[논문]CFD를 이용한 도심내 드론 비행 경로 계획 및 안전성 평가

김건홍; 황아영; 김효영; 김연명

doi:10.20910/jase.2024.18.2.40

CFD를 이용한 도심내 드론 비행 경로 계획 및 안전성 평가
CFD-based Path Planning and Flight Safety Assessment for Drone Operation in Urban Areas 원문보기

항공우주시스템공학회지 = Journal of aerospace system engineering, v.18 no.2, 2024년, pp.40 - 46

김건홍 (주식회사 니나노컴퍼니) , 황아영 (주식회사 디섹) , 김효영 (한서대학교) , 김연명 (한서대학교)

초록
AI-Helper

본 연구는 도심 지역에서 드론 비행 경로의 계획과 안전성 평가를 개선하기 위해 CFD(Computational Fluid Dynamics)를 활용하는 방법을 제시한다. 도심 지역에서의 드론 비행은 빠르게 증가하고 있는데, 아직 경로 계획 및 안전성 평가 방법이 정립되어 있지 않으며 실험적으로 접근하고 있어 위험성이 높은 문제가 있다. 이에 본 연구에서는 CFD를 활용하여 드론과 건물 간 복잡한 3D 공간에서의 유체 역학을 고려한 비행 경로를 계획하고, 각 경로의 안전성을 정량적으로 평가하였다. 이를 위해 김천 혁신도시를 대상 지역으로 설정하여 지형과 건물 데이터 수집 및 비행 예상 경로를 선정하였다. CFD 유동 해석을 통해 비행 시뮬레이션과 안전성 평가를 위한 기본 데이터를 마련하였으며 이를 통해 드론이 제안된 비행 경로로 비행하였을 때 환경 유동에 의한 안전성 평가를 수행하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

This study suggests a method to enhance drone flight path planning and safety evaluation in urban areas using Computational Fluid Dynamics (CFD). As the use of drones in urban environments has been growing rapidly, there is a lack of established methods for path planning and safety evaluation, which leads to a risky approach relying on experimental methods. Therefore, this research takes into account the intricate 3D fluid dynamics between drones and buildings by employing CFD to quantitatively plan flight paths and evaluate their safety. To accomplish this, the study focuses on Gimcheon Innovation City as the target area and collects relevant terrain and building data, and selects prospective flight routes. CFD analysis is then carried out to gather essential data for flight simulations and safety assessment. The safety assessments are conducted based on environmental fluid dynamics when the drone operates along the proposed flight paths

주제어

표/그림 (13)

그림 Fig. 1 Digital Topographic Map of Gimcheon-si (Yulgok-dong)
그림 Fig. 2 3D Geometric Model of the Simulation Area
그림 Fig. 3 Grid Arrangement Around Building
그림 Fig. 4 Residual Distribution of E Wind Case
그림 Fig. 5 Resultant Flow Field of an Environmental Flow Simulation of the SE Wind Case
그림 Fig. 6 Expected Flight Path of a Delivery Drone.
그림 Fig. 7 Average Wind Speed with the Wind Direction and Altitude
그림 Fig. 8 Instantaneous Maximum Wind Speed with the Wind Direction and Altitude
그림 Fig. 10 Velocity Contour with Flow Vector and Velocity Distributions Along the Flight Path at Altitude 40m and Wind Direction 0.0 Degrees (North Wind)
그림 Fig. 11 Velocity Contour with Flow Vector and Velocity Distributions Along the Flight Path at Altitude 40m and Wind Direction 90.0 degrees (East Wind)
그림 Fig. 9 Maximum Slope of Wind Speed Along the Flight Path
그림 Fig. 12 Maximum downward wind speed distribution with the wind direction and altitude
그림 Fig. 13 Maximum upward wind speed distribution with the wind direction and altitude

참고문헌 (7)

G.H, Kim and A. Hwang, "Assessment of Safety during？Approach of a Drone to Urban Areas using Computational？Fluid Dynamics," Proceeding of 2022 KSAS Conference,？pp.964-965, Nov 2022.
National Spatial Data Infrastructure Portal,？http://www.nsdi.go.kr/lxportal/
QGIS, a free open source Geometric Information System,？https://qgis.org/en/site/
Spatial Information Open Platform？https://www.vworld.kr/
OpenFOAM, https://www.openfoam.com/
G.H. Kim, "Cost Effective CFD Simulation Method using Cloud Services and OpenFOAM," Proceeding of the 2021？KSCFE Fall Conference, Nov 2021.
OpenFOAM User Guide: 4.4 Mesh generation with the？snappyHexMesh utility,？https://www.openfoam.com/documentation/user-guide/4-mesh-generation-and-conversion/4.4-mesh-generationwith-the-snappyhexmesh-utility

원문 URL 링크

DOI : 10.20910/JASE.2024.18.2.40 [무료]
항공우주시스템공학회 : 저널
DBPia : 저널
AccessON : 저널

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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