KR20210067369A - 구명환 투하 시스템 - Google Patents

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KR20210067369A
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aerial vehicle
housing
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안현수
김주식
황정현
윤태구
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(주)에이엔에이치스트럭쳐
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Abstract

구명환 투하 시스템이 개시된다. 본 발명의 일실시례에 따른 구명환 투하 시스템은, 무인 비행체; 내부에 적어도 하나 이상의 구명환이 수용되는 하우징; 상기 하우징의 일측과 결합되는 제1 브라켓; 상기 무인 비행체의 일측과 결합되는 제1 연결부와, 상기 제1 브라켓과 결합되는 제2 연결부를 포함하되, 상기 제2 연결부가 적어도 하나 이상 마련되는 제2 브라켓; 상기 하우징 하부에 마련되어, 상기 하우징 내부에 마련된 구명환을 외부로 배출시키는 도어부; 상기 도어부의 개폐를 제어하되, 상기 도어부를 고정하는 적어도 하나 이상의 지지부재 및 상기 지지부재를 회전시키는 모터를 포함하는 구동부; 및 상기 무인 비행체를 제어하는 비행제어장치;를 포함한다.

Description

구명환 투하 시스템{RESCUE EQUIPMENT DROP SYSTEM}
본 발명은 구명환 투하 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 무인비행체를 이용한 구명환 및 소방구조장비의 투하 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 해상에서 어선 사고가 발생되거나, 해수욕장이나 해안에서 해일, 너울성 파도 또는 이안류 등으로 인해 익수자가 발생할 경우, 신속하고 정확한 구조작업이 필요하다. 이에 안전요원을 배치하여 익수사고 발생시 긴급 출동함으로써 구조 작업이 이루어지고 있으나, 감시구역이 넓은 경우 배치할 수 있는 안전요원의 인원수가 제한되고 배치된 안전요원들이 구역 전체를 감당하기 어렵기 때문에, CCTV를 설치하여 중앙통제실에서 모니터링 요원이 촬영된 영상을 보면서 익수자를 식별할 수 있다.
그러나, 안전요원과 비교적 가까운 곳에서 사고가 발생한 경우, 튜브나 로프 등을 이용하여 익수자를 구조할 수 있으나, 중앙통제실에서 익수자를 식별하고, 이를 근방에 위치한 안전요원에게 전달하고, 해당 안전요원이 익수자에게 도달하기까지 시간이 지체되거나, 거리가 먼 경우에는 익수자를 구조할 확률이 낮고, 구조하더라도 시간이 많이 소요됨으로써 자칫 익수자가 구조 후에 의식을 잃어 사망하거나 신체에 치명적인 문제가 발생할 수 있다.
이에, 강, 호수, 바다 등에서 익수자가 발생할 경우, 무인기를 이용하여 신속하게 이동하여 구명 튜브 등을 익수자에게 전달하여 안전하게 구조할 수 있는 기술이 연구되고 있으며, 최근에는 카메라와 부이를 장착한 드론을 이용하여 감시구역의 영상을 촬영하고 이를 모니터링하여 익수자가 식별되면 장착된 부이를 익수자에게 투척함으로써 신속한 구조활동이 이루어질 수 있도록 하기 위한 구조 시스템이 개시된 바 있다.
그러나, 종래의 드론을 이용한 구조 시스템의 경우, 구조활동을 위한 부이가 하나의 드론에 장착되기 때문에 고중량화되어 비행시간이 대폭 단축되고, 배터리 교체가 빈번해지면서 감시 공백이 발생할 수 밖에 없는 문제점이 있었다.
종래기술인 한국등록특허 제10-1535401호는 드론방식 구명 장비 투하 장치에 대해 개시하고 있으나, 구명환을 고정하는 링크부재, 모터, 지지암(arm), 프레임 등에 의해 무게가 많이 나가는 문제점이 있다.
따라서, 드론의 비행시간을 충분히 확보할 수 있도록 하나 이상의 구명정을 포함하되, 경량화가 가능한 구명환 투하 시스템에 관한 연구가 필요하다.
본 발명은 적어도 하나 이상의 하우징을 결합하여 무인 비행체와 결합시킴으로써, 다수의 익수자가 발생한 사고 현장에 적어도 하나 이상의 구명환을 제공할 수 있는 구명환 투하 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.
또한, 투하지점에서의 풍향, 풍속, 고도를 고려하여 이동거리 및 방향을 예측함으로써, 익수자가 위치한 지점에 정확하게 구명환을 투하할 수 있는 구명환 투하 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 여기에 언급되지 않은 본 발명이 해결하려는 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일실시례에 따른 구명환 투하 시스템은, 무인 비행체, 내부에 적어도 하나 이상의 구명환이 수용되는 하우징, 하우징의 일측과 결합되는 제1 브라켓, 무인 비행체의 일측과 결합되는 제1 연결부와, 제1 브라켓과 결합되는 제2 연결부를 포함하되, 제2 연결부가 적어도 하나 이상 마련되는 제2 브라켓, 하우징 하부에 마련되어, 하우징 내부에 마련된 구명환을 외부로 배출시키는 도어부, 도어부의 개폐를 제어하되, 도어부를 고정하는 적어도 하나 이상의 지지부재 및 지지부재를 회전시키는 모터를 포함하는 구동부 및 무인 비행체를 제어하는 비행제어장치를 포함한다.
본 발명의 일실시례에 따른 구명환 투하 시스템의 비행제어장치는, 무인 비행체의 비행 장소를 실시간으로 촬영하는 직하 방향의 카메라, 비행 상태에서의 풍속, 풍향, 고도 정보 중 적어도 어느 하나를 수집하는 데이터수집부, 데이터수집부에서 수집한 데이터에 기초하여, 구명환이 낙하하면서 이동하는 방향 및 거리를 계산하는 데이터처리부 및 사용자 단말기와 통신하는 통신 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시례에 따른 구명환 투하 시스템의 통신장치는, 데이터처리부에서 산출된 이동거리 및 방향에 기초하여, 무인 비행체를 산출된 방향의 반대 방향으로 산출된 이동거리만큼 이동시킨 후, 제자리 비행을 유지하며 구명환을 낙하하되, 상기 구명환 낙하정보를 상기 사용자 단말기에 송신하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시례에 따른 구명환 투하 시스템의 구동부는, 다중제어장치를 더 포함하되, 다중제어장치는, 복수개의 하우징이 무인 비행체에 장착된 경우, 복수개의 도어부를 제어하되, 모터를 제어하는 신호의 주기를 가변하여 출력하고, 신호의 주기를 카운팅하여 복수개의 도어부를 순차적으로 개방하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 구명환 투하 시스템은, 적어도 하나 이상의 하우징을 결합하여 무인 비행체와 결합시킴으로써, 다수의 익수자가 발생한 사고 현장에 적어도 하나 이상의 구명환을 신속하게 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 구명환 투하 시스템은, 투하지점에서의 풍향, 풍속, 고도를 고려하여 이동거리 및 방향을 예측함으로써, 익수자가 위치한 지점에 정확하게 구명환을 투하할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시례에 따른 구명환 투하 시스템의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시례에 따른 구명환 투하 시스템의 비행제어장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시례에 따른 구명환 투하 시스템의 다중투하모드를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시례에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
어느 부분이 다른 부분의 "위에" 있다고 언급하는 경우, 이는 바로 다른 부분의 위에 있을 수 있거나 그 사이에 다른 부분이 수반될 수 있다. 대조적으로 어느 부분이 다른 부분의 "바로 위에" 있다고 언급하는 경우, 그 사이에 다른 부분이 수반되지 않는다.
제1, 제2 및 제3 등의 용어들은 다양한 부분, 성분, 영역, 층 및/또는 섹션들을 설명하기 위해 사용되나 이들에 한정되지 않는다. 이들 용어들은 어느 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션을 다른 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션과 구별하기 위해서만 사용된다. 따라서, 이하에서 서술하는 제1 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 제2 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션으로 언급될 수 있다.
여기서 사용되는 전문 용어는 단지 특정 실시례를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다.
명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
"아래", "위" 등의 상대적인 공간을 나타내는 용어는 도면에서 도시된 한 부분의 다른 부분에 대한 관계를 보다 쉽게 설명하기 위해 사용될 수 있다.
이러한 용어들은 도면에서 의도한 의미와 함께 사용 중인 장치의 다른 의미나 동작을 포함하도록 의도된다. 예를 들면, 도면 중의 장치를 뒤집으면, 다른 부분들의 "아래"에 있는 것으로 설명된 어느 부분들은 다른 부분들의 "위"에 있는 것으로 설명된다. 따라서 "아래"라는 예시적인 용어는 위와 아래 방향을 전부 포함한다.
장치는 90°회전 또는 다른 각도로 회전할 수 있고, 상대적인 공간을 나타내는 용어도 이에 따라서 해석된다.
다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련 기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하에서, 본 발명의 실시례에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시례에 따른 구명환 투하 시스템의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참고하면, 구명환 투하 시스템(100)은 무인 비행체(110), 하우징(120), 제1 브라켓(130), 제2 브라켓(140), 도어부(150), 구동부(160) 및 비행제어장치(170)을 포함할 수 있다.
상기 무인 비행체는(110)는, 조종사가 탑승하지 않고, 지상에서 원격조종 또는 기설정된 프로그램에 따라 비행하는 비행체 중 적어도 어느 하나의 형태로 마련되고, 상기 하우징(120)은, 내부에 적어도 하나 이상의 구명환이 수용되되, 상기 구명환은 경량화가 가능한 팽창식 구명환으로 선정될 수 있다. 상기 제 1 브라켓(130)은, 상기 하우징(120)의 일측과 결합되되, 일례로 상기 하우징(120)의 상측과 결합될 수 있다. 제2 브라켓(140)은, 상기 무인 비행체(110)의 일측과 결합되는 제1 연결부(141)와, 상기 제1 브라켓(130)과 결합되는 제2 연결부(142)를 포함하되, 상기 제2 연결부(142)가 적어도 하나 이상 마련될 수 있다. 상기 도어부(150)는, 상기 하우징(110) 하부에 마련되어, 상기 하우징(110) 내부에 마련된 구명환을 외부로 배출시키고, 상기 구동부(160)는, 상기 도어부(150)의 개폐를 제어하되, 상기 도어부(150)를 고정하는 적어도 하나 이상의 지지부재(161) 및 상기 지지부재(161)를 회전시키는 모터(162)를 포함하며, 상기 비행제어장치(170)는, 상기 무인 비행체(110)를 제어할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시례에 따른 구명환 투하 시스템의 비행제어장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참고하면, 구명환 투하 시스템(100)의 비행제어장치(170)는, 상기 무인 비행체의 비행 장소를 실시간으로 촬영하는 직하 방향의 카메라(171), 비행 상태에서의 풍속, 풍향, 고도 정보 중 적어도 어느 하나를 수집하는 데이터수집부(172), 상기 데이터수집부(172)에서 수집한 데이터에 기초하여, 상기 구명환이 낙하하면서 이동하는 방향 및 거리를 계산하는 데이터처리부(173) 및 상기 사용자 단말기와 통신하는 통신 장치(174)를 포함할 수 있다.
일례로, 상기 카메라(171)는 적어도 하나 이상 마련되어, 감시구역을 확장시킬 수 있다. 데이터수집부(172)는 GPS 장치를 이용하여, 비행하고 있는 위치 정보를 수집하고, 센서를 이용하여 풍속, 풍향, 고도 등의 정보를 추출할 수 있다. 데이터처리부(173)는 상기 데이터수집부(172)에서 수집된 데이터에 기초하여, 상기 구명환을 투하할 경우, 상기 풍속, 풍향, 고도 등에 의하여 실제로 상기 구명환이 투하되는 지점을 미리 예측하여 상기 구명환을 투하할 위치를 조정할 수 있다. 상기 통신 장치(174)는 사용자 단말기와 통신 가능하며, 상기 카메라(171) 및 상기 데이터수집부(172)로부터 수집된 데이터를 상기 사용자 단말기에 송신할 수 있다.
또한, 상기 통신 장치(174)는 상기 데이터처리부(173)에서 산출된 이동거리 및 방향에 기초하여, 상기 무인 비행체(110)를 상기 산출된 방향의 반대 방향으로 상기 산출된 이동거리만큼 이동시킨 후, 제자리 비행을 유지하며 상기 구명환을 낙하하되, 상기 구명환 낙하정보를 상기 사용자 단말기에 송신할 수 있다.
예를 들어, 상기 카메라(171)를 통해, 익수자를 발견한 경우, 상기 익수자의 정확한 위치를 파악하여, 상기 익수자 근처로 상기 무인 비행체(110)를 이동시킬 수 있다. 이후, 상기 데이터산출부(173)를 통해, 현재 위치에서 구명환을 투하할 경우, 상기 데이터수집부(172)에서 수집된 풍향, 풍속, 고도 정보를 이용하여, 상기 구명환이 투하하면서 이동하는 거리를 산출할 수 있다. 상기 산출된 방향 및 이동거리에 기초하여 현재 위치에서 남쪽으로 2m 이동한 위치에 상기 구명환이 투하될 것으로 예측된다면, 상기 무인 비행체(110)를 북쪽으로 2m 이동시킨 후 상기 구명환을 투하시키도록 제어할 수 있다. 또한, 상기 통신 장치(174)를 통해, 상기 구명환을 투하한 정보를 상기 사용자 단말기에 전달될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시례에 따른 구명환 투하 시스템의 다중투하모드를 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참고하면, 상기 구동부(160)는, 다중제어장치를 더 포함하되, 상기 다중제어장치는, 복수개의 상기 하우징(120)이 상기 무인 비행체(110)에 장착된 경우, 복수개의 상기 도어부(150)를 제어하되, 상기 모터(142)를 제어하는 신호의 주기를 가변하여 출력하고, 상기 신호의 주기를 카운팅하여 복수개의 상기 도어부(150)를 순차적으로 개방할 수 있다.
보다 상세하게는, 상기 제2 브라켓(130)과 적어도 하나 이상의 상기 하우징(120)이 결합된 제1 브라켓(120)을 결합시켜, 적어도 하나 이상의 상기 구명환을 다수의 익수자가 발생한 사고 지역에 투하시킬 수 있다. 즉, 상기 투하 시스템(100)은 한 번의 비행으로 적어도 하나 이상의 상기 구명환을 투하하는 다중투하모드를 제공할 수 있다.
그러나, 상기 각 하우징(120) 하부에 마련된 상기 도어부(150)는 각각의 신호를 입력받아 상기 도어부(150)의 개폐를 제어하되, 상기 무인 비행체(110)를 제어하는 신호채널의 개수는 제한적이므로, 최소한의 채널을 이용하여 복수개의 상기 도어부(150)를 제어할 수 있어야 한다.
예를 들어, 상기 모터(162)에 인가되는 신호의 주기를 가변하는 PWM(Pulse Width Modulation) 방식을 사용하여, 상기 PWM 신호의 듀티 비(Duty-ratio)가 변하는 지점을 카운팅하여, 상기 모터(162)에 신호를 입력시킨다. 이에 따라, 상기 모터(162)가 순차적으로 동작하며, 상기 적어도 하나 이상의 도어부(150)가 순차적으로 개방될 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 효과에 따르면, 적어도 하나 이상의 하우징을 결합하여 무인 비행체와 결합시킴으로써, 다수의 익수자가 발생한 사고 현장에 적어도 하나 이상의 구명환을 제공할 수 있는 구명환 투하 시스템이 제공될 수 있다.
또한, 투하지점에서의 풍향, 풍속, 고도를 고려하여 이동거리 및 방향을 예측함으로써, 익수자가 위치한 지점에 정확하게 구명환을 투하할 수 있는 구명환 투하 시스템이 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시례에 따른, 구명환 투하 방법은 다양한 컴퓨터로 구현되는 동작을 수행하기 위한 프로그램 명령을 포함하는 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.
이상과 같이 본 발명의 일실시례는 비록 한정된 실시례와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명의 일실시례는 상기 설명된 실시례에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서 본 발명의 일실시례는 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
110 : 무인 비행체
120 : 하우징
130 : 제1 브라켓
140 : 제2 브라켓 141 : 제1 연결부
142 : 제2 연결부
150 : 도어부
160 : 구동부 161 : 지지부재
162 : 모터
170 : 비행제어장치 171 : 카메라
172 : 데이터수집부
173 : 데이터산출부
174 : 통신 장치

Claims (4)

  1. 무인 비행체;
    내부에 적어도 하나 이상의 구명환이 수용되는 하우징;
    상기 하우징의 일측과 결합되는 제1 브라켓;
    상기 무인 비행체의 일측과 결합되는 제1 연결부와, 상기 제1 브라켓과 결합되는 제2 연결부를 포함하되, 상기 제2 연결부가 적어도 하나 이상 마련되는 제2 브라켓;
    상기 하우징 하부에 마련되어, 상기 하우징 내부에 마련된 구명환을 외부로 배출시키는 도어부;
    상기 도어부의 개폐를 제어하되, 상기 도어부를 고정하는 적어도 하나 이상의 지지부재 및 상기 지지부재를 회전시키는 모터를 포함하는 구동부; 및
    상기 무인 비행체를 제어하는 비행제어장치;
    를 포함하는 구명환 투하 시스템.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 비행제어장치는,
    상기 무인 비행체의 비행 장소를 실시간으로 촬영하는 직하 방향의 카메라;
    비행 상태에서의 풍속, 풍향, 고도 정보 중 적어도 어느 하나를 수집하는 데이터수집부;
    상기 데이터수집부에서 수집한 데이터에 기초하여, 상기 구명환이 낙하하면서 이동하는 방향 및 거리를 계산하는 데이터처리부; 및
    사용자 단말기와 통신하는 통신 장치;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 구명환 투하 시스템.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 통신장치는,
    상기 데이터처리부에서 산출된 이동거리 및 방향에 기초하여, 상기 무인 비행체를 상기 산출된 방향의 반대 방향으로 상기 산출된 이동거리만큼 이동시킨 후, 제자리 비행을 유지하며 상기 구명환을 낙하하되, 상기 구명환 낙하정보를 상기 사용자 단말기에 송신하는 것을 특징으로 하는 구명환 투하 시스템.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 구동부는,
    다중제어장치를 더 포함하되,
    상기 다중제어장치는,
    복수개의 상기 하우징이 상기 무인 비행체에 장착된 경우, 복수개의 상기 도어부를 제어하되, 상기 모터를 제어하는 신호의 주기를 가변하여 출력하고, 상기 신호의 주기를 카운팅하여 복수개의 상기 도어부를 순차적으로 개방하는 것을 특징으로 하는 구명환 투하 시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20230006348A (ko) * 2021-07-02 2023-01-10 사단법인 캠틱종합기술원 드론용 구호 장비 투하 장치
KR20230146302A (ko) 2022-04-12 2023-10-19 동명대학교산학협력단 구명환 발사장치를 구비한 쌍동형 구조로봇

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