하고 있다. 국내에서도 물류 배송 기업을 비롯하여 이동통신사에서도 드론 물류 배송 서비스의 연구, 개발을 진행 중이다. 그러나 우리나라와 미국은 last-mile 물류 배송 환경이 다르다. 우리나라는 인구의 77% 이상이 아파트 등의 공동주택에 살고 있으며 인구 밀도가 전 세계 4위에 달하는 나라이다. 이에 따라 드론 물류 배송에 있어 우리나라 환경에 맞는 연구가 필요하다. 본 연구에서는 도시 지역에서의 근거리 무선통신과 기압계를 활용한 드론 물류 배송의 정밀 위치 판단의 방법을 제안한다. 실험 결과 제안하는 방법을 통해 2.5m 이내의 창문도 탐지할 수 있음을 확인하였다. 본 연구에서 제안하는 방법을 통해 도심에서의 드론 물류 배송 기술의 향상에 도움이...

TAG Drone, Drone logistics service, Precision positioning technology, Short-range wireless communication

고기동 환경에 적용 가능한 소형 GPS/MEMS IMU 통합항법 수신모듈 설계

정구용 ( Koo-yong Jeong ) , 박대영 ( Dae-young Park ) , 김성민 ( Seong-min Kim ) , 이종혁 ( Jong-hyuk Lee )  한국항행학회, 한국항행학회논문지 [2021] 제25권 제1호, 68~77페이지(총10페이지)

본 논문에서는 높은 동특성 환경에서 동작이 가능한 GPS/MEMS IMU 통합항법 수신모듈을 설계 및 제작하고, 그 결과를 확인하였다. 설계한 모듈은 RF 수신부, 관성측정부, 신호처리부, 상관기, 항법 S/W로 구성된다. RF 수신부는 저잡음증폭, 주파수 변환, 필터링, 자동이득조절 기능을 수행하고, 관성측정부는 3축 자이로스코프, 가속도계, 지자기센서가 적용된 MEMS급 IMU로부터 측정 데이터를 수집하여 항법S/W로 전달하는 인터페이스를 제공한다. 신호처리부 및 상관기는 FPGA 로직으로 구현하여 필터링 및 상관 값 계산을 수행하고, FPGA 내부 CPU를 사용하여 위성항법, 통합항법 S/W를 구현하였다. 제작된 모듈의 크기는 95.0ⅹ85.0ⅹ12.5 mm 이고, 무게는 110g을 확인하였으며, 동적성능 1200m/s, 가속도 ...

TAG Global positioning system, Inertial measurement unit, Inertial navigation system, Micro electro mechanical system, Loosely coupled GPS, INS integrated navigation

한국형 SBAS의 평가항목 및 필수 구성요소 분석을 통한 비행검사 평가항목 수립 및 SBAS 성능 시험 측정 장비 최적 설계 방안

김영빈 ( Young-bin Kim ) , 홍교영 ( Gyo-young Hong )  한국항행학회, 한국항행학회논문지 [2021] 제25권 제1호, 78~83페이지(총6페이지)

급속도로 증가하는 항공 교통량으로 인한 공역 과밀화와 공역제한으로 인해 국제민간항공기구(ICAO) 에서는 공역 수용 증대를 위한 performance-based navigation 을 실시하기 위해 2025년 까지 모든 항공기들을 대상으로 하여 SBAS 사용을 촉구하고 있는 실정이다. 이에 맞춰 국내 역시 한국의 공역환경 특성을 반영한 한국형 SBAS의 연구 개발을 지속중이다. 국내에서는 아직 SBAS의 성능 시험 및 검증을 위한 비행검사 절차 및 이에 필요한 탑재장비 구성방안이 수립되어 있지 않으므로 본 논문에서는 FAA, ICAO 규정집, 그리고 국토교통부가 제정한 법령을 분석하여 향후 수립될 한국형 SBAS의 필수 평가 사항들과 파라미터들을 도출하고, RTCA 규정집을 참고하여 RTK-DGPS 위치고정 시스템을 이용...

TAG Performance-based navigation, Satellite based augmentation system, Flight inspection manual, Measurement Equipment

광 위상 공액이 적용된 비대칭 구조의 분산 제어 링크

이성렬 ( Seong-real Lee )  한국항행학회, 한국항행학회논문지 [2021] 제25권 제1호, 84~89페이지(총6페이지)

표준 단일 모드 광섬유가 가지는 색 분산과 비선형 현상에 의한 광 신호 왜곡을 보상할 수 있는 분산 제어와 광 위상 공액이 결합된 링크의 한계인 대칭적 구조를 해결할 수 있는 방법을 제안하였다. 대칭적 구조는 전반 전송 구간과 후반 전송 구간의 중계 구간수, 분산 분포 등등이 광 위상 공액기를 중심으로 대칭되어야 한다는 것을 의미한다. 본 연구에서 제안하는 분산 제어 링크는 광 위상 공액기가 전반의 6개 중계 구간과 후반의 14개 사이에 존재하고, 각 전송 반 구간에서의 평균 중계 구간 당 잉여 분산 (RDPS; residual dispersion per span)이 서로 동일한 구조이다. 제안된 분산 제어 링크에서의 광 신호 왜곡 보상 효과의 분석은 평균 RDPS가 각 전송 반 구간에서 서로 다르게 설정된 링크에서의 결과와의 비교를 통해 이루어졌다....

TAG Dispersion-managed link, Optical phase conjugation, Residual dispersion per span, Artificial distribution, RDPS deviation

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