2020학부생 연구프로그램 지원사업 보고서

소개글

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목차

1. 연구수행계획서
가. 연구의 필요성과 목적
나. 연구목표 및 독창성
다. 선행연구 혹은 관련연구
라. 연구내용 및 방법
마. 기대효과 및 활용
바. 참고문헌

2. 연구추진일정표

3. 연구비집행계획

본문내용

1. 연구수행계획서
연구과제명
국문
해양 환경 탐사를 위한 생체모방형 가오리 로봇의 개발
영문
Development of Biomimetic Stingray Robot for Exploring The Marine Environment

가. 연구의 필요성과 목적
■ 수중로봇 분야의 발달
• 수중 로봇 분야는 현재 미국과 일본이 선도중임.
• 수중 로봇은 해양 생물 탐사, 해양 자원 개발 등 해양산업에 상당히 중요한 부분으로 시 장 규모가 증가하는 추세임.

Fig. 1 한국해양수산개발원 수중 로봇 시장규모 전망. [1]

• Fig 1 그래프처럼 수중로봇 시장은 기하급수적인 발전을 하고 있으며, 그 시장규모는 더 증가할 것으로 예상됨.
• 우리나라도 수중건설로봇 사업의 발달을 도모하고 있어 시장성이 중요하다는 것을 알 수 있음.
• 우리나라는 3면이 바다이기 때문에 해양 자원, 생태계 탐사가의 중요성이 더 큼.

■ 가오리형 생체모방 해양 탐사 로봇의 필요성
• 주변 해양 생물들에게 위화감과 위협성이 적어야 자연스러운 조사가 가능함.
• 프로펠러 사용시 큰 소음과 인공적인 조류의 발생으로 생태계에 영향을 줌.
• 생물에게 영감을 얻어 이를 모방한 생체 모방 해양 탐사 로봇을 제작하려 함.
• 기존 물고기 형태의 해양 탐사로봇은 구조적으로 작은 지느러미로 구동 효율이 낮음.
• 기존 물고기 형태의 해양 탐사로봇은 수직 형태로 인해 낮은 수면이나, 지면 근처에서 구동 힘듬.
• 가오리형은 물고기 형보다 넓은 가슴지느러미로 구동 효율이 높음.
• 가오리형의 납작한 형상이기 때문에 낮은 수면이나 지면 근처 구동 가능함.

나. 연구목표 및 독창성
■ 연구목표
• 본 학부 연구진은 일반적인 진동형 가오리의 동작을 모방하여 생태계 조사를 위한 생체 모방형 가오리 로봇 연구를 진행하려 함.
• 지느러미의 상하운동에서 발생하는 추력을 이용하여 수면 아래에서 작동함.
• 제작 사이즈는 기존 진동형 가오리의 사이즈를 참고하여 비율에 맞게 제작함.

참고 자료

한국해양수산개발원 – 해양수산 신산업 동향 및 전망
김현식, 강형주, 함연재, 박승수 “수중형 자율운항 해양로봇키트 개발”2011년도 추계 학술대회 우수논문. pp.312~318. 2012
송석원, 김종효, 오지엽, 장홍석, 박종규. “수평형 지느러미 구조의 유영기법을 통한 생체 모방형 가오리 로봇”. 한국기계가공학회 춘추계학술대회 논문집, 115-115, 2013
L.J. Rosenberger, "Pectoral fin locomotion in batoidfishes: Undulation versus oscillation", Journal of Experimental Biology, vol. 204, pp. 379-394, 2001.
Y. Zhong, D. Zhang, C. Zhou, C. W. Chong, T. Hu, L. Shen, and K. H. Low, "Better Endurance and Load Capacity: An underwater Vehicle Inspired by Manta Ray," presented at the Fourth International Symposium on Aero Aqua Bio-Mechanisms, ISABMEC, Shanghai, China, 2009.
권동현, 이종수. “추진력 생성을 위한 가오리 날개 짓의 유체-구조연성 수치해석” 대한기계학회논문집 A권, 제34권 제1호, p. 1575~1580, 2010.
< SHAPE EFFECTS ON DRAG K. Gemba Department of Aerospace Engineering, California State University, Long Beach, California 90840 (Dated: May 17, 2007) >
Olivier Cleynen - The tail of an Airbus A380, showing the elevators at the rear of the horizontal stabilizer