무인항공기 및 그 제어방법

무인항공기 및 그 제어방법{Unmanned aerial vehicle and method for controlling the same}

본 발명의 실시예들은 무인항공기 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 장애물과의 충돌 위험을 줄일 수 있는 무인항공기 및 그 제어방법에 관한 것이다.

항공기술 및 통신기술의 발전에 힘입어 탐사, 정찰 등의 군사목적으로 무인항공기(UAV: unmanned aerial vehicle)의 개발이 급진전되었다. 이러한 무인항공기는 드론(drone)이라고도 불리며, 비행기, 헬리콥터, 틸트로터 등 매우 다양한 형태로 제작되고 있다.

이와 같이 군사용으로 이용되던 무인항공기는 최근 들어 점차 소형화되고 개인화되어, 상업적으로 널리 사용되기에 이르렀다. 특히 카메라와 센서 등을 구비한 무인항공기는 영상제작, 운송, 보안, 감시, 관측 등 여러 분야에서 활용되고 있는 추세이다.

한편, 이러한 무인항공기는 조종사 없이 무선전파의 유도에 의해 조종되는데, 무인항공기가 급박한 충돌 위험에 노출되었을 때 충돌을 회피하도록 조종하기란 쉽지 않다. 대한민국 등록특허공보 제1565979호는 외부의 원격조정기와 통신하여 상기 원격조정기로부터 받은 명령에 따라 프로펠러의 회전축을 틸팅시킴으로써 비행체의 위치를 조정하는 구성을 개시하고 있다. 그러나, 이와 같이 원격 통신에 의해 무인항공기를 조종하는 방식으로는 급박한 충돌 위험에 신속히 대처하는 데 한계가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 장애물과의 충돌 위험을 줄일 수 있는 무인항공기 및 그 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 동체, 상기 동체에 결합된 날개부, 상기 동체 및 상기 날개부 중 적어도 하나에 배치되며, 복수개의 배터리셀들 및 벤트라인을 구비한 적어도 하나의 배터리모듈을 포함하는 배터리부 및 장애물의 감지 시 상기 복수개의 배터리셀들 중 적어도 하나를 단락시켜 상기 벤트라인을 통해 가스가 배출되도록 제어하는 제어부를 구비하는, 무인항공기가 제공된다.

상기 벤트라인에 연결되어 상기 가스의 배출을 복수개의 방향으로 안내하는 가스안내부를 더 구비할 수 있다.

상기 배터리부는 복수개의 배터리모듈들을 포함하고,

상기 복수개의 배터리모듈들 각각에 구비된 벤트라인이 상기 동체의 길이방향과 이루는 각도가 상이할 수 있다.

상기 복수개의 배터리모듈들 중 적어도 일부가 상기 동체의 길이방향에 대해 기울어지도록 배치될 수 있다.

상기 동체 및 상기 날개부 중 적어도 하나에 인접한 상기 장애물의 위치를 검출하는 감지부를 더 구비할 수 있다.

상기 적어도 하나의 배터리모듈은 베어셀(bare cell)을 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 동체 및 상기 동체에 결합된 날개부 중 적어도 하나에, 복수개의 배터리셀들 및 벤트라인을 구비한 적어도 하나의 배터리모듈을 포함하는 배터리부를 배치하는 단계, 장애물이 감지되는지 판단하는 단계, 상기 장애물이 감지된 것으로 판단되는 경우, 상기 복수개의 배터리셀들 중 적어도 하나를 단락시키는 단계 및 상기 복수개의 배터리셀들 중 단락된 배터리셀에서 발생한 가스를 상기 벤트라인을 통해 배출하는 단계를 포함하는, 무인항공기의 제어방법이 제공된다.

상기 가스를 상기 벤트라인을 통해 배출하는 단계는, 상기 가스가 배출되는 방향을 조절하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 배터리부는 복수개의 배터리모듈을 포함하고, 상기 복수개의 배터리모듈들 각각에서의 상기 가스의 배출방향이 상이하도록 조절될 수 있다.

상기 동체 및 상기 날개부 중 적어도 하나에 인접한 상기 장애물의 위치를 검출하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 장애물이 감지되는지 판단하는 단계는, 상기 장애물이 위험영역 내에 위치하는지를 판단할 수 있다.

상기 위험영역은, 상기 동체 및 상기 날개부 중 적어도 하나의 사전설정된 기준점으로부터 사전설정된 거리만큼 이격된 영역일 수 있다.

상술한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 장애물과의 충돌 위험을 줄일 수 있는 무인항공기 및 그 제어방법을 구현할 수 있다. 또한, 무인항공기의 추력이 부족한 경우 추력을 신속히 보충할 수 있다. 물론 이러한 효과들에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무인항공기를 개략적으로 도시한 개념도이다.
도 2는 무인항공기에 사용되는 배터리모듈의 일 예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 도 1의 무인항공기를 Ⅲ-Ⅲ'를 따라 절취한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 무인항공기를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무인항공기를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 무인항공기의 제어방법을 개략적으로 도시한 흐름도이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예들을 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고, 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

본 명세서에서 사용되는 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 명세서에서 사용되는 x축, y축 및 z축은 직교 좌표계 상의 세 축으로 한정되지 않고, 이를 포함하는 넓은 의미로 해석될 수 있다. 예를 들어, x축, y축 및 z축은 서로 직교할 수도 있지만, 서로 직교하지 않는 서로 다른 방향을 지칭할 수도 있다.

이하, 본 발명에 따른 실시예들을 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명함에 있어 실질적으로 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무인항공기를 개략적으로 도시한 개념도이고, 도 2는 무인항공기에 사용되는 배터리모듈의 일 예를 개략적으로 도시한 도면이다.

먼저 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 무인항공기(1)는 동체(10), 날개부(20), 배터리부(30) 및 제어부(40)를 구비한다.

동체(10)는 무인항공기(1)의 각 부분이 결합되는 곳으로, 제어부, 배터리부 등의 장치들이 배치된다. 무인항공기의 경우 조종사나 승객들이 탑승하지 않으므로, 설계에 따라 동체(10)의 크기를 최소화할 수 있다.

동체(10)에는 날개부(20)가 결합된다. 날개부(20)는 동체(10)의 좌우 측면에 배치되어 양력을 받는 부분으로, 고정익으로 형성될 수 있다. 날개부(20)가 고정익으로 형성되는 경우, 날개부(20)는 동체(10)를 중심으로 +Y 방향으로 연장된 좌측날개 및 -Y 방향으로 연장된 우측날개를 포함한다. 그러나, 날개부(20)의 구조가 이에 한정되는 것은 아니며, 회전하는 날개에서 발생하는 힘을 이용하여 비행하는 회전의 형태를 가질 수도 있다. 또한, 동체(10)의 후단에는 좌우 이동 및 수평 맞춤을 위한 꼬리날개부(미표기)가 결합될 수 있다.

배터리부(30)는 동체(10) 및/또는 날개부(20)에 배치된다. 배터리부(30)는 적어도 하나의 배터리모듈을 포함할 수 있다. 일 실시예로, 배터리부(30)가 복수개의 배터리모듈을 포함하는 경우, 배터리부(30)는 동체배터리모듈(30a), 좌측배터리모듈(30b) 및 우측배터리모듈(30c)을 포함할 수 있다. 구체적으로, 동체배터리모듈(30a)은 동체(10)에 배치되고, 좌측배터리모듈(30b) 및 우측배터리모듈(30c)은 날개부(20)에 배치될 수 있다. 이때 동체배터리모듈(30a)은 동체(10)의 내부 공간에 배치될 수 있는데, 물론 이에 한정되지 않고 동체(10)의 외벽에 배치될 수도 있다. 또한, 좌측배터리모듈(30b) 및 우측배터리모듈(30c)은 날개부(20)에 배치될 수 있는데, 각각 좌측날개의 일면 및 우측날개의 일면에 배치될수 있다. 물론 날개부(20)의 두께가 두꺼운 경우, 좌측배터리모듈(30b) 및 우측배터리모듈(30c)은 날개부(20)의 내부에 배치될 수도 있다.

배터리부(30)는 무인항공기(1)에 추력을 제공하거나, 무인항공기(1)에 구비된 기타 장치들에 전기동력을 제공하는 부분으로, 후술하는 제어부(40)가 배터리부(30)의 상태를 모니터링하고, 충전 및/또는 방전전류를 조절할 수 있다.

한편, 배터리부(30)는 도 2에 도시된 것과 동일 또는 유사한 구조의 배터리모듈을 포함할 수 있다. 배터리부(30)에 포함된 배터리모듈은 복수개의 배터리셀(31)들 및 벤트라인(36)을 구비한다.

복수개의 배터리셀(31)들은 일방향으로 정렬되어 케이스(37)의 내부에 배치된다. 복수개의 배터리셀(31)들은 양극판 및 음극판과, 이들 극판들 사이에 개재된 세퍼레이터를 구비하는 전극조립체와 전해액을 수용한다. 이때 복수개의 배터리셀(31)들의 상면의 양단에는 양극판과 연결되는 양극 단자(34), 음극판과 연결되는 음극 단자(35)가 외부로 돌출된 형태로 구비되어 있다. 이러한 양극판과 음극판은 전해액과 반응하여 에너지를 발생시키고, 발생된 에너지는 양극 단자(34) 및 음극 단자(35)를 통해 외부로 전달된다.

복수개의 배터리셀(31)들은 일면에 가스가 방출되는 벤트(33)(vent)를 구비한다. 벤트(33)는 도 2에 도시된 바와 같이 복수개의 배터리셀(31)들 각각에 구비될 수 있다. 또한, 벤트(33)는 복수개의 배터리셀(31)들의 전극 단자가 위치하는 상면에 배치될 수도 있고, 도 2에 도시된 바와 같이 복수개의 배터리셀(31)들의 측면에 배치될 수도 있다. 복수개의 배터리셀(31)들은 충전 및 방전이 진행될수록 극판들 및 전해액의 부산물로 가스가 발생할 수 있으며, 이러한 가스는 벤트(33)를 통해 방출된다. 즉, 복수개의 배터리셀(31)들 내부에서 발생하는 가스의 압력이 소정 압력 이상일 경우, 가스가 벤트(33)를 통해 방출되는 것이다. 이로써 복수개의 배터리셀(31)들이 상기 가스의 내압에 의해 파손되는 것을 방지할 수 있다.

벤트(33)를 통해 방출된 가스는 케이스(37) 내에 축적되어 벤트라인(36)을 통해 외부로 배출된다. 이러한 벤트라인(36)은 케이스(37)의 일면에 형성된 관통구와 연결될 수 있는데, 구체적인 벤트라인(36)의 위치는 배터리모듈의 배치 위치 및 기울기, 벤트(33)의 형성 위치 등을 고려하여 다양하게 변형될 수 있다. 물론 벤트라인(36)의 개수도 도 2에 도시된 바와 같이 한 개로 한정되는 것은 아니고, 필요에 따라 복수개의 벤트라인(36)이 구비될 수 있다. 또한, 벤트라인(36)은 도 2 에 도시된 바와 같이 복수개의 배터리셀(31)들의 정렬 방향으로 연장될 수 있는데, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 벤트라인(36)은 복수개의 배터리셀(31)들의 정렬 방향에 대해 수직인 방향 또는 소정 각도로 기울어진 방향으로 연장될 수도 있다. 이때 벤트라인(36)은 동체(10)의 후단을 향하도록 대략 동체(10)의 길이방향(+X 방향)으로 연장될 수 있고, 이에 따라 벤트라인(36)을 통해 배출된 가스(G)는 동체(10)의 후단을 향해 유동하게 된다.

복수개의 배터리셀(31)들의 사이 및 외측에는 절연부재(32)가 배치될 수 있다. 절연부재(32)는 복수개의 배터리셀(31)들 사이에 배치되어 상호 인접한 배터리셀들을 분리시키는 스페이서로서의 역할을 하고, 아울러 복수개의 배터리셀(31)들에서 발생한 열이 인접 배터리셀 및 케이스(37) 등으로 전파되는 것을 방지하는 단열재로서의 역할을 한다.

도 1 및 도 2에 도시되지는 않았으나, 배터리부(30)는 배터리셀의 단락 여부를 검출하거나, 배터리모듈의 충전량을 측정하는 등의 다양한 형태의 센서들을 더 포함할 수 있다.

상술한 바와 같은 배터리부(30)는 제어부(40)에 의해 제어된다. 이러한 제어부(40)는 도 1에 도시된 바와 같이 무인항공기(1)의 동체(10) 내부에 배치될 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니고, 배터리부(30)를 적절히 제어할 수 있는 위치이면 어디라도 배치될 수 있다. 또한, 배터리부(30)가 복수개의 배터리모듈들(30a, 30b, 30c)을 포함하는 경우 제어부(40)는 복수개의 배터리모듈들(30a, 30b, 30c) 각각에 구비될 수도 있고, 제어부(40) 자체가 배터리부(30)에 포함된 구성요소일 수도 있다.

제어부(40)는 무인항공기(1)에 인접한 장애물을 감지하게 되면, 배터리부(30)에 구비된 벤트라인(36)을 통해 가스(G)가 배출되도록 제어한다. 이와 같이 배출된 가스(G)는 동체(10)의 후단을 향해 유동하여 무인항공기(1)의 진행방향을 변화시킬 수 있다. 즉, 벤트라인(36)의 배출 가스(G)가 무인항공기(1)를 일시적으로 조종할 수 있는 일종의 추력을 제공하게 된다. 이때 배출 가스(G)가 무인항공기(1)의 추력원으로 더욱 효과적으로 기능할 수 있도록, 벤트라인(36)의 배출구를 노즐 형상으로 형성하거나, 벤트라인(36)의 배출구에 복수개의 분사홀들을 형성할 수도 있다. 이로써 무인항공기(1)는 특히 장애물과 충돌할 수 있는 비상 상황에서 무인항공기(1)의 진행방향을 순간적으로 변화시킬 수 있고, 아울러 무인항공기(1)의 추력이 부족한 경우에는 신속하게 추력을 보충할 수 있다.

배터리부(30)에 구비된 벤트라인(36)을 통해 가스(G)가 배출되도록 하기 위해, 제어부(40)는 배터리부(30)에 구비된 복수개의 배터리셀(31)들 중 적어도 하나를 단락(short)시킨다. 이와 같이 복수개의 배터리셀(31)들 중 적어도 하나가 단락되면, 단락된 배터리셀이 과열되어 상기 단락된 배터리셀 내부의 전해질이 증발 또는 비등(boil)한다. 이후 단락된 배터리셀의 내압이 증가함에 따라 상기 배터리셀 내에 충전된 가스는 상기 배터리셀에 구비된 벤트(33)를 통해 방출하게 된다. 이로써 방출된 가스가 모여 벤트라인(36)을 통해 외부로 분출되고, 이러한 가스 분출력으로 인해 무인항공기(1)의 진행방향이 순간적으로 변화할 수 있다. 따라서, 벤트라인(36)을 통해 가스(G)가 배출되는 방향을 적절히 조절함으로써, 무인항공기(1)를 원하는 방향으로 진행시켜 장애물과의 충돌을 방지할 수 있다. 한편, 가스(G)의 배출방향은 다양한 방식으로 조절될 수 있는데, 이에 관한 구체적인 실시예들은 도 3 내지 도 5를 참조하여 후술하기로 한다.

상기와 같이 배터리셀의 단락 제어가 가능하기 위해서는, 복수개의 배터리셀(31)들을 베어셀(bare cell)로 형성할 필요가 있다. 베어셀은 단락 시 전류를 차단하는 동작 등을 할 수 있는 보호회로가 연결되지 않은 배터리셀의 형태로서, 이러한 베어셀을 이용함으로써 복수개의 배터리셀(31)들을 용이하게 단락시킬 수 있다.

제어부(40)가 복수개의 배터리셀(31)들 중 적어도 하나를 단락시키기 위한 제어명령을 내리기 위해서는, 무인항공기(1)에 인접한 영역에서 장애물이 감지되어야 한다. 따라서, 무인항공기(1)는 상기 장애물의 인접 여부를 검출하는 감지부(50)를 더 구비할 수 있다. 감지부(50)는 기본적으로 무인항공기(1)의 전방 및 측방에 위치하는 장애물의 위치를 검출할 수 있는데, 이를 위해 감지부(50)는 동체(10) 및/또는 날개부(20)에 배치될 수 있다. 구체적으로, 감지부(50)는 동체(10)의 전단에 배치되는 제1센서(50a)와, 날개부(20)의 좌우측날개에 각각 배치되는 제2센서(50b) 및 제3센서(50c)를 포함할 수 있다. 이때 제1센서(50a)는 무인항공기(1)의 전방에 위치하는 장애물을 검출할 수 있고, 제2센서(50b) 및 제3센서(50c)는 무인항공기(1)의 측방 및 전방에 위치하는 장애물을 검출할 수 있다. 물론 상기의 센서들 외에도 필요에 따라 동체(10) 및 날개부(20)에 다른 센서들이 추가될 수 있다.

도 3은 도 1의 무인항공기를 Ⅲ-Ⅲ'를 따라 절취한 단면도이고, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 무인항공기를 개략적으로 도시한 단면도이며, 도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무인항공기를 개략적으로 도시한 단면도이다. 이하 설명의 편의를 위해, 도 1에 도시된 동체배터리모듈(30a)을 중심으로 가스(G) 배출방향의 조절방식에 대해 구체적으로 설명한다.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 무인항공기(1)의 동체(10)에는 배터리부(30) 및 제어부(40)가 배치된다. 여기서의 배터리부(30)는 도 1에 도시된 동체배터리모듈(30a)을 의미한다. 제어부(40)는 배터리부(30)에 포함된 복수개의 배터리셀들 중 적어도 하나를 단락시킬 뿐 아니라, 가스(G)의 배출방향의 조절을 도울 수 있다.

도 3에 도시된 실시예에 따르면, 배터리부(30)의 일단에는 +X 방향으로 연장된 벤트라인(36)이 배치되고, 벤트라인(36)에는 가스안내부(38)가 연결된다. 이때 벤트라인(36)의 배출구 및 가스안내부(38)의 배출구는 동체(10)의 후단을 향하도록 위치하게 된다. 가스안내부(38)는 벤트라인(36)을 통해 유입된 가스(G)의 배출을 복수개의 방향으로 안내하는 역할을 한다. 일 실시예로, 가스안내부(38)는 동체(10)의 길이방향(+X 방향) 중심선(M)에 대해 평행한 방향과, 중심선(M)에 대해 좌측 및 우측으로 기울어진 방향으로 각각 가스(G)가 배출되도록 안내할 수 있다. 이때 가스안내부(38)는 가스(G)의 배출을 안내하는 통로들 각각이 중심선(M)과 이루는 각도를 조절할 수 있고, 밸브 등을 구비하여 상기 통로들 중 일부만을 개방할 수도 있다. 이와 같이 가스안내부(38)를 이용하여 가스(G)의 배출방향을 적절히 조절함으로써, 상기 장애물을 회피할 수 있도록 무인항공기의 진행방향을 변경할 수 있다.

다음으로 도 4에 도시된 실시예에 따르면, 배터리부(30)는 복수개의 배터리모듈들을 포함하고, 이러한 복수개의 배터리모듈들 각각에 구비된 벤트라인이 동체(10)의 길이방향과 이루는 각도가 상이하게 된다. 일 실시예로, 배터리부(30)는 제1배터리모듈(31a), 제2배터리모듈(32a) 및 제3배터리모듈(33a)을 포함할 수 있고, 제1배터리모듈(31a)에는 제1벤트라인(36a)이, 제2배터리모듈(32a)에는 제2벤트라인(36b)이, 그리고 제3배터리모듈(33a)에는 제3벤트라인(36c)이 각각 구비된다. 이때 배터리모듈들(30a, 30b, 30c)은 동체(10)의 길이방향 중심선(M)에 대해 평행하게 배치되고, 배터리모듈들(30a, 30b, 30c)에 구비된 벤트라인들(36a, 36b, 36c) 각각이 중심선(M)과 이루는 각도는 상이하게 된다. 이와 같이 벤트라인들(36a, 36b, 36c)이 동체(10)의 중심선(M)에 대해 기울어진 각도를 적절히 조절함으로써, 원하는 방향으로 무인항공기의 진로를 변경할 수 있다.

다음으로 도 5에 도시된 실시예에 따르면, 도 4에 도시된 실시예와 마찬가지로 복수개의 배터리모듈들 각각에 구비된 벤트라인이 동체(10)의 길이방향과 이루는 각도가 상이하게 된다. 그러나, 도 4에 도시된 실시예와 달리 본 실시예에서의 복수개의 배터리모듈들 또한 동체(10)의 길이방향에 대해 기울어지도록 배치된다. 일 실시예로, 배터리부(30)는 제1배터리모듈(31a), 제2배터리모듈(32a) 및 제3배터리모듈(33a)을 포함할 수 있고, 제1배터리모듈(31a)에는 제1벤트라인(36a)이, 제2배터리모듈(32a)에는 제2벤트라인(36b)이, 그리고 제3배터리모듈(33a)에는 제3벤트라인(36c)이 각각 구비된다. 이때 제1벤트라인(36a)은 제1배터리모듈(31a)의 길이방향으로, 제2벤트라인(36b)은 제2배터리모듈(32a)의 길이방향으로, 그리고 제3벤트라인(36c)은 제3배터리모듈(33a)의 길이방향으로 각각 연장되어, 복수개의 벤트라인들(36a, 36b, 36c) 각각이 동체(10)의 길이방향 중심선(M)과 이루는 각도가 상이할 뿐만 아니라, 복수개의 배터리모듈들(30a, 30b, 30c) 각각이 중심선(M)과 이루는 각도 또한 상이하게 된다. 여기서 배터리모듈의 길이방향이라 함은, 도 2에 도시된 바와 같이 배터리모듈에 구비된 복수개의 배터리셀들이 일렬로 정렬된 방향을 의미할 수 있다. 이와 같이 벤트라인들(36a, 36b, 36c)이 동체(10)의 중심선(M)에 대해 기울어진 각도를 적절히 조절함으로써, 장애물을 회피할 수 있도록 무인항공기의 진로를 변경할 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 무인항공기의 제어방법을 개략적으로 도시한 흐름도이다.

본 실시예에 따른 무인항공기의 제어방법에 따르면, 먼저 무인항공기의 동체 및 동체에 결합된 날개부 중 적어도 하나에 배터리부를 배치하는 단계(S10)를 거친다. 이때 상기 배터리부는 복수개의 배터리셀들 및 벤트라인을 구비한 적어도 하나의 배터리모듈을 포함한다.

이후, 장애물의 위치를 검출하는 단계(S20)를 거친다. 여기서 장애물이라 함은, 무인항공기의 동체 및 날개부 중 적어도 하나에 인접한 장애물을 의미한다. 따라서, 이 단계(S20)에서는 상기 동체 및 상기 날개부에 배치된 센서들을 포함하는 감지부를 이용하여 상기 장애물의 위치를 검출하게 된다.

이후, 장애물이 감지되는지 판단하는 단계(S30)를 거친다. 이 단계(S30)에서는 이전 단계(S20)에서 검출된 장애물이 위험영역 내에 위치하는지를 판단하게 된다. 여기서 위험영역이라 함은, 신속히 무인항공기의 진로를 변경하지 않으면 무인항공기와 충돌될 수 있는 위치에 있는 영역을 의미한다. 일 실시예로, 위험영역은 무인항공기의 동체 및/또는 날개부의 사전설정된 기준점으로부터 사전설정된 거리만큼 이격된 영역으로 정의될 수 있다. 이러한 위험영역 내에서 장애물이 검출되면, 무인항공기에 배치된 제어부는 장애물이 감지된 것으로 판단하여 배터리부를 제어하기 위한 제어신호를 생성하게 된다. 이에 반해, 장애물이 상기 위험영역 내에서 검출되지 않으면, 상기 제어부는 장애물이 감지되지 않는 것으로 판단하게 되고, 이후 무인항공기는 현 진행방향 그대로 비행하면서 인접 장애물의 위치를 계속 검출하게 된다.

한편, 장애물이 감지된 것으로 판단되는 경우, 복수개의 배터리셀들 중 적어도 하나를 단락시키는 단계(S40)를 거친다. 이 단계(S40)에서는 상기 제어부에 의해 생성된 제어신호에 따라 복수개의 배터리셀들 중 적어도 하나가 단락된다. 단락된 배터리셀은 과열되어 상기 배터리셀 내부의 전해질이 증발 또는 비등하고, 이에 따라 상기 배터리셀의 내압은 증가하게 된다.

이후, 가스를 벤트라인을 통해 배출하는 단계(S50)를 거친다. 이 단계(S50)에서는 단락된 배터리셀 내에 충전된 가스가 상기 배터리셀에 구비된 벤트를 통해 방출되어 배터리부의 일측면에 배치된 벤트라인을 통해 외부로 분출된다. 이러한 가스의 분출력은 일종의 추력으로 작용하여 무인항공기의 진행방향을 순간적으로 변화시킬 수 있다.

또한, 이 단계(S50)에서는 가스가 배출되는 방향을 적절히 조절할 수 있다. 일 실시예로, 배터리부가 복수개의 배터리모듈들을 포함하는 경우, 상기 복수개의 배터리모듈들 각각에서의 가스의 배출방향은 상이하도록 조절될 수 있다. 이로써 조절된 가스 배출방향에 따라 무인항공기의 비행을 원하는 방향으로 유도할 수 있게 되어 무인항공기가 인접 장애물과 충돌하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따르면, 장애물과의 충돌 위험을 줄일 수 있는 무인항공기 및 그 제어방법을 구현할 수 있다. 또한, 무인항공기의 추력이 부족한 경우 추력을 신속히 보충할 수 있다.

이와 같이 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 하여 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

1: 무인항공기
10: 동체
20: 날개부
30: 배터리부
31: 배터리셀
36: 벤트라인
40: 제어부