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[한국항공우주연구원] 고효율 장거리용 드론

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

고효율 장거리용 드론

보유기관 및 연구자 : 한국항공우주연구원 항공연구본부 김근배 책임

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: 고효율 장거리용 드론 기술로, 엔진-발전기와 배터리 중 선택적인 동력 사용이 가능하고 가변날개형상 적용으로 장거리 비행 시 동력을 효율적으로 사용할 수 있음

기술개발배경: 과학기술정보통신부는 2017년 12월 무인이동체(자율자동차, 무인기, 무인선박 등)를 혁신성장의 핵심동력으로 육성하기 위한 ‘무인이동체 기술혁신과 성장 10개년 로드맵’을 발표함

기술 구현: · 고효율 장거리 드론 구성
- 몸체, 추력생성부, 동력공급부, 제어부
- 기본동력공급부 → 엔진-발전기
- 보조동력공급부 → 배터리
- 보조날개 적용(가변날개형상)
→ 엔진-발전기와 배터리 중 선택적 동력 사용이 가능, 보조 날개 적용을 통해 장거리 비행 시 동력을 효율적으로 사용할 수 있음

[고효율 장거리용 드론]

시장동향: · (세계 시장) 상업 활용도 증가와 각국의 규제 개선을 통해 급격하게 성장하고 있으며, 시장 규모는 2015년 40억 달러에서 2024년 147억 달러에 이를 것으로 전망됨
· (국내 시장) 군수요 중심으로 2015년 211백만달러에서 연평균 22% 성장하여 2025년 525백만 달러까지 성장할 전망임

[드론 시장규모 및 전망]

특장점

기존기술 한계: · 기존 멀티콥터 방식의 회전익 드론은 추력을 생성하기 위한 프로펠러의 구동모터 동력원에 일반적으로 배터리를 사용 → 배터리 용량 한계에 따른 짧은 비행시간(최대 30분 내외)을 가짐
· 드론에 사용되는 배터리는 일반적으로 리튬-폴리머 전지 사용 → 에너지밀도가 낮아 동일한 중량조건에서 내연기관 방식보다 비행시간이 짧아 임무 수행에 제약이 따름

개발기술 특성: · 엔진-발전기(기본동력) 및 배터리(보조동력)를 조합한 하이브리드 동력시스템을 적용하여 드론의 이/착륙 및 호버링을 위한 큰 출력이 요구 시, 기본동력과 보조동력을 모두 사용하고, 고속의 장거리 순항 비행에는 기본동력만 사용
- 배터리를 기본동력으로 사용하는 드론 대비 체공시간 및 적재 능력이 향상됨
- 엔진-발전기 출력을 기본으로 효율적인 고속-장거리 또는 장시간 운항이 가능하여 기존 드론 대비 임무 수행 반경이 획기적으로 증대됨
- 비행 중 기본동력을 이용해 보조동력(배터리) 충전이 가능하여 배터리 충전을 위한 별도 작업이 불필요함
· 드론에 보조날개(가변날개형상) 적용으로 동력운용 효율 향상
- 기존 멀티콥터 방식으로 이/착륙 및 호버링 가능함
- 장시간-장거리 비행시 보조날개에 의한 소요동력 최소화 및 에너지 절감