상용화 드론을 이용한 송전선로 점검방안 및 현장시험 = Patrol Monitoring Plan for Transmission Towers with a Commercial Drone and its Field Tests

국문 초록 (Abstract)

과거 송전선로를 점검하기 위하여 선로를 주행하는 로봇시스템을 이용하여 점검방법이 있었으나 선로를 주행하기 위한 구동장치와 장애물을 회피하기 위한 복잡한 메커니즘 등으로 시스템 자체가 무거워 선로에 설치하기가 어렵고 선로의 장애물을 완벽하게 회피하여 주행하지 못하는 단점이 있었다. 그래서 공중에서 비행하며 점검하는 비행로봇 형태가 개발됐고 최근 회전익 멀티콥터 형태 드론의 비행안정도가 높아짐에 따라 전력산업에도 전력설비 점검에 이용되기 시작했다. 배전설비를 수동조종으로 비행하는 드론을 이용하여 점검해 왔다. 그러나 송전선로나 철탑의 경우, 설비 규모가 크고 경간 거리가 멀어 비행 중인 드론의 위치와 송전선로간의 거리를 가늠하기 어렵기 때문에 드론을 수동으로 시계비행하며 송전선로를 점검하기에는 선로와의 충돌위험에서 자유롭기 어렵다. 또한, 수동조종으로 선정된 웨이포인트(Way-point)에 의존한 자동비행점검도 송전선로에 형성되는 자기장에 의해 드론의 전자식 나침판이 오작동하여 비행방향의 오류를 초래하므로 송전선로와의 충돌 가능성이 여전히 상존한다. 그러므로 본 논문에서는 송전선로의 자기장을 영향에 대한 드론점검 작업환경을 조사하고 이를 근거로 자기장 영향권 밖에서 비행경로를 생성하여 고배율카메라와 열화상 카메라가 탑재된 상용화 드론을 이용하여 자동비행하면서 송전선로를 점검할 수 있는 체계를 소개한다. 또한, 이 점검체계를 이용하여 충남지역의 154 kV, 345 kV, 765 kV 등 전압별 실 선로에 대하여 적용한 현장시험결과를 소개하고자 한다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Various types of robots running on power transmission lines have been developed for the purpose of line patrol monitoring. They usually have complex mechanism to run and avoid obstacles on the power line, but nevertheless did not show satisfactory performance for going over the obstacles. Moreover, they were so heavy that they could not be easily installed on the lines. To compensate these problems, flying robots have been developed and recently, multi-copter drones with flight stability have been used in the electric power industry. The drones could be remotely controlled by human operators to monitor power distribution lines. In the case of transmission line patrol, however, transmission towers are huge and their spans are very long, and thus, it is very difficult for the pilot to control the patrol drones with the naked eye from a long distance away. This means that the risk of a drone crash onto electric power facilities always resides. In addition, there exists another danger of electromagnetic interference with the drones on autopilot waypoint tracking under ultra-high voltage environments. This paper presents a patrol monitoring plan of autopilot drones for power transmission lines and its field tests. First, the magnetic field effect on an autopilot patrol drone is investigated. Then, how to build the flight path to avoid the magnetic interference is proposed and our autopilot drone system is introduced. Finally, the effectiveness of the proposed patrol plan is confirmed through its field test results in the 154 kV, 345 kV and 765 kV transmission lines in Chungcheongnam-do.