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무인기

무인기 연구개발

무인기 연구개발 포스터 이미지:무엇을 물려줄 것인가?

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.

  • 01미래형 유무인 겸용 개인항공기(OPPAV, Optionally Piloted Personal Air Vehicle)

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    전기동력 수직이착륙이 가능한 개인항공기로 국내 기업체, 대학, 연구기관 등과 함께 국토부 및 산업부 컨소시엄을 구성해 기술검증용 비행시제기와 핵심 기술을 개발하고 있다. 동체 길이는 약 6m, 순항 속도는 200km로 교통이 혼잡한 출퇴근 시간에 미래형 유무인 겸용 개인항공기(OPPAV)를 이용하면 시간을 70% 이상 단축할 수 있다.

    산업부 컨소시엄은 분산전기 추진시스템 및 자동비행시스템 기술검증을 위한 비행시제기 및 지상장비의 개발, 비행시험 등을 수행하고, 국토부 컨소시엄은 인증기술개발, 자동비행제어시스템 개발, 시험운용, 안전운항체계 및 교통서비스 방안 연구를 수행한다. 연구개발된 미래형 유무인 겸용 개인항공기(OPPAV) 기술은 미래 3차원 교통 혁신을 가져올 도심 항공 모빌리티(UAM, Urban Air Mobility) 시대에 대응하여 직접 상용화 할 수 있다는 점에서 미래 가치가 매우 높은 기술이다.

    • 전장6.15m
    • 최대이륙중량650kg
    • 유상하중100kg 이상
    • 순항속도200km/h 이상
    • 비행거리50km이상
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  • 02쿼드틸트프롭 무인기(QTP-UAV, Quad Tilt-Prop Unmanned Aerial Vehicle)

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    미래형 개인항공기(PAV, Personal Air Vehicle) 시장에 대비하기 위해 이미 확보한 틸트로터 기술을 바탕으로 로터가 4개 달린 쿼드틸트프롭 무인기(QTP-UAV)를 개발했다.

    쿼드틸트프롭 무인기(QTP-UAV)는 수직이착륙과 고속비행이 가능한 전환형 비행체로, 1개의 전기배터리와 4개의 전기모터 및 프롭으로 구성된 분산전기추진 방식의 무인기이다. 전기 배터리가 여러 개의 모터에 동력을 공급하기 때문에 시스템이 단순하고 4개 로터의 회전수 제어를 통해 비행 안정성을 높일 수 있다. 비행체의 기본 요구조건은 총중량 48kg, 임무중량 3kg, 최대속도 150km/h 이상이다. 최대 체공시간은 배터리 동력 30분, 엔진-발전기-배터리로 구성된 하이브리드 추진의 경우 2시간이다.

    쿼드틸트프롭 무인기(QTP-UAV)는 이착륙 시 4개의 로터가 헬리콥터처럼 수직 방향으로 위치해 있다가 이륙 후 비행 시에는 일반 고정익 항공기처럼 동체와 수평을 이루기 때문에 고속비행이 가능하다. 쿼드틸트프롭 무인기(QTP-UAV) 개발 시 중요한 핵심기술은 여러 개의 로터를 동시에 제어해 이착륙과 비행 시 비행체 자세를 안정적으로 유지하는 자세제어 기술과 전기 배터리에서 여러 개의 파워 라인을 통해 각 모터에 전력을 고르게 보내는 전력제어 기술이다.

    쿼드틸트프롭 무인기(QTP-UAV)는 2016년부터 2018년까지 3년간 주요사업을 통해 개발했다. 체계종합에서는 무인기 시스템을 설계하고, 비행체 사이징, 성능해석, 형상설계, 프롭 및 틸트 계통에 대한 하중해석과 체계통합 지상 및 비행시험을 수행했다. 추진분야에서는 엔진, 발전기, 배터리로 구성된 하이브리드 시스템을 개발했다. 제어분야에서는 비행제어시스템과 지상관제장치(GCS)를 개발했다. 구조분야에서는 비행체의 구조하중해석과 구조설계를, 공력분야에서는 비행체의 전산유동해석 및 풍동 시험을, 회전익분야에서는 프롭의 설계 및 해석을 진행했다.

    쿼드틸트프롭 무인기(QTP-UAV) 시스템은 비행체와 지상관제 및 통신장비로 구성되어 있다. 비행체에는 두 개의 UHF 주파수의 통신장비와 센서 일체형 통합 비행제어컴퓨터(FCC)를 장착했다. QTP-UAV는 배터리 버전 2대, 풍동모델 1대 등 3대를 제작했다. 풍동모델은 시험 완료 후 하이브리드 버전으로 개조할 수 있도록 했다.

    쿼드틸트프롭 무인기(QTP-UAV) 풍동시험은 한국항공우주연구원 중형아음속 풍동에서 수행되었으며 이후 비행시험은 고흥항공센터에서 진행했다. 안전줄을 뗀 최초의 회전익 비행은 2018년 9월 11일에 있었다. 비행시험은 호버 비행을 시작으로 활주로 상공 저고도 회전익 모드 시험, 외부 조종사의 수동비행과 내부조종사의 유지모드, 그리고 최종적으로 자동비행 순으로 진행했다. 회전익모드 비행이 완료된 후 천이 비행은 고도 100~200m, 반경 500~600m의 점항법 비행을 통해 점진적으로 이루어졌다. 2018년 9월 18일에는 점항법 모드에서 단계적인 증속을 통해 틸트 0도, 비행속도 145km/h까지의 천이비행을 성공했다. 2018년 10월 25일 비행에서는 비행특성을 향상시키기 위한 제어로직 및 이득 조정을 거쳐 최대 속도 165km/h까지 도달했다.

    쿼드틸트프롭 무인기(QTP-UAV) 개발은 쿼드틸트프롭 비행체에 대한 특성과 관련 비행제어기술을 확보하는 성과를 거두었다. 본 과제를 통해 총중량 50kg급의 고속-수직이착륙 무인기 시스템 기술을 확보했다. 또한 분산 추진형 전기추진 수직이착륙 항공기에 대한 원천기술 확보로 차기 전기추진 수직이착륙 개인용 항공기 사업에 적극 활용할 계획이다.

    • 전장2m
    • 전폭2.2m
    • 프롭 반경0.55m
    • 총중량48㎏
    • 임무장비3kg
    • 최대속도160km/h
    • 최대체공시간30분(배터리), 2시간(하이브리드)
    쿼드틸트프롭 무인기(QTP-UAV) 비행모습
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  • 03재난치안용 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 임무의 현장 배치를 통해 재난·치안현장에서 신속한 현장정보 수집과 초동대응, 재난 조기탐지 및 진행·복구상황 실시간 모니터링 체계 구축이 가능할 것으로 기대된다.

    재난치안용무인기 소개자료

    재난치안용무인기 소개자료

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  • 04저고도 무인비행장치 교통관리시스템(UTM, Unmanned Aerial System Traffic Management)

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    저고도 무인비행장치 교통관리시스템(UTM)은 고도 150m 이하의 저고도를 운항하는 150kg 이하의 무인기를 대상으로 안전하고 효율적으로 비행할 수 있도록 교통관리 서비스를 제공하는 시스템이다.

    저고도 무인비행장치 교통관리시스템(UTM) 사업은 국토교통부의 지원으로 2017년 4월에 착수되었다. 1단계 사업목표는 2018년까지 비가시권 비행을 수행하는 5대 이상의 드론을 동시에 관리할 수 있는 교통관리 체계를 개발하고 시연하는 것을 목표로 했으며 강원도 영월 드론 시험장에서 1단계 실증 시험을 성공적으로 완료했다. 2단계 사업목표는 2022년 말까지 2개 이상의 지역에서 20대 이상의 드론을 대상으로 교통관리를 제공하는 저고도 무인비행장치 교통관리시스템(UTM)을 개발하고 실증 시험을 수행하는 것이다.

    저고도 무인비행장치 교통관리시스템(UTM)은 초고속 이동통신망과 인터넷망을 활용하기 때문에 사용자는 언제 어디서나 손쉽게 드론의 식별 ID, 위치 정보, 실제 비행 궤적 등을 실시간으로 모니터링 할 수 있다, 저고도 무인비행장치 교통관리시스템(UTM)을 통해 주변에서 운용 중인 다른 드론의 비행 정보를 알 수 있을 뿐 아니라, 비행금지구역정보, 기상 정보, 유인기 비행 정보 등을 제공 받아 비행에 활용할 수 있으므로 무인기의 운용 안전성과 활용도를 높일 수 있을 것으로 기대된다. 항공교통관리기관이나 정부에서는 불법 드론의 감시 및 적발, 유무인기 간의 충돌 방지를 위한 수단으로 활용할 수 있다.

    저고도 무인비행장치 교통관리시스템(UTM) 기술은 드론으로 통칭되는 무인비행장치 뿐만 아니라 향후 도심 항공 모빌리티(UAM, Urban Air Mobility) 환경에서 사용될 개인항공기의 항행 안전을 위한 기반 기술로도 응용될 수 있을 것으로 전망된다.

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  • 05틸트덕트 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 2시간 30분 이상 비행이 가능하다.
    틸트덕트 무인기는 활주로가 없는 지역에서도 운용할 수 있기 때문에 수직이착륙 개인항공기 기술에 적용될 수 있으며 재난 안전 분야, 국방 분야, 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
    총중량 (kg) 40 20
    최대속도 (km/h) 170 150
    체공시간 (hrs) 2.5 1
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  • 06무인기 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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  • 07유·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·무인혼용항공기(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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  • 08고고도 장기체공 무인기(EAV, Electrical Aerial Vehicle)

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    고고도 태양광 무인기는 고도 18km 이상의 성층권에서 수주일 체공하는 전기 무인기에 대한 국제적 관심이 높아지면서 개발에 착수한 사업이다. 친환경 전기추진 동력시스템 기술과 고고도장기체공(High Altitude Long Endurance, HALE) 기술을 접목한 항공기 체계개발 기반기술 확보를 위해 2010년부터 6년간 주요사업으로 추진했다.

    고고도 태양광 무인기는 이륙 시 리튬이온배터리를 사용하고 비행 중에는 날개 윗면에 장착된 태양전지가 2차 전지를 지속적으로 충전해 에너지원으로 활용하여 고(高)고도인 성층권에서 비행한다. 고도 18km의 성층권은 대기압이 지상의 1/20에 불과하고 온도가 섭씨 영하 70도까지 내려간다. 하지만 비관제 영역으로 풍속이 낮고 구름이 없어 지상관측, 기상관측 및 통신중계 등의 임무를 수행하기에 알맞다. 이러한 조건에서 장기체공하기 위해서는 기존 화석연료 대신 태양에너지는 이용하는 것이 적합할 것으로 판단했다. 또한 일반 민항기가 고도 10km에서 비행하기 때문에 성층권 비행은 민항기와 사고 날 일이 없어 매우 안전한 비행이 가능하다. 고고도 태양광 무인기는 EAV-1부터 EAV-3까지 단계를 거쳐 성능을 발전시켜 왔다.

    EAV-1 연료전지 시스템을 적용한 스팬 2.6m급의 EAV-1을 개발해 비행시험을 수행함으로써 경량의 연료전지 시스템의 무인기 적용 가능성을 검토했다. EAV-1은 기존 배터리를 사용할 경우 1.5시간 비행만 가능하나 저압 수소 발생형 PEM 타입 연료전지를 적용해 2010년 10월 4.5시간 체공 비행에 성공했다.

    EAV-2 / EAV-2H 또한 태양전지, 배터리 및 연료전지를 동력원으로 사용하는 스팬 6m급의 하이브리드 무인기 EAV-2를 개발해 각 동력원의 장단점과 향후 활용 가능성을 점검했다. EAV-2는 야간에는 연료전지와 배터리를, 낮에는 태양에너지를 이용하는 방식으로 2012년 8월 22시간 10분 연속 비행하는 기록을 수립했다. EAV-2의 고고도 장기체공 확장형인 EAV-2H는 2013년 10월 국내 최장 기록인 25시간 40분 연속 비행기록을 세웠다. 이후 2014년 9월에는 고도 10km까지 상승함으로써 국내 무인기 비행고도 기록을 수립했다.

    EAV-3 고고도 태양광 장기체공 Full scale기인 EAV-3는 단결정 태양전지와 리튬 이온 배터리를 동력원으로 이용해 2015년 8월 고도 14.2km, 2016년 8월 비관제 공역인 고도 18.5km에서 90분간 비행해 성층권 태양광 무인기의 활용 가능성을 시연했다. 고도 18km 이상 성층권 비행에 성공한 태양광 무인기는 미국과 영국에 이어 세 번째다. 이후 고성능 배터리 팩 및 초경량 고강성 구조물 개발 등 성능을 개선해 왔고 2020년 8월 고도 12~18km 성층권에서의 16시간 비행을 포함, 국내 최장시간인 53시간 연속비행에 성공했다. 낮에는 태양광을 이용하여 고도 18km 성층권까지 상승하고, 밤에는 낮 시간 동안 배터리에 저장된 에너지를 이용해 고도 5km에서 비행하다 다음날 해가 뜨면 다시 성층권까지 상승하는 비행을 반복한 것으로, 태양 에너지만으로 고고도에서 수일에서 수개월간 비행이 가능하다는 것을 입증했다.

    미국의 유력 항공기 시장조사 기관인 틸 그룹(Teal Group)이 낸 보고서(2016.7)에 따르면, 통신분야의 경우 고고도 장기체공 무인기의 활용시장은 2025년 15억달러 규모로 중/소형무인기를 활용한 농업분야(13.6억달러)를 넘어 건설분야(16.5억 달러)에 근접하게 성장할 것으로 예상된다.

    선진국이 앞 다투어 개발하고 있는 고고도 태양광 무인기는 고도 12km 이상의 성층권에서 수개월씩 장기 체공하면서 실시간으로 재해나 불법 어로감시, 통신 중계, 미세먼지나 기상 관측 등 인공위성을 보완하는 등의 임무를 보다 저렴하고 친환경적으로 수행할 수 있는 미래 기술 분야이다.

    한국항공우주연구원은 앞으로 고성능 배터리 팩 및 태양전지를 활용하여 고고도 장기체공 태양광 무인기(EAV-3)의 성능을 더욱 개선하여 고도 12km이상의 성층권에서 수일에서 수개월간 장기체공하며 지상 관측, 대기자료 획득, 실시간 영상 전송, 통신 중계, 기상 관측 등 다양한 임무 수행 시험을 진행하고 고고도 태양광 무인기 기술의 실용화를 추진해 나갈 계획이다.

    • 전폭20m
    • 이륙중량53kg
    • 체공시간9h
    • 비행고도18.5km
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  • 09고속-수직 이착륙 무인기

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    수직이착륙과 고속비행이 가능한 고속-수직 이착륙 무인기인 스마트 무인기는 이륙 시 로터가 헬리콥터처럼 수직 방향으로 위치해 있다가 전진 비행 시에는 로터를 다시 수평으로 바꿔 속도를 높이는 항공기로, 고정익기와 헬리콥터의 장점을 결합한 것이 특징이며 헬리콥터에 비해 속도와 고도 모두 2배의 성능으로 장거리 비행이 가능하다. 2002년부터 10년에 걸쳐 개발에 성공했으며 이는 미국에 이어 세계 두 번째이다.

    스마트무인기 개발사업은 2002년 정부가 추진한 23개의 21세기 프론티어 기술개발 사업으로 선정되어 시작했고 2012년 까지 10년간 약 970억 원의 예산을 투입해 성공적으로 기술 개발을 완료했다. 한국항공우주연구원이 주관해 한국항공우주산업(주), LIG넥스원, 퍼스텍 등 10개 기업과 19개 대학 등 총 36개 기관이 공동으로 진행했다.

    우리나라가 2002년 스마트무인기 개발사업을 착수했을 때 미국 벨 헬리콥터사는 유인 틸트로터 항공기 기술을 적용해 이글아이(Eagle Eye)라는 무인 틸트로터 기술시연 항공기를 개발하고 있었다. 틸트로터 항공기는 미국에서 유인 항공기로 1950년대부터 3종의 시범용 항공기를 개발한 것을 시작으로 꾸준히 기술적 난관을 극복하며 2005년에야 양산에 착수할 정도로 고난이도의 항공기로 벨 사가 미국 해안경비대(Coast Guard)의 주문을 받아 함정 탑재용 무인기를 개발 시 2006년 비행시험 중 추락해 어려움을 겪고 사업을 중단했다. 틸트로터 항공기 기술개발의 난이도를 실감할 수 있는 사건이었다.

    무인기는 유인기에서 조종을 담당하는 조종사 역할을 비행제어 컴퓨터가 담당한다. 따라서 목표지점까지 자세를 유지하며 안전한 비행을 하기 위해 비행제어 소프트웨어의 역할이 매우 중요하다. 무엇보다 비행제어 소프트웨어는 각 나라마다 해외 유출을 법으로 금지하고 있어 기술도입이 원천적으로 불가하다. 항공기 외형설계시 전산유체해석이나 풍동시험을 통해 획득한 자료를 토대로 비행시험을 반복하며 개선해야 안전을 보장하는 비행제어 소프트웨어가 완성된다.

    미국에서는 'V-22 오스프리'라는 유인 틸트로터 항공기를 개발하는 동안 4회의 추락사고가 있었고 30여명의 인명피해가 발생했다. 우리나라에서도 비행시험 중 수 차례 추락사고가 있었으나 비행제어 소프트웨어 검증을 위한 축소형 무인기 비행으로 인명피해가 없었고 경제적인 손실도 최소화할 수 있었다. 2011년 헬리콥터 모드에서 비행기 모드로 변신하는 천이비행에 성공해 마침내 스마트 무인기 개발을 입증하며 세계에서 두 번째로 틸트로터 항공기 기술을 획득하게 되었다.

    스마트 무인기는 비행체, 통신, 관제 및 지상 지원 장비로 구성되어 있다. 비행체에는 임무장비로 주야간 감시 카메라가 탑재되어 있고, 주요 항공전자 장비로는 비행제어 컴퓨터와 항법장비가 탑재되어 있다. 지상 관제장비를 통해 200km 반경 내 특정 지역으로 감시 정찰 비행을 명령하면 탑재된 컴퓨터가 항법장치와 연계해 자동으로 계획된 지점을 비행하며 임무를 수행하도록 조종한다. 비행체에 탑재된 주야간 감시 카메라는 3km의 고도에서 목표물의 영상을 촬영하고 통신장치는 정보를 실시간으로 지상에 전송하며 지상에서는 이러한 영상을 수신해 재난 지역이나 적진의 상황을 파악한다.

    기술 시연기로 개발한 스마트무인기(TR-100)의 대표적 성능은 최대속도 500km/h, 임무반경 200km, 최대체공시간 5시간, 유상하중 90kg이다. 엔진은 550마력의 터보샤프트를 사용하고 있다. 이후 최대속도 조건을 완화하고 경량화한 고성능 소형 감지기를 장착할 경우 동급 고정익 무인기와 무인 헬리콥터에 비해 우수한 성능을 가진 틸트로터를 개발할 수 있음을 알게 되었다.

    이에 한국항공우주연구원은 2008년부터 2011년까지 비행체 총중량 200kg급으로 체공시간 5시간, 최고속도 250km/h, 임무반경 60km, 유상하준 20kg급으로 체공시간 5시간, 최고속도 250km/h, 임무반경 60km, 유상하중 20kg의 성능을 목표로 고성능 저중량 저비용의 실용 틸트로터무인기 TR-60 시연기를 자체 과제로 개발했다. TR-60은 헬리콥터보다 높은 고도에서 훨씬 빠른 속도로 비행할 수 있어 보다 효율적으로 넓은 지역의 감시·수색·정찰·운송·통신·중계 등의 용도로 활용이 가능하다.

    이후 자동이착륙과 천이비행을 성공해 2011년 8월 (주)대한항공과 기술이전 및 공동개발 협약을 맺고 TR-60급 틸트로터를 2년간 공동 개발했다. TR-60급 수직이착륙 무인기는 국내 수요를 파악해 공공용 실용화 개발 사업을 추진하고 있으며 군수용 수직이착륙 무인기 개발 사업도 진행하고 있다.

    스마트 무인기는 산악지형과 삼면이 바다로 둘러싸여 활주로를 확보하기 어려운 국내 환경에 적합하고 적지 정찰 등의 군사적 이용은 물론 해안 및 도서 정찰, 산불 및 교통 감시, 기상 관측 등의 다양한 분야에서 활용할 수 있다. 또한 수직이착륙과 고속비행이 가능해 우리나라와 같이 활주로가 부족한 환경에서 개인용 항공기(PAV)로의 활용 잠재력이 매우 크다.

    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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  • 10틸트로터 무인기 함상 자동 이착륙 기술

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    한국항공우주연구원은 2015년 10월부터 2017년 9월까지 2년간 산업통상자원부의 지원을 받아 ‘200kg급 틸트로터 무인기의 함상 운용 입증을 위한 기술 개발’ 사업을 통해 틸트로터 무인기의 함상 자동 이착륙 기술을 개발했다. 육상뿐만 아니라 원양조업 어군 탐지, 광역 해상에서의 불법 어로 및 해상안전 감시 등 해상에서 다양한 용도로 활용할 수 있는 함상용 자동이착륙 기술개발을 위한 것이었다. 이를 위해 육상용으로 개발한 틸트로터 무인기 시스템을 개조하고 함상이착륙 성능 검증을 위해 실 선박에서 비행 시연하는 것을 목표로 사업을 진행했다.

    함상 자동 이착륙 기술은 흔들리며 이동하는 선박의 착륙 지점에 무인기를 자동으로 정밀하게 유도하여 착륙시키는 것이 중요하다.

    함상운용을 위해 기존 TR-60 틸트로터 무인기의 착륙장치를 휠 타입에서 스키드 타입으로 변경하고 임무장비 장착을 위해 전방동체를 개조했다. 이동하는 선박의 착륙지점과 비행체 간 상대거리를 정밀하게 측위하고자 cm급 정밀도를 제공하는 RTK(Real Time Kinematics) GPS 방식 정밀상대항법장치를 개발했다. 관제장비에는 함상운용을 위한 소형화와 함께 착륙지점의 이동을 고려한 비행제어 및 비행통제 기능을 구현했다. 또한 선박 운동에 상관없이 안정적인 통신이 가능하도록 지상추적안테나를 안정화시키는 기술도 적용했다.

    이와 함께 해상상태(Sea State)에 따른 선박운동을 모사하는 모션플랫폼을 개발하고 활주로에서 선박운동을 모사하며 10노트 속도로 이동하는 5mX5m 크기 착륙대에서 안정적으로 이착륙이 가능함을 다수 비행시험을 통해 검증했다. 이후 2017년 7월 7일 외나로도 인근 해상의 10노트 속도로 이동하는 해경 4,300톤급 훈련함에서 10회 연속 함상 자동이착륙 시연에 성공했다. 당시 해상상태는 연구목표였던 '2'를 상회하는 것으로 분석되었다.

    무인기 함상 자동이착륙은 국내 최초일뿐 아니라 틸트로터 무인기의 함상 자동이착륙은 세계 최초이다. 연구결과는 SCIE급 저널 2곳에 게재된 것을 포함해 국제 사회에서 한국 과학기술의 위상을 높이고 국산 무인기의 상품성을 높이는데 기여했다.

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  • 11소형 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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  • 1293 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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