| 4차년도 |
- 주관연구기관(한국항공우주연구원):· 총괄사업관리 및 산업부 협업과제 통합조정연계· OPPAV 인증기준 초안 개발· OPPAV 비행체 및 핵심 신기술 분야 적합성체크목록(CCL) 및 입증방안(MOC) 초안 작성· OPPAV 시험운용 필수 인프라 조사연구- 협동연구기관(한국항공우주연구원):· 제어법칙 설계 분야* 비행제어 시스템 체계 요구도 분석 및 할당* 운동모델 개발착수* 비행제어 모드정의 및 제어법칙 개념설계* 비행제어 설계 프로세스 구축· 축소기 개발분야* 축소시제기 비행제어시스템 S/W 인터페이스 설계- 공동연구기관(한화시스템) :· 다중화 비행제어 컴퓨터/시스템 요구도 개발: SSRS(System and Subsystem Requirement Specification) 작성· 다중화 비행제어 컴퓨터/시스템 설계 - 시스템 구조도 작성· 비행운용프로그램(OFP) 설계 요구도 확정 : OFP SRS(Software Requirement Specification) 작성· 비행제어 OFP 개발 환경 구축- 공동연구기관(한컴유니맥스) :· 다중화 FCC, 작동기 및 ESC 제어 인터페이스 모듈 HW 요구도 확정 : HRS(Hardware Requirement Specification) 작성· 비행제어컴퓨터 HW 기본설계 및 아트웍- 공동연구기관(리얼타임 웨이브) :· FCC HILS 요구도(인터페이스 특성) : HILS SSRS(최종) 제출
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- 주관연구기관(한국항공우주연구원):· 총괄사업관리 및 산업부 협업과제 통합조정연계* 연구자협의회 구성 및 분기별 정기회의(필요시 수시회의) 운영* 각 과제별 주간 연구개발 실적/계획/이슈 관리 및 연계조정· OPPAV 인증기준 초안 개발* 현행 동급 항공기의 기술기준 분석* OPPAV에 필요한 신기술(수직이착륙 시스템, 분산전기추진시스템, 자동비행제어시스템, FBW시스템) 관련 기준 조사 및 분석* 분석결과를 반영한 비행체 및 신기술에 대한 인증기술기준 초안 개발· OPPAV 비행체 및 핵심 신기술 분야 적합성체크목록(CCL) 및 입증방안(MOC) 초안 작성* 인증기술기준 초안을 반영한 적합성체크목록 및 각 항목별 적합성입증방안 초안 수립* 인증기술기준 초안 및 적합성 입증방안의 협업과제(산업부)에 제시 및 설계에 반영· 유인기 비행요구도 및 비행시험 요구도 개발* 인증기준에 제시되지 않은 유인비행체에 필수적인 기능 및 시제기의 비행안전에 필요한 특수요구조건을 개발· OPPAV 시험운용 필수 인프라 조사연구* 분산 추진용 배터리 충전시스템 운용환경 검토* 전용 이착륙장 국내 및 국제 표준 (안) 검토- 협동연구기관(한국항공우주연구원):· 제어법칙 설계 분야* 비행제어 시스템 체계 요구도 분석 및 할당* 체계 비행제어시스템 ICD 문서 및 지기상간 ICD 문서작성 지원* 비선형 운동모델 수학적 모델 수립 및 프롭/조종면 믹싱 설계* 비행제어 모드정의 및 제어법칙 개념설계* 비행제어 설계 프로세스 구축· 돌풍, 이착륙시 난기류 조건을 고려한 비행제어 기술 개발* 돌풍과 난기류에서 비행제어 성능 향상을 위한 비행제어기법 조사* 돌풍과 난기류의 수학적 모델링 및 시뮬레이션* 멀티콥터 동역학 기반 시뮬레이션과 돌풍/난기류 시뮬레이션 연동· 복잡한 도심 안전운항 및 통신, 위성항법 등의 음영지역 발생으로 인한 외란적응형 정밀복합항법기술 개발* GNSS/INS 통합항법 문헌 조사 및 상용 통합항법장치 알고리듬 분석을 통한 GNSS/INS 강결합 기법 개념 연구* 기존 영상처리 알고리즘 문헌 조사 및 항공기 탑재 후보 모노 카메라 조사를 통해 GPS 음영지역 항법을 위한 모노 카메라 기반 Visual Odometry 추출 알고리즘 개념 연구 수행· 시정 극한상황(예 : 안개, 미세먼지 등) 대응 핵심기술 개념 연구* 체계요구도 분석 및 부체계 요구도 작성* 시정극한 조건시 상황 인식 및 대응 기술 개념 설계* 라이다, 영상센서, 레이다, ADS-B등 탑재용 충돌탐지센서의 시정극한상황 개념연구 수행· 비정상 비행상태 진입 원인 (구성품 고장, 돌풍/횡풍, 실속 등) 식별 기술* 비정상 비행상태의 식별 범위 분석 연구 (자세, 속도, 가속도, 경로 등)* 소형 유인항공기 및 무인기의 비정상 비행상태 관련 사고 분석 조사* OPPAV의 정상 상태 및 비정상 비행상태의 범위 선정* 비행데이터를 이용한 비정상 비행상태 진입 탐지 기법 조사· 상태감시/고장예측 시스템 통합설계 기술* 상태감시/고장예측 요구사항 식별 및 요구사항 명세서 작성* 상태감시/고장예측 시스템 구성도 작성* 상태감시/고장예측 고장모델 및 알고리즘 조사 및 분석· FBW 시스템에 의한 고장상황 대처 및 안정성 향상을 위한 비행 영역 보호 기술 개발 연구* 고장대처 요구도 분석 및 할당* 센서, 작동기 및 모터 고장 대처 알고리듬 개념설계* 비행영역보호 요구조건 분석 및 기술조사* 비행영역보호 기술 설계 및 적용 방안 수립· OPPAV 비행상황 모니터링 및 상태감시/고장예측 검증기술* 체계요구도 분석 및 부체계 요구도 작성* 비행상황 모니터링 및 상태감시/고장예측 검증 기술 개념 설계· 축소시제기 개발* 축소시제기 사이징 및 시스템 설계* 축소시제기 성능해석* 축소시제기 운동모델 개발- 공동연구기관(한화시스템):· 다중화 비행제어시스템 요구도 확정 : SSRS(최종)* 분산 추진 항공기 비행제어 컴퓨터 요구도 분석 및 정립* 신뢰성 요구도 분석을 통한 Redundancy 수준결정* 분산 추진 항공기 비행제어 컴퓨터 인터페이스 초안 작성* 산출물 ? 비행제어 컴퓨터 사양서 및 ICD 초안, 비행제어시스템 개발계획서· 비행제어 컴퓨터 및 시스템 인터페이스 Architecture 설계* 요구도, 신뢰도 및 인터페이스 충족이 가능한 시스템 구조 설계* 개발목표 평가 산출물 : System Architecture Block Diagram· OFP 소프트웨어 요구도 확정* 다중화 FCC OFP 요구도 분석 및 확정* 개발목표 평가 산출물 : 다중화 FCC OFP SRS(Final)- 공동연구기관(한컴유니맥스):· 분산 추진 항공기 비행제어 시스템 HW 요구도 분석 및 확정· 개발목표 평가 산출물 : 회로도 및 SI/PI 자료- 공동연구기관(리얼타임 웨이브):· 시스템 검증용 HILS 요구도 확정· 개발목표 평가 산출물 : HILS SSRS
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| 연구성과 |
기술적 기대성과 |
- 개인용 항공기(PAV)의 비행제어 핵심 기술개발 및 비행시험을 통한 검증기술 확보- 개인용 항공기(PAV)의 자율비행기술 고도화을 위한 인프라 구축 기술투자 유도- 향후 미래형 PAV 비행체에 대한 비행제어컴퓨터 개발 및 인증 기술 확보를 통해 유사한 중소형 민항기 및 무인기에 대한 선진국 수준의 기술 경쟁력 확보- 국외기술도입이 불가한 OPPAV관련 확보된 핵심기술을 통하여 다양한 PAV, 자가용 비행기, 고기능 무인기 등의 기술발전 도모- 분산전기추진, 자율비행 S/W와 같은 세계적으로 태동기인 기술의 확보로 향후 관련분야에 대한 기술 선두그룹으로 도약- OPPAV 체계 종합 및 운용시험 과정에서 PAV 상품성 확보를 위한 개발 방향 및 주요 검토 사항을 도출하여 PAV 분야 경쟁력 확보- OPPAV 핵심기술 개발을 통하여 향후 PAV 분야를 포함한 미래 주력산업 분야에서 후발국과의 기술격차 유지- 정보통신, 자동차, 기계 및 IoT 등 다양한 분야의 연관사업과 상호 동반성장 유도- OPPAV 체계 종합 및 운용시험 과정에서 PAV 상품성 확보를 위한 개발 방향 및 주요 검토 사항을 도출하여 PAV 분야 경쟁력 확보- 미래 신개념 추진시스템 핵심기술 확보를 통한 친환경, 고효율, 고안전성 고기능 무인항공기 상용화 개발 가능
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| 사회 경제적 파급효과 |
- 항공운항 수요 및 자동차 시장 동향으로부터 추정한 내수·수출용 PAV 생산량은 2030년 경 약16,226대*로 전망되며, 연간 16,000대 가량의 생산량 유지할 것으로 전망- 기술개발 후 실용화될 경우, 미래형 추진시스템에 대한 수입 대체 및 국내 산업 발전에 기여* 연19만대*8.54%(국산차 세계시장점유율)*30만$/대*1050원/$ : 약 년5조원 매출- ‘15년기준 국내 도로교통혼잡비용은 총33.4조원(도시부 혼잡비용 약21.3조원(약64%), 한국교통연구원(2014))으로 개인항공기 도입시 수도권 평균73%의 통행시간 단축예상되며 수도권 기준으로만 교통혼잡비용 년2,735억원 감소효과 기대(한국교통연구원(2018))* 수도권 교통빅데이터(KTDB) 분석결과 70%이상 통행시간절감효과, 금액으로 환산하면 년2,735억원(수도권만)- 3차원 교통 공간을 활용함으로써 지역간 격차 해소 및 국민의 사회적 편의 향상, 물류비용 절감, 도심교통체증 해소에 기여- 정부국정과제(35-5) 등 국가적 중장기계획 달성- 국가가 선구축해야 할 인증/안전운항기술 및 정책 확보로 민간사업자가 사업가능토록 인프라 조성- 도심운항 가능한 첨단 항공교통수단 개발 및 운용으로 국민적 자긍심 고취 및 관광상품화 기대- OPPAV의 출현과 실용화는 이동시간 단축을 통한 혼잡비용 감소로 사회의 생산성 및 삶의 질 향상을 가져올 것임
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| 활용방안 |
○ OPPAV 인증기술 연구결과 활용방안- 스마트 무인기 및 KC-100 개발 등으로 축적된 기술을 바탕으로 마련한 신기술 인증기술을 미래형 자율비행 개인항공기 개발 과정에 적용/검증하여 향후 유무인 전기동력 수직이착륙기의 공역 안전성 확보 및 인증기반 마련- 유무인 겸용 비행체 특별감항 제도를 확립하여 향후 PAV 개발 및 운용에 선도적인 환경 구축- 국내 항공기 인증기술기준 개발경험과 능력 확보로 향후 신기술 인증기술 개발에 활용 및 ICAO 국제기준 등 공동개발에 참여, 반영- 신기술 인증경험과 기반기술을 활용하여 향후 신개념 교통체계의 공공안전성 확보에 활용- 타과제와 연계한 OPPAV의 공역통합운영을 위한 운항기술기준 및 항행？비행장 시설 검증을 통한 안전운항체계 제도 수립에 활용- 시험운용 인프라를 활용하여 향후 유사 수직이착륙 비행체 검증, 시험운용, 평가시험 등에 활용. 향후 구축될 국가종하비행성능시험장(고흥소재)과 연계 공공용 인프라로 활용. 미래 개인용 항공기 개발 시 체계계발 인프라 지원. 항공부품(통신,항전,영상장비) 개발 지원. 조종사 훈련 및 비행시험 절차 연구○ OPPAV 안전운항 자동비행제어시스템 활용방안- OPPAV 자동비행제어 시스템 기술을 활용하여 시장경쟁력이 있는 실용화 모델 개발에 기여. 전 세계적으로 PAV 개발형상이 ’19.1월 현재 130여개가 넘어가는 상황에서 실제로 비행가능한 PAV 모델을 제시한 팀은 매우 제한적임.. 항공산업의 경우 회전익/고정익 모든 분야에서 유인기 관련시장은 이미 포화단계이며, 기존 시장지배업체들의 첨예한 경쟁구도 내에서 틈새시장을 개척하기 매우 어려운 상황임.. 우리나라의 발전된 ICT산업과 자동차산업 역량을 기반으로 신규 PAV 시장에 진입할 수 있는 산업역량이 충분히 갖추어져 있어 신규시장에 진입가능성 및 경쟁력이 높은 분야임. PAV 시장진입을 원하는 국내업체에 기술이전을 통해 단기간내 실용화 모델 개발가능- 대형수송용 무인기와 대형 운송용 유인항공기 개발에도 기술활용이 가능. 분산추진용 비행제어 기술은 기존 고정익 항공기의 VTOL형 개조개발에도 적용가능. 고장탐지 및 대응기술은 기존 항공기의 성능개선에 적용가능. 원격지에 대한 의료품 수송이나 환자수송용등 용도의 대형 유무인기 개발에 활용가능- 경쟁력있는 해외업체와 OPPAV 공동개발을 통한 해외시장 공동개척가능. 해외에서 개발중인 PAV중 비행제어 기술이 없는 벤처업체들로부터 비행제어분야에 대한 기술을 협력하여 해외시장에 공동으로 진출가능. 현재 미국의 Uber사에 PAV 기체 공급을 원하는 업체들은 매우 많으나 실제 비행제어 기술을 갖춘 곳은 매우 제한적임. 따라서 이들 업체와 협력해서 Uber나 다른 해외 수요에 공동으로 대응 가능함.- 개발된 FBW시스템을 활용한 미래기술 수요 대응가능. FBW 비행조종 컴퓨터를 미래형 자율비행 개인항공기 개발 과정에 적용/검증하여 향후 유무인 전기동력 자동 이착륙기에 적용 가능한 비행제어컴퓨터 상용화/제품화 및 인증기반 마련. FBW 시스템 검증을 위한 HILS 구축을 통해 향후 PAV 개발 및 운용에 선도적인 개발환경 구축. 향후 자율비행 개인항공기 상용화 개발 후속과제를 통해 비행제어컴퓨터의 상용화 개발 및 인증획득을 통해 중소형 항공기, 비즈니스 제트기 등 민수 항공기 및 대형 무인기 세계 시장 진출 가능
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