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항공과 석사과정 유동일 항공우주논문대상 수상
우리학교 항공우주공학과 석사과정에 재학중인 유동일(28) 학생(비행제어실험실, 지도교수 심현철)이 최근 한국항공우주산업(KAI)에서 주관하는 제7회 KAI 항공우주 논문상 공모전에서 대상에 선정됐다. 올해 논문상 선정에는 해외 유학생을 비롯, 국내외 15개 대학에서 25편의 논문이 접수된 가운데 대상1편, 최우수상 1편, 우수상 3편 등 총 5편이 상을 받았다.
대상을 수상한 유동일 학생은 "초소형 비행체 시스템 개발 및 자율편대비행 구현에 관한 연구" (Development of micro Aerial Vehicle systems and Autonomous Formation Flight of Multi-MAVs) 논문을 제출해 초소형 무인기에 관한 선행연구 측면에서 심사위원들의 높은 점수를 얻었다. 초소형 비행체에 대한 연구는 최근 각광 받는 무인항공기 응용분야로, 여러 나라에서 활발한 연구가 진행 중이다. 외국과 비교해 국내 초소형 비행체 제작 기술은 우위를 점하고 있지만 이를 활용하기 위한 제반 기술 연구는 상대적으로 미흡한 편이어서 이에 대한 많은 관심과 연구가 필요한 실정이다. 초소형 비행체는 정찰 또는 탐색을 목적으로 운용되는 무인 항공기로 단독으로 임무 수행이 가능해야 할 뿐만 아니라 임무 수행시 생존성과 임무 성공율을 높이기 위해서는 편대를 이루어 군집 비행을 하는 것이 훨씬 효과적이다.
이번 논문의 의미에 대해서 유동일 씨는 "이번 논문은 초소형 자동비행 시스템 및 비행체 개발과 자동 편대 비행에 관한 유도 법칙에 관한 내용을 주제로 하고 있다"고 말하면서, "초소형 비행체를 직접 설계, 제작 개발하고 현재 국내 개발된 사례 중 가장 가볍고 작은 소형의 고속 오토파일럿 시스템 개발을 한 것"이라고 말을 이었다. 실제로 이 논문은 기존 편대 비행 논문과 달리 선두기의 실제 자동 비행 데이터를 샘플링하여 후미기의 자동 편대 유도법칙의 타당성과 가능성을 확인했다. 현재는 실제 비행 시험만을 앞두고 있는 단계로 자동 편대 비행 실험 이외에 앞으로는 이러한 편대 비행 기술을 기반으로 무인항공기들의 군집 비행시 임무 분담 등에 관한 연구로 발전시킬 계획이라고 한다.
앞으로의 연구계획에 대해서 유동일 씨는 "박사과정으로 진학하는 내년부터는 실내용 초소형 무인 비행체 시스템 등에 대한 연구와 여러 형태의 무인 시스템의 통합 운용 등에 대한 연구에 관심이 있어 관련 분야의 연구 수행을 하고자 한다"고 밝혔으며, 이번 수상소감을 묻자 "논문 연구에 아낌없는 지원과 지도를 해주신 심현철 교수님께 감사드리고 더운 날에도 계속된 비행시험을 도와준 실험실 가족들에게 고마운 마음 전하고 싶다"고 말했다.
한편 2003년 제정된 KAI 항공우주 논문상은 지식경제부와 한국항공우주산업진흥협회, 한국항공우주학회가 후원하는 국내 유일의 대학(원)생 항공우주분야 논문상이다. 시상식은 23일 서울 국제항공우주 및 방위산업전시회(AEDX2009) 행사장 내 프레스센터 미디어센터에서 열릴 예정이며, 시상식 이후 대상 수상 논문이 발표된다.
2009.10.23 조회수 18958 -
항공우주공학과 권세진, 심현철교수, 연료전지 무인기개발
- 액상 수소화물에서 수소추출, 연료전지스택에 공급하는 시스템 개발- 액체연료로는 세계최초, 무인기의 임무한계 획기적 연장 가능성 열어
우리 학교 항공우주공학과 권세진(權世震, 48, 사진왼쪽) 교수, 심현철(沈鉉哲, 38, 사진오른쪽) 교수 연구팀이 연료전지로 구동하는 소형 무인기를 개발했으며, 장시간 시험비행에 성공했다.
이번 연구개발 결과는 기존의 소형 무인기 동력원으로 사용되던 2차 전지를 대체할 수 있는 새로운 동력장치인 연료전지를 이용, 무인기의 임무 한계를 획기적으로 확장할 수 있는 가능성을 열었다는 데 큰 의의가 있다. 감시정찰을 목적으로 하는 소형 무인기는 미국 등 기술 선진국에서 실용화 되었으나, 동력원인 배터리의 에너지 밀도가 낮아 제한적인 임무수행만이 가능했다. 權 교수 연구팀이 개발한 무인기의 연료전지 동력장치는 소음이 없고 효율이 높으며, 액상 수소화물로부터 수소를 추출하기 때문에 기존의 배터리에 비해 에너지 밀도를 10배 이상 향상시켰다. 이번에 개발된 연료전지는 무인기 뿐 아니라 로봇의 전원으로도 사용이 기대된다.
▣ 개발배경연료전지는 차세대 동력원으로 세계 각국에서 개발경쟁이 치열하다. 국내에서도 몇몇 전자 및 화학 업체에서 노트북 컴퓨터용 연료전지를 개발하여 시연한 바가 있고, 자동차 회사에서는 엔진을 대체하기 위한 연료전지를 연구 중에 있다. 그러나 연료전지의 우수성이 잘 나타날 수 있으며 연료전지가 아니면 구현 자체가 어려운 장치는 무인기나 로봇 등과 같은 소형 모바일 시스템이다. 미국의 해군연구소와 조지아공대(Georgia Tech)의 연구팀이 연료전지 무인기를 연구해 왔으나, 이들은 고압의 수소가스를 저장하여 사용하므로, 에너지 밀도를 높이는 데에는 실패했다. 또한 연료 재보급을 위한 시설 등 운용상의 문제점도 가지고 있다. KAIST의 權 교수 연구팀은 액상 수소화물에서 수소를 추출하여 연료전지 스택에 공급하는 시스템을 개발했으며, 이를 시험용 무인기에 탑재하여 장시간 안정적으로 시험비행 하는데 성공했다.
▣ 핵심기술의 내용權 교수팀에서 사용한 연료인 수소화붕소나트륨(NaBH4)은 불연성이고 안정한 친환경 물질로써, 취급이 용이하고 수소 함량이 높다. 이 물질로부터 추출된 수소는 순도가 높기 때문에 연료전지 시스템 적용이 수월하다. <그림 1>은 프로펠러를 포함하는 전체 시스템의 구성도이다. 수화물을 가수분해하는 촉매 반응기, 전기를 발생하는 연료전지 스택, 동력을 충전 및 공급하는 동력제어장치, 프로펠러를 구동하는 전기모터로 이루어져 있다. 촉매 반응기에서 가수분해 과정을 통해 발생한 수소는 연료전지 스택에서 전기를 발생한다. 전기에너지는 동력제어장치에 충전되었다가 출력 요구 시 전동모터를 구동한다. <그림 2>는 동력발생 장치를 무인기에 탑재한 모습이다. 이번에 개발된 연료전지 무인기는 무게 2kg(연료전지시스템 750g 포함)으로써 500g의 연료를 싣고 10시간 이상 비행할 수 있다. 이는 배터리 동력원을 갖는 기존 무인기 항속시간의 10배에 달한다.
<그림 1> 동력계통의 구성
<그림 2> 동력 장치가 탑재된 무인기
<그림3> 무인기가 비행하는 광경
2007.10.12 조회수 23937