초경량비행장치(드론) 필기시험 10회 핵심요약노트 및 실전테스트

📝 초경량비행장치(드론) 필기시험 10회 핵심 요약노트

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1. 기상학의 기본 원리: 고기압과 저기압

드론 비행에서 가장 중요한 요소 중 하나인 기상 현상을 이해하기 위한 고기압과 저기압의 원리입니다.

1.1. 고기압 (High Pressure)의 특징

회전 방향 및 흐름: 북반구에서는 시계 방향으로 회전하며, 중심에서 발산하는 하강 기류가 존재합니다.
날씨 상태: 하강 기류로 인해 구름이 사라지고 날씨가 맑고 좋아집니다.
전선 형성: 고기압권 내에서는 기류가 발산하기 때문에 전선 형성이 어렵습니다.
남반구: 북반구와 반대로 반시계 방향으로 회전하고 발산합니다.

1.2. 저기압 (Low Pressure)의 특징

회전 방향 및 흐름: 북반구에서는 반시계 방향으로 회전하며, 중심에서 수렴하는 상승 기류가 존재합니다.
날씨 상태: 상승 기류가 응결하여 구름이 만들어지므로, 구름과 강수 현상이 발생하여 날씨가 흐립니다.
발생 원인: 주로 전선의 파동에 의해 발생합니다.
남반구: 북반구와 반대로 시계 방향으로 회전하고 수렴합니다.

2. 바람 (Wind)의 이해

바람은 드론 비행의 안전과 성능에 직접적인 영향을 미치는 핵심 요소입니다.

2.1. 바람의 정의 및 원인

바람의 정의: 공기의 수평적인 흐름을 지칭하며, 고도가 높아질수록 지표면 마찰이 적어 강해집니다.
발생 원인: 태양 에너지에 의한 지표면의 불균형 가열로 발생하는 기압 경도 (기압 차이)가 바람을 발생시키는 주요 원인입니다.
흐름 방향: 바람은 항상 기압이 높은 곳에서 낮은 곳으로 흘러갑니다.
풍향: 관측자를 기준으로 바람이 불어오는 방향을 의미합니다.

2.2. 풍속의 단위와 체감

멀티콥터 운용 단위: 주로 m/sec (미터/초)를 사용합니다.
체감 풍속: 바람을 느끼고 나뭇잎이 흔들리기 시작할 때의 풍속은 약 1.6 m/sec ~ 3.3 m/sec입니다.

2.3. 국지풍과 기단

해풍 (Sea Breeze): 낮 동안 육지가 바다보다 빨리 가열되어 육지의 기압이 낮아지면서, 낮에 해상에서 육지 방향으로 부는 바람입니다.
양쯔강 기단: 주로 봄과 가을에 이동성 고기압과 함께 동진하여 따뜻하고 건조한 날씨를 만듭니다.
북태평양 기단: 우리나라 여름 기후에 큰 영향을 미치는 기단입니다.

3. 비행 환경 요소: 난기류, 시정, 착빙

안전한 드론 비행을 위해 반드시 숙지해야 할 위험 요소들입니다.

3.1. 대기 안정도와 난기류 (Turbulence)

안정된 대기: 안정된 기류가 존재하는 상태를 의미합니다.
난기류 발생 원인: 대류성 기류, 바람의 흐름에 대한 장애물, 대형 항공기에서 발생하는 후류 등이 주요 원인입니다. 안정된 대기상태는 난기류 발생 조건이 아닙니다.

3.2. 시정 (Visibility)

정의: 정상적인 눈으로 먼 곳의 목표물을 인식할 수 있는 최대 거리입니다.
시정에 영향을 미치지 않는 것: 바람은 시정에 직접적인 영향을 미치지 않습니다. (안개, 황사, 연무는 직접 영향)
기단과의 관계: 한랭 기단 속에서는 시정이 좋고, 온난 기단에서는 시정이 나쁩니다.
안개의 시정: 안개는 시정 1,000m 이하일 때를 기준으로 합니다.

3.3. 안개 발생 조건

주요 조건: 공기 중에 수증기가 다량 함유되어야 하고, 공기가 노점온도 이하로 냉각되어야 하며, 공기 중 **흡습성 미립자(응결핵)**가 많아야 합니다.
안개 해소 조건: 지표면 부근의 기온 역전이 해소될 때 또는 강한 난류가 존재할 때 안개가 사라집니다.

3.4. 착빙 (Icing)

정의: 습한 공기가 기체 표면에 부딪히면서 결빙이 발생하는 현상입니다.
가장 위험한 착빙: 맑은 착빙이 투명하고, 견고하며, 고르게 매끄러워 가장 위험합니다.
항공기에 미치는 영향: 착빙은 양력을 감소시키고, 무게를 증가시키며, 추력을 감소시키고, 항력을 증가시킵니다.

4. 항공 역학 및 대기 구성

드론의 비행 성능과 관련된 대기 및 역학 지식입니다.

4.1. 공기 밀도와 성능

밀도 변화 원리: 온도가 높아질수록 공기 밀도는 감소합니다. 수증기가 많이 포함될수록 공기 밀도는 감소합니다.
밀도 증가의 영향: 공기 밀도가 높아지면 공기 입자가 증가하여 양력이 증가하고, 이에 따라 항력도 증가합니다.
대기압의 영향: 대기압이 높아지면 양력 증가, 항력 증가 현상이 나타납니다.

4.2. 바람의 영향 (활주/이륙)

맞바람 (정풍): 활주 거리를 감소시키고, 상승률을 증가시킵니다.
뒷바람 (배풍): 활주 거리를 증가시키고, 상승률을 저하시킵니다. 이륙 시 비행거리를 가장 길게 영향을 미치는 것은 배풍입니다.

4.3. 대기권과 구름

대류권 (Troposphere): 지면에서 약 11km까지이며, 대류가 발생하여 모든 기상 현상이 나타나는 곳입니다.
운량 구분 (Octa 분류법):
- FEW : 1/8 ~ 2/8
- scattered (SCT): 3/8 ~ 4/8
- broken (BKN): 5/8 ~ 7/8
- overcast (OVC): 8/8
구름 종류: 적란운은 수직운에 속하며, 권층운은 상층운에 포함됩니다.
기온 감률 (ISA 조건): 국제표준대기 조건에서 기온은 1,000ft 상승할 때마다 약 **2℃**씩 감소합니다.

5. 드론 시스템 및 운용

드론 장치 운용에 필요한 핵심 지식입니다.

5.1. 브러시리스 모터 및 ESC

특징: 브러시가 없어 수명이 반영구적입니다.
변속기 (ESC): 전자식 변속기 (ESC)가 필수적이며, 브러시 직류 모터와 달리 DC 전압만으로 회전수를 조절할 수 없습니다.

5.2. GPS 및 지자기 센서

GPS 활용: GPS 시스템을 탑재하여 스스로 위치를 산출하고 자동적으로 공중에서 정지 비행을 할 수 있습니다. 정밀도 확보를 위해 통상 4개 이상의 위성 신호가 필요합니다.
지자기 센서 보정 (Calibration):
- 주변에 전자기 간섭이 없는 장소에서 실시해야 합니다.
- 자동차, 철재 펜스 등 철재물로부터 약 15m 이상 이격하는 것이 좋습니다.
- 전자식 자동차 열쇠, 휴대폰 등 전자기기들도 보정에 큰 영향을 미치므로 멀리해야 합니다.

5.3. 배터리 관리

기본 원칙: 매 비행 시 완충된 배터리를 사용해야 합니다.
안전 수칙: 전원이 켜진 상태에서 배터리 탈착은 절대 불가능합니다. 전압 경고가 점등될 경우 즉시 복귀 및 착륙해야 합니다.

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