서론: 안전성과 내구성의 균형
번화한 도심 상공에서 택배 배송을 위해 드론을 조종한다고 상상해 보세요. 비행 경로 곳곳에 고층 빌딩, 나무, 전봇대가 널려 있습니다. 그런데 갑자기 옥상 환풍구나 광고판 프레임 같은 예상치 못한 장애물이 나타납니다. 신뢰할 수 있는 장애물 회피 시스템이 없다면 드론이 충돌하여 화물을 손상시키고 값비싼 수리를 요구할 수도 있습니다.
밀리미터파(mmWave) 레이더는 가벼운 설계, 낮은 전력 소비, 그리고 전천후 성능 덕분에 드론 장애물 감지에 널리 사용되는 솔루션으로 부상했습니다. 하지만 운영자들은 종종 다음과 같은 질문을 합니다.
"레이더 시스템을 설치하면 드론의 비행 시간이 크게 줄어들까요?"
이 기사에서는 mmWave 레이더가 드론의 지속성에 어떤 영향을 미치는지에 대한 정량적 분석 , 실용적인 배치 전략, 현실 세계의 통찰력을 제공합니다.
드론 비행 시간에 미치는 영향
전력 소비가 중요합니다
드론의 에너지 사용량은 여러 출처에서 발생합니다.
호버링 파워(P_hover) : 비행 안정성을 유지하는 데 필요한 에너지.
탑재 전력(P_payload) : 카메라, 센서 등 탑재 장비에서 사용되는 에너지.
센서 전력(P_sensor) : 레이더, GPS 또는 라이더 시스템이 지속적으로 소비하는 전력입니다.
비행 시간은 다음과 같이 추산할 수 있습니다.
비행
여기서 EbatteryE_{battery} . 와트가 증가할 때마다 비행 시간이 비례하여 줄어듭니다.
공기역학적 고려 사항
레이더 모듈은 드론의 전면 면적과 항력을 증가시킬 수 있습니다. 가벼운 레이더라도 주의해서 설치하지 않으면 모터 부하가 약간 증가할 수 있습니다. Linpowave의 V200 시리즈 레이더(70×50×5.5mm, 15g) 는 소형 플러시 장착형 으로 설계되어 항력을 최소화하는 동시에 안정적인 감지 기능을 제공합니다. 이는 당사의 UAV 장애물 회피 사례 연구 에서 설명했습니다.
밀리미터파 레이더의 장점
밀리미터파 레이더는 기존 센서에 비해 여러 가지 주요 이점을 제공합니다.
모든 날씨에 대한 신뢰성 : 비, 안개, 먼지 또는 강한 역광 등 카메라나 시각 센서가 고장날 수 있는 상황에서도 일관되게 작동합니다.
낮은 전력 소모 : 평균 4W의 전력 소모로 라이더(~10W)보다 상당히 낮습니다.
가벼운 디자인 : 무게가 15g에 불과해 비행 시간을 줄이지 않고도 탑재량이나 배터리 할당량을 늘릴 수 있습니다.
이러한 특징 덕분에 mmWave 레이더는 복잡한 환경에서 작동하는 드론에 이상적입니다. 자세한 기술 정보는 Linpowave 레이더 기술 개요를 참조하십시오.
비행 지구력에 미치는 영향 정량화
도시형 택배 배달에 사용되는 드론을 생각해 보세요.
배터리: 100Wh
호버 전력: 200W
기타 탑재물: 5W
Linpowave mmWave 레이더 설치(전력 소모 4W):
tflight_with_radar=100200+5+4≈28.7분t_{flight_with_radar} = \frac{100}{200 + 5 + 4}
레이더 없이: ~29.3분
비행 시간 단축: 0.6분(~2%)
라이더(150g, 10W)와 비교: 비행 시간이 약 25분으로 단축됩니다.
이는 저전력, 경량 레이더가 UAV의 실제 운용 에 필수적인 안전성을 크게 향상시키면서 지구력에는 최소한의 영향만 미친다는 것을 보여줍니다.
실용적인 배포 전략
안전성과 지구력을 최적화하려면 다음 전략을 고려하세요.
선택적 레이더 활성화
이륙, 착륙 또는 고도가 낮고 장애물이 많은 지역에서 활성화합니다.
에너지를 절약하려면 개방된 공간에서 스캐닝 빈도를 줄이세요.
듀티 사이클링/스캔 간격 최적화
환경과 비행 속도에 따라 레이더 스캔 간격을 동적으로 조정합니다.
평균 전력 소모를 낮추는 동시에 장애물 인식을 유지합니다.
센서 퓨전
조건이 허락한다면 카메라나 라이더를 사용하세요.
가시성이 낮은 상황에서는 이중 안전을 위해 레이더로 전환하세요.
가볍고 매립형 설치
드론 본체 가까이에 레이더를 장착하세요.
케이블과 지지대를 최적화하여 저항과 추가 중량을 줄입니다.
이러한 관행을 따르면 견고한 드론 안전을 확보하는 동시에 비행 시간 감소를 2~3% 로 제한할 수 있습니다.
경제 및 안전 고려 사항
비행 시간 손실이 최소화(2~3%)되면 사고 예방을 위해 가치 있는 타협이 됩니다.
물류 측면에서는 비행 시간이 1분 증가할 때마다 1~2개의 추가 소포가 배송될 수 있습니다. 그러나 장애물 감지 미비로 인한 단 한 번의 충돌만으로도 수천 달러의 피해가 발생할 수 있습니다.
따라서 mmWave 레이더는 Linpowave UAV 애플리케이션 에서 자세히 설명한 대로 안전성과 운영 안정성 측면에서 높은 투자 수익률을 제공합니다 .
결론
Linpowave mmWave 레이더(15g, 70×50×5.5mm, 4W)는 드론의 내구성에 미치는 영향이 최소화됩니다.
선택적 활성화, 듀티 사이클, 센서 퓨전, 플러시 설치를 결합하면 안전과 비행 시간 간의 최적의 균형이 보장됩니다.
소형 무인 항공기(UAV) 운용의 경우, 가볍고, 저전력이며, 전천후 mmWave 레이더는 안전하고 효율적인 임무를 위한 중요한 구성 요소입니다. 자세한 내용은 Linpowave V200 레이더 제품을 참조하세요.