목차 무인기시스템개요 민수 / 공공용무인기의활용 국내기술수준 방사능탐지에의활용 2

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은별 이
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1 무인기시스템소개및방사능탐지에의활용 ( 제 9 회방사선안전심포지움 ) 한국항공우주연구원오수훈

2 목차 무인기시스템개요 민수 / 공공용무인기의활용 국내기술수준 방사능탐지에의활용 2

3 무인기시스템개요 3

4 무인기의정의 사람이탑승하지않은상태에서주어진임무를수행할수있으며회수하여재사용이가능하고동력장치로부터추진력을얻어비행하는비행체 RPV (Remotely Piloted Vehicle) 원격제어수준 UAV (Unmanned Aerial Vehicle) 자동비행수준 UAS (Unmanned Aircraft System) 시스템강조 4

5 무인기시스템개요 비행공역 임무장비 임무계획 / 통제 비행체 지상지원 데이터링크 무인기시스템

6 무인기용도 군사적용도 정찰및감시레이다기만전자전대레이다공격용화생방탐지표적기무인전투기 카메라나레이다를이용하여전장감시및정찰아군기대신적의레이다에잡혀유인하는목적적진에침투하여전파교란, 통신도청등전자전수행적의레이다에자폭하여대공망을무력화시킴화생방전으로인한오염지역탐지전투기나지대공미사일의표적이되어실전과같은훈련수행조종사없이유인전투기의임무를대신함

7 무인기용도 민수용도 농업용기상탐지산불 / 산림감시지도제작어군탐지영상용인공위성보완교통감시공공 / 보안 농약살포기상관측및방사능탐지장기간상공에체류하며산불등을적외선탐지기로탐지항공촬영을통하여디지털지도제작에이용참치잡이에이용되는헬기대용영화및방송촬영인공위성을대신하여고고도장기체공교통상황실시간감시치안및밀입국감시

(Yamaha) 전투 / 표적 정찰 / 감시 Combat & Strike :

8 무인기용도 Enironment monitoring & Satellite Communications : Helios (AeroVironment) 관측 / 탐사 기타 Cultiation, Chemical Spray & Remote Agricultural Sensing : Rmax (Yamaha) 전투 / 표적 정찰 / 감시 Combat & Strike : X-36 X (Boeing) Sureillance & Reconnaissance : Heron (IAI) 8

9 무인기개발사 V1-Buzz Bomb YF-16 RPRV U.S. Buzz Bomb US Nay Pioneer Boeing AGM-86 EO Maerick HiMAT US Army Hunter

10 무인기개발사 Global Hawk (Tier II+) Predator (Tier II) Proteus (ERAST) UCAV Theseus (ERAST) FireScout UCAV Helios R-max X-50 Dragonfly UCAV

11 무인기시장 이라크전쟁에서무인기의군사용활용도입증 군수무인기시장급격히팽창 연평균 6.5% 성장률 : 항공분야에서가장빠르게성장하는시장 현재는대부분이군수시장 민수성장률이군수를추월예상 세계무인기시장규모예측 (UAV Market Trends and Forecast, F&S, 2009) 11

12 무인기등급분류 등급 구분 운용반경 (km) 운용고도 (km) 운용시간 ( 시간 ) 유상하중 (kg) Micro 초소형 (<15cm) < 2 < 0.3 < 1 Mini 소형 (<50cm) < 2 < 0.3 < 2 Close Range 근거리 < 5 < < 2 Short Range 단거리 5 20 < < 10 Tactical 전술무인기 < < 50 LALE 저고도장기체공 5 ~ 200 < 6 > 24 MALE 중고도장기체공 > 500 < < 500 HALE 고고도장기체공 > 2,000 < < 1,500 UCAV 무인전투기 < 2,000 LALE : Low Altitude Long Endurance UCAV : Unmanned Combat Aerial Vehicle 12

13 무인기개발동향 UAV 개발증가 (Unmanned Aircraft Systems : The Global Perspectie 2009/2010, UVSI) 연도 국가수 UAV 수 ,190 USA 386(33%), Israel 83, France 77, Russia 59, England 65, Germany 39 등 한국 25(2.1%), 세계 12위 12% Others % 13% Under deelopment 697 Inentory/serice 180 Market ready % Mini 30% CR 15% SR 13% MR 18% Micro HALE MRE 11% 4% Nano 2% 0.5% LADP Unknown EXO STRA UCAV MALE LALE 1% 1.5% 0.2% 0.2% 2% 3% 0.5% Research 66 4% 23% 19% Deelopment 329 Dual 260 Ciil 150 9% Military % 13

14 무인기개발동향 유인기의무인기대체가속화 Ø 정찰목적의유인기는향후무인기로대부분대체될것으로예상 Ø JSF(F-35) 는마지막유인전투기 ( 미국 ) Ø FEDEX 의무인수송기계획 민수용무인기시장창출을위한노력 Ø 신뢰도향상 Ø 충돌회피기술 (See & Aoid) Ø 무인기인증및운항법제도정비 14

15 민수 / 공공용무인기의활용 15

16 민수 / 공공무인기용도 환경응용 16

17 민수 / 공공무인기용도 재난응용 17

18 민수 / 공공무인기용도 통신응용 18

19 민수 / 공공무인기용도 모니터링응용 19

UAV (General Atomics) Helios (AeroVironment) SkyWatch (Aurora Flight Sciences) Proteus HALE

20 민수 / 공공무인기활용사례 NASA ERAST (Enironment Research Aircraft & Sensor Technology) Ø 지구탐사, 통신, 대기관측목적의고고도장기체공무인기및센서연구 Ø 총 10여종의다양한무인기와관련기술연구개발 Ø Helios : 탐사, 통신등인공위성의장기체공임무를대체할목적으로개발 Altus UAV (General Atomics) Helios (AeroVironment) SkyWatch (Aurora Flight Sciences) Proteus HALE aircraft (Scaled Composites) ERAST (Enironment Research Aircraft & Sensor Technology) 프로그램에참여한무인기 20

무인기시스템으로대체하는사업 (2002 년부터 30 년간 $170 억규모 ) Ø 선박에서운용가능한수직이착륙무인기 (Eagle Eye)

21 민수 / 공공무인기활용사례 US Coast Guard ICGS ICGS(Integrated Coast Guard System) System): Deepwater Program Ø 미국해안경비대의노후장비를통합정보망 (C4ISR) 으로연결한최신선박, 유인기, 무인기시스템으로대체하는사업 (2002 년부터 30 년간 $170 억규모 ) Ø 선박에서운용가능한수직이착륙무인기 (Eagle Eye) 와고고도장기체공무인기 (Global Hawk) 를시스템장비로채택 미국 Coast Guard 의 Deepwater Program 개념도 21

년미야케지마화산관측에활용 태풍연구용무인기 Aerosonde Ø 1998 년무인기최초로대서양횡단

22 민수 / 공공무인기활용사례 Yamaha 농약살포용무인기 Rmax Ø 1990 년부터천대이상의판매고를올린민수용무인기의성공사례 Ø 2000 년우수화산관측, 2001 년미야케지마화산관측에활용 태풍연구용무인기 Aerosonde Ø 1998 년무인기최초로대서양횡단 Ø 2007 년 11 월허리케인내부에접근하여기상자료수집및전송하는 : 태풍내부의핵심 ( 태풍의눈과경계층 ) 에접근한최초사례 22

23 민수 / 공공무인기활용사례 SkyTower Ø 60,000 피트상공의성층권에서한달까지체공 Ø HD TV 와 IMT-2000( 제 3 세대이동전화 ) 서비스를시연 Ø 위성의절반비용으로광역통신서비스를제공하는것이목표 하와이의 KAUAI 커피농장작황조사 Ø 디지털칼라다중스펙트럼 (Multi-Spectral) 페이로드 Ø 실시간으로커피의작황을지상으로전송 Ø 커피열매의익은정도, 잡초가번성한지역등분석 23

24 민수 / 공공무인기활용사례 미국 DHS(Department of Homeland Security) 국경밀입국감시 미국허리케인피해상황파악및붕괴된통신망을재구축 LA 경찰청감시, 도망자추적, 실종자수색에무인기활용시험중 벨기에북해불법기름유출감시 스페인바스크지역의어로감시 이스라엘순찰차에실시간영상을제공하는무인기를이용하여고속도로교통법규위반적발 24

25 국내기술수준 25

26 국내무인기연구개발동향 1978 ~ 1982 년, 특수목적용무인기개발 ( 한남기계 ) Ø1983 년이후, 대공사격훈련용무인표적기연 100 여대생산 / 군납 1991 ~ 2001 년, ADD/KAI 의육군군단무인기 송골매 전력화 국내무인기기술 / 인력인프라구축 현재다양한무인항공기개발진행 Ø 항공우주연구원, 스마트무인기 기술개발 (2002~ ) Ø 대한항공, 근접감시용무인기 개발 (2004~2009) Ø ADD / 대한항공, 중고도무인기 개발 (2008~2016) Ø 중소업체, 다종의 소형무인기 개발 Ø 대학 / 연구소, 소형 / 초소형무인기 개발 Ø 다양한군용무인기전력화계획 국내업체무인기개발경쟁가속화 26

27 국내무인기개발실적 / 현황 기만용무인기 (1977) : ADD 대공표적기국산화 (1982 ~ ) : 아주실업 군단급정찰용무인기 (1991 ~ 2000) : ADD/KAI 27

28 국내무인기개발실적 / 현황 소형장기체공무인기 (1999 ~ 2004) : KARI 스마트무인기 (2002 ~ ) : KARI 28

29 국내무인기개발실적 / 현황 근접감시용무인기 (2004 ~ 2009) : KAL 소형무인기 : 유콘시스템 ( 주 ) 등 29

30 스마트무인기 - 사업개요 혁신적기술의스마트무인기 (SUAV) 체계개발 Ø 지식경제부프론티어기술개발사업 Ø 지능형자율비행능력을보유하고, 수직이착륙및고속비행가능 Ø 자동이착륙, 충돌감지및회피기동등핵심스마트기술접목 사업기간 : 10 년 (3 단계 ) 1 단계 (2002~2005) 2 단계 (2005~2009) 신개념비행체형상신개념무인항공기체계개발 3단계 (2009~2012) 스마트무인항공기체계개발 30

31 스마트무인기 비행체제원 중량 Ø 최대중량 : 995 kg Ø 임무장비 : 90 kg 제원 Ø 날개길이 : 4.00 m Ø 동체길이 : 4.96 m Ø 엔진 : PW206C (550 마력 ) 성능 Ø 최고속도 : 500 km/h Ø 최고고도 : 5 km Ø 체공시간 : 5 hr 31

32 스마트무인기 스마트기술 스마트기술 : 운용자부담을줄이고안전성제고를위한첨단기술 Ø 자율비행기술 Ø 자동이착륙기술 Ø 다중화기술 Ø 충돌감지및회피기술 Ø 고장진단및재형상기술 32

33 국내무인기기술수준 군단급정찰용무인기개발사업을통하여기반기술확보 스마트무인기기술개발사업을통하여세계적기술수준확보 Ø 군단급정찰용 UAV 개발에서확보하지못했던기술개발 Ø 기확보된기술들을더욱향상된고급기술로발전 Ø 수직이착륙 / 고속비행이가능한신개념의틸트로터기술개발 무인기개발사업을통하여전문업체육성 ü 비행체제작 : 성우엔지니어링, 데크, 아주실업등 ü 추진기관기술 : ( 주 ) 삼성테크윈, ( 주 ) 뉴로스등 ü 항공전자기술 : LIG 넥스원, 영풍전자, 마이크로인피니티, 하나전자, ü 한국마이크로항공, 스페이스로보틱스, 두양, 네비콤등 ü 임무장비기술 : 삼성탈레스등 ü 데이터링크기술 : 휴니드테크놀러지스, 파인텔레콤, STX 레이다시스등 ü 지원장비개발 : 퍼스텍등 엔진 ( 경제성부족 ) 및일부원천기술이소요되는정밀센서 (CCD/IR 검출기, 관성센서등 ) 를제외한모든부품국내개발가능 33

34 국내무인기기술수준 Source : Frost & Sullian 34

35 방사능탐지에의활용 35

36 개요 위험한임무를원격으로수행가능 Ø인간의방사능피폭위험제거 Ø 유인기대비장시간방사능탐지가능 > 더정밀한분석가능 Ø장기체공무인기이용시장시간 ( 수일간 ) 지속적인관찰가능 방사능검출기의소형화개발 Ø 소형무인기활용가능 신속성및경제성 Ø의심지역에신속하게접근하여넓은지역을단시간내에탐지 Ø유인기에대비저렴한무인기운용유지비 36

37 무인기를활용한방사능탐지 [Refs 1, 2] 핀란드 STUK (Radiation and Nuclear Safety Authority) 소형무인기에대기채취기 (110g) 와감마선분광계 (280g) 장착 지상에 137 Cs(3 GBq) 와 60 Co(1.2 GBq) 방사선원설치 무인기로방사선원상공을비행하여방사선검출시연 무인기를이용한방사능탐지방식은다음에적절한것으로판단 Ø 방사능유출탐색 Ø 방사능낙진매핑 Ø 방사능구름의추적및대기채취 37

38 무인기를활용한방사능탐지 [Refs 1, 2] 38

39 무인기용방사능검출기 [Ref 3] Ranger 무인기용방사능검출기설계 용도 Ø 방사능구름의추적 Ø 방사능낙진매핑 Ø 방사선원탐색 Ø 대기샘플채취 D : Data Acquisition Computer E : GM Counter F : Scintillation Detector G : Sampling Unit H : Video Camera 39

40 국내에서무인기를이용한방사능탐지활용가능성 국내기술여건상가능성충분 Ø필요기술국내보유 Ø기개발무인기시스템을활용 Ø 전용무인기시스템개발 무인기선정고려사항 Ø 방사능탐지센서의중량 / 부피 / 소요전력 Ø 운용시간 : 무인기체공시간 Ø 운용반경 : 지상통제소와방사능탐지대상지역간거리 상시운용을위한선결요건 Ø 민수 / 공공용무인기의운용을위한장애요건해결필요 Ø 신뢰도향상 Ø충돌회피기술 (See & Aoid) Ø 무인기인증및운항법제도정비 40

41 참고문헌 1. R. Pollanen, et. al., Sampling of Airborne Radionuclides and Detection of Ionizing Radiation using an Unmanned Aerial Vehicle, 7 th Symposium on Chemical, Biological, Nuclear and Radiological Threats (2009) 2. R. Pollanen, et. al., Radiation Surelliance using an Unmanned Aerial Vehicle, Applied Radiation and Isotopes 67 (2009), pp K. Kurinen, et. al., Design of a Radiation Surelliance Unit for an Unmanned Aerial Vehicle, Journal of Enironmental Radioactiity 81 (2005), pp

TP(Turbo Prop) 를개발하여이스라엘공군에배치하였다. DARPA 는태양전지를이용하여 5 년이상체공이가능한무인기를개발하는 Vulture 프로그램을시작하였다. [Heron TP] [Orion HALL] [Global Observer] 유럽에서는독일해군의유인정찰기를

TP(Turbo Prop) 를개발하여이스라엘공군에배치하였다. DARPA 는태양전지를이용하여 5 년이상체공이가능한무인기를개발하는 Vulture 프로그램을시작하였다. [Heron TP] [Orion HALL] [Global Observer] 유럽에서는독일해군의유인정찰기를 2000 년대무인기시장현황 미국의 9/11 테러는무인기시장의급격한변화를가져왔다. 테러이전에무인기시장은서서히증가하는추세에있었으나, 9/11 테러이후미국의대테러전략으로발발한이라크전쟁에서무인기의군사용활용도가입증됨으로써무인기시장은군사용을중심으로급격히팽창하게되었다. 현재의무인기시장규모는향후 10년동안급속히성장할것으로예측되고있으며 (World UAV Market Profile