KR102487736B1 - 캐빈 모듈 및 이를 포함하는 다중 모듈식 비행체 - Google Patents

Abstract

일 실시 예에 따른 다중 모듈식 비행체는, 내부 공간을 갖는 동체를 포함하는 캐빈 모듈; 및 상기 캐빈 모듈의 상측에 탈착 가능하게 결합되는 추진 바디와, 상기 추진 바디에 연결되는 로터를 구비하는 추진 모듈을 포함할 수 있다.

Description

캐빈 모듈 및 이를 포함하는 다중 모듈식 비행체{CABIN MODULE AND MULTI MODULAR FLIGHT VEHICLE}

이하의 설명은 캐빈 모듈 및 이를 포함하는 다중 모듈식 비행체에 관한 것이다.

현재 다양한 분야 및 목적을 위해 무인/유인 비행체(예를 들어, 드론(drone), UAV(Unmanned Aerial Vehicle), VTOL(Vertical Take Off and Landing)가 활용되고 있다. 특히 수직 이착륙(VTOL) 비행체는 수직 이착륙 및 제자리 비행이 가능한 독보적인 장점을 가지고 있기 때문에 다양한 분야에서 널리 활용되고 있다.

비행체가 활용되는 목적 및 임무에 따라서 요구되는 비행체의 비행 방식, 비행 특성, 착륙 장치 또는 탑재 장비 등을 비롯한 전체적인 비행체의 사양은 다양할 수 있으며, 여러 지형(지상, 해상, 산)에서의 탐색, 정찰, 수송 또는 소방 등 다양한 임무 및 목적에 따라서 운용되는 비행체 역시 그 종류가 다양하게 존재한다.

따라서, 기존의 운용중인 비행체를 다른 임무 및 목적으로 사용하는 것은 쉽지 않은 문제이며, 기존과 다른 임무 및 목적을 위해 비행체를 새로 구비하는 것은 비용/시간적으로 효율적이지 않다는 문제가 존재하였다.

전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출과정에서 보유하거나 습득한 것으로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에 공개된 공지기술이라고 할 수는 없다.

일 실시 예의 목적은 수행하고자 하는 임무에 따라서 다양한 형태 전환이 가능한 캐빈 모듈 및 다중 모듈식 비행체를 제공하는 것으로, 특히, 경찰 기관용, 국민 안전 관리를 위한 구조용, 의료수송용 공공기관에서 활용이 필요한 공익용(Public Good) 용도로 활용 가능성이 높은 비행체를 제공하는 것이다.

일 실시 예에 따른 다중 모듈식 비행체는, 내부 공간을 갖는 동체를 포함하는 캐빈 모듈; 및 상기 캐빈 모듈의 상측에 탈착 가능하게 결합되는 추진 바디와, 상기 추진 바디에 연결되는 로터를 구비하는 추진 모듈을 포함할 수 있다.

상기 동체의 상측과, 상기 추진 바디의 하측은 서로 탈착 가능하게 체결되고, 상기 동체 및 상기 추진 바디가 체결될 경우, 상기 추진 모듈 및 상기 캐빈 모듈 사이에서 전력, 연료, 유압 또는 데이터 신호가 전달되는 채널이 상호 연결될 수 있다.

상기 추진 모듈은, 상기 추진 바디에 설치되며, 공기를 압축 및 연소시켜 전기를 생성하는 터보 발전기를 더 포함하고, 상기 추진 바디는, 전방으로부터 유입되는 공기를 상기 터보 발전기로 안내하는 공기 유입구를 포함할 수 있다.

상기 추진 모듈은, 상기 추진 바디로부터 4개의 갈래로 연장되는 복수개의 연결 프레임을 더 포함하고, 상기 로터는, 상기 복수개의 연결 프레임 각각에 설치되는 복수개의 덕트 팬으로 형성될 수 있다.

상기 복수개의 연결 프레임은, 상측으로 폴딩될 수 있다.

상기 추진 모듈은, 상기 추진 바디로부터 좌우로 연장된 한 쌍의 연결 날개를 더 포함하고, 상기 로터는, 상기 한 쌍의 연결 날개 각각에 대해 각도 전환 가능하게 설치됨으로써 추력의 방향을 전환할 수 있다.

상기 동체는, 전후 방향을 기준으로 전후 방향의 폭이 좌우 방향의 폭보다 크고, 상기 캐빈 모듈은, 상기 동체의 전면 및 후면에서 각각, 유선형 형상을 갖는 전면부 및 후면부를 포함할 수 있다.

상기 전면부 및 상기 후면부는, 하측으로 갈수록 전후 방향을 따라서 상기 동체의 내측으로 함몰되는 경사를 형성할 수 있다.

상기 캐빈 모듈은, 상기 동체의 좌우 측부 중 하나 이상의 측부에 설치되는 디스플레이를 더 포함할 수 있다.

상기 전면부 또는 후면부는, 외부로부터 상기 동체의 내부 공간의 접근이 가능하도록 개폐식 도어 구조를 포함할 수 있다.

상기 캐빈 모듈은, 상기 동체의 외부로 텔레스코픽 방식으로 확장 가능한 전개부; 및 상기 전개부에 의해 상기 동체 외부로 이동하는 탑재 도구를 더 포함하고, 상기 탑재 도구는, 환자의 수송을 위한 들것을 포함할 수 있다.

상기 캐빈 모듈은, 상기 동체의 외부로 텔레스코픽 방식으로 확장 가능한 전개부; 및 상기 전개부에 매달린 상태로 지지되고 외부로부터 구조 대상을 수용할 수 있는 구조 바스켓을 더 포함할 수 있다.

상기 구조 바스켓에는 상기 구조 대상의 무게를 보상하기 위한 양력을 생성 및 조절할 수 있는 리프팅 팬이 설치될 수 있다.

일 실시 예에 따른 다중 모듈식 비행체는, 상기 캐빈 모듈의 하측에 탈착 가능하게 결합되어 지상으로부터 상기 캐빈 모듈을 지지하는 지상 모듈을 더 포함할 수 있다.

상기 캐빈 모듈 및 상기 지상 모듈이 체결될 경우, 상기 캐빈 모듈 및 상기 지상 모듈 사이에서 전력, 연료, 유압 또는 데이터 신호가 전달되는 채널이 상호 연결될 수 있다.

상기 지상 모듈은, 상기 동체의 하측에 탈착 가능하게 체결되는 베이스; 및 상기 베이스에 연결되어 지면으로부터 상기 캐빈 모듈을 지지하는 랜딩 스키드를 포함할 수 있다.

상기 지상 모듈은, 상기 동체의 하측에 탈착 가능하게 체결되는 베이스; 및 상기 베이스에 설치되어 지면으로부터 상기 캐빈 모듈을 이동 가능하게 지지하는 구동 바퀴를 포함할 수 있다.

상기 지상 모듈은, 상기 동체의 하측에 탈착 가능하게 체결되는 베이스; 및 상기 베이스에 연결되어 수상으로부터 상기 캐빈 모듈을 지지하는 공기 충전 방식의 팽창 튜브를 포함할 수 있다.

상기 지상 모듈은, 상기 동체의 하측에 탈착 가능하게 체결되는 베이스; 및 상기 베이스에 승하강 가능하게 연결되고 환자를 운반할 수 있는 이동식 들것을 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따른 캐빈 모듈은, 내부 공간을 갖는 동체; 상기 동체의 상측에 구비되고, 양력을 생성하는 추진 모듈이 탈부착 가능한 상부 체결 마운트; 상기 동체의 하측에 구비되고, 지상으로부터 상기 동체를 지지하기 위한 지상 모듈이 탈부착 가능한 하부 체결 마운트를 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따른 다중 모듈식 비행체는, 내부 공간을 갖는 동체를 포함하는 캐빈 모듈; 상기 캐빈 모듈의 상측에 탈부착 가능하고, 상기 캐빈 모듈을 비행시킬 수 있는 양력을 생성하는 추진 모듈; 및 상기 캐빈 모듈의 하측에 탈부착 가능하고, 상기 캐빈 모듈을 지상으로부터 동체를 지지하기 위한 지상 모듈을 포함할 수 있다.

상기 추진 모듈은, 상기 캐빈 모듈에 구비된 구동원으로부터 연료 또는 전원을 공급받아 구동될 수 있다.

상기 추진 모듈은, 상기 캐빈 모듈과 통신 가능한 추진 모듈 통신부; 양력을 생성하기 위한 로터; 상기 로터를 제어하는 추진 모듈 제어부; 및 상기 로터에 연료 또는 전원을 공급하는 추진 모듈 구동원을 포함하고, 상기 추진 모듈 통신부는, 상기 캐빈 모듈로부터, 상기 캐빈 모듈의 위치를 수신받고, 상기 추진 모듈 제어부는, 수신된 상기 캐빈 모듈의 위치를 기초로 상기 로터를 제어하여, 상기 추진 모듈이 단독으로 상기 캐빈 모듈의 위치를 향하여 무인 자율 비행할 수 있다.

상기 지상 모듈은, 상기 캐빈 모듈과 통신 가능한 지상 모듈 통신부; 구동 바퀴; 상기 구동 바퀴를 제어하는 지상 모듈 제어부; 및 상기 구동 바퀴에 연료 또는 전원을 공급하는 지상 모듈 구동원을 포함하고, 상기 지상 모듈 통신부는, 상기 캐빈 모듈로부터, 상기 캐빈 모듈의 위치를 수신받고, 상기 지상 모듈 제어부는, 수신된 상기 캐빈 모듈의 위치를 기초로 상기 구동 바퀴를 제어하여, 상기 지상 모듈이 단독으로 상기 캐빈 모듈의 위치를 향하여 무인 자율 주행할 수 있다.

일 실시 예의 다중 모듈식 비행체에 의하면, 다양한 임무 및 목적에 따라 요구되는 비행체의 사양을 모듈식으로 구성할 수 있으므로, 수행 목적 및 임무에 필요한 요구 사항에 따라 비행체의 구성을 최적화할 수 있다.

도 1은 일 실시 예에 따른 다중 모듈식 비행체의 정면 사시도이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 다중 모듈식 비행체의 블록도이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 다중 모듈식 비행체의 분리 사시도이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 다중 모듈식 비행체의 분리 사시도이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 다중 모듈식 비행체의 측면도이다.
도 6은 일 실시 예에 따른 다중 모듈식 비행체의 후면 사시도이다.
도 7은 일 실시 예에 따른 다중 모듈식 비행체의 정면 사시도이다.
도 8은 일 실시 예에 따른 다중 모듈식 비행체의 정면 사시도이다.
도 9는 일 실시 예에 따른 다중 모듈식 비행체의 정면 사시도이다.
도 10은 일 실시 예에 따른 다중 모듈식 비행체의 정면 사시도이다.
도 11은 일 실시 예에 따른 다중 모듈식 비행체의 정면 사시도이다.
도 12는 일 실시 예에 따른 다중 모듈식 비행체의 후면 사시도이다.
도 13은 일 실시 예에 따른 다중 모듈식 비행체의 정면 사시도이다.

이하, 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

어느 하나의 실시 예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 일 실시 예에 따른 다중 모듈식 비행체의 정면 사시도이고, 도 2는 일 실시 예에 따른 다중 모듈식 비행체의 블록도이고, 도 3은 일 실시 예에 따른 다중 모듈식 비행체의 분리 사시도이고, 도 4는 일 실시 예에 따른 다중 모듈식 비행체의 분리 사시도이고, 도 5는 일 실시 예에 따른 다중 모듈식 비행체의 측면도이고, 도 6은 일 실시 예에 따른 다중 모듈식 비행체의 후면 사시도이다.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 일 실시 예에 따른 다중 모듈식 비행체(1)는, 이/착륙 및 비행을 위한 추진력을 형성하는 추진 모듈(11)과, 임무 수행을 위한 장비 또는 인원을 수용하는 캐빈 모듈(12)과, 캐빈 모듈(12)의 하측에 연결되어 지상으로부터 다중 모듈식 비행체(1)를 지지하는 지상 모듈(13)을 포함할 수 있다.

다중 모듈식 비행체(1)는 무인 비행 방식 또는 유인 비행 방식으로 구동될 수 있다. 예를 들어, 다중 모듈식 비행체(1)가 유인 비행 방식으로 구동될 경우, 캐빈 모듈(12)에 추진 모듈(11)을 제어할 수 있는 조종 수단이 구비될 수 있다.

추진 모듈(11), 캐빈 모듈(12) 및 지상 모듈(13)은 모듈식으로 탈착 가능하게 결합될 수 있어서, 특정 임무에 필요한 요구 사항에 맞추어 적합한 모듈으로, 추진 모듈(11), 캐빈 모듈(12), 및 지상 모듈(13) 중 적어도 하나 이상의 모듈을 신속하고 간단하게 교체할 수 있다.

추진 모듈(11), 캐빈 모듈(12) 및 지상 모듈(13)은 서로 기계적으로 체결되는 동시에 개별 모듈의 구동에 필요한 전력, 연료, 유압 또는 데이터 신호가 전달 가능하게 연결될 수 있다.

이하의 설명을 통해 여러 종류의 추진 모듈(11), 캐빈 모듈(12) 및 지상 모듈(13)의 실시 예들이 후술될 것이며, 임무의 요구 사항에 따라 이들의 다양한 조합이 가능하다는 점이 통상의 지식을 가진 자로부터 이해될 것이다.

추진 모듈(11)은, 캐빈 모듈(12)의 상측에 탈착 가능하게 결합하여 비행에 필요한 추력과 양력을 형성할 수 있다.

일 실시 예에 따른 추진 모듈(11)은 추진 바디(112), 복수개의 연결 프레임(113), 복수개의 로터(111), 구동부(114), 터보 발전기(117), 하부 체결부(115), 하부 접속부(116), 통신부(118) 및 제어부(119)를 포함할 수 있다.

추진 바디(112)는, 캐빈 모듈(12)의 상측에 탈착 가능하게 결합할 수 있다. 예를 들어, 추진 바디(112)는 내부에 구동부(114) 및 터보 발전기(117)를 수용할 수 있다.

예를 들어, 추진 바디(112)는 비행 중 전방으로부터 유입되는 공기가 터보 발전기(117)로 전달될 수 있도록, 터보 발전기(117)를 향해 유입되는 공기를 안내하는 공기 유입구(1121)와, 추진 바디(112)의 전방으로부터 공기가 유입되는 보조 유입구(1122)를 포함할 수 있다.

예를 들어, 보조 유입구(1122)를 통해 흡기된 공기는 터보 발전기(117) 또는 구동부(114)의 냉각을 수행할 수 있다.

예를 들어, 보조 유입구(1122)를 통해 흡기된 공기는 추진 모듈(11)의 추진력을 향상시키기 위해 추가적인 공기를 터보 발전기(117)로 공급할 수 있다. 이 경우, 추진 모듈(11)은 추가적인 공기 공급을 위한 터보 차저(Turbo charger)를 구비할 수 있다.

복수개의 연결 프레임(113)은, 추진 바디(112)의 요우축(도면의 z축)으로부터 멀어지는 방향으로 연장되어 복수개의 로터(111)를 지지할 수 있다.

예를 들어, 다중 모듈식 비행체(1)가 지상에 있을 경우, 도 6과 같이 복수개의 연결 프레임(113)은, 연결 프레임(113) 및 로터(111)가 주변으로 차지하는 공간을 줄이고, 주변으로부터의 접근을 용이하게 하기 위해, 상측을 향해 폴딩될 수 있다.

복수개의 로터(111)는, 다중 모듈식 비행체(1)가 비행에 필요한 양력과 추력을 형성할 수 있고, 다중 모듈식 비행체(1)의 자세를 제어할 수 있다.

예를 들어, 복수개의 로터(111)는, 각각의 연결 프레임(113)에 연결되는 덕트 팬(ducted fan)일 수 있다.

예를 들어, 도 1 내지 도 6과 같이 복수개의 연결 프레임(113) 및 로터(111)는 추진 바디(112)의 요우축(z축)을 기준으로 서로 방사상으로 이격되는 4 개의 쿼드콥터 구조를 형성할 수 있다.

구동부(114)는, 복수개의 연결 프레임(113)과 복수개의 로터(111)를 구동하기 위한 전력을 공급할 수 있다. 예를 들어, 구동부(114)는 전력으로 구동되는 전기 모터를 포함할 수 있다.

터보 발전기(117)는, 장거리 임무를 위해 필요한 전력을 생성할 수 있다.

터보 발전기(117)는 비행 중 추진 바디(112)의 전방에 형성된 공기 유입구(1122)로부터 유입되는 공기의 압축 및 연소 과정을 통해 추진 모듈(11)을 구동하는 전력을 생성할 수 있다.

예를 들어, 보다 높은 추진력이 필요한 임무를 수행할 경우, 터보 발전기(117)의 출력을 높이기 위해, 제어부(119)는 보조 유입구(1122)를 통해 유입되는 공기를 터보 발전기(117)로 유입되게 함으로써, 보조 유입구(1122)로 유입된 공기를 추가적으로 활용하여 고출력 전기를 생성할 수 있다.

하부 체결부(115)는, 추진 바디(112)의 하측에 형성되어 캐빈 모듈(12)의 상부 체결 마운트(129a)에 탈착 가능하게 체결될 수 있다.

예를 들어, 하부 체결부(115)와 상부 체결 마운트(129a)는 동일한 개수 및 배치 구조를 갖는 복수개의 구성으로 형성될 수 있으며, 따라서 복수개의 하부 체결부(115)와 상부 체결 마운트(129a)가 서로 체결될 경우, 추진 모듈(11) 및 캐빈 모듈(12)은 정확한 연결 위치를 갖도록 정렬됨과 동시에, 상호간 물리적으로 견고하게 결합될 수 있다.

예를 들어, 제어부(119)는 구동부(114)를 통해서, 하부 체결부(115) 및 상부 체결 마운트(129a) 중 적어도 하나 이상의 위치 또는 자세를 변화시킴으로써 상호간의 연결 부분을 선택적으로 고정 또는 고정 해제할 수 있다. 예를 들어, 하부 체결부(115) 및/또는 상부 체결 마운트(129a)에 후크 형태 등의 걸림 구조가 마련되고, 제어부(119)는 구동부(114)를 통해 이들의 위치 또는 자세를 변경시킬 수 있다.

하부 접속부(116)는, 추진 바디(112)의 하측에 형성되어 캐빈 모듈(12)의 상부 접속 마운트(128a)에 연결되어 상호 모듈(11, 12) 사이에서 전력, 연료, 유압 또는 데이터 신호를 전달할 수 있는 채널이 상호 연결될 수 있다. 한편, 이와 같은 기계적 체결 구조나, 전력, 연료, 유압 또는 데이터 신호의 연결 구조는, 도시된 형상 뿐만 아니라, 기존에 공지된 다양한 방식들을 채용하여 달성할 수 있다.

예를 들어, 데이터 신호의 통신에 있어서, 비행조종계통은 MIL-1533 Mux bus나, 섬유 광학(Fiber Optics) 체계를 적용하면 간단한 커넥터로 연결이 가능하다. 또한, 지상의 통제소와는 위성/기상/교통/임무 통제등에 대한 데이터 통신은 특정주파수 대역을 활용한 라디오통신체계를 이용하고 안테나는 캐빈 모듈(12)의 구조에 임베디드(Embedded)된 형태로 구현 가능하다. 뿐만 아니라, 각종 모듈 간의 통신은 와이파이나 블루투스같은 셀룰러(Cellular) 통신기술이나 선로 접속기(Wired connector)로 적용할 수도 있다.

전력 연결 부분 역시, 전기적 커넥터(electrical connector)로 모듈간 연결 가능하며, 이들 커넥터는 빌트-인 록킹 메커니즘(built-in locking mechanism)으로 구현될 수 있다.

이상 데이터 및/또는 전력의 연결은 기존의 알려진 전기 차량(electric vehicle)에 적용되는 개념을 차용할 수 있으며, 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

또한, 유압과 연료에 대한 연결은, 유체의 누설이 일어나지 않도록, 실링 수단들과, 고압용 체크 밸브(check valve) 등 각종 밸브를 적용함으로써 구현할 수 있다. 예를 들어, 항공기에 적용되는 외부 연료 탱크 등에 공급되는 유압 라인의 체크 밸브 구조를 실시 예에 따른 각 모듈의 연결 부위에도 적용할 수 있을 것이다.

예를 들어, 추진 모듈(11)과 캐빈 모듈(12)이 각각 하부 체결부(115)와 상부 체결 마운트(129a)를 통해 결합될 경우, 하부 접속부(116)와, 상부 접속 마운트(128a) 역시 정확한 위치에서 결합되어 상호간의 전력, 유압, 연료 또는 데이터 신호 회로가 연결될 수 있다.

통신부(118)는, 사용자 단말기나 기지국 등 외부로부터 원격으로 데이터를 송수신 할 수 있다.

제어부(119)는 구동부(114), 연결 프레임(113) 및/또는 로터(111)를 제어하여 추진 모듈(11)의 비행을 제어할 수 있다.

예를 들어, 제어부(119)는 추진 모듈(11)을 비롯한 다중 모듈식 비행체(1) 전체 모듈(11, 12, 13) 각각의 구동을 제어할 수도 있다.

예를 들어, 다중 모듈식 비행체(1)를 원격으로 운용하는 경우, 제어부(119)는 통신부(118)를 통해 원격으로 수신되는 제어 명령을 통해 추진 모듈(11)의 비행을 제어할 수 있다.

한편, 제어부(119)는 추진 모듈(11)에 위치하지 않고, 캐빈 모듈(12)에 구비될 수도 있으며, 복수 개의 모듈에 각각 마련될 수도 있다는 점을 밝혀둔다.

캐빈 모듈(12)은, 동체(121), 전면부(122), 후면부(123), 디스플레이(124), 조명부(126), 상부 체결 마운트(129a), 하부 체결 마운트(129b), 상부 접속 마운트(128a), 하부 접속 마운트(128b), 전개부(125) 및 탑재 도구(127)를 포함할 수 있다.

동체(121)는 내부에 탑재 장비 또는 인원을 수용하는 내부 공간을 갖는 하우징이다. 예를 들어, 동체(121)는 전후 방향을 기준으로 전후 방향의 폭이 좌우 방향의 폭보다 클 수 있다.

전후 방향을 기준으로 전면부(122)는 동체(121)의 전면을 형성할수 있고, 후면부(123)는 동체의 후면을 형성할 수 있다. 예를 들어, 전면부(122) 및/또는 후면부(123)는, 관측을 위한 투명한 유리 또는 플라스틱 소재로 형성될 수 있다.

예를 들어, 동체(121)는 전후 방향을 기준으로 전방 또는 후방 부분으로부터 멀어지는 방향으로 유선형 형상을 가질 수 있으며, 그에 따라, 전면부(122) 및 후면부(123) 역시 전후 방향을 따라서 유선형 형상을 가질 수 있다.

예를 들어, 전면부(122) 및 후면부(123)는 도 5와 같이 하측을 마주보는 방향으로 기울어진 구조를 가질 수 있다. 다시 말하면, 전면부(122) 및 후면부(123)는 하측으로 갈수록 전후 방향을 따라서 동체(121)의 내측으로 함몰되는 경사를 형성할 수 있다.

이상의 구조에 의하면, 동체(121)의 공기 역학적 성능을 향상시킬수 있는 것과 동시에, 지상 관측의 효율 역시 증대될 수 있다.

예를 들어, 전면부(122) 또는 후면부(123)는 개폐가능한 구조를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전면부(122) 또는 후면부(123)는 도 6과 같이 동체(121)의 내부 공간의 접근이 가능하도록 개폐될 수 있다.

예를 들어, 전면부(122) 또는 후면부(123)는, 동체(121)의 좌우 측벽 각각에 회동하도록 설치되는 한 쌍의 개폐식 도어 구조를 포함할 수 있다.

디스플레이(124)는, 동체(121)의 측부에 설치될 수 있다. 예를 들어, 디스플레이(124)의 동체(121)의 좌우 측부 중, 적어도 하나 이상의 측부에 설치될 수 있다.

디스플레이(124)는 다중 모듈식 비행체(1)의 임무 목적 및 임무 상황에 따라, 외부에 있는 인원이 식별할 수 있는 텍스트, 이미지 또는 영상 정보를 출력할 수 있다.

예를 들어, 다중 모듈식 비행체(1)가 고층 건물에서 화재 구조 임무를 수행하는 경우, 건물에 남아있는 사람들에게 경보 신호 및 대피 정보를 제공할 수 있으며, 다중 모듈식 비행체(1)가 환자 수송 또는 구조 임무를 수행하는 경우, 구조 대상 또는 환자로부터 멀리서부터 인식되는 가시적인 식별 신호를 제공할 수 있다.

뿐만 아니라, 디스플레이(124)를 이용하면, 안개가 짙은 사고 현장에 출동하여 고속도로 상공에서 디스플레이로 전방 사고상황이나, 도로상황을 시각적으로 운전자들에게 제공함으로써, 사전 대응이 가능토록 알려주는 기능도 수행할 수 있다. 예를 들어, 다중 모듈식 비행체(1)에 구비된 카메라로 전방 상황을 촬영하여 촬영된 영상을 디스플레이(124)로 송출할 수 있다. 다른 예로, 통신부(118)는, 도로 교통 상황을 수집하는 별도의 기지국으로부터 송출된 신호를 수집하고, 제어부(119)가 통신부(118)를 통해 수집된 신호를 디스플레이(124)에 출력되게 함으로써, 도로상황을 운전자들에게 제공할 수도 있다.

조명부(126)는, 동체(121)에 설치되어 외부를 향해 조광할 수 있다. 조명부(126)는 외부로부터 다중 모듈식 비행체(1)의 식별이 용이하게 하는 것과 더불어 탐색을 위한 서치 라이트역할을 할 수 있다.

상부 체결 마운트(129a)는, 동체(121)의 상측에 형성되어 추진 모듈(11)의 하부 체결부(115)에 탈착 가능하게 결합할 수 있다.

하부 체결 마운트(129b)는, 동체(121)의 하측에 형성되어 지상 모듈(13)의 상부 체결부(133)에 탈착 가능하게 결합할 수 있다.

상부 접속 마운트(128a)는, 동체(121)의 상측에 형성되어 추진 모듈(11)의 하부 접속부(116)에 탈착 가능하게 결합할 수 있다.

하부 접속 마운트(128b)는, 동체(121)의 하측에 형성되어 지상 모듈(13)의 상부 접속부(134)에 탈착 가능하게 결합할 수 있다.

전개부(125)는, 내부 공간에 수용될 수 있고, 필요시 동체(121)의 외부로 연장되도록 구동될 수 있다. 예를 들어, 전개부(125)는 텔레스코픽 방식으로 확장 및 전개 가능한 접철된 프레임 구조를 포함할 수 있다.

예를 들어, 도 6과 같이 전개부(125)는 전면부(122) 또는 후면부(123)가 개방된 상태에서 외부로부터의 접근이 용이하도록 동체(121) 밖으로 전개될 수 있다.

전개부(125)에 의하면, 다중 모듈식 비행체(1)가 호버링 도중에도, 동체(121)의 외부의 지점에 접근 가능한 경로를 형성할 수 있고, 이를 통해, 동체(121)에 수송되어 있는 탑재 도구(127) 또는 인원으로 하여금 외부로의 접근이 보다 수월할 수 있다.

탑재 도구(127)는, 동체(121)에 수용되고, 임무를 수행하기 위한 장비들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 탑재 도구(127)를 임무 지역으로 접근시키기 위하여, 탑재 도구(127)는 전개부(125)를 통해 동체(121) 외부로 이동될 수 있다.

예를 들어, 화재 구조 임무를 수행하는 경우 탑재 도구(127)는 화재의 진압을 위한 소화용 기구를 포함할 수 있고, 환자 수송 임무를 수행하는 경우 탑재 도구(127)는 환자를 수송하기 위한 들것을 포함할 수 있다.

지상 모듈(13)은, 다중 모듈식 비행체(1)가 지상으로의 이륙 또는 착륙을 위해 지면으로부터 캐빈 모듈(12)을 지지할 수 있다.

예를 들어, 지상 모듈(13)은, 베이스(131), 랜딩 스키드(132), 상부 체결부(133) 및 상부 접속부(134)를 포함할 수 있다.

베이스(131)는 캐빈 모듈(12)의 하측에 탈착 가능하게 결합할 수 있다.

랜딩 스키드(132)는 지면으로부터 베이스(131)를 비롯한 캐빈 모듈(12)을 지지할 수 있다.

상부 체결부(133)는, 베이스(131)의 상측에 형성되고, 동체(121)의 하부에 형성된 하부 체결 마운트(129b)에 탈착 가능하게 체결될 수 있다.

예를 들어, 상부 체결부(133)와 하부 체결 마운트(129b)는 동일한 개수 및 배치 구조를 갖는 복수개의 구성으로 형성될 수 있으며, 따라서 복수개의 상부 체결부(133)와 하부 체결 마운트(129b)가 서로 체결될 경우, 캐빈 모듈(12) 및 지상 모듈(13)은 정확한 연결 위치를 갖도록 정렬됨과 동시에, 상호간 물리적으로 견고하게 결합될 수 있다.

상부 접속부(134)는, 베이스(131)의 상측에 형성되고, 동체(121)의 하부에 형성된 하부 접속 마운트(128b)에 연결되어, 추진 모듈(11) 및 캐빈 모듈(12) 사이에서 전력, 연료, 유압 또는 데이터 신호가 전달될 수 있는 채널이 상호 연결될 수 있다.

예를 들어, 지상 모듈(13)과 캐빈 모듈(12)이 각각 상부 체결부(133)와 하부 체결 마운트(129b)를 통해 결합될 경우, 상부 접속부(134)와, 하부 접속 마운트(128b) 역시 정확한 위치에서 결합되어 상호간의 전력, 유압, 연료 또는 데이터 신호 회로가 연결될 수 있다.

예를 들어, 추진 모듈(11)을 비롯한 캐빈 모듈(12) 및/또는 지상 모듈(13)의 구동 동작은 구동부(114)로부터 형성되고 전달되는 구동 에너지를 통해 수행될 수 있으며, 각각의 모듈(11, 12, 13)간의 구동 에너지의 전달은 전력 또는 유압을 매개로 이루어 질수 있다는 점을 밝혀둔다.

예를 들어, 캐빈 모듈(12) 내에 연료 통이 구비되고, 동일한 연료 통으로부터 전달되는 연료를 이용하여, 추진 모듈(11) 및 지상 모듈(13)이 구동될 수 있다. 다시 말하면, 캐빈 모듈(12)에 구비된 동일한 연료 통으로부터, (i) 상부 접속 마운트(128a) 및 하부 접속부(116)를 통해 추진 모듈(11)로 연료가 전달되거나, (ii) 하부 접속 마운트(129b) 및 상부 접속부(134)를 통해 지상 모듈(13)로 연료는 전달되어, 추진 모듈(11) 및/또는 지상 모듈(13)의 구동을 위하여 사용될 수 있다. 마찬가지로, 캐빈 모듈(12) 내에 배터리가 구비되고, 동일한 배터리로부터, (i) 추진 모듈(11)로 전력이 전달되거나, (ii) 지상 모듈(13)로 전력이 공급될 수 있다. 한편, 반대되는 기재가 없는 이상, 추진 모듈(11) 및/또는 지상 모듈(13)에 각각 연료 통 및 배터리가 구비될 수도 있음을 밝혀 둔다.

도 7은 일 실시 예에 따른 다중 모듈식 비행체의 정면 사시도이고, 도 8은 일 실시 예에 따른 다중 모듈식 비행체의 정면 사시도이다.

도 7 및 도 8을 참조하면, 도 1 내지 도 6에 도시된 추진 모듈(11)과 상이한 추진 모듈(21)의 구성을 갖는 다중 모듈식 비행체(2)의 실시 예가 도시된다.

일 실시 예에 따른 추진 모듈(21)은, 캐빈 모듈(12)에 탈부착 가능하게 체결되는 추진 바디(212)와, 추진 바디(212)로부터 좌우 방향으로 연장되는 한 쌍의 연결 날개(213)와, 한 쌍의 연결 날개(213) 각각에 회전가능하게 설치되는 한 쌍의 로터(211)를 포함할 수 있다.

추진 바디(212)는 비행 중 전방으로부터 유입되는 공기가 터보 발전기로 전달될 수 있도록, 터보 발전기를 향해 유입되는 공기를 안내하는 공기 유입구(2121)와, 추진 바디(212)의 전방으로부터 공기가 유입되는 보조 유입구(2122)를 포함할 수 있다.

한 쌍의 연결 날개(213)는 비행에 필요한 양력을 형성하도록 좌우로 펼쳐진 유선형 날개 형상을 가질 수 있다.

예를 들어, 다중 모듈식 비행체(2)가 지상에 있을 경우, 한쌍의 연결 날개(213)는, 연결 날개(213) 및 로터(211)가 주변으로 차지하는 공간을 줄이고, 주변으로부터의 접근을 용이하게 하기 위해, 상측을 향해 폴딩될 수 있다.

한 쌍의 로터(211)는 한 쌍의 연결 날개(213) 각각에 대해 동체(121)의 피치(pitch) 축과 평행한 축을 기준으로 회동할 수 있다. 이상의 구조에 의하면, 연결 날개(213)에 대한 로터(211)의 각도를 조절함으로써, 수직 방향을 비롯한 전후진 방향으로의 추진력을 형성할 수 있다.

틸트 로터(tilt rotor) 방식의 추진 모듈(21)의 구조에 의하면, 도 1 내지 도 6에 도시된 실시 예의 멀티 콥터(multi-copter) 방식의 추진 모듈(11)에 비해 상대적으로 높은 추력을 형성할 수 있으며, 장거리 임무를 위한 순항 비행에 효과적일 수 있다.

도 9는 일 실시 예에 따른 다중 모듈식 비행체의 정면 사시도이다.

도 9를 참조하면, 도 1 내지 도 6에 도시된 실시 예의 지상 모듈(13)과 상이한 지상 모듈(33)을 갖는 다중 모듈식 비행체(3)의 실시 예가 도시된다.

일 실시 예에 따른 지상 모듈(33)은, 캐빈 모듈(12)에 결합되는 베이스(331)와, 베이스(331)에 설치되는 구동 가능한 구동 바퀴(332)를 포함할 수 있다.

도 9와 같이 구동 바퀴(332)는 전후방 각각에 한 쌍의 바퀴가 설치되는 4륜의 바퀴 구조를 가질 수 있고, 구동 바퀴(332)는 제어부(119)를 통해 구동될 수 있다.

다만, 구동 바퀴(332)는, 도시된 것과는 달리, 2륜, 3륜, 5륜 또는 그 이상의 개수의 바퀴 구조를 가질 수 있는 것은 물른, 무한 궤도 방식의 구동 수단을 갖출 수 있으며, 통상의 기술자들은 수행하는 임무 또는 환경 조건에 적합하도록 구동 바퀴(332)의 종류 및 형태를 다양하게 수정 또는 변경할 수 있다는 점을 밝혀둔다.

예를 들어, 지상 모듈(33)은, 캐빈 모듈(12)과 통신 가능한 지상 모듈 통신부와, 구동 바퀴(332) 등을 제어함으로써 지상 모듈(33)을 이동시키기 위한 지상 모듈 제어부와, 구동 바퀴(332) 등에 연료 또는 전원을 공급하여 지상 모듈(33)을 이동시키기 위한 구동원(연료통 또는 배터리)을 더 구비할 수도 있다. 지상 모듈 통신부는, 캐빈 모듈(12)로부터, 캐빈 모듈(12)에 구비된 GPS 등 위치 정보 수집기를 통하여 캐빈 모듈(12)의 위치를 파악하고, 지상 모듈 제어부는 파악된 위치를 기초로 구동 바퀴(332)를 제어하여, 지상 모듈(33)이 단독으로 캐빈 모듈(12)의 위치로 무인 자율 주행할 수 있다. 여기서, 자율 주행 기술의 경우 통상의 기술자들에게 알려진 공지의 기술을 이용할 수 있으며, 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다. 이와 같은 구성에 의하면, 다른 도면에 도시한 다양한 형태의 다중 모듈식 비행체가, 특정한 지점에 도달 후 지상 주행이 요구되는 상황에서, 지상 모듈(33)을 호출함으로써 신속하게 이동 수단의 형태를 전환할 수 있다. 예를 들어, 도 9에서 추진 모듈(11)을 분리시킴으로써, 보다 가볍게 이동하는 것도 가능하다.

한편, 마찬가지로 추진 모듈(11)은, 캐빈 모듈(12)과 통신 가능한 추진 모듈 통신부와, 로터(111) 등을 제어함으로써 추진 모듈(11)을 이동시키기 위한 추진 모듈 제어부와, 로터(111) 등에 연료 또는 전원을 공급하여 추진 모듈(11)을 이동시키기 위한 구동원(연료통 또는 배터리)을 더 구비할 수도 있다. 추진 모듈 통신부는, 캐빈 모듈(12)로부터, 캐빈 모듈(12)에 구비된 GPS 등 위치 정보 수집기를 통하여 캐빈 모듈(12)의 위치를 파악하고, 추진 모듈 제어부는 파악된 위치를 기초로 로터(111)를 제어하여, 추진 모듈(11)이 단독으로 캐빈 모듈(12)의 위치로 무인 자율 비행할 수 있다. 여기서, 자율 비행 기술의 경우 통상의 기술자들에게 알려진 공지의 기술을 이용할 수 있으며, 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다. 이와 같은 구성에 의하면, 도 9에서 추진 모듈(11)이 제거된 상태로 이동하는 형태나, 기타 다른 도면에 도시한 다양한 형태의 다중 모듈식 비행체가, 특정한 지점에 도달 후 비행이 요구되는 상황에서, 추진 모듈(11)을 호출함으로써 신속하게 이동 수단의 형태를 전환할 수 있다.

도 10은 일 실시 예에 따른 다중 모듈식 비행체의 정면 사시도이다.

도 10을 참조하면, 도 1 내지 도 6에 도시된 실시 예의 지상 모듈(13)과 상이한 지상 모듈(43)을 갖는 다중 모듈식 비행체(4)의 실시 예가 도시된다.

일 실시 예에 따른 지상 모듈(43)은, 캐빈 모듈(12)에 결합되는 베이스(431)와, 베이스(431)에 설치되는 팽창 가능한 팽창 튜브(432)를 포함할 수 있다.

도 10에 도시된 바와 같이, 팽창 튜브(432)는 다중 모듈식 비행체(4)가 수상에서 이/착륙 가능하도록 지지할 수 있다. 예를 들어, 팽창 튜브(432)는 공기 충전식 에어 튜브일 수있다.

예를 들어, 팽창 튜브(432)는 제어부(119)를 통해 선택적으로 수축 또는 팽창될 수 있다. 따라서, 비행 중인 경우 제어부(119)는 팽창 튜브(432)를 수축시킬 수 있고, 수면 상에 이/착륙하는 경우 팽창 튜브(432)를 팽창시켜 수면으로부터 캐빈 모듈(12)을 지지할 수 있다.

도 11은 일 실시 예에 따른 다중 모듈식 비행체의 정면 사시도이다.

도 11을 참조하면, 도 1 내지 도 6에 도시된 실시 예의 지상 모듈(13)과 상이한 지상 모듈(53)을 갖는 다중 모듈식 비행체(5)의 실시 예가 도시된다.

일 실시 예에 따른 지상 모듈(53)은 캐빈 모듈(12)에 결합되는 베이스(531)와, 베이스(531)에 설치되어 상하 방향으로 이동 가능한 이동식 들것(532)을 포함할 수 있다.

이동식 들것(532)은, 베이스(531)의 하측에 설치되어 상하 방향을 따라서 이동할 수 있다.

도 11에 도시된 바와 같이, 이동식 들것(532)은 베이스(531)로부터 권취 가능하게 구동되는 와이어를 통해 베이스(531)에 대해 승하강 가능하게 구동될 수 있다.

이상의 구조에 의하면, 구조 임무를 수행하는 다중 모듈식 비행체(5)가 지상에 위치한 환자가 위치하는 지점으로의 접근이 어렵거나 착지가 불가능한 경우, 하측으로부터 환자를 운반할 수 있도록 이동식 들것(532)을 승하강시켜 환자에게 접근시킬 수 있다.

도 12는 일 실시 예에 따른 다중 모듈식 비행체의 후면 사시도이고, 도 13은 일 실시 예에 따른 다중 모듈식 비행체의 정면 사시도이다.

도 12 및 도 13을 참조하면, 도 1 내지 도 6에 도시된 실시 예의 캐빈 모듈(12)과 상이한 캐빈 모듈(62)을 갖는 다중 모듈식 비행체(6)의 실시 예가 도시된다.

일 실시 예에 따른 캐빈 모듈(62)은 동체(621)와, 동체(621) 외부로 연장되도록 구동되는 전개부(625)와, 전개부(625)에 연결되어 외부로부터 사람이 탑승할 수 있는 구조 바스켓(627)을 포함할 수 있다.

전개부(625)는 텔레스코픽 방식으로 확장 및 전개 가능한 크레인 구조를 포함할 수 있다.

구조 바스켓(627)은 전개부(625)에 매달린 상태로 지지될 수 있다. 구조 바스켓(627)은 전개부(625)에 연결되어 전개부(625)가 외부로 전개될 경우, 도 13과 같이 동체(621)로부터 이격될 수 있다.

예를 들어, 구조 바스켓(627)은 전개부(625) 및 구조 바스켓(627)의 하중을 비롯하여, 구조 인원의 하중을 보상하기 위해 양력의 생성 및 조절이 가능한 별도의 리프팅 팬(lifting fan)을 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따른 캐빈 모듈(62)에 의하면, 다중 모듈식 비행체(6)가 구조 임무를 수행할 경우, 특히 화재가 발생한 고층 건물과 같이 구조 대상에게 접근하기 어려운 상황 또는 조건에서, 동체(621)로부터 전개부(625)를 펼쳐서 구조 바스켓(627)을 구조 대상으로 이동시킬 수 있으므로, 동체(621)로 하여금 비행 가능한 안전 이격 거리를 유지하는 상태에서 구조 임무를 수행할 수 있도록 한다.

이상과 같이 비록 한정된 도면에 의해 실시 예들이 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 구조, 장치 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

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13. 내부 공간을 갖는 동체를 포함하는 캐빈 모듈; 및
    상기 캐빈 모듈의 상측에 탈착 가능하게 결합되는 추진 바디와, 상기 추진 바디에 연결되는 로터를 구비하는 추진 모듈을 포함하고,
    상기 동체의 전면부 또는 후면부는,
    외부로부터 상기 동체의 내부 공간의 접근이 가능하도록 개폐식 도어 구조를 포함하고,
    상기 캐빈 모듈은,
    상기 동체의 외부로 텔레스코픽 방식으로 확장 가능한 전개부; 및
    상기 전개부에 매달린 상태로 지지되고 외부로부터 구조 대상을 수용할 수 있는 구조 바스켓을 더 포함하고,
    상기 구조 바스켓에는 상기 구조 대상의 무게를 보상하기 위한 양력을 생성 및 조절할 수 있는 리프팅 팬이 설치되는 것을 특징으로 하는 다중 모듈식 비행체.
    
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19. 내부 공간을 갖는 동체, 상기 동체의 전면 및 후면에서 각각 유선형 형상을 갖는 전면부 및 후면부를 포함하는 캐빈 모듈;
    상기 캐빈 모듈의 상측에 탈착 가능하게 결합되는 추진 바디와, 상기 추진 바디로부터 요우 축을 기준으로 방사상으로 서로 이격되어 연장되는 복수개의 연결 프레임과, 상기 복수개의 연결 프레임 각각에 설치되는 복수개의 덕트 팬으로 형성되는 로터를 구비하는 추진 모듈; 및
    상기 캐빈 모듈의 하측에 탈착 가능하게 결합되어 지상으로부터 상기 캐빈 모듈을 지지하는 지상 모듈;을 포함하고,
    상기 동체 및 상기 추진 바디가 체결될 경우, 상기 추진 모듈 및 상기 캐빈 모듈 사이에서 전력, 연료, 유압 또는 데이터 신호가 전달되는 채널이 상호 연결되고,
    상기 동체의 전면부 또는 후면부는, 외부로부터 상기 동체의 내부 공간의 접근이 가능하도록 개폐식 도어 구조를 포함하고,
    상기 동체는 전후 방향을 기준으로 전후 방향의 폭이 좌우 방향의 폭보다 크고, 상기 복수개의 연결 프레임은 상기 좌우 방향 각각으로 돌출된 부분이 상측으로 폴딩가능하고,
    상기 지상 모듈은,
    상기 동체의 하측에 탈착 가능하게 체결되는 베이스; 및
    상기 베이스에 승하강 가능하게 연결되고 환자를 운반할 수 있는 이동식 들것을 포함하는 다중 모듈식 비행체.
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