R&D최종보고서
| 과제고유번호 | 201919CTAP-C143284-02 | |||||
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| 연구사업명 | 국토교통기술촉진연구사업 | |||||
| 연구과제명 | 무인비행체 등을 위한 고도150m 이하 초저고도 바람에측 모델링 기법 연구 | |||||
| 총 연구기간 | 2018-04-17 ~ 2019-12-31 | |||||
| 연구책임자 | 구성관 | |||||
| 당해년도 참여 연구원수 |
4명 | 총 연구기간 참여 연구원수 |
7명 | |||
| 당해년도 연구비 |
정부 : 219,000,000 원 기업 : 73,000,000 원 계 : 292,000,000 원 |
총연구비 | 정부 : 369,000,000 원 기업 : 123,000,000 원 계 : 492,000,000 원 |
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| 연구기관명 | 한서대학교 산학협력단 | |||||
| 등록 발간번호 | - | |||||
| ISBN | - | |||||
| 주요 내용 |
○ 본 연구에서 수행하고자 하는 연구 범위는 가시권/비가시권 무인비행체, 미래형 저고도 자율비행체 등 4차 산업혁명의 ICT 및 IoT 기반 기술의 결과물로 예상되는 미래형 항공서비스의 안전 운항과 비행을 위한 기상 모델과 이를 검증하기 위한 지원 기술을 개발하는데 있음 ○ 미래형 항공서비스는 운영자(조종사 등)에 의하여 직접 운송을 목적으로 사람 또는 화물 운송이 이루어지는 기존의 개념과는 별개로 사람에 의해 직접 운송이 이루어지지 않더라도 본래 운송 목적을 달성하는 비행체의 개발과 서비스가 예상될 수 있음 ○ 이러한 미래형 항공운송서비스도 기본적으로 공역을 비행하는 비행체로서 안전한 비행을 위해서는 이착륙 지역, 목적지 또는 이동 경로의 날씨, 기상 상태 등의 확인이 반드시 필요함 ○ 현재 공역의 기상 정보를 확인할 수 있는 항공기상 서비스는 대형운송용 항공기의 고고도 비행을 기반으로 제공하는 것으로, 일정 높이 이상 상공의 기상 상태와 공항의 이착륙 기상을 확인할 수 있음 ○ 고도 150m 이하의 초저고도는 지형의 영향에 의한 공기 유동 때문에 기존의 저해상도 기상예보로는 정확도가 낮은 정보를 제공하게 되어, 초저고도에서 비행하는 비행체 및 운영자는 유용한 정보를 획득하기가 어려운 실정임 ○ 세계 드론시장은 2026년까지 820억 달러 규모로 연평균 29% 씩 성장할 것으로 전망되며, 이에 따라 초저고도 비행체의 안전한 통제의 중요성이 커지고 있어 효과적인 통제 체계를 위한 연구(UTM : Unmmaned aircraft system traffic management 등)도 국내외에서 진행되고 있음 ○ 이처럼 초저고도 비행체의 운영에 관한 요구도가 증가하고 있으나, 실제적으로 비행체의 운항 안전에 직접적인 도움을 줄 수 있는 기상 및 초저고도 기상 예보의 중요성은 높으나 관련 연구가 수행되지 못하고 있는 실정임 ○ 본 연구에서는 초저고도 비행체의 안전한 운항을 위한 기상 정보 중 특히 중요도가 높으나 다양한 변수의 영향을 고려해야 하는 풍향 및 풍속 등의 바람정보에 대한 상세 모델링 방법에 대한 연구를 수행하고자 함 ○ 본 연구는 지형의 영향을 받는 초저고도의 바람 정보를 정밀하게 예측하여 비행체의 운항 안전에 직접적인 중요 정보를 제공하는 것을 목표로 하는 것으로써, 향후 무인항공기, 드론, 비가시권 무인비행체, 저고도 자율비행체 뿐만 아니라, 현재의 저고도 유인비행체의 조종사 등도 활용할 수 있는 정보를 제공할 수 있는 등 국내 항공 안전 증진에도 직접적인 도움이 될 것임 [최종목표] ○ 무인비행체 등를 위한 초저고도 바람예보 모델링 기법 연구 ○ 고도150m 이하의 초저고도 바람예보 모델링 기술 개발 ○ 실시간 기상 측정 데이터를 위한 모듈 등에 대한 기술 확보를 통하여 실제 초소형비행체 운항환경에서 측정된 값고 모델링 결과의 적절성 확인 기술 연구 ○ 기상역학모델(WRF), 정밀지형정보, 수치예보 모델 자료 등을 활용하여 기존 기상예보에서 제공하지 못하는 고도 150m 이하 초저고도 비행체의 안전한 운항을 위한 바람예보 모델링 기법을 연구하고, 이를 검증할 수 있는 기술 개발과 시험을 수행하여 TRL4 수준의 기술을 확보 [연구내용 및 범위] ○ 초저고도 비행체 운영 환경 분석 및 모델 검증 기법 개발 ？ 연구과제 통합관리 ？ 초저고도 비행체 운영 개념 및 환경 분석 ？ 딥러닝을 이용한 데이터 고도화 방안 연구 ？ 심층신경망 DNN(Deep neural network)을 이용한 시범 데이터 처리 적용 ？ 개발된 예보 모델의 검증 방안 개발 ？ 모델링 결과 비교를 위한 바람 실황 측정용 드론 개발 ○ 현업 기상모델 분석 및 초저고도 바람예보 기초 모델링 개발 ？ 현업 기상정보 수치예보 모델 분석 ？ 고도 150m 이하의 고해상도 바람자료 생산을 위한 기상역할 모델 구성 ？ 수평해상도 1km의 바람자료 생산을 위해 수평해상도 100m 이하의 지형자료 처리 ？ 모델링 성능 향상을 위한 입력자료 선정 실험 ○ 바람예보 모델링 적절성 검토 및 고도화 기법 개발 ？ 연구과제 추적관리 ？ 딥러닝을 활용한 모델링 정밀도 향상 후처리 기술 연구 ？ 초저고도 비행계획 수립, 드론을 활용한 바람의 실황 측정 및 비교 ？ 시계열 예측에 적합한 RNN(Recurrent neural network) 검토 및 시범 적용 ？ 3차원 데이터의 학습에 적합한 CNN(Convolutional neural network) 검토 및 시범 적용 ○ 모델링 고도화 및 운영자용 리포트 샘플 개발 ？ 초저고도 바람예보 모델링의 시범 지역 적용 ？ 중규모 기상역학모델 WRF 결과를 활용한 고해상도 모델 처리 기법 개발 ？ 국내 기상현업 모델의 UM 모델을 활용한 입력자료 선정 실험 ？ 모델의 최적화를 위한 물리과정 실험 및 성능 비교 시험 수행 ？ 모델결과를 사용자가 확인할 수 있는 리포트 샘플 개발 |
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| 색인어 | 한글 | 항공기상 | 항공기상예보 | 초저고도비행체 | 저고도 기상서비스 | 기상정보 |
| 영문 | Aviation weather | Aviation weather forecast | Very low altitude air vehicle | Low altitude weather service | Weather information | |
| 최종보고서 | 1. 무인비행체 등을 위한 고도 150m 이하 초저고도 바람예측 모델링 기법 연구_최종보고서_배포본.pdf | |||||