Case Studies / 도심 에어 모빌리티: 코소보(Kosovo)

엠브리-리들(Embry-Riddle) 항공대학과 개츠(Gaetz) 항공 기관은 도심 조경이 드론에 미치는 영향을 연구하고 있습니다.

배경

도심 에어 모빌리티(UAM: Urban Air Mobility)는 비행 이동수단의 새로운 시대를 대표합니다. 정부와 기업, 교육 파트너가 커뮤니티를 이루어 협업하고 주거 지역에서 UAM의 사용이 아주 가능해지기 전까지 그 실용성을 연구하고 있습니다. 목표는 안전하고 효율적인 비행 이동 시스템을 개발하여 작은 상자를 배달하는 드론부터 승객을 태우는 에어 택시까지 도시와 마을 위로 가동할 솔루션을 마련하는 것입니다.

드론은 세계에서 비교적 주민 수가 적은 지역에서 이미 사용되고 있지만, 도시는 이와는 아주 다른 지형을 갖고 있습니다. 높은 건물이 즐비한 길과 같은 ‘도심 캐년’이 갖는 영향을 충분히 이해해야 합니다. 예를 들어, 바람은 건물 사이의 비교적 좁은 공간으로 흘러 들어가며, 이곳에서는 풍속이 크게 가속할 수 있습니다. 또한 도심 지면의 열이 예상치 못한 열을 발생할 수 있습니다.

도심 조경이 드론에 미치는 영향을 연구하기 위해 엠브리-리들 항공 대학과 개츠 항공 기관의 팀이 코소보로 이동했습니다. 이 팀은 주거 밀도가 높고 건물이 높은 미국 지역에서 비행 허가를 받는 것이 아주 어려울 것을 알고 있었습니다. 코소보는 1990년 전쟁으로 인해 인구 밀도가 낮은 도심 환경이 많아 잠재적인 시험 진행 위치로 정해졌습니다.

프로젝트

이 팀은 바람의 수평 및 수직 변동을 측정하기 위해 직교로 장착된 FT205센서 두 개 등, 특수 기기를 장착한 작은 무인 항공기(UAV)를 띄웠습니다. 8개 모터가 있는 ‘옥토코퍼’ 드론(DJI S1000)은 자녜바와 프리슈티나라는 두 도시의 기온, 습도 및 기압 또한 측정했습니다. 팀은 풍속계에서 얻은 풍속과 풍향 및 기온에 대한 정보와 드론이 촬영한 항공 사진을 취합하여, 3D 풍력 부품을 나타내는 3D 모델을 만들었습니다.

결론

FT205 센서의 도움으로, 팀은 도심 캐노피의 난류를 측정할 수 있었습니다. 이는 항공기가 작동할 환경을 더 잘 이해할 수 있게 하여, 도심 에어 모빌리티를 고려하는 기업에 큰 도움이 될 것입니다.

“도시의 대기권 ‘경계층’ 아래, 바람은 뜨거운 아스팔트부터 보다 시원한 풀밭과 물이 찬 카날을 지나 다양한 모양과 크기를 가진 구조물을 지속적으로 지납니다. 예측할 수 없는 변동을 매핑하기 위하여, 기존의 연구원들은 윈드 터널에서 또는 컴퓨터 모델링을 통해 도심 환경을 시뮬레이션해왔습니다. 처음으로, 엠브리-리들 단과대학과 학생들은 실생활 데이터를 수집하여 드론 경로를 위한 3D 맵을 만들어냈습니다.

“도심 대기권 내부를 이런 방식으로 연구한 사람은 아무도 없었습니다. 이제 많은 기업들이 드론을 기반으로 배달, 사회기반시설 검사 및 도심 에어 모빌리티와 관련하여 일을 하고 있습니다. 우리는 도심 내부의 공기의 흐름과 소기후를 이해하여 가장 안전한 방법으로 새 기술을 가동하도록 해야 합니다.

“우리는 양측에 14층짜리 건물이 즐비한 도심 캐년이 있는 프리슈티나 중심지의 다양한 도심 경계층을 측정할 수 있었습니다.

FT205풍향풍속계는 이를 가동하기에 완벽합니다. 정밀한 측정을 하는 경량의 모델이 있어 우리 프로젝트의 성공에 큰 도움이 되었습니다. 센서는 야외에서 사용한 바 있으며, 세계를 반이나 여행한 후 다시 돌아오기까지 아주 잘 작동했습니다!”

Dr Kevin Adkins
항공과학 보조 교수
엠브리-리들 항공 대학

추가 정보:

International Journal of Aviation, Aeronautics and Aerospace
다수의 로터가 있는 작은 크기의 무인 비행 시스템을 갖춘 대기 경계층 측정에 적합한 센서를 개발

ISARRA 2019 Poster_Adkins