농업용 드론의 비행속도 및 고도에 따른 하향풍 특성 분석 = Analysis of Downward Wind Characteristics According to Flight Speed and Altitude of Agricultural Drones
저자
윤영태 ( Youngtae Yun ) ; 유승화 ( Seunghwa Yu ) ; 우제근 ( Jeakeun Woo ) ; 김영화 ( Younghwa Kim ) ; 최덕규 ( Duckkyu Choi ) ; 최일수 ( Ilsu Choi ) ; 최용 ( Yong Choi ) 연구자관계분석
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학술지명
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발행연도
2020
작성언어
-주제어
자료형태
학술저널
수록면
93-93(1쪽)
제공처
회전익(rotary wing) 무인비행체로 분류되는 드론(Drone)은 최근 사용의 용이성, 우수한 기동성, 정확한 모니터링 능력으로 농업에서의 활용도가 높아 드론을 이용한 파종, 방제, 농작물 병해충 및 작황 예찰용 등으로 이용되고 있다. 농업에서 이용되는 대다수의 드론은 방제용으로 드론의 비행속도와 고도에 따라 방제 성능 차이가 발생한다. 때문에 드론의 비행각도와 로터 회전수에 따른 비행속도와 로터 블레이드 모터와 지면까지의 높이에 따른 하향풍속을 분석해볼 필요가 있다고 판단되었다. 이에 본 연구에서는 농업용 방제 드론의 비행속도 및 고도에 따른 하향풍속을 분석하여 최적의 비행조건을 찾고자 하였다.
외부 조건에 영향을 받지 않고 드론의 하향풍속만을 측정하기 위해서는 외부환경의 영향을 받지 않는 실내 공간이 필요하였다. 이에 농업기술실용화재단에서 구축한 농업용무인항공살포기 실내검정시스템을 이용하였으며, 21 in 로터 블레이드가 8개인 8엽기를 선정하였다. 실험 요인은 드론의 비행속도 1m/s, 2m/s, 3m/s(기체의 Pitch값과 로터 rpm값 조정) 3수준과 고도 1.0H, 2.0H, 3.0H(로터 모터와 열선 풍속 프로브 간의 수직 거리 조정) 3수준 2가지로 설정하고, 열선 풍속 프로브가 풍속을 처음으로 감지하는 위치를 시작점으로 0.2m씩 이동하며 실험을 수행하였다.
그 결과, 하항풍속 데이터 값은 드론의 비행속도에 관계없이 유사한 값이 측정되었으며 위치별 하향풍의 형태 또한 비슷한 경향을 보였다. 하지만, 고도에 따른 차이는 존재하였다. 고도 1.0H와 2.0H에서 최대풍속 약 11.0m/s의 유사한 풍속이 측정되었지만, 고도 1.0H 일 때 열선 풍속 프로브와의 거리 0.6m에서 약 4m/s까지 풍속이 줄어들었다가 다시 약 9m/s까지 풍속이 증가한 후 1.2m에서 풍속이 감소하는 것으로 나타났다. 이는 드론 중앙부와 열선 풍속 프로브 사이의 거리가 짧아 로터 블레이드 회전에 의한 풍속이 해당 위치에서 약해지는 지점이 생기는 것으로 분석되었다. 고도 3.0H일 때 최대풍속 약 6.0m/s로 다소 약한 풍속이 측정되어 방제작업 시 로터 블레이드 회전력에 의한 하향풍의 세기가 상대적으로 약할 것으로 예측되었다.
이에 농업용 드론의 방제작업 시 비행속도 3m/s, 비행고도 2.0H 일 때 가장 빠르고 균일한 방제가 가능할 것으로 판단되었으며, 향후 4m/s 이상의 비행속도에서의 추가 실험을 통해 비행속도에 의한 하향풍속의 영향을 비교 분석할 필요가 있다고 판단되었다.
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