저고도 비행체(UAM/eVTOL) 풍동 시험 시스템 | PXIe-5510 기반 미세 신호 + 회전수 동기 측정 솔루션

응용 배경

저고도 경제(Low-altitude Economy) 가 활발히 발전하는 오늘날, 멀티콥터 드론, 저고도 물류 비행체 등 장비의 비행 성능이 큰 주목을 받고 있습니다.

공력 특성(Aerodynamic Characteristics)과 동력 시스템 매칭성은 핵심 지표이며, 이에 대한 정밀한 검증은 산업 R&D의 핵심 단계가 되었습니다.

본 사례는 한 저고도 비행체 모델의 풍동 시험(Wind Tunnel Test) 데이터 수집에 초점을 둡니다. 시험 과정에서 두 가지 핵심 데이터를 동기 수집해야 합니다.

신호 유형측정 내용

천칭(Balance) 측력 신호	다양한 작동 조건에서 비행체가 받는 공기력 — 양력(Lift), 항력(Drag), 피칭 모멘트(Pitching Moment) 등
동력 시스템 회전수(RPM) 신호	동력 출력 상태 — 추진력/공력 부하 결합 관계 분석의 핵심 근거

이를 통해 비행체의 공력 특성과 동력 시스템 매칭성 검증 작업을 수행합니다. 이는 UAM(Urban Air Mobility), eVTOL(전기 수직이착륙기) 개발의 핵심 단계입니다.

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도전 과제

본 풍동 시험 데이터 수집은 다음과 같은 다중 도전에 직면했습니다.

1. 미세 신호 측정

• 천칭은 브리지(Bridge) 센서 사용 → mV급 미세 아날로그 신호 출력
• 측정 장비에 미세 신호 고정밀 측정 능력 요구
• 신호 왜곡 없이 정밀 캡처 보장 필수

2. 강한 노이즈 환경

풍동 시험 환경은 복잡하고 변동이 큽니다:

• 풍동 팬에서 발생하는 전자기 간섭(EMI)
• 상용 주파수(60Hz) 간섭
• 시험 과정의 기계 진동 영향

이러한 간섭은 신호 무결성과 정확성을 심각하게 훼손합니다.

3. 동기 수집 정확성

• 천칭 측력 신호와 회전수 신호의 시계열 정합성(Time Alignment) 이 "공력 부하 ↔ 동력 출력" 상관 분석 정확성을 직접 결정
• 두 신호의 동기 수집 실패 시 분석 의미 상실

4. 시스템 확장성

• 향후 시험 요구 지속 업그레이드 예상
• 더 많은 채널, 다양한 유형 신호 수집을 위한 확장성 필수

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솔루션

JYTEK은 PXIe 기반 일체형 데이터 수집 솔루션을 제공했습니다.

시스템 구성

[저고도 비행체 모델 (풍동 내)]
   ├── [천칭 브리지 센서] (mV급) ─┐
   │                              │
   │  공기력: 양력, 항력, 모멘트 ─┤
   │                              ├─→ [PXIe-5510 다기능 DAQ]
   └── [동력 시스템 회전수 센서] ─┘   ├── AI 16채널 차동
                                       │   (100mV 최소 레인지, 110μV 정밀도)
                                       └── 카운터 4채널 (RPM 측정)
                                              ↓
              [PXIe-2519G2 9슬롯 섀시]
                                              ↓
              [PXIe-3125a 컨트롤러] (Intel Core i5-11500HE)
                                              ↓
              [FirmDrive® 드라이버 (동기 보장)]
                                              ↓
              [SeeSharp 대화형 필터 + 분석]
                                              ↓
              [공력-동력 상관 분석 → 비행체 R&D]

 

핵심 특장점

1. 미세 신호 고정밀 측정 PXIe-5510은:

• 16채널 차동 입력
• 최소 측정 레인지 100 mV
• 해당 레인지에서 절대 정확도 110 μV
• 천칭 mV급 신호 측정에 완벽 적합

2. 회전수(RPM) 측정

• 4채널 카운터 입력 지원
• 카운팅 방식 또는 주기 방식으로 회전수 측정
• 고/저 회전수 시나리오 모두 대응

3. 신호 동기 수집 FirmDrive® 드라이버로 천칭 측력 신호와 회전수 신호 수집 작업 간 정밀 동기 보장 → 시계열 일관성 확보

4. 대화형 필터 설계 SeeSharp® 플랫폼의 대화형 구성(Interactive Configuration) 필터 컴포넌트 제공:

• 시험 환경과 신호 특성에 맞춰 사용자 정의 필터 설계
• 분석 소프트웨어에 즉시 통합
• EMI, 60Hz 간섭, 진동 영향 효과적 차단

5. 확장성 아키텍처 PXIe-2519G2 9슬롯 + PXIe-3125a 고성능 컨트롤러 → 미래 채널 확장과 기능 업그레이드 충분히 대응.

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사용 제품

하드웨어

PXIe-2519G2 — 9슬롯 PXIe Gen2 섀시

• 고데이터 전송 대역폭
• 향후 확장 공간 확보

PXIe-3125a — PXI Express 컨트롤러

• 11세대 Intel® Core™ i5-11500HE 프로세서
• 고성능 데이터 처리

PXIe-5510 — 다기능 데이터 수집 모듈

• 정확도: 140 ppm
• 분해능: 18비트
• 채널: 32채널, 2 MS/s
• AI 16채널 차동 + 카운터 4채널
• 최소 100mV 레인지 → 110μV 정밀도

소프트웨어

SeeSharp® — C# 기반 오픈소스 측정 제어 플랫폼

• 별도 라이선스 비용 없음
• 대화형 필터 설계 컴포넌트 내장
• FirmDrive® 동기 드라이버

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적용 가능 분야

본 솔루션은 다음과 같은 미래 모빌리티·항공 시험에 활용됩니다.

• UAM/eVTOL 풍동 시험
• 멀티콥터 드론 공력 검증
• 저고도 물류 비행체 성능 시험
• 항공기 모델 풍동 시험
• 로터/프로펠러 성능 측정
• 풍력 발전기 모델 시험
• 자동차 공력 시험 (윈드 터널)
• 천칭 브리지 센서 미세 신호 측정
• 모터/엔진 회전수 + 토크 동기 측정

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왜 JYTEK 인가?

1. SeeSharp® 측정 제어 플랫폼
C# 기반 강력하고 사용하기 쉬운 개발 환경

2. 검증된 제품 신뢰성
장기간 시장 검증을 거친 안정적인 성능

3. POC(Proof of Concept) 서비스
도입 전 무상 검증으로 사양 적합성 사전 확인

4. 고정밀도
까다로운 풍동 시험 요구 충족

5. 비용 효율성
해외 주요 브랜드 대비 우수한 성능 + 합리적 가격으로 R&D 예산 부담 경감

6. 빠른 납기
프로젝트 일정 보장

7. 한국 직접 기술지원
제이와이텍코리아 엔지니어가 현장 대응 + 빠른 응답

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결과

본 저고도 비행체 풍동 시험에서, JYTEK은 다음을 달성했습니다.

• ✅ 미세 신호 측정 (mV급 천칭 신호 정밀 캡처)
• ✅ 강력한 안티-인터퍼런스 (EMI, 60Hz, 진동 차단)
• ✅ 천칭 + 회전수 동기 수집
• ✅ 시스템 확장성 확보
• ✅ "공력 부하 - 동력 출력" 상관 분석 데이터 기반 제공

본 사례는 JYTEK이 UAM/eVTOL 비행체 R&D 가속화에 기여한다는 것을 보여줍니다.