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무인기

무인기 연구개발

무인항공기는 최근 교통, 물류, 구조, 통신, 항공촬영, 농업, 감시 등 민간 분야로 급속히 확대되고 있다.

무인기는 앞으로 항공시장의 성장을 주도할 것으로 예상되는 분야다. 항공 및 방위산업 전문 컨설팅업체(Teal Group)에 따르면, 무인항공기 시장 규모는 2023년 125억 달러로 증가하고, 이 중 민수 분야 시장 규모는 8억 8000만 달러로 연 평균 35%의 높은 성장세를 보일 것으로 전망된다.

무인항공기 시장은 그동안 항공분야 선진 국가들이 과점해 왔으나 후발 기술국과 업체들이 시장에 진입하며 치열한 경쟁 구도로 변화하고 있다.

최근 중국 무인기업체들의 급성장이 두드러지고 있으며 구글, 아마존과 같은 IT 기업부터 초소형 드론을 이용해 틈새시장을 노리는 스타트업까지 뜨거운 시장 경쟁을 벌이고 있다.

우리나라는 현재 세계 7위권의 무인기 기술 경쟁력을 가진 것으로 평가되고 있다. 2023년까지 세계 5위, 2027년 세계 3위군 무인기 산업국 진입을 목표로 한다.

  • 01고고도 장기체공 전기동력 무인기(EAV)

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    대기가 희박한 고(高)고도에서 태양 에너지만으로 비행하는 무인기다. 성층권은 풍속이 낮고 구름이 없어 태양광을 동력원으로 활용할 수 있을 뿐만 아니라 악천후와 상관없이 항상 비행할 수 있어 지상관측, 기상관측 및 통신중계 등의 임무를 수행하기에 알맞다. 또한 고도 18㎞ 이상의 성층권은 지상관제사의 지시와 정해진 항로없이 운용자의 계획에 따라 비행할 수 있어 활용성이 높다. 2016년에는 최고 고도 18.5km 비행에 성공했다. 고도 18km 이상 성층권 비행 성공은 영국과 미국에 이어 세 번째다.

    • 전폭20m
    • 이륙중량53kg
    • 체공시간9h
    • 비행고도18.5km
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  • 02고속-수직 이착륙 무인기

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    수직이착륙과 고속비행이 가능한 틸트로터 항공기다. 2002년부터 10년에 걸쳐 개발에 성공했으며 틸트로터 항공기로는 미국에 이어 세계 두 번째, 틸트로터 무인기로는 세계 최초다. 수직 이착륙이 가능해 산악지형이 많아 활주로를 확보하기 어려운 국내 환경에 적합하다.

    해안 및 도서 정찰, 산불 및 교통 감시, 기상 관측 등이 가능하고 활주로 없이 집에서 이동할 수 있는 개인용 항공기(PAV:personal aerial vehicle)로의 응용도 가능할 것으로 기대되는 첨단 기술이다.

    한국항공우주연구원은 스마트무인기 TR-100 기반의 실용화 모델 TR-60을 개발했으며 틸트로터 무인기의 체공시간, 항속거리, 최대속도 등 성능개선과 함께 다양한 응용이 가능하도록 차량이나 함상 등 이동체에서 수직 이착륙할 수 있는 기술 개발을 완료했다.

    고속-수직 이착륙 무인기 안내표로 구분, TR-100, TR-60등을 안내합니다.
    구분 TR-100 TR-60
    전장 (m) 5 3
    최대이륙중량 (kg) 995 200
    유상하중 (kg) 90 20
    최대속도 (km/h) 500 240
    비행시간 (hours) 5 5
    운용반경 (km) 200 50
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  • 03틸트로터 무인기 함상 자동이착륙

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    흔들리며 움직이는 선박에서 틸트로터 무인기가 자동으로 이/착륙 할 수 있는 기술이다. 원양조업, 어군 탐지, 광역 해상에서의 불법 어업 및 해상안전 감시를 위해 육상용 틸트로터 무인기 시스템을 개조하여 개발하였다. 이동하는 선박의 착륙지점과 비행체 간의 정밀한 상대거리 계산을 위해 ㎝급 정밀도를 제공하는 RTK(Real Time Kinematics) GPS 방식 정밀상대항법장치를 개발했다. 10노트 속도로 이동하는 해경 선박에 10회 연속 함상 자동이착륙을 수행, 세계 최초로 무인기 함상 자동이착륙에 성공했다.

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  • 04유·무인 혼용항공기(OPV)

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    무인 비행과 유인 비행이 가능한 항공기(OPV,Optional Piloted Vehicle)다. 한국항공우주연구원은 유인항공기를 무인화해 유·무인 혼용항공기로 활용할 수 있는 기술을 개발했다.
    유·무인혼용기(OPV)는 반복적으로 동일한 조종이 가능해 항공 부품의 비행시험을 수행하는데 유리하다. 노후화, 쓰임새가 줄어든 유인 군용 항공기를 무인화해 사격 훈련용 표적기, 레이더 기지 타격기 등으로도 활용 가능하며 수색/정찰 등 재난대응 무인기로도 활용할 수 있다. 유·무인 혼용항공기 연구성과는 2014년 한국기계기술단체총연합회가 선정한 10대 기계기술에 선정됐다.

    • 전폭8.6m
    • 이륙중량600kg
    • 탑재중량100kg
    • 최대속도222km/h
    • 체공시간6h
    • 항속거리1,500km
    • 임무반경50km
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  • 05무인기 충돌회피 시스템

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    무인기가 스스로 공중 충돌 위험성을 판단, 회피할 수 있는 시스템으로 한국항공우주연구원은 충돌회피 알고리즘을 포함시킨 충돌회피 탑재시스템, 위치발신장치(ADS-B, Automatic Dependent Surveillance- Broadcast)와 영상 센서를 기반으로 한 충돌회피 시스템을 개발하고 있다. 지상시험과 비행시험을 통해 충돌회피 성능을 확인했으며 지속적인 비행 시험을 통해 시스템 성능을 고도화할 예정이다. 무인기 충돌회피 시스템은 무인기가 일반 공역에서 유인기와 같이 운용될 경우 공중 충돌을 예방할 수 있다.

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  • 06저고도 무인비행장치 교통관리시스템(UTM)

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    고도 150m 이하 저고도에서 운항하는 무인비행장치가 안전하고 효율적으로 비행할 수 있도록 지원·관리하는 시스템으로, 한국항공우주연구원은 전국망 구축을 통한 통합 관리 및 드론 교통관리 방식에 대한 심층 연구를 진행하고 있다. UTM은 무인비행장치 뿐만 아니라 유인 자율비행 항공기나 UAM(Urban Air Mobility)와 같은 미래형 항공기들의 고밀도 항행 안전을 위한 기초 연구로 활용될 수 있으며, 유인항공기 운항 안전에 끼칠 영향을 최소화 하면서 무인항공기 활용성을 극대화 하는데도 활용될 수 있다.

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  • 07쿼드틸트프롭 무인기(QTP-UAV)

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    한국항공우주연구원은 수직이착륙과 고속비행이 가능하며 하나의 전기 배터리에 여러 개의 모터로 동력을 공급하는 분산 추진 방식인 쿼드틸트프롭 무인기를 개발했다. 쿼드틸트프롭 무인기는 4개의 로터가 이착륙 시에는 헬리콥터처럼 지상과 수직 방향으로 위치해 있다가 이륙 후 비행 시에는 동체와 수평을 이뤄 고속 비행이 가능하다. 쿼드틸트프롭 무인기 개발로 확보한 원천기술은 미래형 교통수단으로 떠오르고 있는 전기추진 수직이착륙 개인용 항공기에도 적용이 가능하다.

    • 전장2m
    • 전폭2.2m
    • 프롭 반경0.55m
    • 총중량48㎏
    • 임무장비3kg
    • 최대속도160km/h
    • 최대체공시간30분(배터리), 2시간(하이브리드)
    쿼드틸트프롭 무인기(QTP-UAV) 비행모습
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  • 08틸트덕트 무인기

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    프로펠러에 덕트(duct)를 씌운 무인기로, 덕트가 없는 무인기 대비 최대 60%의 추력 효율을 발생시킬 수 있다. 150km/h의 최대속도로 1시간 30분 이상 비행이 가능하다.
    틸트덕트 무인기는 활주로가 없는 지역에서도 운용할 수 있기 때문에 수직이착륙 개인항공기 기술에 적용될 수 있으며 재난안전분야, 국방분야, 차량 추적, 에너지 설비 및 대형구조물 원격진단 등 다양한 분야에 활용할 것으로 기대된다.

    틸트덕트 무인기 안내표로 td-40, td-20 전장, 전폭, 최대이륙중량, 비행속도, 비행시간, 제자리 체공시간등을 안내합니다.
    구분 TD-40 TD-20
    전장 (m) 2 1.5
    전폭 (m) 2 1.5
    최대이륙중량 (kg) 40 23
    최대속도 (km/h) 170 150
    비행시간(hrs) 2.5 1
    제자리 체공시간(hrs) 1.5 0.5
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  • 09재난치안용 무인기

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    한국항공우주연구원은 재난·재해 발생 시 신속한 현장정보 수집 및 효과적인 임무수행을 지원할 수 있는 재난치안용 무인기를 개발 중이다. 무인기 플랫폼(기체) 개발과 함께 지상운용 시스템, 통신 시스템 등도 함께 개발한다.
    재난치안용 무인기 개발이 완료되면 소방, 해경, 경찰 임무 현장 배치를 통해 재난·치안현장에서 신속한 현장정보 수집과 초동대응, 재난 조기탐지 및 진행·복구상황 실시간 모니터링 체계 구축이 가능할 것으로 기대된다.

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  • 10소형 장기체공형 무인기 핵심기술 개발(두루미)

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    저비용 공중관측·탐사를 목표로 개발된 소형 무인항공기이다. 엔진과 통신장비 일부 단품을 제외한 모든 구성품을 국내에서 개발했으며, 기상연구소와 공동으로 수행한 기상관측 시험 비행에 성공해 무인기의 기상분야 활용 가능성을 보여주었다. 소형 장기체공형 무인기 개발로 축적한 무인기 체계 연구 개발 경험은 고속-수직 이착륙 무인기 개발의 밑거름이 됐다.

    • 전장1.8m
    • 전폭3.2m
    • 최대이륙중량15kg
    • 체공시간24시간
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  • 1193 EXPO 지상관측용 무인비행선

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    1993년 대전에서 열린 세계과학기술박람회를 계기로 개발됐다. 당시 대회장을 공중에서 모니터링하는 임무를 수행했다. 지상관측용 무인비행선을 개발하면서 비행선 설계 및 제작기술, 비행선 원격조정을 위한 무선 통신기술 등 다양한 무인기 관련 기술이 개발됐다.

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