KR20210149935A - 무인 비행장치 및 제어방법 - Google Patents

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Abstract

무인 비행장치 및 제어방법을 개시한다.
본 개시의 일 실시예에 의하면, 전력(electrical power) 및 소화수(fire-fighting water)를 공급하도록 구성된 통합케이블(integrated cable)을 포함하는 급수차량(water supply vehicle); 통합케이블과 연결될 수 있도록 구성된 본체(main body); 본체에 결합되고, 본체의 비행이 가능하도록 구동모터(drive motor)에 의해 구동되는 복수의 프로펠러를 포함하는 프로펠러부(propeller unit); 본체 및 통합케이블과 연결되도록 구성되고, 프로펠러부의 일면에 위치함으로써 지면을 향해 소화수를 분사할 수 있도록 구성된 분출노즐(injection nozzle); 및 본체의 비행과 소화수의 분사량 및 분사방향을 제어하는 제어부(control unit)를 포함하되, 본체는 분출노즐로부터 분사되는 소화수 및 상기 프로펠러부로부터 양력(lift force)을 얻어 높은 고도에서의 비행이 가능한 것을 특징으로 하는 무인 비행장치를 제공한다.

Description

무인 비행장치 및 제어방법{Unmanned Aerial Vehicle and Controlling Method Therefor}
본 개시는 무인 비행장치 및 제어방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 높은 고도에서도 24시간 연속적인 재난 모니터링 및 화재 진압이 가능한 무인 비행장치 및 제어방법에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 개시에 대한 배경정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
전세계에서 빈번히 발생하고 있는 재난사고들은 그 규모가 점점 커지고 있으며, 이에 따라 재난사고 발생 시 재난상황의 24시간 연속 모니터링 및 높은 고도에서의 화재진압 등의 필요성이 증대되고 있다. 재난상황의 모니터링 방법으로는 헬리콥터, 인공위성, 드론 등이 널리 사용되고 있으나, 운영비용 또는 운영 위험도가 크거나, 연료나 배터리 용량 등의 제약으로 인해 24시간 연속 모니터링은 실현하기 어려운 실정이다.
이러한 문제점들을 해결하기 위해, 케이블을 이용하여 지상으로부터 전력 (power)및 소화수(fire-fighting water)를 공급받는 드론이 개발되고 있다. 다만, 이러한 종래기술은 전력과 소화수 공급을 위해 2개 이상의 케이블을 사용하며, 특히 전력 케이블이의 경우 저전압 및 고전류의 전력을 공급하기 때문에 그 두께가 두꺼워질 수 밖에 없어서 드론이 견뎌야 할 하중이 증가된다. 즉, 드론이 드론 자체의 하중, 케이블 자체의 하중 및 케이블에 포함되어 있는 물의 하중을 모두 견뎌야 하므로, 모니터링 및 화재진압의 고도가 낮아질 수밖에 없는 문제가 있다.
이에, 본 개시는 이러한 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 무인 비행장치에 연결되는 케이블이 고전압 및 저전류의 전력을 공급하여 그 무게를 줄이고, 무인 비행장치에 공급되는 소화수가 중력의 반대 방향으로 분출되어 양력을 얻음으로써, 높은 고도에서도 장시간 재난상황 모니터링 및 화재진압을 가능하게 하는 무인 비행장치 및 제어방법을 제공하는 데 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 개시의 일 실시예에 의하면, 전력(electrical power) 및 소화수(fire-fighting water)를 공급하도록 구성된 통합케이블(integrated cable)을 포함하는 급수차량(water supply vehicle); 상기 통합케이블과 연결될 수 있도록 구성된 본체(main body); 상기 본체에 결합되고, 상기 본체의 비행이 가능하도록 구동모터(drive motor)에 의해 구동되는 복수의 프로펠러를 포함하는 프로펠러부(propeller unit); 상기 본체 및 상기 통합케이블과 연결되도록 구성되고, 상기 프로펠러부의 일면에 위치함으로써 지면을 향해 상기 소화수를 분사할 수 있도록 구성된 분출노즐(injection nozzle); 및 상기 본체의 비행과 상기 소화수의 분사량 및 분사방향을 제어하는 제어부(control unit)를 포함하되, 상기 본체는 상기 분출노즐로부터 분사되는 소화수 및 상기 프로펠러부로부터 양력(lift force)을 얻어 높은 고도에서의 비행이 가능한 것을 특징으로 하는 무인 비행장치를 제공한다.
또한, 급수차량이 통합케이블을 이용하여 전력 및 소화수를 본체에 공급하는 과정; 상기 본체에 구비된 구동모터에 의해 프로펠러가 구동되어 상기 본체를 비행시키는 과정; 제어부가 상기 본체의 비행과 상기 소화수의 분사량 및 분사방향을 제어하는 과정; 및 상기 본체에 연결된 분출노즐이 상기 통합케이블에 의해 공급받은 소화수를 지면을 향하여 분출하는 과정을 포함하되, 상기 본체는 상기 분출노즐로부터 분사되는 소화수 및 상기 프로펠러부로부터 양력을 얻어 높은 고도에서의 비행이 가능한 것을 특징으로 하는 무인 비행장치 제어방법을 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 무인 비행장치에 연결되는 케이블이 고전압 및 저전류의 전력을 공급하여 그 무게를 줄이고, 무인 비행장치에 공급되는 소화수가 중력의 반대 방향으로 분출되어 양력을 얻음으로써, 높은 고도에서도 장시간 재난상황 모니터링 및 화재진압을 가능하게 하는 효과가 있다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 무인 비행장치의 본체를 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따라 급수차량에 본체가 안착된 경우를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 통합케이블의 단면도이다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 무인 비행장치가 화재진압을 하는 경우를 나타내는 도면이다.
이하, 본 개시의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 이용해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 개시를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 개시에 따른 실시예의 구성요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, i), ii), a), b) 등의 부호를 사용할 수 있다. 이러한 부호는 그 구성요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 부호에 의해 해당 구성요소의 본질 또는 차례나 순서 등이 한정되지 않는다. 명세서에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함' 또는 '구비'한다고 할 때, 이는 명시적으로 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 무인 비행장치의 본체를 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따라 급수차량에 본체가 안착된 경우를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 통합케이블의 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 무인 비행장치 (unmanned aerial vehicle)는 급수차량(water supply vehicle, 200), 본체(main body, 100), 프로펠러부(propeller unit, 120), 분출노즐(injection nozzle, 140), 제어부(control unit, 미도시) 및 통합케이블(integrated cable, 160)의 전부 또는 일부를 포함한다.
급수차량(200)은 전력 및 소화수를 공급하도록 구성된 통합케이블(160)을 포함한다. 즉, 급수차량(200)은 지상에 위치하여 소화수(fire-fighting water) 및 통합케이블(160)을 저장한다. 따라서, 급수차량(200)은 소화수 및 통합케이블(160)을 저장하는 소화수 저장조(fire-fighting water storage tank, 미도시)를 포함할 수 있다. 또한, 저장된 소화수가 높은 고도를 비행하는 본체(100)에 공급될 수 있도록 하기 위해 급수차량(200)은 통합케이블(160)에 소화수를 고압으로 전달시키도록 구성된 고압펌프(high pressure pump, 미도시)를 더 포함할 수도 있다. 즉, 고압펌프는 소화수 저장조의 안에 있는 소화수를 고압으로 가압하여 통합케이블(160)에 전달한다.
급수차량(200)은 통합케이블(160)에 전력을 공급하기 위한 제1 전력변환기(first power converter, 미도시)를 포함할 수 있다. 제1 전력변환기는 일종의 컨버터(converter)로서, 교류 전력, 예컨대 220 V의 상용 교류전력을 고전압 및 저전류의 직류 전력으로 변환하는 역할을 한다. 제1 전력변환기에 의해서 통합케이블(160)은 고전압 및 저전류의 전력, 예컨대 400 V 및 7.5 A의 전력을 본체(100)에 공급할 수 있다. 일반적으로 무인 비행체의 프로펠러를 구동하기 위한 구동모터에는 수백 암페어의 고전류가 요구되는데, 고전류가 흐르는 전선의 굵기는 두꺼워야 하므로 그 무게가 증가된다. 따라서, 통합케이블(160)은 고전압 및 저전류의 전력을 전달하도록 구성되어 통합케이블(160)의 굵기 및 무게를 감소시키고, 본체(100)에 구비된 별도의 전력변환기가 저전압 및 고전류의 전력으로 다시 변환시키도록 구성되는 것이 바람직하다.
통합케이블(160)의 꼬임(twist) 및 처짐(sag)을 방지하기 위해서 급수차량(200)은 장력조절기(tension controller, 미도시)를 더 포함할 수 있다. 장력조절기는 본체(100)와 연결된 통합케이블(160)에 작용하는 장력을 조절함으로써 통합케이블(160)의 꼬임 및 처짐을 방지한다. 통합케이블(160)의 꼬임 및 처짐은 본체(100)의 안정적인 비행을 방해하고 본체(100)의 비행고도를 낮추는 원인이 되므로, 장력조절기를 이용하여 통합케이블(160)의 꼬임 및 처짐을 방지함이 바람직하다.
한편, 급수차량(200)은 제어부에 제어신호를 송신하는 통신장치(communication device, 미도시)를 포함할 수도 있다. 통신장치의 제어신호는 통합케이블(160)을 이용하여 제어부에 송신된다. 이 경우, 통합케이블(160)은 전력 및 소화수뿐만 아니라 제어신호도 전달할 수 있도록 구성된다. 통신장치의 제어신호는 본체(100)의 비행상태 및 본체(100) 주변의 재난 상황에 따라 달라질 수 있다.
본체(100)는 통합케이블(160)과 연결될 수 있도록 구성된다. 본체(100)는 통합케이블(160)과 전기적으로도 연결되어 통합케이블(160)에 의해서 전력을 공급받는다. 도 1을 참조하면, 본체(100)의 형상은 원기둥과 반구가 결합된 형상이나, 본체(100)의 형상이 반드시 도 1의 형상으로 제한되는 것은 아니다.
본체(100)는 통합케이블(160)로부터 공급되는 전력을 변환하는 제2 전력변환기(second power converter, 미도시)를 포함할 수 있다. 제2 전력변환기는 통합케이블(160)로부터 공급되는 고전압 및 저전류의 직류 전력을 저전압 및 고전류의 직류 전력, 예컨대 15 V 및 200 A의 전력으로 변환하고, 변환된 전력을 제어부 및 구동모터(drive motor, 미도시)에 공급하는 역할을 한다. 따라서, 제2 전력변환기에 의해 제어부 및 구동모터가 요구하는 전력이 공급될 수 있다.
본체(100)는 본체(100)의 비행정보를 측정하는 비행센서(flight sensor, 미도시) 및 본체(100) 주변의 현장을 촬영하도록 구성된 카메라(camera, 180)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 비행정보는 무인 비행체의 속도(speed), 가속도(acceleration), 기울기(tilt), 고도(altitude) 등이 될 수 있다. 이에 따라, 비행센서는 예컨대, 가속도 센서, 자이로 센서, 방향 센서, 진동 센서, 충격 센서, 고도 센서, 풍향 센서, 풍속 센서 중 적어도 하나로 구성될 수 있다. 이 밖에도 본체(100)는 적외선 센서, 초음파 센서 등을 구비하여 재난 상황에서 화재 진압 이외에 인명 구조 등과 같은 다양한 임무를 수행할 수 있다.
도 2를 참조하면, 무인 비행장치가 대기(standby) 상태인 경우, 본체(100)는 급수차량(200)에 안착되므로 급수차량(200)과 함께 이동할 수 있다. 무인 비행장치가 작동할 경우, 본체(100)는 급수차량(200)으로부터 이륙하게 되고, 이 경우 급수차량(200)은 안전한 비행을 위해 정지해 있는 것이 바람직하다. 다만, 무인 비행장치가 비행 중인 경우에도 필요에 따라 급수차량(200)이 저속으로 운행하는 것도 가능하다.
프로펠러부(120)는 본체(100)와 결합되며, 본체(100)의 비행이 가능하도록 구동모터에 의해 구동되는 복수의 프로펠러를 포함한다. 도 1을 참조하면, 프로펠러부(120)는 본체(100)의 둘레면을 따라서 4개의 프로펠러를 포함한다. 다만, 프로펠러의 개수가 반드시 4개로 한정되는 것은 아니며, 각 프로펠러가 포함하는 날개의 개수도 도 1과 같이 2개의 날개로 한정되는 것은 아니다.
한편, 프로펠러는 제어부의 제어를 받는 구동모터에 의해 구동되며, 프로펠러가 구동됨에 따라 본체(100)는 양력(lift force)을 얻을 수 있다. 여기서 구동모터는 본체(100)에 포함되고, 복수의 프로펠러를 제어하기 위해 복수 개로 구성될 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 따른 무인 비행장치는 프로펠러에 의한 양력뿐만 아니라, 분출노즐(140)로부터 분사되는 소화수에 의해서도 양력을 얻을 수 있고, 본체(100)의 비행을 안전하게 제어하기 위해서 각 프로펠러마다 회전방향을 다르게 제어할 수 있다. 이 경우, 각 프로펠러를 구동시키는 각각의 구동모터는 제어부에 의해 별도로 제어됨으로써, 본체(100)가 안정적인 비행을 할 수 있도록 함이 바람직하다.
분출노즐(140)은 본체(100) 및 통합케이블(160)과 연결되도록 구성되며, 프로펠러부(120)의 일면에 위치함으로써 지면을 향해 소화수를 분사할 수 있도록 구성된다. 분출노즐(140)은 안정적인 비행을 위해서 프로펠러부(120)가 포함하는 프로펠러의 개수에 대응되도록 구성되는 것이 바람직하다. 여기서, 지면을 향해 소화수를 분사한다는 의미는 소화수를 지면과 수직한 방향부터 지면과 평행한 방향까지 소화수를 분사한다는 의미이다. 따라서, 필요에 따라 분출노즐(140)은 지면과 수직한 방향으로 소화수를 분사할 수 있고, 지면과 평행한 방향으로 소화수를 분사할 수도 있으며, 지면과 45°를 이루는 방향으로 소화수를 분사할 수도 있다.
한편, 분출노즐(140)로부터 분사되는 소화수의 분사량 및 분사방향을 변경하기 위해서, 분출노즐(140)은 유량조절 밸브(flow control valve, 미도시) 및 노즐구동부(nozzle drive unit, 미도시)를 더 포함할 수 있다. 유량조절 밸브는 분출노즐(140)로부터 분사되는 소화수의 분사량을 조절하며, 노즐구동부는 분출노즐(140)의 분사방향을 조절한다. 유량조절 밸브 및 노즐구동부는 모두 제어부에 의해 제어될 수 있다.
분출노즐(140)이 지면을 향해 소화수를 분사함으로써, 본체(100)는 이에 대한 반작용으로 양력을 얻을 수 있다. 따라서, 본체(100)는 프로펠러부(120)에 의한 양력 이외에도 추가로 양력을 더 얻음으로써, 최대 고도 1 km 상공까지 비행이 가능할 수 있고, 그와 더불어 고층 빌딩이나 고산지대와 같은 높은 고도에서 발생하는 화재를 진압할 수 있는 효과도 있다. 또한, 소화수의 분사방향을 조절함으로써, 본체(100)는 양력뿐만 아니라 추력도 얻을 수 있다.
한편, 본체(100)는 프로펠러의 구동 및 제어부의 제어 없이도 분출노즐(140)로부터 분출되는 소화수에 의해 비행이 가능할 수 있고, 이 경우 전력 소모 없이도 장시간, 예컨대 24시간 연속적으로 진압할 수 있는 효과도 있다.
제어부는 본체(100)의 비행과 소화수의 분사량 및 분사방향을 제어한다. 즉, 제어부는 구동모터를 제어함으로써 본체(100)가 안정적인 비행을 하도록 하고, 분출노즐(140)이 포함하는 유량조절 밸브 및 노즐구동부를 제어함으로써, 소화수의 분사량 및 분사방향을 제어한다. 더욱 상세하게는, 급수차량(200)이 구비한 통신장치에 의해 제어신호가 생성되고, 생성된 제어신호는 통합케이블(160)을 이용하여 제어부에 전달되며, 제어신호에 따라 제어부는 구동모터, 유량조절 밸브 및 노즐구동부를 제어한다.
한편, 통신장치는 본체(100)에 구비된 비행센서가 측정한 비행정보와 관련된 값 및 본체(100)에 구비된 카메라(180)가 촬영한 영상을 기초로 제어신호를 생성 및 송신한다. 즉, 비행센서가 측정한 비행정보와 관련된 값 및 카메라(180)가 촬영한 무인 비행체 주변의 영상은 통합케이블(160)을 이용하여 통신장치에 전송되며, 이를 토대로 통신장치는 제어신호를 생성 및 송신할 수 있다.
다만, 반드시 제어부가 통합케이블(160)을 이용한 유선통신에 의해 제어신호를 받아야만 하는 것은 아니며, 급수차량(200)의 통신장치와 무선신호를 송수신할 수 있도록 구성될 수도 있다. 마찬가지로, 비행센서가 측정한 비행정보와 관련된 값 및 카메라(180)가 촬영한 영상도 무선으로 송수신될 수 있다.
통합케이블(160)은 전력 및 소화수를 공급하도록 구성된다. 제어부와 유선통신을 하기 위해 통합케이블(160)은 제어신호도 전달할 수 있도록 구성될 수 있다. 즉, 하나의 통합케이블(160)을 이용하여 전력, 소화수 및 제어신호를 전달할 수 있다. 다만, 반드시 하나의 케이블을 이용하여 전력, 소화수 및 제어신호를 전달해야만 하는 것은 아니며, 전력, 소화수 및 제어신호 각각을 전달하는 복수의 케이블로 구성되는 것도 가능하다.
도 3을 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 통합케이블(160)은 전력전달부(power transmission unit, 300), 제어신호 전달부(control signal transmission unit, 320), 소화수 전달부(fire-fighting water delivery unit, 340)를 포함할 수 있다. 전력전달부(300)는 급수차량(200)의 제1 전력변환기에 의해 변환된 전력을 제어부 및 구동모터에 전달하고, 제어신호 전달부(320)는 급수차량(200)의 통신장치에 의해 생성된 제어신호를 제어부에 전달하며, 소화수 전달부(340)는 급수차량(200)의 고압펌프에 의해 가압된 소화수를 분출노즐(140)에 전달한다. 전력전달부(300)가 본체(100)의 구동모터 및 제어부에 전력을 지속적으로 공급함에 따라, 본 개시의 일 실시예에 따른 무인 비행체는 장시간, 예컨대 24시간 연속적으로 비행이 가능하다.
전력전달부(300) 및 제어신호 전달부(320)가 포함하는 전선의 재질은, 본체(100)가 견뎌야 하는 하중을 감소시켜 본체(100)의 비행고도를 높일 수 있도록, 무게가 가벼운 재질, 예컨대 알루미늄 재질로 구성됨이 바람직하다.
전력전달부(300) 및 제어신호 전달부(320)는 통합케이블(160)의 중앙에 위치하고, 각각 기설정된 거리만큼 이격되며, 모두 절연체(insulator, 360)에 의해 둘러싸여 있다. 이는 전력전달부(300) 및 제어신호 전달부(320) 간의 간섭(interference)이 발생하는 것을 방지하기 위함이다. 또한, 전력전달부(300) 및 제어신호 전달부(320)의 종단은 본체(100) 및 급수차량(200)에 고정되어 있으므로, 통합케이블(160) 의 중앙에 고정될 수 있다. 다만, 고정력을 강화하기 위해서 통합케이블(160)이 별도의 지지체(supporting body)를 구비하여 전력전달부(300) 및 제어신호 전달부(320)를 고정시키는 것도 가능하다.
또한, 통합케이블(160)은 통합케이블(160)의 외주면을 따라 위치하는 내열성능이 우수한 보호외피(protective cladding, 380)를 더 포함할 수 있다. 보호외피(380)는 내열성이 우수하면서도 상대적으로 가벼운 재질로 구성되는 것이 바람직하다. 또한, 보호외피(380)의 두께는 통합케이블(160)의 무게를 과도하게 증가시키지 않는 한도로 설정하여 본체(100)가 최대 고도 1 km 상공까지 비행이 가능하도록 함이 바람직하다. 본 개시의 일 실시예에 따른 통합케이블(160)은 보호외피(380)를 포함함으로써, 무인 비행장치가 화재 진압 현장에 투입되는 경우 통합케이블(160)이 화염에 의해 손상되는 것을 방지할 수 있다.
소화수 전달부(340)는 절연체(360)와 보호외피(380) 사이에 위치하고, 소화수는 절연체(360)와 보호외피(380) 사이의 빈 공간을 이용하여 분출노즐(140)에 전달된다.
통합케이블(160)은 위와 같이 구성됨으로써, 재난 상황 발생 시에도 급수차량(200)으로부터 본체(100)에 전력, 소화수 및 제어신호를 안정적으로 전달할 수 있다. 특히, 본 개시의 일 실시예에 따른 통합케이블(160)은 화재 현장에서도 사용이 가능하도록 내열성이 우수하며, 단위길이당 질량을 최소화할 수 있도록 구성됨으로써, 본체(100)가 비행 중 견뎌야 하는 하중을 감소시킬 수 있다.
또한, 본체(100)가 통합케이블(160)을 이용하여 급수차량(200)과 연결되고, 통합케이블(160)의 꼬임 및 처짐이 장력조절기에 의해 발생하지 않는 경우, 통합케이블(160)이 본체(100)의 비행을 안정적으로 유지시킬 수 있고, 본체(100)의 이착륙도 보다 안전하게 할 수 있는 장점도 있다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 무인 비행장치가 화재진압을 하는 경우를 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 무인 비행장치는 최대 고도 1 km 상공까지 비행하여 지면을 향해 소화수를 분사함으로써, 고산지대에서 발생하는 화재를 진압하는 데 투입될 수 있다. 도 4에서는 고산지대에서의 화재 진압을 예시한 것이고, 높은 고도에서 발생할 수 있는 화재, 예컨대 고층빌딩에서의 화재와 같은 경우도 본 개시의 일 실시예에 따른 무인 비행장치에 의해 진압될 수 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 개시의 일 실시예에 따른 무인 비행장치는 무인 비행장치에 연결되는 케이블이 고전압 및 저전류의 전력을 공급하도록 구성되어 그 무게를 감소시킬 수 있다. 또한, 무인 비행장치에 공급되는 소화수가 중력의 반대 방향으로 분출되어 양력을 추가로 얻음으로써, 높은 고도에서도 24시간 재난상황 모니터링 및 화재진압을 가능하게 하는 효과가 있다.
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 본체 120: 프로펠러부
140: 분출노즐 160: 통합케이블
180: 카메라 200: 급수차량
300: 전력전달부 320: 제어신호 전달부
340: 소화수 전달부 360: 절연체
380: 보호외피

Claims (12)

  1. 전력(electrical power) 및 소화수(fire-fighting water)를 공급하도록 구성된 통합케이블(integrated cable)을 포함하는 급수차량(water supply vehicle);
    상기 통합케이블과 연결될 수 있도록 구성된 본체(main body);
    상기 본체에 결합되고, 상기 본체의 비행이 가능하도록 구동모터(drive motor)에 의해 구동되는 복수의 프로펠러를 포함하는 프로펠러부(propeller unit);
    상기 본체 및 상기 통합케이블과 연결되도록 구성되고, 상기 프로펠러부의 일면에 위치함으로써 지면을 향해 상기 소화수를 분사할 수 있도록 구성된 분출노즐(injection nozzle); 및
    상기 본체의 비행과 상기 소화수의 분사량 및 분사방향을 제어하는 제어부(control unit)를 포함하되,
    상기 본체는 상기 분출노즐로부터 분사되는 소화수 및 상기 프로펠러부로부터 양력(lift force)을 얻어 높은 고도에서의 비행이 가능한 것을 특징으로 하는 무인 비행장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 급수차량은,
    상기 소화수를 저장하는 소화수 저장조(fire-fighting water storage tank);
    상기 통합케이블에 상기 소화수를 고압으로 전달시키도록 구성된 고압펌프(high pressure pump); 및
    상기 통합케이블에 상기 전력을 고전압 및 저전류로 공급하기 위한 제1 전력변환기(first power converter)를 포함하는 것을 특징으로 하는 무인 비행장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 본체는,
    상기 통합케이블로부터 공급되는 전력을 저전압 및 고전류의 전력으로 변환하여 상기 제어부 및 상기 구동모터에 변환된 전력을 공급하는 제2 전력변환기(second power converter)를 포함하되,
    상기 통합케이블은 고전압 및 저전류의 전력을 공급하도록 구성되어 상기 통합케이블이 경량화되는 것을 특징으로 하는 무인 비행장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 급수차량은 상기 제어부에 제어신호를 송신하는 통신장치(communication device)를 더 포함하되,
    상기 통합케이블은 상기 제어부에 제어신호를 전달할 수 있도록 구성되고,
    상기 제어부는 상기 제어신호에 따라 상기 본체의 비행과 상기 소화수의 분사량 및 분사방향을 제어하는 것을 특징으로 하는 무인 비행장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 본체는,
    상기 본체의 비행정보를 측정하는 비행센서(flight sensor); 및
    상기 본체의 주변 현장을 촬영하도록 구성된 카메라(camera)를 더 포함하되,
    상기 통신장치는 상기 비행센서가 측정한 비행정보 및 상기 카메라가 촬영한 영상을 기초로 상기 제어부에 제어신호를 송신하는 것을 특징으로 하는 무인 비행장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 급수차량은,
    상기 통합케이블의 장력을 조절하여 통합케이블의 꼬임(twist) 및 처짐(sag)을 방지하는 장력조절기(tension controller)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무인 비행장치.
  7. 급수차량이 통합케이블을 이용하여 전력 및 소화수를 본체에 공급하는 과정;
    상기 본체에 구비된 구동모터에 의해 프로펠러가 구동되어 상기 본체를 비행시키는 과정;
    제어부가 상기 본체의 비행과 상기 소화수의 분사량 및 분사방향을 제어하는 과정; 및
    상기 본체에 연결된 분출노즐이 상기 통합케이블에 의해 공급받은 소화수를 지면을 향하여 분출하는 과정을 포함하되,
    상기 본체는 상기 분출노즐로부터 분사되는 소화수 및 상기 프로펠러로부터 양력을 얻어 높은 고도에서의 비행이 가능한 것을 특징으로 하는 무인 비행장치 제어방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 급수차량이 통합케이블을 이용하여 전력 및 소화수를 본체에 공급하는 과정은,
    상기 급수차량이 구비한 소화수 저장조 안의 소화수를 고압으로 가압하여 통합케이블에 전달하는 과정; 및
    상기 급수차량이 구비한 제1 전력변환기가 상기 통합케이블에 고전압 및 저전류의 전력을 공급하는 과정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 무인 비행장치 제어방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 급수차량이 구비한 제1 전력변환기가 상기 통합케이블에 고전압 및 저전류의 전력을 공급하는 과정 이후에,
    상기 본체에 구비된 제2 전력변환기가 상기 통합케이블에 의해 공급되는 전력을 저전압 및 고전류의 전력으로 변환하는 과정을 더 포함하고,
    상기 통합케이블은 고전압 및 저전류의 전력을 공급하도록 구성되어 상기 통합케이블이 경량화되는 것을 특징으로 하는 비행장치 제어방법.
  10. 제 7항에 있어서,
    상기 급수차량이 통합케이블을 이용하여 전력 및 소화수를 본체에 공급하는 과정은,
    상기 급수차량의 통신장치가 상기 통합케이블을 이용하여 제어신호를 상기 제어부에 전달하는 과정을 포함하되,
    상기 제어부는,
    상기 제어신호에 따라 상기 본체의 비행과 상기 소화수의 분사량 및 분사방향을 제어하는 것을 특징으로 하는 무인 비행장치 제어방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 통신장치는,
    상기 본체가 구비하는 비행센서 및 카메라에 의해 얻어진 비행정보 및 촬영영상을 기초로 상기 제어부에 제어신호를 송신하는 것을 특징으로 하는 무인 비행장치 제어방법.
  12. 제 7항에 있어서,
    상기 통합케이블은 상기 급수차량에 구비된 장력조절기에 의해 장력이 조절되어, 상기 통합케이블의 꼬임 및 처짐이 방지되는 것을 특징으로 하는 무인 비행장치 제어방법.
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