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멀티콥터 시장의 규모는 매년 꾸준히 성장하고 있지만 악기상에 대한 가이드라인부족으로 인해 악기상하 멀티콥터 사고도 증가하고 있다. 민간 여객기의 경우 악기상에 의한 사고 발생률이 전체 사고 발생량에 6%에 불가하지만, 멀티콥터의 경우 80% 이상이 악기상에 의해 발생하고 있다. 멀티콥터가 다양한 분야에서 활용되기 위해서는 악기상 환경에서의 멀티콥터 안전성 증대가 필요하다.
악기상 환경에서의 멀티콥터의 안전성을 증대시키는 데에는 두 가지 방법이 있다. 한 가지는 악기상에서도 강건한 멀티콥터를 설계하는 것이다. 현재 국·내외에서는 프로펠러 설계, ...

멀티콥터 시장의 규모는 매년 꾸준히 성장하고 있지만 악기상에 대한 가이드라인부족으로 인해 악기상하 멀티콥터 사고도 증가하고 있다. 민간 여객기의 경우 악기상에 의한 사고 발생률이 전체 사고 발생량에 6%에 불가하지만, 멀티콥터의 경우 80% 이상이 악기상에 의해 발생하고 있다. 멀티콥터가 다양한 분야에서 활용되기 위해서는 악기상 환경에서의 멀티콥터 안전성 증대가 필요하다.
악기상 환경에서의 멀티콥터의 안전성을 증대시키는 데에는 두 가지 방법이 있다. 한 가지는 악기상에서도 강건한 멀티콥터를 설계하는 것이다. 현재 국·내외에서는 프로펠러 설계, 자세 제어, 구조설계 등 다양한 목적에 따라 최적 설계하는 연구가 진행되고 있다. 하지만 멀티콥터의 경우 소형이기 때문에 강건설계를 통해 성능이 향상 된다 하여도 겨울철 발생하는 강풍이나 도심지 속 발생하는 난기류를 버티기에는 한계가 있다. 또 다른 방법은 위험지역을 미리 예측하고 피해가는 것이다. 일기예보와 같이 멀티콥터의 위험지역을 미리 예측할 수 있다면 그 지역을 피해감으로써 악기상하 비행 안전성을 증대 시킬 수 있다. 이러한 위험지역을 보다 정확하게 예측하기 위해서는 복잡한 도심지속 난기류를 예측할 수 있는 정확도 높은 풍환경 모델을 구축하는 것이 필요하다.
본 논문에서는 정확도 높은 풍환경 모델을 구축을 통한 위험지역 예보를 실시하였다. 먼저 실제 도심지에서 동일한 지형데이터를 구축하기 위하여 지리정보체계로부터 지형데이터 및 건물데이터를 획득하였다. 또한 실제 도심지와 유사한 풍환경데이터를 구축하기 위하여 기상시뮬레이션(WRF)과 LES 융합모델을 이용하였다. LES 모델만으로 풍환경 모델을 구축할 수 있지만, LES 모델만을 이용할 경우 일률적인 풍속 및 풍향을 초기·경계조건으로 사용할 수 밖에 없기 때문에 실제 도심지에서 발생하는 국소적인 기후변화를 고려할 수 없다. 따라서 중규모 기상시뮬레이션 모델인 WRF를 선행 계산하고, 이를 초기·경계조건으로 사용하여 LES 계산을 진행함으로써 실제 도심지에서 발생하는 국소적인 기후변화를 고려하였다. WRF와 LES 융합모델을 이용한 해석결과는 LES만을 이용한 해석결과보다 기상청에서 제공하는 기상 결과(OBS data)와 더 높은 정확도를 보이는 것을 확인하였고, 실제 도심지에서 발생하는 국소적인 기후 변화 및 지형적인 특성을 고려한 풍환경 모델이 구축되는 것을 확인 하였다. 또한 멀티콥터에 적합한 고해상도 풍환경 모델을 구축하기 위하여 반복계산을 실시하였다. 멀티콥터의 경우 민간여객기보다 소형이기 때문에 고해상도의 풍환경 모델을 필요로 한다. 따라서 본 연구에서는 반복계산을 통해 격자 크기 1m의 멀티콥터에 적합한 풍환경 모델을 구축하였다.
구축한 풍환경 모델을 통해 위험지역을 예보하였다. 도심지 속 풍환경은 날짜와시간에 따라 다양한 풍속 및 풍향을 가지며, 다양한 풍속 및 풍향에 따라 위험지역도 다양한 지역에서 발생하게 된다. 구축한 풍환경 모델을 이용하여 위험지역을 확인해본 결과 각 케이스 별로 다양하게 나타나는 위험지역을 모두 예측하는 것을 확인 할 수 있었다.

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