1. 수행배경

• 군사 및 산업 등 다양한 분야에서 드론의 활용 범위가 점차 증가하는 추세입니다.
• 그러나 기상악화, 드론의 오작동, 동물의 공격 등에 의해 드론이 추락하는 사고가 빈번히 발생하고 있습니다.
• 추락에 의한 드론의 파손을 최소화하기 위해 에어백, 낙하산 형태의 드론보호장치가 개발되고 있으나, 회수 및 재사용에 한계가 있습니다.
• 이에 따라 재사용 및 소형화에 유리한 형상기억합금 스프링 기반의 충격흡수장치 모델을 제안합니다.
• 본 연구에서는 형상기억합금 스프링 기반 충격흡수장치를 제작하고, 낙하실험을 통해 장치 유무에 따른 최대 충격력을 비교함으로써 장치의 성능을 평가합니다.

2. 수행기간

• 전체 수행 기간: 2020.05~2020.12
• 충격흡수장치 도면작업 및 제작: 2020.05
• 자유낙하 및 충격력 측정 장치 제작: 2020.05~2020.08
• 실험 및 결과분석: 2020.08~2020.09
• 드론제작: 2020.08~2020.09
• 드론에 충격흡수장치 부착하여 비행 테스트 실행: 2020.09

3. 개발작품 설명

• 형상기억합금 기반 충격흡수 모델을 윗 디스크, 아랫 디스크, 봉, 고리, 형상기억합금 스프링으로 구성됩니다.
• 장치의 아랫 디스크와 드론이 연결됩니다.
• 충돌 시 봉이 윗 디스크를 밀어 형상기억합금 스프링이 인장됩니다.
• 이에 따라 충돌시간이 증가하여 드론에 가해지는 최대 충격력이 완화됩니다.
• 이러한 최대 충격력 완화는 낙하실험 결과 약 48%의 효과를 보였습니다.
• 이러한 최대 충격력의 완화는 드론의 극한응력 도달을 방지함으로써 드론의 변형 및 파손을 예방합니다.
• 이후 형상기억합금 스프링에 전류를 인가하게 되면, 줄 발열에 의해 온도가 상승하면서 스프링의 형상이 복원되어 즉시 재사용 가능합니다.

4. 활용방안

• 본 장치는 형상기억합금 스프링을 사용함으로써 전류인가를 통해 빠르게 재사용이 가능합니다. 이에 따라 드론 배송에서 발생하는 추락 및 회수 등의 시스템 부하를 최소화 할 수 있습니다.
• 본 장치는 에어백, 낙하산 등에 비해 소형화에 매우 유리하므로 다양한 드론에 활용이 가능합니다.
• 본 장치를 통해 형상기억합금 스프링이 충격흡수에 효과를 가짐을 보였습니다. 따라서 이는 기반기술로써 다양한 형태의 드론보호장치로 발전될 수 있습니다. 뿐만 아니라 인체의 충격흡수를 위한 착용형 외골격 등 다른 분야에서도 활용될 수 있습니다.