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2.드론의 분류, 1.드론의 역사 - Coggle Diagram
2.드론의 분류
무인기 운용목적에 따른 분류
표적기 : 방공포나 전투기의 훈련을 위해 대표적으로 사용되는 무인항공기
정찰기: 실시간으로 표적 정보를 수집하기 위한 무인항공기, 현재 대부분의 무인항공기는 정찰기이다.
자푝용 공격기: 일정한 상공에서 비행을 하다가 적 레이더가 작동되면 레이더 신호를 따라가서 자폭하는 무인기
전투기: 현재의 유인 전투기를 대신하기 위해 개발된 전투용 무인항공기
폭격기: 동체형태는 정찰기와 같으나 탑재장비로 폭탄을 탑재하여 표적지역에 투하하는 무인항공기
무인헬기: 고정익이 아닌 헬리콥터 형태로서 군사분야보다는 방제, 촬영 등 민간 분야에서 더 많이 발전하고 있는 무인기
소형(초소형)비행체: 휴대용 정찰, 촬영, 재난안전, 물류의 수단으로서 활발히 개발되고 있는 무인비행체
무인기 형태에 따른 분류
회전익(Rotary Wing) 무인항공기,
무인헬리콥터
회전하는 주로터로 추진력을 유지하고 꼬리날개로 방향을 유지하며 비행하는 헬리콥터형인 무인항공기
장점: 수직 이착륙이 가능하여 넓은 활주로가 필요 없고 좁은 공간에서 이착륙이 가능하다. 산악지형이나 함상에서도 운용이 용이한 무인기다. 공중에서 정지비행이 가능하여 감시하고자 하는 대상을 지속적으로 추적 감시할 수 있다. 고정익 항공기에 비해 상대적으로 급격한 방향전환이 쉽다.
단점: 고정익 무인기와 같이 날개에 의한 양력을 발생시키지 못하고 오직 엔진의 힘에 의해서만 비행하므로 연료 효율이 낮아 장기 체공이 제한 된다. 고정익 무인기에 비해 상대적으로 단거리 임무에 적합한 무인기이다.
고정익(Fixed wing) 무인항공기
고정익 날개를 부착한 형태의 무인항공기
장점: 높은 고도에서 엔진에 의한 출력과 공기의 기류와 고정익 날개를 이용하여 비행하여 다른 무인기보다 연료소모가 적어 장기체공이 가능하다.
단점: 이착륙을 위해 활주로나 넓은 개활지가 필요하며 이착륙시바람의 영향을 많이 받는다.
회전익 무인기나 멀티콥터와는 달리 정지비행기 불가능하여 저고도에서 표적을 지속적으로
추적하기가 어렵다는 단점이 있다.
분류
날개모양
직선익
타원익
삼각익
후퇴익
전진익
날개위치
저익기
중익기
고익기
동축반전형(Co-axial)무인항공기
한 개의 축에 상부, 하부 두개의 로터를 반대 방향으로 회전시켜 비행하는 무인항공기, 일반적인 회전익 무인항공기는 꼬리날개로 하여금 반토크 현상을 상쇄시키는 역할을 하면서 비행하지만 동축반전형 무인항공기는 한개의 축에 두개의 로터가 반대로 회전하여 반토크를 상쇄시키는 원리로 동력을 유지하고 기체의 방향과 기울기를 유지한다.
장점: 회전익 무인헬리콥터보다 상대적으로 기체가 안정적이어서 조종과 제어가 쉬워 단기간내에 조종사 양성이 가능하다. 바람의 영향을 적게 받아 저속 장기 정찰비행에 유리하다.
단점: 로터시스템으로 추가양력이 발생하여 고속비행시 고속에 도달하는 진입시간이 더 많이 소요되고 한축에 두개의 로터가 있으므로 로터시스템의 높이가 높아서 기체의 높이가 높아진다.
가변로터형(Tilt-Roter)무인항공기
고정익 무인항공기와 회전익 무인항공기의 장점을 반영하고 단점을 극복하기 위해 로터 시스템을 가변형으로 개발한 무인항공기
장점: 함상과 같은 좁은 공간에 이착륙할 수도 있도록 이착륙시에는 로터를 수직으로 하여 양력을 발생시키고, 비행시에는 천이비행, 즉 로터를 수직에서 수평인 상태로 변환시키는 비행단계를 거쳐서 고정익 비행체 형태로 고속으로 비행할 수 있다.
단점: 비행체가 크고 구조적으로 복잡하여 시스템의 안정성과 신뢰성 확보가 어렵고 양쪽의 이중 프로펠러와 로터의 형태로 인하여 이착륙시 돌품 등의 바람변화에 취약하고 체공시간이 짧은 단점이 있다.
다중 로터형(Multi-Copter)
3개 이상의 다중로터로 양력을 발생시켜 비행하는 무인기. 취미로 조종하는 소형부터 산업용까지 다양하게 개발되어 방제, 인명구조, 등 다양한 용도로 활용되고 있다.
장점: 다른 무인기에 비하여 상대적으로 조종이 용이하고 운용비가 적게든다.
단점: 기체가 작아 돌풍 등 바람의 영향을 많이 받고 배터리에 의해 동력을 얻어 비행시간이 짧다.
기타형태
덕트팬형 무인기
원통형 관 안에 있는 선풍기 날개를 회전시켜 동력을 얻어 비행하는 무인기
장점: 원동형 관에 팬이 있기 때문에 외부의 환경으로부터 보호되면서 안정적인 비행을 할 수 있다.
곤충형 무인기
상대방에게 식별이 용이하지 않도록 조류와 곤충의 모양을 닮은 아주작은 크기의 무인기
무인기 이착륙 방식에 따른 분류
지상활주 이착륙 무인기: 양호한 활주로를 이용하여 이착륙을 실시하는 무인기
수직 이착륙 무인기: 함상에서 운용하기 위하여 수직 이착륙이 가능한 무인기
발사대 및 로켓 발사식 이륙 무인기: 차량에 설치된 발사대나 로켓 장치에 의해 발사식으로 이륙하는 무인기, 활주로가 없거나 주변 장애물로 인해 활주 이륙이 불가할 경우 이를 극복하기 위해 고안된 방식
투첟방식 무인기: 소형무인기로 야지에서 도수로 투척이 가능한 무인기
그물망 착륙 무인기: 함상 등 활주여건이 불비한 지역에서 그물망을 설치하여 그물망에 걸리게 하여 회수하는 방식의 무인기
Deep stroll 착륙 무인기: 비상상황에서 착륙시 기체에 손상을 최소화시키기 위해 에어백등의 완충장치를 부착한 무인기
무인기 성능에 따른 분류
비행고도에 따은 분류
저고도 무인기(Low Alititude UAV): 비행고도 6,200m 이하 저고도 비행
중고도 무인기(Medium Alititude UAV): 비행고도13,950m이하 대류권 비행
고고도 체공형 무인항공기(High Alititude UAV): 비행고도 13,950m이상 성층권 비행
비행거리에 따른 분류
근거리 무인기(CL: Close Range): 운용거리 50km이내
단거리 무인기(SR: Short Range): 운용거리 약 200km이내
중거리 무인기(MR: Medium Range): 운용거리 약 650km
장거리 체공형(LR: Long Range): 운용거리 약 3000km 내외
비행체공시간에 따른 분류
단기 비행 무인기 : 체공시간 10시간 이내
중기 체공 무인기 : 체공시간 10~30시간 이내
단시간 비행 무인기: 체공시간 5시간 이내
장기 체공 무인기: 체공시간 30시간 이상
무인기 크기에 따른 분류
중소형 무인기(OAV: Organic Aerial Vechcle): 크기 5m 이내
중형 무인기: 크기 5~10m
소형 무인기(Mini-UAV): 크기 1.5m 이내
대형 무인기: 크기 10m이상
초소형 무인기(MAV: Micro-Air Vechcle): 크기 15cm내외
1.드론의 역사
드론 개발 역사
1)무인기의 시작
· 무인기의 시초 - 날아다니는 물체를 이용하여 사진 촬영
· 1887년 더글라스 아치볼드의 연을 이용한 지상 촬영 성공
· 1898년 윌리엄 에드가 대형 연을 통해 공중에서 촬영, 이 연을 미국 국방부가 구입하여 스페인과의 전투에서 사용 되었고 무인기의 시초가 됨
·1894년 테슬라의 무선을 이용한 에너지 통신에 관한 개념과 장치를 개발한 것이 무인기 제작의 아이디어에 크게 적용
4) 한국전쟁 시 무인기 운용
· 유인 항공기를 원격 조종형 비행 폭탄으로 사용
· 아음속 및 초음속 무인표적기 Firebee 시리즈 개발 및 운용
3) 2차 세계대전 시 무인기 운용
· RC로 기체를 조종하는 훈련용 표적기 - Queen Bee (드론의 어머니)
· 대니의 대공표적용 무인기 개발 - RP-1 모델부터 OQ-3모델까지
5) 베트남 전쟁 시 무인기 운용
· AQM-34A를 개선하여 표적공격용과 정찰용 무인기로 전환
· Firebee 무인기에 카메라와 센서들을 탑재하여 정찰용, 폭탄을 탑재하여 표적 공격용 무인기로 전환
· 3400여대의 무인기를 투입하였으나 550여대가 격추되어 무인기의 효율성에 의구심을 가지게 됨. 투자가 약해지며 무인기의 주도권이 미국에서 이스라엘로 넘어감
6) 중동전쟁 시 이스라엘 무인기 운용
· Firebee를 개량한 Firebee 1241 개발 이는 기만정찰기로 운용.
· Scout(정찰병), Mastiff(경비견) 무인기를 운용 - 최초로 TV카메라를 장착하여 촬영한 영상을 실시간 제공
7) 걸프전 시 무인기 운용
· 이스라엘의 Scout을 개선하여 파이오니어를 개발
· 1986년 손으로 투척이 가능한 소형무인기 포인터 개발 후 포인터의 문제점 보안, 개량 후 레이븐 개발
8) 코소보전쟁 시 무인기 운용
· 미국 GAAS Inc사가 개발한 RQ-1A 프레데터 운용. - 전자광확센서, 합성개구레이더 탑재
PQ-5A 헌터 무인기도 운용 정찰기 무인기
2) 1차 세계대전 시 무인기 운용
· 최초의 일방향 1회용 무인기 - 1918년 미국 GM사의 Bug(폭격용 무인항공기)
9) 아프간 전쟁 시 무인기 운용
· 정찰용 무인기인 MQ-1B 프레데터 운용 - 헬파이어 미사일 2발 탑재
· 터보제트 엔진을 장착한 고고도 장거리 대형 무인기인 정찰용 무인기글로벌 호크 운용
· RQ-7A 새도우200 운용 - 지상과 함상에서 동시 운용 가능
10) 이라크 전쟁 시 무인기 운용
· 미공군 - 글로벌 호크, 프레데터 투입
· 미육군 - 새도우200, 헌터, 포인터 투입
· 미해군 - 실버폭스, 파인더 투입
· 미해병대 - 파이오니어, 드래곤 아이 투입
· 영국군 - 피닉스 투입
11) 이라크 전쟁 이후 현재의 무인기 운용
· 스텔스 기능을 갖추고 고고도에서 정밀하게 정찰하고 정밀하게 공격할 수 있는 무인기 개발
· RQ-170 센티널 - 스텔스 기능을 갖춘 무인 정찰기
· 팬텀 레이 - 스텔스 기능, 공중 급유 능력, 정찰 및 감시 임무, 공대지 공격, 적 방공무기 식별 및 파괴, 전자전 능력을 갖춘 폭격용 무인기
· X-51 Wave rider UCAV - 개발중인 초음속 돌파용 실험기로서 날개 없는 로켓형
항공기 개발 역사
1)항공기 역사의 시작
· 1783년 10월 프랑스의 P.로지에는 J.M.몽골피가 만든 공기보다 가벼운 기체를 이용한 기구를 타고 인간
최초의 비행에 성공
· 1891년 독일의 O.릴리엔탈은 날개의 양력을 이용하여 비행하는 글라이더를 최초로 제작하여 비행에 성공
· 1903년 12월 17일 미국의 라이트 형제가 만든 라이어호가 세계 최초의 실질적 비행에 성공
2)제 1차 세계대전 (1914년~1917년) 전·후의 항공기 발전
· 1909년 프랑스의 루이 블레리오의 블레리오 XI 단엽기가 32분간 40km의 영불해협 횡단.
· 제 1차 세계대전 당시 전투기는 프로펠러, 단일 엔진, 복엽기 형태의 기체로서 기관총을 설치한 공중전에 사용됨. 종전직후 1919년부터 여객수송이 시작
· 1927년 C.A. 린드버그는 ‘세인트루이스의 정신’울 조종하여 뉴욕의 롱아일랜드에서 파리의 거리 5810km 대서양 구간을 33시간 39분 동안 무착륙 비행으로 횡단 성공
3)제 2차 세계대전 (1936년~1945년) 전·후의 항공기 발전
· 동체의 재질이 나무와 캔버스 천에서 금속으로, 날개가 복엽기 위주에서 단엽기로, 단발 엔진에서 쌍발엔진으로 발전
· 세계 최초로 1939년 독일의 HE-178기가 개발되어 제트엔진 비행 성공
· 이후 제트기와 각종 전자장치를 이용한 항법 장치의 탑재로 지상이나 해상의 교통기관과 대등한 지위 확보
· 제 1차 세계대전과 달리 기관포와 로켓포를 장착하고 레이더를 탑재해 야간비행가능
· 전투기에 폭탄 투하능력을 갖춘 전투 폭격기 개발 - 다목적 전투기로서 발전하는 계기
4) 제 2차 세계대전 후 근대의 항공기 발전(1970년 전·후)
· 1954년 미국의 보잉사가 장거리용 여객기인 보잉 707을 개발
· 1958년 10월 팬암사가 뉴욕과 파리 간 대서양을 횡단하는 장거리 노선 취향
· 비행기 속도에서의 발전으로 음속을 돌차하는 초음속 항공기 등장
· 항공기의 대형화 시대 시작
· 대형 제트여객기 시대의 시작
· 유도 미사일, 레이더, 각종 항공전자 장비를 장착한 다목적전투기로의 발전
5) 현대의 항공기 발전
· 초대형 항공기 개발
· 스텔스 기능을 기본으로 탑재한 항속거리, 대공 및 대지 공격 능력, 전자전, 무장능력, 위성 및 공중 지휘기/지상사령부와의 데이터 전송능력 등이 우수한 전투기 개발
무인항공기 용어의 시대적 변화
1970년대 이전 : Drone - 2차 대전이 한창이던 때부터 미국에서 최초로 불렸던 용어
1980년대 : RPV(Remotely Piloted Vehicle, 원격 조종비행장치)- 원격으로 조종되는 항공기
1990년대 : UAV( Unmanned Aerial Vehicle, 무인항공기) - 인간이 탑승하지 않는 비행체
2000년대 : (1) UAS( Unmanned Aircraft System, 무인 항공기 체계) -안정성과 신뢰성을 확보해야 하는 것을 강조한 용어 (2) RPAV( Remotely Piloted Aerial Vehicle) - 미국의 UAS를 대응하기위하여 유럽연합 즉, EU 지역에서 사용하는 용어 (3) RPAS( Remotely Piloted Aircraft) - 국제민간항공기구(ICAO)에 채택한 무인기의 국제 공식 용어
항공기 분류
항공기 - 비행기 또는 헬리콥터, 비행선, 활공기
경량 항공기 - 비행기, 헬리콥터 자이로 플레인 , 동력 패러 슈트 등
초경량 비행장치-동력 비행장치 - (1)타면조정형과 체중이동형으로 나뉨, 좌석 1개, 115kg 이하 (2)행글라이더 및 패러글라이더 ,70kg 이하 (3)기구류 - 유인자유기구/무인자유기구와 계류식 기구로 나뉨 (4)무인비행장치 - 무인동력비행장치와 무인비행선으로 나뉨 150kg이하, 2m이하, 180kg 이하 (5)회전익 비행장치 - 초경량 자이로플레인과 초경량 헬리콥터로 나뉨. 115kg 이하 (6)동력패러글라이더 115kg 이하 (7)낙하산류
헬리콥터 개발 역사
1) 헬리콥터 역사의 시작
· 15세기에 레오나르도 다빈치의 헬리콥터의 모습을 연상시키는 간단한 스케치
· 18세기 후반에서 19세기 후반에 여러 가지 모형 고안
· 20세기 직후 실제로 하늘로 이륙
· 1907년 프랑스의 폴 코르뉴가 약2m의 높이에서 20.25초간 공중 정지 성공
2) 근대의 헬리콥터
· 1937년 하인리히 포케의 포케 울프 FW61이 헬리콥터 최초로 이륙 성공
· 1939년 시콜스키가 단식 로터에 꼬리 회전익을 갖춘 VS-300개발 후 실용화 시작
· 이후 VS- 300울 개량하여 군사작전에 투입 가능한 XR-4 개발
3) 현대의 헬리콥터
· 가스터빈 엔진을 사용하면서 헬리콥터가 발전 됨
· 군수용과 민간용 다방면으로 활용
무인체계와 드론
무인 추진체: 조종사의 탑승없이 무인 자율 또는 원격조종으로 운용되며, 소모될 수 있고 재사용될 수도 있으며, 살상 장비나 비살상장비를 탑재하고 동력을 이용하는 추진체
무인 체계로 움직이는 장치
무인 항공기 ( UAV, Unmanned Aerial Vehicle) : 공중에서 운용되는 무인체계-대공표적, 기만, 공격, 전투, 화재진압, 항공방제, 재난 감시, 공간 정보 측량 들의 용도로 활용
무인 지상차량 ( UGV, Unmanned Ground Vehicle) : 지상에서 운용되는 무인체계-우주 행성 참사, 화생방 오염지역 참지/제독, 화재 지역 진화/구조, 지뢰지대 통로개척 등의 용도로 활용
해양 무인체계 ( UMS, Unmanned Maritime System) : 해표면에서 운용되는 USV, Unmanned Surface Vehicle/ 심해수중참사, 적잠수함 색출, 수중 지형·장애물 파악 등의 용도로 활용 되는 UUV, Unmanned Underwater Vehicle이 있다