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드론의 전 분야에 대해서 상세하게 기술한 전문서적은 아니다. 드론에 대해서 공부하고자 하는 학생들과 일반인에게 드론에 대한 전반적인 지식과 미래 드론시장에 대한 시각과 방향에 대해서 도움을 주고자 하는 목표로 집필된 드론 입문서 성격의 책이다. 드론의 각 분야에 대한 상세한 전문지식을 공부하기 위해서는 별도의 구체화된 전문서적의 도움을 받을 것을 권장한다.

머리말



드론! 무한한 잠재시장!

대한민국 4차 산업혁명의 Blue Ocean!



드론시장이 우리 인류가 현재 우리 인류가 직면하고 있는 코로나 팬데믹 시대에서 과연 어디까지 어떻게 얼마나 빨리 성장할 것인가?

21년 4월 초에 우주로부터 기쁜 소식이 날아왔다. 미국 항공우주국(NASA)의 화성탐사 소형 드론‘인제뉴어티’(Ingenuity)가 처음으로 화성에서 비행하며 화성 표면을 쵤영한 사진을 전송한 것이다. 그 이후 지금까지 인제뉴어티는 화성의 예제로 분화구 지역에서 생명체의 흔적을 찾기위한 노력의 첨병 역할을 하고 있다. 또한 22년 초에 시작된 우크라이나와 러시아의 전쟁에서 드론의 활약을 소개하는 미디어의 소식을 자주 접하고 있으며, 세계의 여러 선진국들은 드론을 국가안보와 UTM 등 다양한 산업에 접목시키고자 부단히 연구하고 이를 실증하면서 상용화를 위하여 노력을 배가하고 있다. 인류가 꿈꾸어오던 드론을 이용한 하늘 교통시대가 눈 앞의 현실로 가까이 다가올 것이 분명하다.



수년전과 비교하면 그야말로 드론에 대한 열풍이 불고 있는 것이다. 미래를 예측하는 세계의 여러 기관에서도 드론산업이 현재 진행중인 제4차 산업혁명 Blue Ocean중의 하나로서 미래에는 다양한 분야로 더욱 확대되어 비약적으로 발전할 것이라는 긍정적인 전망치를 연일 내놓고 있다. 우리 정부에서도 ’17년 연말 “드론산업발전 기본계획” 청사진을 발표한 이후 22년 6월 “드론 활용의 촉진 및 기반 조성에 관한 법률”(일명 “드론법”)을 제정하고 22년 연말에는 “드론시장 경쟁력 강화방안”을 발표하는 등 드론산업을 활성화하기 위해서 관련 규제를 개혁하고, 관련 기업들을 국제 경쟁력을 갖춘 기업으로 성장시키기 위해서 지원을 아끼지 않고 있다. 이를 직접 지원하기 위해 중앙행정기관, 공공기관, 지방자치단체에서는 드론을 이용한 다양한 공공사업을 적극적으로 추진하고 있다.



전국의 많은 대학에서도 시대적인 흐름과 정부의 정책에 부합하여 드론학과를 개설하거나 드론관련 과목을 학과 교육에 반영하여 향후 대한민국의 드론산업을 이끌어 나갈 인재를 양성하기 위하여 대학 강의실에서, 실습실에서, 산업현장에서 다양한 방법으로 교수님들과 관련 인원들이 많은 노력을 경주하고 있으나 아직은 시작단계로서 발전시킬 분야가 무궁무진하다 하겠다.



저자들도 대학교육에 드론과목을 도입하여 지난 몇해동안 드론의 이론과 실습, 현장학습 등 다양한 교육 진행을 통해 많은 성과를 얻었으나 돌이켜보면 아쉬운 점도 있는 것이 사실이다. 가장 아쉬운 점이라면 이제 시작하는 드론교육의 중심서적의 대부분이 드론 조종자 자격을 취득하기 위한 조종교육과 드론 조립 및 비행 등 드론 운용의 한 면에 대해서만 기술된 단면적인 참고서적이라는 것이었다.



이러한 아쉬움과 함께 대학 강의를 진행하면서 드론에 대한 일반적인 이론서가 필요하다는 것을 절실히 느끼게 되었고 조종자 자격증 취득을 위한 교재를 집필한 경험, 대학강단에서 드론 강의를 진행한 경험, 특히, 국내를 대표하는 산업용 드론회사에서 근무하면서 다양한 드론을 제작하고 현장에서 많은 시행착오를 겪으면서 운용한 경험을 바탕으로 드론을 공부하는 학생들 뿐만 아니라 드론에 처음으로 관심을 갖는 남녀노소 누구라도 드론에 대해서 쉽게 접하고 드론의 미래를 그려볼 수 있는 ’드론학 개론‘서를 집필하게 되었고 독자들의 의견을 반영, 내용을 심층 보완하여 4판을 새롭게 출간하게 되었다.



본 책자는 4개로 구분하여 첫 번째 단원인 드론 입문 단원에서는 드론의 역사부터 드론의 분류, 드론시장의 전망과 드론에 적용되는 항공역학에 대해서 기술하여 누구나 쉽게 전반적으로 드론을 이해할 수 있도록 하였다.



두 번째 드론 시스템 단원에서는 드론시스템 구성과 구동원리, 드론에 적용되는 통신, 드론에 탑재되는 다양한 센서, 소프트웨어 프로그램, 드론을 하늘에 뜨게하는 구동부의 역할과, 드론의 비행원리와 조종의 기본원리에 대해서 기술하고, 드론을 처음 접하는 학생이나 일반인들이 많이 어려워하는 드론 조립의 기본절차와 방법, 세팅요령에 대해서 대표적인 DIY기체인 DJI FC 드론과 Pixhawk FC 드론의 조립 및 세팅을 단계별로 비교하면서 이해할 수 있도록 기술하였고, 4차 산업 교육의 핵심인 드론 제어 코딩과 최근 뜨겁게 달아오르고 있는 메타버스(Metaverse)가 드론산업과 드론교육분야에 어떻게 시작되고 있는지에 대해서도 담으려고 노력하였다.



세 번째 드론관련 법규 및 항공기상 단원에서는 드론을 조종하고 연구하는데 반드시 알아야 할 항공안전법, 드론법에 대해 기술하였고 드론 비행에 영향을 미치는 7대 기상요인에 대해서 핵심내용을 기술하였다.



네 번째 드론의 미래 파트에서는 드론산업이 발전에 따라 같이 발생하고 있는 드론 안전문화와 드론으로 인한 윤리적 문제, 이에 따른 법적인 검토 및 논의 사항, 드론 산업 발전으로 대두되고 있는 드론 방호의 문제에 대해서도 기술하였고, 드론의 미래 핵심기술과 우리나라를 포함한 세계주요국가의 주요 기업들이 추진하였고 추진중인 현재와 미래 군사용·민수용 무인기의 개발에 대한 최근 현황에 대해서도 조사하여 기술하였다.



마지막 부록에서는 독자들의 이해를 돕고자 드론 학습시에 자주 등장하는 드론관련 용어를 요약해 놓았다.



본 서적은 드론의 전 분야에 대해서 상세하게 기술한 전문서적은 아니다. 드론에 대해서 공부하고자 하는 학생들과 일반인에게 드론에 대한 전반적인 지식과 미래 드론시장에 대한 시각과 방향에 대해서 도움을 주고자 하는 목표로 집필된 드론 입문서 성격의 책이다. 드론의 각 분야에 대한 상세한 전문지식을 공부하기 위해서는 별도의 구체화된 전문서적의 도움을 받을 것을 권장한다.

이 책이 나오기까지 ‘무인멀티콥터 드론 조종자 교과서’에 이어서 출판을 허락해주신 복두출판사 송광헌 대표이사님과 정성을 다해서 편집해주신 한승희 상무님께 감사를 드린다. 또한 대한민국 드론산업을 태동시키고 발전시키기 위해서 다양한 교육 및 산업현장에서 고군분투하고 계신 모든 선배·동료·후배 여러분께 존경과 감사를 표하고 싶다.



이 책이 독자들의 드론에 대한 관심과 시작에 조금이라도 도움이 되기를 간절히 바라며 4차 산업을 이끌어 갈 대한민국의 젊은이들과 함께 드론산업의 발전을 위해 더욱 노력할 것을 다시 한 번 다짐해 본다.



저자 일동

제1부 드론 입문
Chapter 01. 드론의 역사
1. 무인체계와 드론
2. 무인항공기 용어의 시대적 변화
3. 항공기 분류
4. 항공기 개발 역사
5. 헬리콥터 개발 역사
6. 드론 개발 역사

Chapter 02. 드론의 분류
1. 무인기 형태에 따른 분류
2. 무인기 운용목적에 따른 분류
3. 무인기 이･착륙 방식에 따른 분류
4. 무인기 성능에 따른 분류

Chapter 03. 드론 시장전망
1. 드론의 발전
2. 드론 시장전망
3. 드론 활용분야

Chapter 04. 드론과 항공역학
1. 드론에 작용하는 힘
2. 드론과 항공역학이론
3. 에어포일 이론
4. 드론 비행의 안정성과 조종성
5. 헬리콥터 비행원리를 통한 드론 비행원리

제2부 드론 시스템
Chapter 05. 드론 시스템 구성과 원리
1. 드론 시스템 구성요소
2. 드론의 구성과 구동원리

Chapter 06. 드론 통신
1. 개요
2. 드론과 위성항법시스템(GNSS)
3. 드론통신 주파수
4. 세계 시장의 드론통신 지상제어 주파수 대역
5. 드론 주파수 대역 확대
6. 드론 통신의 종류

Chapter 07. 드론 센서
1. MEMS(Micro Electro Mechanical System)
2. 센서 융합(Sensor fusion)
3. 가속도 센서(Accelerometer sensor)
4. 자이로 센서(Gyro sensor)
5. 지자계 센서(Magnetometer sensor)
6. IMU, AHRS, INS
7. 고도 센서(Altitude sensor)
8. 기타 센서
9. 비행제어기(FC, Flight Controller)

Chapter 08. 드론 소프트웨어(Drone SW)
1. 개요
2. 드론 펌웨어(Drone Firmware)
3. 펌웨어(Firmware) 업로드하기
4. 드론 애플리케이션(Drone Application)
5. 드론 임베디드 소프트웨어(Drone Embedded SW)
6. 드론과 RTOS(Real Time Operating System)
7. 드론과 메타버스(Metaverse)
8. 드론과 코딩(Coding)

Chapter 09. 드론 구동부
1. 개요
2. 전자변속기(ESC, Electronic Speed Controller)
3. 모터(Motor)
4. 프로펠러(Propeller)
5. 배터리(Battery)

Chapter 10. 드론 비행원리와 드론 비행
1. 무인멀티콥터 구조와 특성
2. 드론 조종기 조작요령
3. 드론 비행 전 준비사항
4. 드론 비행절차
5. 드론 비행간 비정상 상황발생시 조치요령
6. 드론 비행 후 조치사항

Chapter 11. 드론 조립
1. 개요
2. 드론 조립절차(조립기체 : F450)
3. FC 세팅


제3부 드론 관련법규 및 항공기상
Chapter 12. 드론 관련법규
1. ICAO(국제민간항공기구)와 시카고협약
2. 대한민국 항공관련법규의 제정과 발전
3. 초경량비행장치와 드론의 관계
4. 초경량비행장치 신고 및 관리
5. 초경량비행장치 안전성인증
6. 드론 조종자 증명
7. 전문교육기관 지정
8. 드론 비행승인
9. 공역
10. 드론 조종자 준수사항
11. 초경량비행장치 사고･보험
12. 항공안전법 위반시 처벌기준
13. 항공사업법
14. 드론활용의 촉진 및 기반조성에 관한 법률(드론법)

Chapter 13. 드론과 항공기상
1. 태양계･대기･물의 순환
2. 기온(Temperature)
3. 습도(Humidity)
4. 대기압(Atmospheric Pressure)
5. 바람(Wind)
6. 구름(Cloud)
7. 강수(Precipitation)
8. 안개(Fog)
9. 기타 기상조건


제4부 드론의 미래
Chapter 14. 드론 안전문화와 드론 윤리
1. 드론 안전문화
2. 드론 윤리
3. 드론 관련법규에 관한 논의

Chapter 15. 드론방호
1. 드론방호 개념
2. 드론방호 사고사례
3. 드론방호시스템과 방호장비

Chapter 16. 드론 기술개발
1. 미래 드론 핵심기술
2. 주요 국가의 드론 기술개발

부록
드론 관련 용어
참고자료