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[한국해양과학기술원] 드론을 이용한 연안 퇴적물 시료 채취장치

최고관리자　 0 Comments　 1 Views　 20-11-10 15:46　 기계

드론을 이용한 연안 퇴적물 시료 채취장치

보유기관 및 연구자 : 한국해양과학기술원 관할해역지질연구센터 이준호

상담신청 기술문의

TRL09
사업화
- 본격적인 양산 및 사업화 단계
TRL08
시작품 인증/
표준화
- 일부 시제품의 인증 및 인허가 취득 단계
  - 조선 기자재의 경우 선급기관 인증, 의약품의 경우 식약청의 품목 허가 등
TRL07
Pilot 단계 시작품
신뢰성 평가
- 시작품의 신뢰성 평가
- 실제 환경(수요기업)에서 성능 검증이 이루어지는 단계
TRL06
Pilot 단계 시작품
성능 평가
- 경제성(생산성)을 고려한, 파일로트 규모의 시작품 제작 및 평가
- 시작품 성능평가
TRL05
시제품 제작/
성능평가
- 개발한 부품/시스템의 시작품(Prototype) 제작 및 성능 평가
- 경제성(생산성)을 고려하지 않고, 우수한 시작품을 1개~수개 미만으로 개발
TRL04
연구실 규모의
부품/시스템 성능평가
- 연구실 규모의 부품/시스템 성능 평가가 완료된 단계
- 실용화를 위한 핵심요소기술 확보
TRL03
연구실 규모의
성능 검증
- 연구실/실험실 규모의 환경에서 기본 성능이 검증될 수 있는 단계
- 개발하려는 시스템/부품의 기본 설계도면을 확보하는 단계
- 모델링/설계기술 확보
TRL02
실용 목적의 아이디어/
특허 등 개념 정립
- 실용 목적의 아이디어, 특허 등 개념 정립
TRL01
기초 이론/
실험
- 연구과제 탐색 및 기회 발굴 단계

기술개요: · 드론을 이용하여 습지, 갯벌, 해안사구, 해빈, 조수로 등과 같은 탐사 현장에 직접 가지 않고 퇴적물 시료를 정확하게 채취하여 작업자의 안정성 및 작업의 효율성을 향상시킬 수 있는 드론을 이용한 연안 퇴적물 시료 채취장치에 관한 것

기술의 필요성: · 기존에는 연안과 같은 퇴적물의 함수율이 높은 지역과 같은 탐사 현장에서 퇴적물 시료를 채취하기 위해 작업자가 직접 들어가 작업하였음

· 연안 중 특히 갯벌과 같은 주변 환경 특징이 없는 장소의 경우, 원하는 목적 좌표에 정확하게 찾아가기가 어려운 경우가 많음

· 퇴적물 시료 채취 과정은 작업자의 안전을 보장하기가 어렵고, 많은 시간이 필요하며 기상 환경에 직접적으로 영향을 받아 작업의 효율성이 떨어짐

기술적 유용성: · 드론을 활용하여 연안 탐사를 위한 퇴적물의 시료 채취 시 작업의 안정성과 효율성 및 정확성을 향상시킬 수 있고, 인건비 절감 효과가 기대됨

· 퇴적물 시료 채취를 포함, 해양 관측 및 모니터링 가능한 다목적 기능을 가진 드론 개발 가능

· 해양 오염퇴적물 정화를 위한 시스템 개발에도 활용할 수 있음

· 해양관측장비 설계 및 개발 관련 기업과 연계하여 본 기술을 적용한 해양관측장비를 개발할 수 있음

· 시료 채취 작업의 실시간 모니터링 및 문제 발생 시 즉각적인 대응이 가능하도록 해양관측모니터링시스템을 활용한 융합적 기술개발이 가능함

기술의 특징: · 드론은 시료채취기와 시료채취기를 낙하시키고 회수하는 홀딩부, 비행과 홀딩부 구동 제어를 위한 관제유닛, GPS 수신기를 포함하여 구성됨

· 드론은 GPS 수신기가 장착되는 드론하우징을 중심으로 방사형으로 설치되어 제1관제신호에 의해 작동하는 복수 개의 날개를 포함하고, 복수 개의 홀딩부는 서로 대각선인 순서로 작동되며, 홀딩부에서 시료채취기를 회수할 때 드론은 균형유지를 위해 날개의 속도를 조절하는 기능을 가짐

· 관제유닛은 GPS 수신 정보를 표시하는 표시장치 및 드론 비행을 위한 제1관제신호와 표시 영상과 드론의 위치정보를 토대로 시료채취기 낙하 및 회수를 위한 제 2관제신호를 송신하는 무선조정기를 포함

· 시료채취기 감지부재는 드론의 전방 혹은 하방을 촬용하면서 영상을 관제유닌에 전달하는 카메라이며, 적외선을 반사하는 반사판과 반사판으로 적외선을 방출하고 반사되는 적외선 광량 분석을 통해 반사판의 위치정보를 확인하는 채집기 감지센서로 구성되어 있음

[드론을 이용한 연안 퇴적물 시료 채취장치]

기술의 우수성: · 작업자가 탐사 현장에 직접 가지 않고도 드론을 이용하여 원하는 지역의 정확한 위치에 시료채취기를 수직방향으로 낙하하여 퇴적물 시료를 채취함으로써, 퇴적물 시료를 정확하고 안전하게 채취할 수 있으므로, 작업의 안정성 및 정확성이 향상됨

· 드론에 복수 개의 시료채취기가 분리가능하게 장착되어 설정된 위치 정보에 따라 이동하여 각각의 시료채취기가 퇴적물 시료를 채취할 수 있어 한 번에 여러 위치의 퇴적물 시료를 채취할 수 있으므로, 시간이 절약될 뿐만 아니라 작업의 효율성을 향상시킬 수 있음

경쟁동향: · 중소형 드론으로 활용 가능한 사업분야는 이미 항공기에 의해 제공되고 있는 항공기 사용 사업이므로, 대체수단인 항공기보다 유리해야 경쟁력을 갖출 수 있음

· 미국의 상업용 무인 항공기 기업인 프리시전호크에서 물 시료 채취용 무인 항공기를 개발했으며, 분광계를 휴대할 수 있는 무인 항공기의 가능성을 연구하고 있음

· 태성환경연구소에서는 악취 배출구에서 악취측정과 포집을 동시에 진행하고 데이터를 송신할 수 있는 악취측정 및 포집용 드론을 개발함

시장 동향 및 전망: · 상용드론 시장의 경우 연평균 성장률 35.27%로 전체 드론 시장 중 상용드론 시장의 비중이 점차 확대되어, 2021년에는 약 87억 달러 수준에 이를 것으로 전망됨

· 국내 민간 무인기시장은 향후 해안/산불/환경 감시 등의 공공용부터 시작하여 다양한 용도로 이용될 것으로 예측하면서 2016년 이후 15년간 시장규모는 1조 6200억 원으로 전망됨

· 국내에서는 해양수산 관측/조사 부문의 상당수는 선박을 통해, 일부는 유인항공기로 행해 지고 있으나 드론이용은 극히 미미한 상태임

· 현재 측량회사에서 해안선 및 갯벌 측량, 항만공사 영상촬용 등의 일부 분야에 국한되어 드론을 적용하고 있으나 인력절감 및 생산성 제고 등 효과가 비교적 크게 나타나 드론이용은 향후 급속하게 확산될 것으로 전망됨