주요 연구 성과

주요 연구 성과

  • 이상봉 교수 연구실: 도시 난류 환경에서 쿼드콥터 응답 해석을 위한 LES 기반 비행체 동역학 연성 시뮬레이션 프레임워크
  • 관리자 |
  • 2026-06-12 16:09:08|
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본 논문은 도시 환경에서 드론이 겪는 복잡한 난기류에 대해, 대와류 시뮬레이션(LES)으로 생성한 도시 바람장과 쿼드콥터의 6자유도 비행 동역학 및 동적 역변환(Dynamic Inversion) 제어기를 결합한 시뮬레이션 프레임워크를 제안한다. 이상봉 교수의 지도 아래 이동현은 건물 사이 수직 상승, 옥상 호버링, 건물 주변 원형 비행이라는 세 가지 대표적 도시 비행 시나리오를 설정하고, 사전 계산된 LES 유동장을 드론의 위치에 따라 보간하여 실제 비행 제어 시스템이 어떻게 반응하는지를 분석했다. 연구의 핵심은 단순한 가상의 돌풍 모델이 아니라, 건물 주변에서 형성되는 재순환 영역, 말굽 와류(horseshoe vortex), 박리 및 재부착 유동 같은 실제 도시 난류 구조를 반영해 드론 제어 성능을 평가했다는 점이다.
 
결과적으로 건물 주변의 강한 와류와 난류 강도가 드론의 위치 추종 오차, 자세 안정성 저하, 제어 부담 증가와 강하게 연결됨을 보여준다. 특히 건물 뒤쪽 wake 영역, 지면 근처, 옥상 후류 재부착 영역에서 불안정성이 크게 증가했고, 각가속도가 위험 임계값(1G)을 초과하는 빈도도 높아졌다. 이는 도시 드론 운용에서 단순히 컨트롤러 성능만이 아니라 “어떤 경로로 비행하느냐”가 안전성에 결정적임을 의미한다. 저자들은 이 프레임워크가 향후 드론 비행 경로 최적화, 컨트롤러 강건성 검증, 도심 항공 모빌리티(UAM) 안전성 평가를 위한 실용적인 수치 테스트베드로 활용될 수 있다고 결론짓는다
 
본 연구는 Q1 상위 8.9% 국제학술지인 Advances in Engineering Software에 2026년 5월 온라인 게재되었다.
 
https://doi.org/10.1016/j.advengsoft.2026.104192
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