무인항공기

Unmanned aerial vehicle
"UAV"는 여기로 리디렉션됩니다.기타 용도는 UAV(동음이의)를 참조하십시오.
엘빗 시스템 헤르메스-450 이륙
EO/IR 및 SAR 센서를 운반하는 Northrop Grumman Bat, 레이저 거리 측정기, 레이저 지정기, 적외선 카메라
상업 및 레크리에이션 항공 촬영을 위한 DJI Phantom quadcopter UAV
사냥꾼을 죽이는 감시 무인정찰기인 제너럴 아토믹스 MQ-9 리퍼
대부분의 대형 군용 무인기는 고정익 항공기이지만, 이 MQ-8B 파이어 스카우트와 같은 회전익 설계(즉, RUAV)도 사용됩니다.
수호이 S-70 오호트니크-B 중형 UCAV 시제품

드론(drone)으로 흔히 알려진 무인 항공기(UAV)는 사람 조종사, 승무원 또는 승객이 탑승하지 않은 항공기입니다.무인 항공기는 원래 20세기까지 인간에게 너무 "멍청하고 더럽거나 위험한"[1] 군사 임무를 위해 개발되었으며, 21년에는 대부분의 군대에 필수적인 자산이 되었습니다.제어 기술이 향상되고 비용이 감소함에 따라, 그 사용은 많은 비군사적 용도로 확대되었습니다.[2]여기에는 항공 촬영, 정밀 농업, [3]산불 감시, [4][5]하천 감시, 환경 감시,[6][7][8][9] 치안 및 감시, 인프라 검사, 밀수,[10] 상품 배송, 엔터테인먼트, 드론 경주 등이 포함됩니다.

용어.

사람이 타지 않고 비행하는 항공기에는 많은 용어가 사용됩니다.

드론(drone)이라는 용어는 항공 초기부터 사용되어 왔으며, 1920년대 페어리 퀸(Fairy Queen)과 1930년대 드 하빌랜드 퀸 비(Queen Bee)와 같은 전함의 포 연습에 사용되는 원격 비행 표적 항공기에 적용되었습니다.이후의 예로는 GAF 진디빅으로 대체되기 전의 에어스피드 퀸 와스프와 마일즈 퀸 마티네가 있습니다.[11]이 용어는 여전히 일반적으로 사용되고 있습니다.소프트웨어 외에도 자율주행 드론은 클라우드 컴퓨팅, 컴퓨터 비전, 인공지능, 머신 러닝, 딥 러닝, 열 감지기 등 인간의 개입 없이 임무를 수행할 수 있는 첨단 기술도 다수 채용하고 있습니다.[12]레저용으로 항공 촬영 드론은 1인칭 영상, 자율 기능, 또는 둘 다를 갖춘 항공기입니다.[13]

무인항공기(UAV)는 "인간 조종사를 태우지 않고, 공기역학적 힘을 이용하여 차량을 들어올릴 수 있고, 자율적으로 비행하거나 원격으로 조종할 수 있으며, 소모성 또는 회수성이 있으며, 치명적이거나 치명적이지 않은 탑재물을 운반할 수 있는 동력 항공기"로 정의됩니다.[14]UAV는 군사적 이용 사례에 일반적으로 적용되는 용어입니다.[15]탄두를 장착한 미사일은 차량 자체가 군수품이기 때문에 일반적으로 무인기로 간주되지 않지만, 특정 유형의 프로펠러 기반 미사일은 대중과 언론에서 '가미카제 드론'으로 불리는 경우가 많습니다.또한, 원격 조종 모형 항공기와 UAV의 관계는 불분명하며,[citation needed] UAV는 원격 조종 모형 항공기를 포함할 수도 있고 포함하지 않을 수도 있습니다.일부 지역에서는 크기나 무게에 따라 정의를 내리지만, 미국 FAA는 크기에 관계없이 무인항공기로 정의하고 있습니다.[citation needed]유사한 용어는 원격 조종 항공기(RPAV)입니다.

UAV 또는 RPAV는 지상 기반 제어기 및 항공기와의 통신 시스템을 포함하는 무인 항공기 시스템(UAS)의 구성 요소로 볼 수도 있습니다.[3]UAS라는 용어는 미국 국방부(DoD)와 미국 연방 항공국(FAA)이 2005-2030년 무인 항공기 시스템 로드맵에 따라 2005년에 채택했습니다.[16]국제민간항공기구(ICAO)와 영국 민간항공청은 이 용어를 채택했으며, 2020년 유럽연합(EU)의 SES(Single-European-Sky) 항공교통관리(ATM) 연구(SESAR Joint Underking)[17] 로드맵에도 사용되었습니다.이 용어는 항공기 이외의 요소의 중요성을 강조합니다.지상 관제소, 데이터 링크 및 기타 지원 장비와 같은 요소를 포함합니다.유사한 용어는 무인 항공기 시스템(UAVS)과 원격 조종 항공기 시스템(RPAS)입니다.[18]많은 유사한 용어들이 사용되고 있습니다.2019년 6월 1일부터 시행된 새로운 규정에 따라 캐나다 정부는 RPAS라는 용어를 "원격 조종 항공기, 관제소, 명령 및 제어 링크 및 비행 중 필요한 기타 시스템 요소로 구성된 구성 가능한 요소 세트"를 의미합니다.[19]

분류종류

UAV는 무게 또는 엔진 종류, 최대 비행 고도, 운용 자율성 정도, 운용 역할 등과 같은 설계 구성에 따라 다른 항공기와 같이 분류될 수 있습니다.미국 국방부에 따르면 무인 항공기는 아래의 다섯 가지 범주로 분류됩니다.[20][21]

그룹: 1조 2조 3조 4조 5조
크기 작은. 중간의 큰. 더 큰 가장 큰
최대 이륙 중량 < 20파운드
(9.1kg)		 > 20 & < 55 > 55 & < 1320 >1,320파운드
(600kg)		 >1,320파운드
(600kg)
작동고도 < 1,200 피트
(370m)		 < 3,500 피트
(1,100 m)		 < 18,000 피트
(5,500 m)		 < 18,000 피트
(5,500 m)		 > 18,000 피트
(5,500 m)
스피드 < 100kn
(시속 190km)		 < 250kn
(460km/h)		 < 250kn
(460km/h)		 임의 속도 임의 속도

UAV의 다른 분류는 다음과 같습니다.[20]

사정거리 및 지구력

UAV를 사정거리 및 내구성에 따라 분류할 경우에는 보통 다섯 가지 범주가 있습니다.[20]

카테고리: 초근거리 무인기 근거리 무인기 근거리 무인기 중거리 UAV 장거리 무인 항공기
범위(km): < 5 > 5 & < 50 > 50 & < 150 > 150 & < 650 > 650
내구성(hr): 0.5 – 0.75 1–6 8–12 12 – 36 또는 48 > 36 또는 48

크기

UAV가 크기에 따라 분류될 때 보통 4가지 범주가 있으며, 적어도 하나의 차원(길이 또는 날개폭)은 다음 각 한계를 충족합니다.[20]

카테고리: 마이크로/초소형 UAV 미니/소형 UAV 중형 UAV 대형 UAV
길이/날개스팬: < 50cm > 50cm & < 2m 5-10m > 10m

체중

드론은 무게에 따라 5가지로 분류할 수 있습니다.

카테고리: 나노 마이크로 에어 차량(MAV) 소형 UAV 또는 소형(SUAV) 중형 UAV 대형 UAV
무게: < 250gm >= 250gm & < 02Kg >= 02 Kg & < 25 Kg >= 25kg & < 150kg >=150kg

.[22]

자율성정도

드론은 비행 운영의 자율성 정도에 따라 분류될 수도 있습니다.ICAO는 무인 항공기를 원격 조종 항공기 또는 완전 자율 항공기로 분류합니다.[23]일부 무인 항공기는 중간 수준의 자율성을 제공합니다.예를 들어, 차량은 대부분의 상황에서 원격 조종이 가능하지만 자율적으로 기지로 복귀하는 작업이 가능합니다.일부 항공기 유형은 유인 또는 무인 항공기로서 선택적으로 비행할 수 있으며, 여기에는 무인 항공기 또는 선택적 조종 무인 항공기(OPV)로 변형된 유인 항공기가 포함될 수 있습니다.무인 항공기의 비행은 원격 조종 항공기(RPA)와 같이 인간 운영자가 원격 조종하거나, 인간의 개입에 대한 규정이 없는 완전 자율 항공기까지 자동 조종 지원과 같은 다양한 수준의 자율성을 가지고 작동할 수 있습니다.[24][25]

고도

고도에 따라 ParcAberports 무인 시스템 포럼과 같은 산업 행사에서 다음과 같은 UAV 분류가 사용되었습니다.

  • 약 2km 범위의 600m(2,000ft) 고도에서 휴대 가능
  • 최대 10km 범위에서 5,000ft(1,500m) 고도 근접
  • NATO type 10,000 ft(3,000 m) 고도, 최대 사거리 50 km
  • 전술고도 18,000ft(5,500m), 사거리 약 160km
  • MALE(중간 고도, 긴 내구성) 최대 30,000ft(9,000m), 사거리 200km 이상
  • 30,000ft(9,100m) 이상의 고고도 내구성과 무한 사거리를 가진 HALE(고고도, 긴 내구성
  • 극초음속, 초음속(마하 1-5) 또는 극초음속(마하 5+) 50,000 ft(15,200 m) 또는 아궤도 고도, 200 km 이상 범위
  • 지구 저궤도 (마하 25+)
  • CIS 달-달 전이
  • 무인 항공기용 컴퓨터 보조 반송파 유도 시스템

합성기준

복합적인 기준에 의한 분류의 예로는 미군의 무인항공시스템(UAS)에서 무인항공기 구성요소의 무게, 최대고도, 속도에 따른 무인항공기 분류가 있습니다.

역사

주요 기사:무인항공기의 역사
1941년 6월 6일 윈스턴 처칠 등이 드 하빌랜드 퀸 비 표적 드론의 발사를 보기 위해 기다리고 있습니다.
1951년에 처음 비행한 일련의 목표 드론/무시동 비행체 중 하나인 라이언 파이어비.이스라엘 공군박물관, 이스라엘 해저림 공군기지, 2006
수에즈 운하를 가로지르는 첫 번째 전술 UAV 임무 이전의 마지막 준비(1969).스탠딩: 전술 UAV의 혁신자인 이스라엘 정보군의 샤브타이 브릴 소령.
1975년에 처음 비행한 이스라엘의 타디란 마스티프는 데이터 링크 시스템, 지구력 어슬렁거림, 라이브 비디오 스트리밍으로 인해 많은 사람들이 최초의 현대 전장 무인기로 보고 있습니다.[26]

초기 무인기

1849년 7월, 해군 항공에서 공중 전력을 최초로 공격적으로 사용한 풍선 운반선([27][28]항공모함의 전신)과 함께 전투를 위한 무인 항공기의 최초 사용이 기록되었습니다.[29][30][31]베네치아를 포위하고 있던 오스트리아군은 포위된 도시에 200여 개의 소이탄 풍선을 발사하려고 했습니다.이 풍선들은 주로 육지에서 발사되었지만, 일부는 오스트리아 선박 SMS 불카노에서 발사되었습니다.최소 한 개의 폭탄이 도시에 떨어졌지만, 발사 후 바람이 바뀌어 대부분의 풍선들이 목표를 빗나갔고, 일부는 오스트리아 라인과 발사선인 벌카노 상공을 떠돌았습니다.[32][33][34]

스페인의 기술자인 Leonardo Torres Quevedo는 사람의 생명을 위험에 빠뜨리지 않고 자신이 설계한 비행선을 시험하기 위한 방법으로 1903년 파리 과학 아카데미에서 Telekino라고[35] 불리는 무선 기반 제어 시스템을 소개했습니다.[36][37]

드론의 중요한 발전은 1900년대에 시작되었고, 원래는 군인들을 훈련시키기 위한 연습 대상을 제공하는 것에 중점을 두었습니다.동력 무인기의 최초의 시도는 1916년 A. M. Low의 "항공 표적"이었습니다.[38]로우는 제프리 드 하빌랜드의 단독 비행기가 1917년 3월 21일 그의 무선 시스템을 이용하여 조종하던 것임을 확인했습니다.[39]1917년 봄의 이 성공적인 시연에 이어 로우는 1918년 영국 해군과 함께 선박과 항만 시설을 공격하기 위한 항공기 조종 고속 모터 발사 D.C.B.를 개발하기 위해 옮겨졌고, 지브뤼게 레이드를 준비하는 동안 브록 날개 사령관을 돕기도 했습니다.영국의 다른 무인 개발들이 뒤따랐고, 400개 이상의 드 하빌 함대와 82개의 퀸 비 공중 목표물들이 1935년에 서비스를 시작했습니다.

Nikola Tesla는 1915년에 무인 공중 전투기를 묘사했습니다.[40]이러한 개발은 오하이오주 데이턴 출신의 찰스 케터링(Charles Kettling)이 만든 케터링 버그(Kettering Bug)와 휴잇-세리 자동 비행기(Hewitt-Sperry Automatic Airplane)의 건설에도 영감을 주었습니다. 처음에는 미리 정해진 목표물에 폭발물을 싣는 무인 비행기를 의미했습니다.데이튼 라이트 비행기 회사가 미리 설정된 시간에 폭발하는 조종사 없는 공중 어뢰를 발명한 제1차 세계 대전 동안 개발은 계속되었습니다.[41]

영화배우이자 모델 겸 비행기 애호가인 레지널드 데니(Reginald Denny)는 1935년 처음으로 규모가 큰 원격 조종 차량을 개발했습니다.[38]

소련 연구진은 1930년대 후반 투폴레프 TB-1 폭격기를 원격으로 조종하는 실험을 했습니다.[42]

제2차 세계 대전

1940년, Denny는 Radiopplane Company를 설립했고, 제2차 세계 대전 동안 더 많은 모델들이 등장했습니다. 대공포 훈련과 공격 임무 비행 둘 다에 사용되었습니다.나치 독일은 전쟁 기간 동안 Argus As 292와 제트 엔진이 달린 V-1 비행 폭탄과 같은 다양한 무인 항공기를 생산하고 사용했습니다.파시스트 이탈리아는 원격 조종으로 비행하는 사보이아-마르셰티 SM.79의 특수 드론 버전을 개발했습니다.[43]

전후

제2차 세계 대전이 끝난 후, 미국의 JB-4(텔레비전/라디오 명령 지침 사용), 1951년 호주의 GAF Jindivik과 Teledyne Ryan Firebee I과 같은 차량에서 개발이 계속되었고, Beechcraft와 같은 회사들은 1955년에 미국 해군에 모델 1001을 제공했습니다.[38]그럼에도 불구하고, 베트남 전쟁 전까지 그것들은 단지 원격 조종되는 비행기에 불과했습니다.1959년, 적대적인 영토에서 조종사를 잃는 것을 염려한 미 공군은 무인 항공기의 사용을 계획하기 시작했습니다.[44]1960년 소련이 U-2를 격추시킨 후 계획은 더욱 강화되었습니다.며칠 안에 고도로 분류된 UAV 프로그램이 "레드 웨건"이라는 코드명으로 시작되었습니다.[45]1964년 8월 통킹만에서 발생한 미국 해군과 북베트남 해군 간의 충돌은 미국의 고도로 분류된 무인 항공기(라이언 모델 147, 라이언 AQM-91 파이어플라이, 록히드 D-21)가 베트남 전쟁의 첫 전투 임무로 시작되었습니다.[46]중국 정부가[47] 와이드 월드 포토를 통해 미국 무인기 격추된 사진을 보여주었을 때,[48] 미국의 공식 반응은 "노코멘트"였습니다.

이스라엘 정보당국은 1967년부터 1970년까지 중동에서 일어난 자연파괴 전쟁(War of Attraction, 1967-1970) 동안 정찰 카메라를 장착한 최초의 전술 무인 항공기를 시험했고, 수에즈 운하 건너편에서 사진을 성공적으로 반환했습니다.이것은 (더 무거운 제트 기반 무인기와는 달리) 어떤 짧은 활주로에서도 발사 및 착륙이 가능한 전술 무인기를 개발하고 전투에서 시험한 최초의 사례였습니다.[49]

1973년 욤키푸르 전쟁에서 이스라엘은 UAV를 미끼로 사용하여 반대 세력이 값비싼 대공 미사일을 낭비하도록 부추겼습니다.[50]1973년 욤키푸르 전쟁 이후, 이 초기 UAV를 개발한 팀의 몇몇 주요 인사들은 UAV를 상업적 제품으로 개발하는 것을 목표로 하는 작은 스타트업 회사에 합류했고, 결국 타디란이 구매하여 최초의 이스라엘 UAV 개발로 이어졌습니다.[51][pages needed]

1973년, 미군은 그들이 동남아시아(베트남)에서 무인항공기를 사용해 왔다는 것을 공식적으로 확인했습니다.[52]5,000명 이상의 미국 공군 병사들이 사망했고 1,000명 이상이 실종되거나 생포되었습니다.미 공군 제100전략정찰비행단은 전쟁[53] 중 약 3,435대의 UAV 임무를 수행하여 약 554대의 UAV를 모든 원인에 손실시켰습니다.1972년 공군 시스템 사령관 조지 S. 브라운 미 공군 장군의 말에 따르면, "우리가 (UAV가) 필요한 유일한 이유는 우리가 조종석에 있는 사람을 불필요하게 낭비하고 싶지 않기 때문입니다."[54] 그 해 말, 존 C. 장군이 말했습니다. 전략항공사령부의 사령관인 마이어는 "드론이 위험도가 높은 비행을 하도록 내버려 두었습니다.손해율은 높지만 우리는 그들을 더 위험에 빠뜨릴 용의가 있습니다...그들이 생명을 구합니다!"[54]

1973년 욤키푸르 전쟁 당시, 이집트와 시리아에서 소련이 제공한 지대공 미사일 포대는 이스라엘 전투기에 큰 피해를 입혔습니다.그 결과 이스라엘은 IAI 스카우트를 실시간 감시가 가능한 최초의 UAV로 개발했습니다.[55][56][57]이 무인 항공기들이 제공한 이미지와 레이더 미끼는 1982년 레바논 전쟁이 시작될 때 이스라엘이 시리아 방공망을 완전히 무력화하는 데 도움을 주었고, 그 결과 조종사들이 격추되지 않았습니다.[58]1987년 이스라엘에서 UAV는 꼬리 없는 비행, 스텔스 기술 기반, 3차원 추력 벡터 비행 제어 및 제트 조종과 관련된 전투 비행 시뮬레이션에서 초 민첩성, 종말 후 조종 비행의 개념 증명으로 처음 사용되었습니다.[59]

현대의 무인 항공기

STM 카르구는 전쟁에서 적 전투원을 공격하는 최초의 치명적인 자율 무기였습니다.

1980년대와 1990년대에 적용 가능한 기술들이 성숙되고 소형화되면서, 미군의 상위 계층 내에서 UAV에 대한 관심이 높아졌습니다.미국은 현대화된 드론 기술의 도움으로 테러와 싸우려는 CIA 내의 CTC 또는 대테러 센터에 자금을 지원했습니다.[60]1990년대에 미국 국방부는 이스라엘 회사 말라트와 함께 AAI Corporation에 계약을 했습니다.미 해군은 AAI와 말라트가 공동 개발한 AAI Pioneer UAV를 사들였습니다.이러한 무인 항공기들 중 많은 것들이 1991년 걸프전에서 서비스를 받았습니다.무인 항공기는 항공 승무원들에게 위험 없이 배치할 수 있는 더 저렴하고 더 능력 있는 전투기의 가능성을 보여주었습니다.초기 세대는 주로 감시 항공기를 사용했지만, 일부는 AGM-114 헬파이어 공대지 미사일을 발사한 제너럴 아토믹스 MQ-1 프레데터와 같은 무기를 탑재했습니다.

유럽 연합의 무인 항공기 개발 프로젝트인 케이프콘([61]CAPECON)은 2002년 5월 1일부터 2005년 12월 31일까지 진행되었습니다.[62]

2012년 기준으로 미국 공군은 7,494대의 무인 항공기를 사용하고 있으며, 이는 미국 공군 항공기의 3대 중 1대에 해당합니다.[63][64]중앙정보국도 무인기를 운용했습니다.[65]2013년까지 최소 50개국이 UAV를 사용했습니다.중국, 이란, 이스라엘, 파키스탄, 터키 그리고 다른 나라들이 그들만의 품종을 설계하고 만들었습니다.드론의 사용은 계속해서 증가해왔습니다.[66]광범위한 확산으로 인해 UAV 시스템의 포괄적인 목록은 존재하지 않습니다.[64][67]

스마트 기술의 발달과 전기-전력 시스템의 개선으로 소비자와 일반 항공 활동에 드론의 사용이 병행적으로 증가했습니다.2021년 현재 쿼드콥터 드론은 취미용 무선 조종 항공기와 장난감의 광범위한 인기를 보여주지만, 상업 및 일반 항공에서 UAV의 사용은 자율성[clarification needed] 부족과 조종사와의 가시선 접촉이 필요한 새로운 규제 환경에 의해 제한됩니다.[citation needed]

2021년 3월 발간된 유엔 안전보장이사회 리비아 전문가 패널 보고서에 따르면, 2020년에 카르구 2 무인기가 리비아에서 인간 목표물을 추적하고 공격했습니다.치명적인 무기로 무장한 자율형 킬러 로봇이 인간을 공격한 것은 이번이 처음이었을지도 모릅니다.[68][69]

우수한 드론 기술, 특히 베이락타르 TB2는 아제르바이잔이 2020년 나고르노-카라바흐 전쟁에서 아르메니아와의 성공에 기여했습니다.[70]

타이탄에 착륙하는 작가의 드래곤플라이 컨셉

무인 항공기는 나사 임무에도 사용됩니다.드래곤플라이 우주선이 개발 중이며, 토성의 위성 타이탄에 도달하여 탐사하는 것을 목표로 하고 있습니다.그것의 주요 목표는 지표면을 돌아다니는 것이고, 랜더스가 이전에 본 연구 지역의 양을 넓히는 것입니다.무인 항공기로서 드래곤플라이는 잠재적으로 다양한 종류의 토양을 조사할 수 있게 해줍니다.이 드론은 2027년에 발사될 예정이며, 토성계에 도달하는 데는 7년이 더 걸릴 것으로 추정됩니다.

소형화는 또한 소규모 UAV의 개발을 지원하고 있으며, 이는 개별 시스템으로 사용되거나 대규모 지역을 비교적 짧은 시간 내에 조사할 수 있는 가능성을 제공합니다.[71]

설계.

무인기의 일반적인 물리적 구조

동일한 유형의 승무원 및 무 승무원 항공기는 일반적으로 인식 가능할 정도로 유사한 물리적 구성 요소를 가지고 있습니다.주요 예외는 조종석과 환경 제어 시스템 또는 생명 유지 장치입니다.일부 무인 항공기는 성인 인간보다 훨씬 무게가 덜 나가는 페이로드(카메라 등)를 운반하며, 결과적으로 훨씬 더 작을 수 있습니다.그들은 무거운 짐을 싣고 있지만, 무기화된 군사용 무인 항공기는 동급의 무장을 갖춘 승무원의 무인 항공기보다 가볍습니다.

소형 민간용 무인 항공기는 생명에 중요한 시스템이 없기 때문에 가벼우면서도 견고성이 떨어지는 재료와 형상으로 제작될 수 있으며, 덜 강력하게 테스트된 전자 제어 시스템을 사용할 수 있습니다.소형 무인 항공기의 경우 쿼드콥터 디자인이 인기를 끌었지만, 이 레이아웃은 승무원 항공기에 거의 사용되지 않습니다.소형화는 소형 전기 모터와 배터리와 같이 승무원이 탑승한 항공기에는 실현 가능하지 않은 저출력 추진 기술을 사용할 수 있음을 의미합니다.

무인 항공기를 위한 제어 시스템은 승무원이 탑승한 항공기와 다른 경우가 많습니다.원격 인간 제어를 위해 카메라와 비디오 링크는 거의 항상 조종석 창문을 대체합니다. 무선으로 전송되는 디지털 명령은 물리적 조종석 제어를 대체합니다.자동 조종 소프트웨어는 승무원과 승무원이 없는 항공기에 모두 사용되며, 다양한 기능 세트가 있습니다.[72][73][74]

항공기 구성

UAV는 조종석과 창문이 필요 없기 때문에 유인 항공기와 다른 구성으로 설계될 수 있으며, 일부 UAV는 조종 예제를 사용하거나 선택적으로 조종하는 모드를 위해 설계되지만 인간의 편안함을 위해 최적화할 필요가 없습니다.또한 항공 안전은 무인 항공기에 대한 중요한 요구 사항이 덜하므로 설계자가 실험할 수 있는 자유가 더 커집니다.대신에 UAV는 일반적으로 탑재된 탑재물과 지상 장비를 중심으로 설계됩니다.이러한 요인들로 인해 UAV의 다양한 기체와 모터 구성이 생겨났습니다.

기존 비행의 경우 비행 날개와 혼합 날개 본체는 낮은 항력과 스텔스를 결합한 가벼운 무게를 제공하며 많은 사용 사례에서 인기 있는 구성입니다.가변 탑재체를 탑재하는 대형 타입일수록 안정성, 제어 및 트림을 위해 별도의 동체를 사용할 가능성이 높으나, 사용 중인 날개 구성은 매우 다양합니다.

수직 비행 또는 호버링이 필요한 용도의 경우 꼬리 없는 쿼드콥터는 비교적 간단한 제어 시스템이 필요하며 소형 무인 항공기에 일반적입니다.6개 이상의 회전체를 가진 멀티로터 설계는 이중화가 우선시되는 대형 UAV에서 더 일반적입니다.[75][76]

추진력

장거리가 필요한 드론에는 기존 내연기관과 제트엔진이 그대로 사용되고 있습니다.그러나 단거리 임무의 경우 전력이 거의 완전히 대체되었습니다.북대서양을 가로지르는 무인항공기(발사 나무와 밀라 가죽으로 만든)의 거리 기록은 가솔린 모형 비행기나 무인항공기가 보유하고 있습니다. 매나드 힐은 "2003년 그의 작품 중 하나가 1갤런 미만의 연료로 대서양을 가로질러 1,882마일을 비행했을 때" 이 기록을 보유하고 있습니다.[77]

전통적인 피스톤 엔진 이외에도, 완켈 로터리 엔진은 몇몇 드론들에 의해 사용됩니다.이 유형은 저중량에 높은 출력을 제공하며, 소음이 적고 진동이 없는 주행이 가능합니다.신뢰성 향상과 더 큰 범위에 대한 주장도 제기되었습니다.[citation needed]

소형 무인기는 주로 리튬 폴리머 배터리(Li-Po)를 사용하고, 일부 대형 차량은 수소 연료 전지를 채택했습니다.현대의 Li-Po 배터리의 에너지 밀도는 가솔린이나 수소보다 훨씬 낮습니다.하지만 전기 모터는 더 싸고, 더 가볍고, 더 조용합니다.복잡한 멀티 엔진, 멀티 프로펠러 설비는 공기역학적 및 추진 효율을 향상시킬 목적으로 개발 중에 있습니다.이러한 복잡한 전원 설치의 경우 배터리 제거 회로(BEC)를 사용하여 마이크로컨트롤러 유닛(MCU)의 제어 하에 배전을 중앙 집중화하고 난방을 최소화할 수 있습니다.

오르니옵터 – 날개 추진력

새나 곤충을 모방한 날갯짓 조류잡이는 초소형 UAV로 비행되어 왔습니다.그들의 내재된 비밀은 그들이 스파이 임무를 수행하도록 추천합니다.

서브1g 마이크로파리에서 영감을 받은 무인 항공기는 전력 테더를 사용하기는 했지만 수직 표면에 "착륙"할 수 있었습니다.[78]다른 프로젝트들은 딱정벌레와 다른 곤충들의 비행을 모방합니다.[79]

컴퓨터 제어 시스템

멀티 로터 UAV를 위한 CleanFlight 또는 BaseFlight 펌웨어에서 실행되는 비행 컨트롤러

UAV 컴퓨팅 기능은 아날로그 제어에서 시작하여 마이크로컨트롤러, 시스템 온 어 칩(SOC) 및 싱글 보드 컴퓨터(SBC)로 진화하는 컴퓨팅 기술의 발전을 뒤따랐습니다.

소형 무인 항공기를 위한 시스템 하드웨어는 흔히 비행 제어기(FC), 비행 제어기 보드(FCB) 또는 자동 조종이라고 불립니다.일반적인 UAV-시스템 제어 하드웨어는 일반적으로 1차 마이크로프로세서, 2차 또는 페일세이프 프로세서, 가속도계, 자이로스코프, 자력계 및 기압계와 같은 센서를 하나의 모듈에 통합합니다.

건축학

센서

위치 및 이동 센서는 항공기 상태에 대한 정보를 제공합니다.외부 수용형 센서는 거리 측정과 같은 외부 정보를 다루는 반면 수용형 센서는 내부 상태와 외부 상태를 연관시킵니다.[80]

비협조 센서는 자율적으로 표적을 탐지할 수 있으므로 분리 보장 및 충돌 방지에 사용됩니다.[81]

자유도(DOF)는 탑재된 센서의 양과 품질을 모두 나타냅니다. 6 DOF는 3축 자이로스코프 및 가속도계(일반적인 관성 측정 장치(IMU))를 의미하고, 9 DOF는 IMU와 나침반을 의미하며, 10 DOF는 기압계를 추가하고 11 DOF는 일반적으로 GPS 수신기를 추가합니다.[82]

항법 센서 외에도 UAV(또는 UAS)에는 RGB, 다중 스펙트럼, 초분광 카메라 또는 LiDAR와 같은 모니터링 장치가 장착될 수 있으며, 이를 통해 특정 측정 또는 관측을 제공할 수 있습니다.[83]

액츄에이터

UAV 액추에이터에는 모터/엔진 및 프로펠러에 연결된 디지털 전자 속도 제어기(모터의 RPM을 제어하는), 서보 모터(대부분 비행기 및 헬리콥터용), 무기, 페이로드 액추에이터, LED 및 스피커가 포함됩니다.

소프트웨어

무인 항공기에서 작동하는 소프트웨어를 자동 조종 장치 또는 비행 스택이라고 합니다.비행 스택의 목적은 임무를 자율적으로 또는 원격 조종사 입력으로 비행하는 것입니다.자동 조종 장치는 센서로부터 데이터를 획득하고, 모터를 제어하여 경로를 따라 진행하며, 지상 관제 및 임무 계획과 통신을 용이하게 함으로써 이를 달성합니다.[84]

UAV는 센서 데이터를 변경하기 위해 고주파를 필요로 하는 실시간 시스템입니다.결과적으로 무인 항공기는 계산 요구를 위해 싱글보드 컴퓨터에 의존합니다.이러한 싱글보드 컴퓨터의 예로는 NavIO, PXF미니 등으로 차폐되거나 NuttX, Preventive-RT Linux, Xenomai, Orocos-Robot Operating System 또는 DDS-ROS 2.0과 같이 처음부터 설계된 Raspberry Pis, Beagleboard 등이 있습니다.

비행 스택 개요
층 필요 작전 예
펌웨어 시간이 중요한 기계 코드에서 프로세서 실행, 메모리 액세스 아두콥터-v1, PX4
미들웨어 시간이 중요한 비행 제어, 항법, 무선 관리 PX4, 클린플라이트, 아두파일럿
운영체제 컴퓨터 집약적 광학적 흐름, 장애물 회피, SLAM, 의사결정 ROS, Nuttx, Linux 배포판, Microsoft IOT

UAV 소프트웨어의 오픈 소스 특성으로 인해 특정 애플리케이션에 맞게 사용자 정의할 수 있습니다.예를 들어, Koshice 공과대학의 연구원들은 PX4 자동 조종 장치의 기본 제어 알고리즘을 대체했습니다.[85]이러한 유연성과 협업 노력으로 인해 다양한 오픈 소스 스택이 많이 생겨났습니다. 이 중 일부는 BaseFlight에서 포크되고 다른 스택 3개가 포크되는 CleanFlight와 같은 다른 스택에서 포크됩니다.

루프원리

멀티 로터의 일반적인 비행 제어 루프

UAV는 개방 루프, 폐쇄 루프 또는 하이브리드 제어 아키텍처를 사용합니다.

  • 개방 루프 – 이 유형은 센서 데이터의 피드백을 통합하지 않고 양의 제어 신호(더 빠르게, 더 느리게, 왼쪽, 오른쪽, 위, 아래)를 제공합니다.
  • 폐쇄 루프 – 이 유형에는 동작을 조정하기 위한 센서 피드백이 통합되어 있습니다(순풍을 반사하기 위해 속도를 줄이고 고도 300피트까지 이동).PID 컨트롤러는 일반적입니다.때로는 피드포워드를 사용하여 루프를 더 닫아야 할 필요성을 전달하기도 합니다.[86]

커뮤니케이션즈

무인 항공기는 영상과 다른 데이터를 제어하고 교환하기 위해 라디오를 사용합니다.초기 무인 항공기는 협대역 상향링크만 있었습니다.다운링크는 나중에 왔습니다.이러한 양방향 협대역 무선 링크는 원격 운영자에게 항공기 시스템 상태에 대한 명령 및 제어(C&C) 및 원격 측정 데이터를 전달했습니다.

대부분의 현대 UAV 애플리케이션에서는 비디오 전송이 필요합니다.따라서 C&C, 원격 측정 및 비디오 트래픽을 위한 별도의 링크 대신 광대역 링크를 사용하여 모든 유형의 데이터를 전송합니다.이러한 광대역 링크는 Quality of Service 기법을 활용할 수 있으며 인터넷을 통해 라우팅될 수 있는 TCP/IP 트래픽을 전달할 수 있습니다.

오퍼레이터 측의 무선 신호는 다음 중 하나에서 발생할 수 있습니다.

  • 지상통제 – 무선 송수신기, 스마트폰, 태블릿, 컴퓨터 또는 군사용 지상통제소(GCS)의 본래 의미를 운용하는 인간.
  • 일부 군사 강국을 위한 위성 이중 데이터 링크와 같은 원격 네트워크 시스템.모바일 네트워크를 통한 다운스트림 디지털 비디오는 소비자 시장에도 진출했으며, 셀룰러 메시와 LTE를 통한 직접 UAV 제어 업링크는 시연되었으며 시험 중에 있습니다.[87]
  • 중계기 또는 이동식 관제소 역할을 하는 또 다른 항공기 - 군사용 무인 팀(MUM-T).[88]

현대의 네트워킹 표준은 드론을 명시적으로 고려하여 최적화를 포함하고 있습니다.5G 표준은 사용자 평면 지연 시간을 1ms로 줄이는 동시에 초신뢰성과 저지연 통신을 사용하도록 의무화했습니다.[89]

자치

주요 기사:자율 항공기
무인 항공기의 자율성 정도

무인 항공기의 자율성 수준은 매우 다양합니다.UAV 제조업체는 종종 다음과 같은 특정 자율 운영 체제를 구축합니다.[90]

  • Self-level: 피치 및 롤 축에서의 자세 안정화
  • 고도 유지:항공기는 기압 및/또는 GPS 데이터를 사용하여 고도를 유지합니다.
  • 호버/포지션 홀드: GNSS 또는 관성 센서를 사용하여 위치를 유지하면서 수평 피치 및 롤링, 안정적인 요 헤딩 및 고도를 유지합니다.
  • 헤드리스 모드: 차량의 축이 아닌 조종사의 위치에 대한 피치 제어.
  • 안심: 수평으로 이동하면서 자동으로 롤링 및 요 컨트롤
  • 이착륙(다양한 항공기 또는 지상 기반 센서 및 시스템 사용, "오토랜드" 참조)
  • Fail safe: 제어 신호 손실 시 자동 착륙 또는 귀가
  • 집으로 돌아가기:이륙 지점으로 다시 날아갑니다(종종 나무나 건물과 같은 방해물을 피하기 위해 먼저 고도를 높입니다).
  • Follow-me: GNSS, 이미지 인식 또는 호밍 비콘을 사용하여 움직이는 파일럿 또는 다른 물체와 상대적인 위치를 유지합니다.
  • GPS 경유지 탐색:GNSS를 사용하여 이동 경로의 중간 위치로 이동합니다.
  • 물체의 궤도:Follow-me와 비슷하지만 대상을 계속해서 원을 그립니다.
  • 사전에 프로그래밍된 곡예비행(롤 및 루프 등)

자율 능력을 정량화하기 위한 한 가지 접근 방식은 2002년 미 공군 연구소 보고서에서 제시한 OODA 용어를 기반으로 하며 오른쪽 표에 사용됩니다.[91]

미 해군의 Northrop Grumman X-47B 무인 전투기 시연기가 유조선 항공기에서 비행 중에 급유합니다.

공중 급유나[92] 지상 배터리 전환과 같은 특정 작업에 대해 완전한 자율성을 제공할 수 있습니다.

사용 가능하거나 개발 중인 다른 기능으로는 집합 비행, 실시간 충돌 회피, 벽 추종, 회랑 센터링, 동시 위치 파악 및 매핑 및 스웜, 인지 라디오 및 기계 학습 등이 있습니다.이런 맥락에서 컴퓨터 비전은 자동적으로 비행 안전을 보장하는 중요한 역할을 할 수 있습니다.[93]

성능 고려사항

비행 봉투

무인 항공기는 공격적인 기동 또는 경사면에서의 착륙/퍼치를 수행한 후 [94]더 나은 통신 지점을 향해 상승하도록 프로그래밍될 수 있습니다.[95]일부 UAV는 VTOL 설계와 같이 [96][97]다양한 비행 모델화를 통해 비행을 제어할 수 있습니다.

UAV는 평평한 수직 표면에 자리를 잡을 수도 있습니다.[98]

지구력

UEL UAV-741 Wankel 엔진(UAV 운용용)
소형(1kg 미만) 드론[80] 질량 대비 비행시간

UAV 내구성은 인간 조종사의 생리학적 능력에 제약을 받지 않습니다.

Wankel 로터리 엔진은 작은 크기, 낮은 무게, 낮은 진동 및 높은 출력 대 무게 비율로 인해 많은 대형 UAV에 사용됩니다.엔진 로터는 고정할 수 없습니다. 엔진은 하강 시 충격 냉각에 영향을 받지 않으며 고출력 냉각을 위해 농축 연료 혼합물이 필요하지 않습니다.이러한 속성은 연료 사용량을 줄여 범위나 페이로드를 증가시킵니다.

장기적인 드론 내구성을 위해서는 적절한 드론 냉각이 필수적입니다.과열과 그에 따른 엔진 고장은 드론 고장의 가장 흔한 원인입니다.[99]

수소 연료 전지는 수소 전력을 사용하여 소형 무인 항공기의 내구성을 몇 시간까지 연장할 수 있습니다.[100][101]

소형 항공기의 내구성은 지금까지 날개를 펄럭이는 무인 항공기로 가장 잘 달성되었고, 레이놀즈 수가 적기 때문에 비행기와 멀티 로터가 마지막에 서 있습니다.[80]

원래 1974년에 Astro Flight Sunrise에 의해 옹호되었던 개념인 태양 전기 무인 항공기는 몇 주의 비행 시간을 달성했습니다.

최대 5년 동안 20km(12마일 또는 60,000피트)를 넘는 고도에서 작동하도록 설계된 태양열로 작동하는 대기 위성(atmosats)은 잠재적으로 지구 저궤도 위성보다 더 경제적이고 다양한 용도로 임무를 수행할 수 있습니다.날씨 모니터링, 재해 복구, 지구 영상 및 통신을 위한 기상 드론이 적용될 가능성이 높습니다.

마이크로파 전력 전송 또는 레이저 전력 빔으로 구동되는 전기 무인 항공기는 다른 잠재적인 내구성 해결책입니다.[102]

고내구성 무인 항공기의 또 다른 응용 프로그램은 전장에서 긴 간격(ARGUS-IS, Gorgon Stare, Integrated Sensor Is Structure)을 두고 " 응시"하여 전장 활동을 추적하기 위해 재생할 수 있는 이벤트를 기록하는 것입니다.

장시간의 내구성 비행
UAV 비행시간
시간:분		 날짜. 메모들
보잉 콘도르 58:11 1989 그 항공기는 현재 힐러 항공 박물관에 있습니다.

[103]

제너럴 아토믹스 그나트 40:00 1992 [104][105]
TAM-5 38:52 2003년8월11일 대서양을 횡단하는 가장 작은 무인 항공기

[106]

키네티큐 제퍼 솔라 일렉트릭 54:00 2007년9월 [107][108]
RQ-4 글로벌 호크 33:06 2008년3월22일 완전한 규모의 무인 비행체에 대한 내구성 기록을 수립합니다.[109]
키네티큐 제퍼 솔라 일렉트릭 82:37 2008년 7월 28일~31일 [110]
키네티큐 제퍼 7 336:22 2010년 7월 9일~23일 태양광 발전.14일 동안 하늘에 떠 있었습니다.또한 70,740 ft(21,561 m)[111]의 FAI 고도 기록을 신청했습니다.

영국의 PHASA-35 군용 무인기(개발 후기 단계)의 장점은 격동의 첫 12마일 대기권을 횡단하는 것이 위험하다는 것입니다.그러나 그것은 24시간 동안 65,000 피트 상공에 정지해 있었습니다.2023년 에어버스의 제퍼는 70,000 피트에 도달했고, 목표로 200 일 동안 64 일 동안 비행했습니다.이는 그들의 작전 능력과 관련하여 "가짜 위성"에서 간주될 수 있을 정도로 충분히 근접한 것입니다.[112]

신뢰성.

신뢰성 향상은 복원력 공학 및 내결함성 기술을 사용하여 UAV 시스템의 모든 측면을 대상으로 합니다.

개별적인 신뢰성은 비행 제어기의 견고성을 포함하며, 비용과 무게를 최소화하기 위해 과도한 중복 없이 안전을 보장합니다.[113]또한 비행 외피의 동적 평가는 임시 설계 루프 또는 신경망이 있는 비선형 분석을 사용하여 손상 복원력이 있는 UAV를 허용합니다.[114]무인 항공기 소프트웨어의 책임은 승무원용 항공 전자 소프트웨어의 설계와 인증 쪽으로 기울고 있습니다.[115]

스웜 복원력은 운영 능력을 유지하고 유닛 장애가 발생했을 때 작업을 재구성하는 것을 포함합니다.[116]

적용들

주요 기사:무인항공기 응용 목록

최근 몇 년 동안 자율주행 드론은 생산을 극대화하고 비용과 위험을 줄이며 현장 안전, 보안 및 규제 [118]준수를 보장하며 팬데믹 상황에서 인간 인력을 보호하면서 시각적 시선(BVLOS,[117] Visual Line Of Sight)[119]을 넘어 비행할 수 있어 다양한 응용 분야를 변화시키기 시작했습니다.아마존 프라임 에어가 보여준 것처럼 패키지 배송과 건강 용품의 중요한 배송과 같은 소비자 관련 임무에도 사용될 수 있습니다.

무인 항공기에는 수많은 민간, 상업, 군사, 항공 우주 응용 프로그램이 있습니다.[2]여기에는 다음이 포함됩니다.

일반적
레크리에이션, 재난 구조, 고고학, 생물 다양성과 서식지 보존,[120] 법 집행, 범죄, 테러.
상업의
항공감시, 영화제작,[121] 저널리즘, 과학연구, 측량, 화물운송, 광업, 제조업, 임업, 태양광농업, 열에너지, 항만 및 농업.

워페어

주요 기사:무인전투비행체, 드론전, 어슬렁거리는 군수품, 무인감시정찰비행체, 소형UAV, 초소형비행체, 표적드론
MAM-L로 무장한 우크라이나 공군의 Baykar Bayraktar TB2; 두 개의 지상 관제소가 배후에 있습니다.

2020년 현재 17개국이 무장 UAV를 보유하고 있으며, 100개국 이상이 군사적 능력으로 UAV를 사용하고 있습니다.[122]세계 군사용 무인기 시장은 미국, 터키,[123][124] 중국,[125] 이스라엘, 이란에 본사를 둔 기업들이 장악하고 있습니다.[126]매출액 기준으로 미국은 2017년 군사 시장 점유율 60% 이상을 기록했습니다.General Atomics, Lockheed Martin, Northrop Grumman, Boeing, Baykar,[127][124] TAI, IAIO, CASC 및 CAIG 등 최고의 군사용 무인 항공기 제조업체들이 있습니다.[126]중국은 2010년부터 군사용 무인기 시장에서[126] 입지를 확대하고 있습니다.터키는 군사용 무인기 시장에서도 입지를 다지고 확대했습니다.[123][126][124][127]

2010년에서 2019년 사이에 군용 드론을 받은 것으로 알려진 18개국 중, 상위 12개국은 모두 중국에서 드론을 구입했습니다.[126]2015년 보고서에 따르면 이스라엘 기업들은 주로 소형 감시용 UAV 시스템에 초점을 맞추고 있으며, 드론의 수량별로는 이스라엘이 60.7%(2014년)의 UAV를 시장에 수출한 반면 미국은 23.9%(2014년)를 수출하고 있습니다.[128]2010년과 2014년 사이에 교환된 드론은 439대로 그 이전 5년간 322대와 비교했을 때 가장 적은 부분을 차지하고 있는데, 이 중 439대 중 11대(2.5%)만이 무장 드론입니다.[128]2014년에 미국에서만 9,000대 이상의 군사용 무인 항공기가 운영되었으며, 그 중 7,000대 이상이 RQ-11 레이븐 소형 무인 항공기입니다.[129]General Atomics는 Global Hawk 및 Predator/Mariner 시스템 제품군을 보유한 지배적인 제조업체입니다.

정보 및 정찰 임무의 경우, 새나 곤충을 모방한 초소형 무인 항공기 날갯짓 비행 조종기의 고유한 스텔스 기능이 비밀 감시의 가능성을 제공하고 표적을 격추하기 어렵게 만듭니다.

UAV는 정찰, 공격, 지뢰 제거, 목표 연습을 위해 사용됩니다.

시민적

참고 항목:배달용 드론

공급자

혈액제제를 전달하기 위해 르완다 기지에서 발사되는 집라인의 항공기

민간(상업용 및 일반용) 드론 시장은 중국 업체들이 장악하고 있습니다.중국 제조업체 DJI만 2018년 민간 시장 점유율 74%를 기록했고, 다른 업체는 5%[130] 이상을 차지하지 않았습니다.미 내무부는 2020년 DJI 드론 비행대를 정지시켰으며, 법무부는 DJI 및 기타 외국산 무인기 구매를 위한 연방 자금 사용을 금지했습니다.[131][132]DJI 다음으로는 중국 업체인 유넥, 미국 업체인 3D로보틱스, 프랑스 업체인 패럿 등이 뒤를 잇고 있습니다.[133]2021년 5월 기준으로 미국 FAA에 등록된 UAV는 873,576대이며, 이 중 42%는 상업용, 58%는 레크리에이션용으로 분류되었습니다.[134]2018년 NPD는 500달러 이상 및 1000달러 이상 시장 부문에서 33%의 성장률을 기록하며 더욱 고급 기능을 갖춘 드론을 구매하는 소비자가 증가하고 있음을 지적합니다.[135]

민간용 무인기 시장은 군사용에 비해 상대적으로 새로운 시장입니다.선진국과 개발도상국에서 동시에 기업이 생겨나고 있습니다.많은 초기 단계의 스타트업들이 미국의 경우와 인도의 경우와 마찬가지로 투자자들로부터 지원과 자금 지원을 받아왔습니다.[136]몇몇 대학들은 연구와 훈련 프로그램이나 학위를 제공합니다.[137]민간 기관은 레크리에이션 및 상업용 UAV 사용을 위한 온라인 및 직접 교육 프로그램도 제공합니다.[138]

소비자용 드론은 소비자 제품의 비용 효율적인 특성 때문에 전 세계적으로 군 조직에서 널리 사용되고 있습니다.2018년 이스라엘군은 DJI Mavic 및 Matrice 계열의 UAV를 경정찰 임무에 사용하기 시작했습니다.[139][140]DJI 감시용 드론은 2017년부터 신장에서 중국 공안에 의해 사용되고 있습니다.[141][142]

오락.

참고 항목: 드론 아트 및 드론 레이싱

드론은 또한 야간 전시에도 예술적, 광고적 목적으로 사용되는데, 주된 이점은 불꽃놀이보다 더 안전하고 조용하며 환경에 더 좋다는 것입니다.그것들은 축제의 경제적 부담을 줄이기 위해 불꽃놀이를 대체하거나 보조적으로 사용할 수 있습니다.게다가 드론이 불꽃을 운반할 수 있는 능력 때문에 불꽃놀이를 보완할 수 있고, 그 과정에서 새로운 형태의 예술작품을 만들어 낼 수 있습니다.[143][144][145]

드론은 VR 기능이 있든 없든 경주에 사용될 수도 있습니다.

항공촬영

참고 항목: 드론 저널리즘

드론은 사진과 영화 촬영 분야에서 공중 촬영에 이상적으로 적합하며, 이를 위해 널리 사용됩니다.[121]소형 드론은 조종사와 카메라맨 사이의 정확한 조정이 필요하지 않으며, 같은 사람이 두 역할을 모두 맡습니다.하지만 전문적인 시네 카메라를 갖춘 대형 드론에는 보통 드론 조종사와 카메라 각도와 렌즈를 조절하는 카메라 조작자가 있습니다.예를 들어, 대형 블록버스터 영화에서 영화 제작에 사용되는 AERIGON 시네마 드론은 2명이 운영합니다.[146]드론은 위험한, 원격지 또는 접근이 불가능한 사이트에 접근할 수 있게 해줍니다.

환경 모니터링

UAS 또는 UAV는 공간과 시간 모두에서 매우 고해상도 또는 초고해상도로 새로운 세대의 조사를 생성할 수 있도록 환경 모니터링에 큰 이점을 제공합니다.이를 통해 위성 데이터와 현장 모니터링 간의 기존 격차를 해소할 수 있습니다.이것은 자연 생태계와 농업 생태계의 묘사를 향상시키기 위해 많은 활동들을 자극했습니다.가장 일반적인 응용프로그램은 다음과 같습니다.

  • 정형외과, DSM(Digital Surface Model), 3D 모델 제작을 위한 지형조사[147];
  • 생물다양성 모니터링,[148] 서식지 매핑 [149]및 침입종 또는 교란종에 의한 생태계 파괴 연구를 위한 자연생태계 모니터링
  • 더 적은 양으로 더 많은 양을 생산하기 위해 UAV를 포함한 모든 이용 가능한 기술을 활용하는 정밀 농업[150](예: 비료, 살충제, 관개의 최적화)
  • 하천 모니터링은 2차원 유속장을 적절히 설명할 수 있는 영상속도측정법을 이용하여 유량 모니터링을 수행하기 위한 몇 가지 방법이 개발되었습니다.[151]
  • 댐, 철도 또는 기타 위험하고 접근이 불가능하거나 건물 감시를 위한 거대한 장소에 관계없이 모든 유형의 구조물의 구조적 무결성.[152]

이러한 활동은 사진 측정, SfM, 서모그래피, 다중 스펙트럼 이미지, 3D 필드 스캐닝, NDVI 맵 등과 같은 다양한 접근 방식으로 수행할 수 있습니다.

농림환경연구

주요 기사:농업용 드론

식량 생산에 대한 전 세계 수요가 기하급수적으로 증가하고 자원이 고갈되고 농지가 감소하며 농업 노동력이 갈수록 부족해지고 있어 전통적인 방식보다 편리하고 스마트한 농업 솔루션이 절실히 요구되고 있으며, 농업용 드론과 로봇 산업의 발전이 기대되고 있습니다.[153]농업용 드론은 새로운 세대의 농업으로 이어지는 전 세계적으로 지속 가능한 농업을 건설하는 데 사용되어 왔습니다.[154]이러한 맥락에서, 식물의 상태를 정확하게 설명할 수 있게 해 주고 또한 영양분, 살충제 또는 씨앗을 밭에 정확하게 분배하는 데 도움을 줄 수 있는 도구와 방법론 모두에서 혁신이 확산되고 있습니다.[4]

UAV의 사용은 관측을 통해서든, 역화를 시작하기 위해 폭약 장치를 발사하든, 산불을 탐지하고 퇴치하는 데 도움이 되도록 조사되고 있습니다.[155]

무인 항공기는 또한 이제 둥지 바다새, 바다표범 그리고 심지어 웜뱃 굴과 같은 야생동물을 조사하는데 널리 사용됩니다.[156]

법집행

주요 기사:무인항공기의 법집행 활용

경찰은 수색 구조와 교통 감시와 같은 응용에 드론을 사용할 수 있습니다.[157]

안전과 보안

참고 항목:무인 항공기 관련 사건 목록
미 농무부, 산불 인근 무인기 비행 위험 경고 포스터

위협

민폐

무인 항공기는 의도하지 않은 충돌이나 다른 항공기와의 다른 간섭, 고의적인 공격 또는 조종사나 비행 관제사의 주의를 딴 데로 돌리는 등 다양한 방식으로 영공 보안을 위협할 수 있습니다.드론-비행기 충돌의 첫 번째 사건은 2017년 10월 중순 캐나다 퀘벡시에서 발생했습니다.[158]열기구와 드론 충돌의 첫 번째 기록된 사례는 2018년 8월 10일 미국 아이다호주 드릭스에서 발생했다; 비록 열기구에 큰 손상이나 탑승자 3명의 부상은 없었지만, 열기구 조종사는 국가교통안전위원회에 사건을 보고했다.ps는 자연, 영공, 규칙과 규정에 대한 존중의 대화를 만듭니다."[159]주요 공항으로 들어오거나 근처에서 무인 항공기를 이용하는 것은 상업 항공편의 운항을 연장하게 만들었습니다.[160]

2018년 12월 개트윅 공항에서 드론으로 인해 심각한 혼란이 발생하여 영국군의 배치가 필요했습니다.[161][162]

미국에서는 산불이 날 때 가까이 날아가면 최고 25,000달러의 벌금을 물게 됩니다.그러나 2014년과 2015년 캘리포니아주의 소방항공 지원은 레이크 파이어[163], 노스 파이어 등 여러 차례에 걸쳐 중단된 바 있습니다.[164][165]이에 대해 캘리포니아 주 의원들은 소방관들이 제한된 영공을 침범한 무인 항공기를 무력화할 수 있도록 하는 법안을 발의했습니다.[166]FAA는 이후 대부분의 UAV를 등록하도록 요구했습니다.

보안 취약점

2017년까지, 드론은 밀수품을 감옥에 넣는 데 사용되고 있었습니다.[167]

2009년 프레데터 UAV 비디오 스트림 납치 사건 이후 UAV 사이버 보안에 대한 관심이 크게 높아졌는데,[168] 이 사건은 이슬람 무장단체들이 값싸고 기성 장비를 사용하여 UAV로부터 비디오 피드를 스트리밍하는 사건입니다.또 다른 위험은 비행 중인 무인 항공기를 납치하거나 방해할 가능성입니다.몇몇 보안 연구원들은 상업용 무인 항공기의 몇 가지 취약성을 공개했으며, 어떤 경우에는 심지어 공격을 재현할 수 있는 전체 소스 코드나 도구를 제공하기도 했습니다.[169]2016년 10월에 열린 UAV와 개인 정보 보호에 관한 워크숍에서 연방 무역 위원회의 연구원들은 그들이 3개의 다른 소비자용 쿼드콥터를 해킹할 수 있다는 것을 보여주었고 UAV 제조업체들은 Wi-Fi 신호를 암호화하고 비밀번호 보호를 추가하는 기본 보안 조치를 통해 UAV를 더욱 안전하게 만들 수 있다고 언급했습니다.[170]

공격성

무인 항공기는 위험한 탑재물을 싣고 취약한 목표물에 충돌할 수 있습니다.탑재물에는 폭발물, 화학물질, 방사능 또는 생물학적 위험이 포함될 수 있습니다.일반적으로 치명적이지 않은 페이로드를 가진 무인 항공기가 해킹되어 악의적인 목적으로 사용될 수 있습니다.이러한 위협에 대응하기 위해 각 주에서 UAV 시스템을 개발하고 있습니다.하지만 이것은 어렵다는 것이 증명되었습니다.J. Rogers가 A&T와의 인터뷰에서 밝힌 바와 같이, "현재 이 소형 무인기들에 대항하는 최선의 방법이 무엇인지에 대해 큰 논쟁이 벌어지고 있습니다. 그것들이 취미주의자들에 의해 사용되거나 테러리스트에 의해 더 사악한 방식으로 사용되든 말입니다.[171]

대책

카운터 무인항공시스템

휴대용 드론 교란기를 로마에 장착한 제17대포병연대 '스포르체스카' 이탈리아군 병사들
대포 드론 시스템
자세한 정보:전자전

무인 항공기의 악의적인 사용은 카운터 무인 항공 시스템(C-UAS) 기술의 발전으로 이어졌습니다.딥러닝 기반 머신러닝 알고리즘 개발로 상용 카메라에서 무인항공기를 자동으로 추적하고 탐지하는 것이 정확해졌습니다.[172]또한, 재식별 방법으로 서로 다른 시점과 하드웨어 사양을 가진 여러 카메라에 걸쳐 UAV를 자동으로 식별하는 것도 가능합니다.[173]Aaronia AARTOS와 같은 상업용 시스템이 주요 국제 공항에 설치되었습니다.[174][175]일단 무인 항공기가 감지되면 운동력(미사일, 발사체 또는 다른 무인 항공기) 또는 비운동력(레이저, 마이크로파, 통신 방해)으로 대항할 수 있습니다.[176]아이언 돔과 같은 대공 미사일 시스템도 C-UAS 기술로 강화되고 있습니다.하나 이상의 적대적 UAV에 대응하기 위해 스마트 UAV 군집을 사용하는 것도 제안됩니다.[177]

규정

주요 기사 : 무인항공기 규제

전 세계의 규제 기관들은 무인 항공기를 영공에 더 잘 통합하기 위한 무인 항공기 시스템 교통 관리 솔루션을 개발하고 있습니다.[178]

개별 국가의 민간 항공 당국은 무인 항공기의 사용을 점점 더 규제하고 있습니다.규제 체제는 드론의 크기와 용도에 따라 크게 다를 수 있습니다.국제민간항공기구 (ICAO)는 2005년까지 드론 기술의 사용을 조사하기 시작했고, 2011년 보고서를 만들었습니다.[179]프랑스는 이 보고서를 바탕으로 국가적인 틀을 설정한 첫 번째 국가들 중 하나였고 FAA와 EASA와 같은 더 큰 항공 기관들이 빠르게 그 뒤를 이었습니다.[180]2021년 FAA는 드론 위치, 컨트롤러 위치 및 기타 정보를 이륙부터 종료까지 공개하는 Remote ID에 250g 이상의 무게에 관계없이 모든 상업용 UAV와 모든 UAV가 참여하도록 하는 규칙을 발표했습니다. 이 규칙은 이후 연방 소송 중인 RaceDayQuads 대 FAA에서 이의가 제기되었습니다..[181][182]

EU 드론 인증 - 등급 식별 라벨

클래스 식별 라벨(Class Identification Label)의 구현은 드론의 규제 및 운영에 중요한 역할을 합니다.[183]라벨은 특정 등급 내의 드론이 설계 및 제조를 위해 행정 기관이 정한 엄격한 기준을 충족하는지 확인하기 위해 고안된 검증 메커니즘입니다.[184]이러한 기준은 다양한 산업 및 응용 분야에서 드론의 안전성과 신뢰성을 확보하기 위해 필요합니다.

클래스 식별 라벨은 고객에게 이러한 보증을 제공함으로써 드론 기술에 대한 신뢰도를 높이고 산업 전반에 걸쳐 보다 폭넓은 채택을 장려합니다.이는 결국 드론 산업의 성장과 발전에 기여하고 드론의 사회 통합을 지원합니다.

내보내기 제어

미사일 기술 통제 체제는 많은 국가에서 500 kg의 탑재체를 300 km 이상 운반할 수 있는 무인 항공기 또는 기술의 수출을 제한하고 있습니다.

참고 항목

참고문헌

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