본 연구에서는 MSC/NASTRAN을 이용하여 플러터, 돌풍응답 등의 공탄성 현상에 대한 해석 및 제어에 필요한 일반화된 비정상 공기력 행렬들을 계산하고, 이를 외부 프로그램에서 활용하기 위해 MSC/NASTRAN의 DMAP ALTER를 이용하여 외부 파일로 추출하는 방법을 제시하였다. 또한, 공탄성 해석 및 제어를 위한 지배방정식 구성을 위해 추출된 일반화된 비정상 공기력 행렬들을 최소상태 근사법을 사용하여 근사화하는 방법을 제시하였으며, 이를 단순화된 항공기 날개 구조물 모델에 적용하여 검증하였다.

본 논문에서는 무인비행선 비행제어시스템의 HILS(Hardware-In-the-Loop-Simulation) 시스템 개발 결과를 소개한다. HILS 시스템은 비행선 제어를 위해 설계된 비행제어컴퓨터의 지상시험을 위해 개발되었다. HILS 시스템을 구성하기 위해 각각 별도의 컴퓨터에서 작동하는 통신장비 모사 시스템, 탑재장치 모사 시스템, 비행선 운동 모사 시스템, 그리고 운동 가시화 시스템을 개발하였고, 이와 함께 3축 운동 시험대와 관성항법장치(Inertial Navigation Unit)도 포함하였다. 개발된 HILS 시스템을 이용한 단계적인 시험을 통해 비행 제어컴퓨터의 기능과 성능을 검증하였다.

50m 무인 비행선 비아50의 주 구조물인 꼬리날개, 곤돌라, 추력모터마운트(EMS) 등은 탄소 및 유리 섬유 복합재를 이용하여 설계/제작되었다. 사용된 재료 시편 강도 시험을 수행하여 설계 물성치를 확정하였다. 각각의 구조물들에 대하여 정하중 시험을 수행하여 구조 건전성을 입증하였다. 각 단품별로 정하중 시험을 수행하였으며, 보다 정확한 시험을 위하여 조립상태를 고려한 경계조건을 모사하였다. 100% DLL에서 영구변형이 발생하지 않음을 보였고, 150% DLL에서 파손이 발생하지 않음을 입증하였다.

본 연구에서는 액체로켓에 쓰이는 터보펌프 부분흡입현 터빈의 1차원 공력계산 및 구조설계에 대해 고찰하였다. 터빈은 노즐, 로터, 후방유도익등으로 나누어 각각에 대해 공력 특성을 계산식으로부터 유도하였고 CFD 계산을 통해 그 타당성을 입증하였다. 속도삼각형과 같은 1차원 설계 변수들은 평균선 방정식을 이용하여 수행되었고 2-D, 3-D CFD 계산을 통해 보정되었다. 블레이드 익형은 CFD 최적화기법을 통해 결정되었다. 향후, 열응력계산, 구조응력계산을 통한 열적/구조적 거동에 대해 연구가 필요하다.

본 논문은 시간적분 자유후류 해석방법을 통해 팬-덕트의 공력해석을 수행하였으며 음향상사법 및 경계요소법을 이용하여 덕트에 의한 음향 산란 해석을 하였다. 또한 팬-덕트 내의 블레이드 장착 위치를 변화시키고 이에 대한 공력 및 자유음장해석을 수행한 결과 저소음화의 가능성을 보였다.

본 연구는 램제트 엔진 성능시험기의 설계기술 습득을 위하여 진행된 연구의 일부분으로 자유제트 형식 시험기의 설계기술을 연구한 결과를 정리한 것이다. 연구의 대상은 램제트 엔진 성능시험기의 범용 설비인 오염공기 방식 가열기(Vitiated Air Heater), 시험부, 디퓨저, 이젝터 등으로 설계기법 및 설치기법들을 중점으로 연구하였다. 램제트 엔진 성능시험기 시험부는 기본 성능시험기의 작동 영역(마하2~5, 고도0~25km)을 토대로 10개의 작동점으로 재구성하여 각 작동점에서의 마하수, 고도에 따른 시험장치의 초음속 노즐, 디퓨저, 이젝터 등 주요 구성요소들의 물성치(온도, 압력 등)를 계산하였으며, 성능시험기의 구동 방법 등에 대한 내용을 기술하였다.

본 논문에서는 전남 고흥의 외나로도에서 국내 최소의 소형 발사체(KSLV-1)에 의하여 발사될 과학기술위성 2호의 임무 수행을 위한 운영 개념을 설명하였다. 과학기술위성 2호의 주요임무는 주 탑재체인 진공자외선 카메라를 통하여 태양의 Lyman-alpha 이미지 촬영, 부 탑재체인 레이저 반사경을 이용하여 위성의 정확한 위치 측정에 있다. 또한 위성본체의 신기술 검증도 수행하게 된다.

우주 환경은 두꺼운 대기층에 의해 보호되는 지표 환경에서는 경험할 수 없는 여러 가지 위험 요소가 있다. 근 지구 궤도에서는 플라스마 대기 및 원자 산소 등에 의해 부식이 발생할 수 있으며, 강한 자외선과 입자 복사 등에 의해 위성을 구성하고 있는 재료나 전자 부품 등이 손상을 입을 수 있다. 따라서 위성의 설계 시에는 운용궤도에서 예상되는 환경요인을 적절히 예측하여 이에 대응하는 설계가 이루어지도록 해야 한다.

우주비행체의 추진시스템은 주차 궤도에서 임무 궤도도의 진입을 위해 필요한 임펄스 및 궤도에서의 3축 자세제어에 요구되는 적절한 임펄스를 제공하는 역할을 수행한다. 다목적실용위성 2호의 추진시스템은 용접으로 조립된 단일추진제 하이드라진 시스템으로 추력기, 추진제 탱크, 압력변환기, 추진제 필터, 격리밸브 및 충전/배출 밸브 등의 주요부품들로 구성되며, 그 외 각 부품들을 연결해주는 추진제 배관과 열제어 부품들이 추가된다. 이 논문에서는 설계에서부터 조립/시험에 걸친 액체 추진시스템의 개발과정을 서술하였다.

우주환경은 고진공 환경과 태양 복사열에 의한 고온 환경 및 극저온이 반복되는 가혹한 환경으로 특징지어 진다. 위성체는 지상에서 발사되어 우주궤도에 진입한 순간부터 가혹한 우주환경에 노출되어 위성체의 주요부품에 기능장애가 발생하여 결국 임무의 실패로 이어지기도 한다. 따라서 위성체는 지상에서 우주환경시험을 거쳐 기능 및 작동상태를 점검해야 한다. 한국항공우주연구원에서는 ∮3.6m×L3m 규모의 열진공챔버라 불리는 우주환경 모사장비를 보유ㆍ운용 중이나, 정지궤도 위성과 같은 대형 위성체의 시험을 위해 2005년 완공을 목표로 ∮8m×L10m급의 대형열진공챔버를 국산화 제작하고 있다. 통상 열진공챔버는 크게 진공계와 열제어계로 구분되어 질 수 있는데, 특히 열제어계에서 극저온 모사장치는 LN2를 쉬라우드 내부에 순환시킴으로서 -196℃의 극저온을 모사하는 시스템을 말한다. 본 논문에서는 국산화 대형열진공챔버의 열제어계에 적용할 극저온 모사장치의 개발 방안에 대하여 연구하였다.

일반적으로 위성에 장착된 GPS 수신기는 GPS 위성으로부터 항법 신호를 받아서 위성의 위치, 시간 및 속도 정보를 제공하는 것을 주요 목적으로 하고 있다. 이러한 정보를 근거로 위성의 현재 위치정보 및 임무 수행을 위한 정보를 유도하게 된다. 2005년 발사예정인 아리랑 위성2호는 GPS 수신기에서 나오는 IPPS 신호를 위성체 각 프로세서의 기준시간으로 사용되며 DPLL, FEP회로 및 운용소프트웨어(FSW)에 의하여 동작된다. 본 논문에서는 아리랑 위성2호(KOMPSAT-2,이하 K2)의 시간동기구조에 대한 구조 및 설계에 대한 뿐 아니라 정밀도 분석 및 시험결과등 전 과정에 대한 내용을 기술하였다.

최근 중ㆍ대형 산업품에 대한 비접촉식 3차원 정밀 측정 장비가 개발되고 있다. 이러한 장비 중 하나인 데오드라이트 측정 시스템이 항공우주산업에 널리 활용되고 있다. 본 논문에서는 데오드라이트 시스템을 이용하여 근역장에서의 RF 프로브에 대한 위성체 탑재 안테나의 레인지 얼라인먼트 측정 방법을 기술하였다. Ku-band 및 Ka-band 안테나의 레인지 얼라인먼트 측정 및 조정을 측정 정확도 ±1 mm 및 ±$0.05^{circ}$도 이내에서 성공적으로 수행하였다.

사진측량법(Photogrammetry)는 서로 다른 촬영각을 가지는 다수의 2차원 이미지로부터 대상물의 정밀한 3차원 형상을 얻어내는 기법이다. 본 연구에서는 사진측량법을 활용하여 다목적 실용위성 2호 비행모델 하부 탑재체 플랫폼(Low Payload Platform)의 고해상도 카메라 접합면에 대한 편평도(Flatness) 측정 작업을 수행하였으며, 정밀하게 교정된 2개의 스케일바(Scale Bar)를 사용하여 절대적인 길이 값을 3차원 모델에 부과함과 동시에 측정정확도를 계산하여 내었다. 또한 측정된 편평도 결과는 고해상도 카메라 납품 업체에서 제시한 편평도 요구조건과 비교되었다.

본 논문은 일본의 정지궤도 위성개발에 대한 조사 보고서이다. 1950년대부터 일본정부의 의욕적인 우주개발 덕분에, 일본은 많은 어려움을 극복하면서 1970년 일본 최초의 위성인 오수미를 발사하여 세계에서 네 번째로 자국 발사체로 위성을 성공적으로 발사하는 국가가 되었다. 그 이후 지속적인 기술축적이 이루어져 우주개발 선진국으로서의 위치를 유지하고 있다. 일본은 2003년 말까지 18기의 과학위성, 7기의 기술시험위성, 5기의 기상위성, 및 수많은 통신방송위성 등을 포함하여 총 97기의 위성을 궤도에 진입시킴으로써, 세계에서 3번째로 많은 위성 보유국이 되었다. MELCO사가 2003년 6월 Optus C1위성을 호주의 Sing Tel Optus사에 성공적으로 납품함으로써, 일본은 국제 정지궤도위성 시장에서 경쟁할 능력을 갖추었다.

발사체나 재돌입 비행체는 대기 중을 높은 Mach 수로 비행함으로써 그 표면이 공력가열 현상에 의한 초고온 환경에 노출되게 된다. 이러한 공력가열로부터 발사체 자체나 탑재체를 보호하기 위해서는 물체 표면에 가해지는 열적 부하(Thermal Load)를 정확히 예측하고 필요한 곳에는 적절한 단열 처리를 해 주어야만 한다. 그러나 탑재체의 중량을 최대한 늘리기 위해서는 지나친 단열재의 추가를 막을 수 있도록 엄밀한 열 해석 및 시험이 수행 되어야 할 것이며, 최종적으로 공력가열 시험에 의해서 필요한 단열재의 양이 결정된다. 본 연구에서는 KSR(Korea Sounding Rocket) 시리즈의 개발을 위해 사용되어 왔던 공력가열 시험설비(ATSF, Aerodynamic Thermal Simulation Facility)를 KSLV 시리즈의 개발에 적합하도록 사양 향상(Upgrade) 시키기 위한 설계를 위해 고려해야할 사항이 무엇인지 살펴보았다. 먼저 설비의 필요성 및 그 한계에 대하여 고찰하였으며, KSLV 개발을 위해서는 어떤 기능을 갖추어야 할지를 고려하였다. 마지막으로 필요한 장비의 사양을 대략적으로 제안하였으며, 이는 앞으로 수행될 상세 설계 및 제작/설치의 밑바탕이 될 것이다.

본 논문은 KSR-III 개발경험을 토대로 모션테이블을 이용한 로켓 6자유도 실시간모의시험(HILS) 방안에 대해 다루고 있다. 모션테이블 HILS 시험을 통해, 3축 모션테이블의 동특성 지연에 따른 제어루프의 안정성을 판단하고 종합 HILS 시험을 위한 기초 자료를 제공하게 된다. 모션테이블 HILS 초기화 시험을 통해, 관성항법장치 초기정렬을 위한 초기자세 각 유지 알고리듬 시험, 발사시작 신호 모사를 통한 시각동기화 시험, 외부기록계를 이용한 실시간 조정시험 등을 수행하게 되고, 개루프 HILS 시험을 통해 정상 상태 비행 상황 및 슬로싱, 벤딩, TWD, 바람, 추력비정렬오차 등의 영향이 존재하는 비행 상황에 대한 모션테이블 운용 시험을 수행하게 되며, 최종적으로 모션테이블 자세각을 궤환루프의 입력으로 궤환시킨 폐루프 HILS를 통해 제어루프의 안정성 시험을 완료하게 된다.

본 논문에서는 여분의 관성센서 시스템의 고장 검출 및 분리를 위한 Modified SPRT 기법의 문제점을 분석하였고, Modified SPRT 기법의 문제점들을 해결한 Advanced SPRT 기법을 제안하였다. 관성센서 시스템을 대상으로 한 Modified SPRT 기법의 문제점은 패러티 벡터에 포함된 관성센서 오차 요인들과 패러티 벡터 요소들 간의 상관관계 영향에 의해 발생한다. 관성센서 오차 요인을 제거하기 위해 two-stage Kalman filter를 이용한 보상된 패러티 벡터를 제안하였고 패러티 요소들 간의 상관관계 영향을 줄이기 위해 제어된 패러티 벡터를 제안하였다. 그리고 제안된 두 패러티 벡터를 이용하여 Advanced SPRT 기법을 설계하였다. 여분의 관성센서 시스템을 대상으로 한 Advances SPRT 기법의 성능은 시뮬레이션을 통해 확인하였다.

수동제어기구로서 사용되는 배플의 축방향 길이의 최적화 및 한계를 평가하기 위하여, 축방향 길이를 작동인자로 하여 연소 안정성 여분을 평가하였다. 외부 교란 발생 장치로서 2번의 기폭이 가능한 펄스건을 사용하였다. 외부 교란에 대한 연소실에서의 응답 특성을, 감쇠 시간과 진폭비와 같은 인자를 도입하여 정량화하였다. 설계점과 탈설계점에서 시험을 수행하였으며, 분사기의 충돌점으로 생각할 수 있는 화염 영역을 감싸지 못하는 경우에는 배플의 충분한 감쇠 능력을 보장할 수 없음을 확인하였다. 따라서 연소 안정성의 여분의 경계는 50mm 정도의 배플인 것으로 판단되었다.

30톤급 지상시험용 연소기의 재생냉각 유로의 설계를 수행하였다. 사용된 1차원 설계 프로그램은 NAL에서 보고한 고압 연소시험과 모비스 ECC엔진의 물냉각 성능 데이터와 비교하여 열특성 예측 성능을 검증하였다. 본 설계 조건과 유사한 고압에서의 열유속 예측 성능을 확인하였고 물냉각 성능 역시 참고문헌에서 제시하는 것과 동일한 수준의 정확성을 가지는 것으로 검증되었다. 열차폐 코팅 효과를 생략할 경우, 내벽의 최고온도는 약 720 K이 될 것으로 예상되며 냉각유체와 접하는 금속부의 온도는 코킹온도 이하일 것으로 확인되었다. 열차폐 코팅이 적용되었을 경우, 냉각유체 Jet-A1의 예상되는 온도상승은 약 100 K이다.

본 연구에서는 액체로켓의 극저온 추진제 공급부에서 요구되는 추진제의 공급 온도를 맞추기 위한 헬륨 가스 분사 냉각에 대한 수류 실험을 수행하여, 헬륨가스 분사에 의한 온도 저감에 대한 실험적 연구를 통한 온도 저감 특성을 고찰하였다. 수류 실험에 사용된 극저온 액체는 액체 질소를 사용하였으며, 냉각을 위한 가스로는 헬륨가스를 사용하였다. 헬륨 분사에 의한 액체 질소 과냉각 현상을 확인할 수 있었으며, v/vL≒0.8min-¹ 조건에서 대략 4분 이내에 최대로 과냉각(subcooling)됨을 알 수 있었다.

우주센터의 발사관제시스템은 우주센터 내에서 이루어지는 발사체에 대한 각종 지상시험과 발사시험시 발사체, 발사대, 추진지상공급계 등 외부 시스템과의 인터페이스를 통한 데이터 모니터링 및 제어를 수행하게 되며 실시간 원격제어 시스템, 시뮬레이션 시스템, 데이터 서버, 외부 네트워크 등으로 이루어져 있다. 발사체 시뮬레이션 시스템 개발의 목적은 발사체를 모사하여 지상 발사관제시스템 구축시 성능시험 및 검증을 수행하는 것이다. 본 논문에서는 시뮬레이터 시스템의 개요, 주요 장비에 대한 개념설계 및 실시간 데이터 처리에 대한 시험평가를 다루었다.

항공우주연구원에서는 KSLV용 추진기관 종합시험설비를 구축, 운영함으로써 발사체 추진기관의 각 구성품의 조립성 및 시스템 적합성을 검증하고, 연소시험을 포함한 각종 시험을 통해 구성품의 성능 확인 및 추진기관 시스템에 대한 종합적 인증(Qualification)을 하고자 한다. 아울러 발사 환경을 모사할 수 있어, 추진기관 구성품 및 시스템의 최종 환경시험이 가능할 뿐 아니라 발사시 추진기관의 성능을 예측할 수 있다. 본 논문에서는 상기 목적을 위해 구축되는 추진기관 종합시험 설비(Integrated Power Plant Test Facility)의 개념설계(Conceptual Design Analysis)과정을 통해 도출된 설계 개념을 정리하여 기술하고자 한다.

군용뿐만 아니라 상업용으로 헬리콥터의 사용 빈도가 높아지면서, 무엇보다 헬기의 안정성이 가장 중요한 요소가 되었다. 단순히 조종사에 의한 시계 비행을 할 경우 야간 운항이 불가능하며 안개, 눈, 비 등의 기후 조건에서는 매우 불안전하다. 그리고 주간 비행 중에도 전선과 같은 장애물로 인한 사고가 발생하고 있다. 그러므로 헬기의 안전운항을 위해서는 단순한 시계 비행에서 벗어나 장애물 탐지 시스템을 이용한 자동항법 개념을 도입해야 한다. 자동항법을 위한 장애물 탐지 시스템은 안개, 눈, 비 등의 기후 조건하에서 주간 및 야간에도 정상적으로 동작해야 한다. 본 논문에서는 밀리미터파 레이다 시스템을 이용하여 전선 장애물의 탐지 기술 획득을 위한 기초 연구를 수행하였다. 서론에서는 헬기 운항에 장애가 되는 요소들을 탐지하기 위한 여러 방법들에 대해서 살펴봤다. 본론에서는 밀리미터파를 이용한 장애물 탐지 시스템과 실험 장치에 대해서 다루고 결론에서는 실험 결과 및 향후 연구 방향에 대해서 다루고 있다.

적외선 소자로부터 생성되는 신호와의 비교에 의한 잡음 특성의 향상, 즉 좋은 영상을 얻기 위해서 적외선 영상신호 취득회로(ROIC)에서는 안정적인 기준 전압원이 필요하다. 본 논문은 극저온인 77K에서 동작하는 적외선 영상신호 취득회로(readout integrated circuit)를 위한 밴드갭 기준회로에 대해서 제안하고 있다. 기본에 발표된 대부분의 밴드갭 기준회로는 실온에서 동작하는 것이며, 액체질소 온도 77K에서 동작하는 적외선 영상 ROIC에는 적합하지 않다. 본 논문에서는 극저온에서 동작하는 밴드갭 기준회로 설계를 위하여, 온도변화에 따른 사용되는 소자들의 parameter에 대한 특성을 살펴본 후, 이러한 특성들을 고려하여 밴드갭 기준 회로를 제안하였으며 이것은 그 실용 가능성을 입증하고 있다.

고차 지그재그이론을 이용하여 면내회전 자유도를 갖는 3절점 삼각형요소를 개발하여 복합재 적층판의 층간 응력분포를 정확히 계산하였고 점탄성물질이 심어진 비틀린 복합재료 판의 진동을 해석하였다. 평면상에서 점탄성물질과 가장자리에서 박리현상을 방지하기 위하여 사용된 경계물질사이의 경계면상에서 전단력 적합조건이 사용되었다. 본 연구에서 개발된 지그재그 삼각형요소를 이용하여 점탄성물질이 심어진 비틀린 외팔보 복합재료판의 고유진동수와 감쇠계수를 계산하고 실험치 및 판과 고체요소를 혼합한 MSC/NASTRAN 결과치와 비교하였다.

정지궤도 상의 위성은 지구와 동일한 자전 주기를 가지며, 지구에 대해 상대적으로 고정된 위치에 존재하므로 지구의 동일 지점에 대한 연속적인 관측이 가능하다. GOES-9 위성은 정지궤도에 위치한 기상위성으로, 현재 동경 155도 상에서 대략 1시간 정도의 주기로 지구의 기상 환경을 관측하고 있다. 한편, 한국항공우주연구원에 의해 개발 중인 통신해양 기상위성 1호는 2008년에 개발이 완료, 발사될 예정이며, GOES-9와는 다른 궤도 위치를 점유할 예정이다. 본 연구에서는 동경 155도의 정지궤도 위치에서 관측된 GOES-9 위성 영상을 이용하여, 가정된 통신해양기상위성 1호의 정지궤도 위치에서의 모의 지구 투영 영상을 생성한다.

연료탱크 폭발은 치명적인 사고로 이어질 가능성이 매우 높고, 최근에 발생한 사고들의 경우 확실한 원인 규명이 이루어지지 않았다는 점에서 연료탱크 계통의 설계시 각별한 주의가 요구된다. 본 연구에서는 연료탱크 폭발의 원인들에 대해 살펴보고 폭발 가능성을 최소화하기 위한 설계 방안을 제시하고자 한다.

스마트 사업단에서 비행체개념으로 적용하고 있는 틸트로터 형상의 설계 특성 및 주요 사이징 변수에 대해 그간에 선진 항공업체에서 진행된 방대한 연구 결과를 종합적으로 정리하고 다른 수직이착륙 비행체와 대별되는 틸트로터 비행체의 특성을 분석, 정리하였다. 또한 스마트무인기 개발 사업단 자체적으로 수행한 개념설계와 진행중인 기본설계 결과 확인된 틸트로터 비행체 설계의 특성 및 주요 고려사항들을 정리하였다. 이 논문은 틸트로터 비행체 설계특성과 기술적 고려사항에 대한 종합적인 이해를 갖고자 하는 이들에게 큰 도움이 될 것이다.