드론 공학

박현철 , 김병규 , 김중관 , 문정호 , 오경원 , 이동규 , 이동헌 , 조성욱 , 조영민 , 최영훈 지음

성안당 2023년 06월 12일 출간 종이책 : 2023년 05월 10일 출간

작품소개

책소개

드론 관련 우수한 교재들이 출간되었지만, 실무 위주의 정보를 다루는 데 많은 지면을 할애한 도서가 대부분이다. 드론은 융합 및 체계 기술의 산물로, 융합.체계 기술은 근본이 견고해야 학문적 뿌리를 깊이 내릴 수 있고, 그 바탕 위에 단단한 결실을 볼 수 있다. 이에 사단법인 항공우주시스템공학회에서는 드론산업 발전을 위해 뜻을 함께하는 항공 전문가들이 드론교재편찬위원회를 발족하였고, 항공공학의 전통 이론 체계를 바탕으로 드론 관련 각종 전공 지식을 망라하는 교재를 출간하였다.
[드론공학]은 현직 교수진이 직접 집필에 참여하여 항공공학을 기반으로 드론에 적용되는 모든 응용학문을 다루었고, 드론 전공자의 입문서로서 역할을 다할 수 있게 폭넓고 깊이 있는 내용들을 담아 교재로 활용할 수 있도록 구성하였다.

목차

PART 01. 드론 구성 요소
CHAPTER 1. 프레임(Airframe)
1. 멀티콥터 프레임
2. 동체
3. 랜딩 기어(Landing Gear)
4. 덕트(Duct)

Chapter 2 추진 시스템
1. 프로펠러(Propeller)
2. 모터(Motor)
3. ESC(Electronic Speed Control)
4. 배터리

Chapter 3 명령 및 제어계
1. 조종기와 수신기
2. 비행 제어장치(FC; Flight Controller)와 비행 소프트웨어(FSW; Flight Software)
3. 지상운용시스템(GCS; Ground Control System)

Chapter 4 센서
1. 가속도계
2. 각속도계
3. 지자계
4. 거리 측정 센서(Range Finder)
5. 카메라
6. 위성항법 시스템


PART 02. 드론 공기역학
Chapter 1 에어포일 및 날개
1. 양력, 항력 및 모멘트
2. 2차원 에어포일
3. 3차원 날개

Chapter 2 회전익의 공기역학적 기본 특성
1. 고정익과 회전익 비교
2. 회전익 공력 특성
3. 회전익 공력소음

Chapter 3 모드별 회전익 공기역학
1. 제자리 비행 공기역학
2. 수직/전진 비행 공기역학


PART 03. 드론 제어
Chapter 1 비행 동역학
1. 강체 및 자유도
2. 힘과 토크
3. 뉴턴의 법칙
4. 프로펠러 추력 및 모터 토크
5. 위치 및 자세각 제어력 발생 원리


Chapter 2 자세 제어 원리
1. 자세 운동의 정의
2. 자세 파라미터
3. 자세 운동학과 운동 역학
4. 자세 제어 시스템

Chapter 3 센서 융합
1. 센서와 필터
2. 최소자승법(Method of Least Squares)
3. 칼만 필터
4. 센서 융합


PART 04. 드론 통신
Chapter 1 내부 통신
1. 통신 개요
2. UART
3. CAN
4. I2C
5. SPI
6. USB
7. 이더넷(Ethernet)
8. RC(Radio Control)

Chapter 2 외부 통신
1. 무선통신 개요
2. 통신모뎀
3. 통신안테나
4. 통신 추적 시스템

Chapter 3 표준 통신 규약
1. MAVLink
2. STANAG-4586
3. ROS(Robot Operating System)


PART 05. 제작
Chapter 1 기체 부품 선정
1. 기체 선정
2. 부품 선정

Chapter 2 조립
1. 기체 조립
2. 비행 제어장치 조립

Chapter 3 FC 세팅
1. 개요
2. 펌웨어 탑재
3. 센서 보정

Chapter 4 비행 기능 설정
1. 조종기 세팅
2. 무선조종 보정(조종기 Calibration)
3. 비행 모드 설정
4. 모터 설정
5. 비행안전장치(FAILSAFE) 설정
6. 시운전

Chapter 5 기체 정비
1. 기체 정비 기초
2. 배터리 관리
3. 배터리 커넥터
4. 배터리 충전
5. 배터리 정비


PART 06. 활용
Chapter 1 드론을 활용한 영상촬영
1. 드론을 활용한 영상 촬영 개요

Chapter 2 영상 기반 표적 탐지/추적 및 상태 추정
1. 영상 기반 표적 탐지/추적 및 상태 추정 개요

Chapter 3 센서 융합 기반 지도 작성
1. 드론을 활용한 지도 작성
2. 동시적 위치 추정 및 지도 작성(SLAM; Simultaneous Localization and Mapping)

Chapter 4 드론을 활용한 매니퓰레이션
1. 직렬 매니퓰레이터의 활용과 기구학
2. 병렬 매니퓰레이터의 활용과 기구학
3. 드론과 매니퓰레이터의 결합 및 제어

Chapter 5 드론의 차세대 추진 시스템
1. 하이브리드 추진 시스템
2. 친환경 추진 시스템


PART 07. 법규
Chapter 1 항공법규 일반
1. 항공법의 개념
2. 항공법의 분류

Chapter 2 국제민간항공기구(ICAO)와 국제민간항공협약
1. 국제민간항공협약(시카고 협약)
2. 시카고 협약의 구성
3. ICAO(International Civil Aviation Organization)
4. 국제민간항공협약(시카고 협약) 부속서

Chapter 3 초경량 비행장치
1. 초경량 비행장치의 개념
2. 초경량 비행장치의 분류 및 종류

Chapter 4 항공안전법(초경량 비행장치 항공안전법)
1. 항공안전법의 목적 및 정의
2. 초경량 비행장치의 신고
3. 초경량 비행장치 신고 제외 대상
4. 초경량 비행장치의 변경/말소 신고
5. 초경량 비행장치 안전성 인증
6. 초경량 비행장치 조종자 증명
7. 전문 교육기관
8. 비행 승인 및 승인 절차
9. 항공 촬영 신청 및 허가
10. 드론 비행 / 항공촬영 승인 / 허가 민원서비스 및 관련 기관
11. 공역·비행구역(항공기/초경량 비행장치) 고도 제한
12. 장치 사고/조사 및 행정처분
13. 무인 비행장치 특별비행 승인

Chapter 5 항공사업법(초경량 비행장치 항공사업법)
1. 항공사업법의 목적
2. 초경량 비행장치 관련 항공사업법
3. 보험 가입 의무

Chapter 6 공항시설법
1. 공항시설법의 목적
2. 초경량 비행장치 관련 공항시설법

Chapter 7 드론 활용의 촉진 및 기반 조성에 관한 법률(약칭: 드론법)
1. 드론법의 목적
2. 드론법의 정의
3. 드론산업의 육성
4. 드론특별자유화구역의 지정 및 관리

Chapter 8 국외 무인 항공기 관련 법
1. 미국
2. EU

작가정보

저자(글) 박현철

동서울대학교 항공기계과 교수
항공우주시스템공학회 드론교재편찬위원장

저자(글) 김병규

한국항공대학교 항공우주 및 기계공학부 교수
항공우주시스템공학회 회장

저자(글) 김중관

한서대학교 무인항공기학과 교수
前) 현대자동차 남양연구소 책임연구원

저자(글) 문정호

청주대학교 무인항공기학과 교수
前) 대한항공 항공기술연구원 차장

저자(글) 오경원

호원대학교 항공정비공학과 교수
前) 해군사관학교 조교수

저자(글) 이동규

국립한국교통대학교 항공ㆍ기계설계전공 교수
前) 현대중공업 중앙기술원 선임연구원

저자(글) 이동헌

한국항공대학교 항공우주 및 기계공학부 교수
前) 한국항공우주연구원 선임연구원

저자(글) 조성욱

청주대학교 항공기계공학과 교수
前) 니어스랩 우주기술연구소 선임연구원

저자(글) 조영민

한서대학교 무인항공기학과 교수
前) ISAE-SUPAERO Post-Doctorant (프)

저자(글) 최영훈

한국항공대학교 스마트드론공학과 교수
前) Skyryse Lead Systems Engineer (미)