녹조 억제용 태양 추적형 드론 차광 시스템 설계 개념서 - 스타트업용

0. 서론

이건 대강 한시간정도만에 나온 아이디어이지. 사실은 완전 뻘 아이디어 생각하다가 서브로 나온 아이디어인데... 원래 뻘 아이디어도 한번 써볼께. 그건 뭐냐면, 열섬 현상 해결을 위한 자동 드론을 이용한 대기순환 시스템. 이건 근데 내가봐도 실패일거같아.

실현가능성? 나도몰랑. 드론은 내 전문분야가 아니라서. 근데 이론상으론 충분히 가능하다고 생각해.

그리고 이 아이디어의 가장 큰 강점은, 정부지원 타기가 짱 좋다는거지!

실현가능성은 둘째치고, 정부에서 좋아할만한 드론, AI, 환경문제까지 한큐에 제안할 수 있다는거!

내가 정부지원 스타트업에 대해서 반쯤 회의적인 이유이기도 해.

1. 개요

본 설계는 호수 및 저수지의 녹조 발생을 억제하기 위해 개발된 태양 추적형 드론 차광 시스템이다. 드론 4대가 1세트를 이루어 얕고 넓은 차광망을 공중에 펼쳐 호수 표면의 광량을 감소시키고, 빛을 필요로 하는 녹조류의 광합성을 억제하는 방식이다. 본 시스템은 고정식 차광 방식과 달리, 태양의 궤적에 맞춰 실시간으로 이동하고 각도를 조절함으로써 최소한의 장치로 최대의 차광 효과를 발휘한다.

2. 설계 목적

- 호수의 전체 면적을 덮지 않고도 직사광선 집중구역을 공략하여 녹조 억제.
- 필요할 때만 운용(맑은 낮 시간대)하여 에너지 및 관리 비용 절감.
- 드론의 고도와 망 각도를 조절해 시간대별 최적 차광 면적 확보.

3. 시스템 구성 요소

3.1 태양광 발전소(취소)

- 기능: 드론에 유선 케이블로 전력 공급.
- 설계:
  - 태양광 패널과 대용량 배터리 탑재.
  - 드론 이착륙 및 점검용 플랫폼 포함.
  - 케이블 자동 감김/풀림 장치 내장(드론 고도 및 이동 지원).
- 계획 취소. 그냥 유선 케이블로 하는게 나을거같아.

3.2 드론(4대 1세트)

- 전력 공급: 발전소에서 케이블 급전 방식(엔트리플러그 형태).
- 비상 배터리: 유선 전력 상실 시 근처 발전소로 귀환 가능.
- 고도 및 위치 조절:
  - 태양 각도에 따라 앞뒤 드론의 고도를 달리해 차광망 각도 조정.
  - GPS 및 태양 위치 추적 알고리즘 기반 자동 이동.

3.3 차광망(구멍형)

- 특징:
  - 고강도 초경량 합성섬유 소재(나일론/케블라 혼합).
  - 구멍 비율 50~70%로 빛 일부 투과 및 바람 통과 가능.
  - 바람에 의한 풍하중 최소화.
- 역할: 수면의 광량을 감소시켜 녹조 광합성 억제.

4. 작동 원리 및 운용 전략

4.1 태양 추적 이동

- 드론 세트가 태양 위치에 따라 하루 동안 호수 위를 이동하며 직사광선 집중구역만 공략.
- 아침/저녁: 태양 고도 낮음 → 앞쪽 드론 고도 높임, 망 기울여 그림자 최대화.
- 정오: 태양 고도 높음 → 드론 고도 동일, 망 수평 유지하여 짙은 차광.

4.2 운용 모드

- 맑은 낮 시간대: 드론 띄워 차광 작동.
- 구름 낀 날/밤: 드론 착륙 후 대기 모드 전환.

4.3 효과

- 수면 광량 감소로 녹조 성장 억제.
- 수온 상승 완화 및 수온층화 방지.

5. 시스템 장점

- 고정식 차광망 대비 효율성 극대화: 태양 추적 이동으로 최소 장치로 최대 효과.
- 관리 비용 절감: 필요할 때만 운용, 비상시 자동 착륙.
- 설치 유연성: 호수 전체 덮지 않고 직사광선 집중구역만 공략 가능.
- 생태계 영향 최소화: 차광망의 광량 감소율을 조절 가능.

6. 고려사항

- 케이블 설계: 꼬임 방지, 장력 유지 및 내구성 강화 필요.
- 비상 상황 대응: 케이블 단선 시 차광망 자동 수거 및 드론 귀환.
- 생태계 평가: 광량 감소가 수생식물·어류에 미치는 영향 사전 검토 필요.

7. 적용 가능 지역 및 확장성

- 중·소규모 호수 및 저수지.
- 대규모 호수의 경우 세트 다중 배치 및 태양 추적 알고리즘 연동으로 확장 가능.

8. 총평
- 현재 기술로도 충분히 가능하다고 생각함. 드론 무게를 낮추고, 추력을 최대한 얻기 위해서, 배터리는 긴급배터리. 태양열 패널 제거해서 가로세로 10제곱미터 정도의 차광망은 충분히 들어올릴 수 있을거 같거든.

- 그런데... 그냥 열기구에 차광망 달면 되는거 아니야? 한다면... 그걸로는 정부지원 스타트업 프로젝트에 뽑히질 않는다!