• 항공우주산업기술동향
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• 제5권1호
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• pp.75-92
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• 2007

2002년 프론티어사업의 일환으로서, 10년간 1200억의 예산으로 미래형 신개념비행체 기술개발사업을 시작한 스마트무인기사업은, $2002{\sim}2003$년 수행한 개념연구를 통해 미래형 신개념 고속 수직이착륙 항공기 개념으로서 틸트로터 개념을 선정하고 이의 개발에 매진하고 있다. 사업단에서는 우선, 항공 선진국에서 지난 반세기 동안 시행한 다양한 비행체 개념연구결과에 대해 자체적인 비교 분석 및 국제공동 연구를 근간으로하여, 당시 틸트로터에 필적하는 가능성을 보였던 스탑트로터(보잉사), 복합자이로콥터(카터콥터사) 개념이 아닌, 틸트로터 비행체의 기술개발을 결정하게 되었다. 각각의 비행체 개념이 갖는 위험성과 도전성, 그리고 소요기술, 설계특성, 개발 위험도 등에 대한 면밀한 분석을 기초로 한 사업단의 체계적 의사결정은 주효했다. 스탑트로터개념은 비행시험의 잇단 실패와 지연/잠정 중단사태가 이어졌고, 복합자이로콥터 또한 잇단 비행사고로 2002년 기록한 148kts를 능가하는 고속성능 시현에 지금까지 실패함으로써, 실용화 가능한 고속수직이착륙기로서의 검증을 위해서는 해결해야할 기술적 과제가 많이 남아있음을 보여주고 있다. 반면, 틸트로터 개념의 경우 V-22의 설계 수정형에 대한 성공적인 비행시험완료 및 인증획득으로 전면양산승인이 2005년 결정되어 458대가 (미해병대(360), 해군(48), 공군(50)) 납품될 예정이고, 2010년 인증획득을 목표로 민수용으로 개발중인 BA609의 순조로운 비행시험진행, 무인기로 개발된 Eagle Eye 기술시현기의 비행 시험성공과 2003년 미 해양경찰청으로부터 Deep Water 프로그램의 장거리 순찰임무 주력기종 선정과 같이 군용, 상용, 무인용 고속 수직이착륙 시장의 전 방위적 진입이 현실화되고 있다. 이에 따라 항공업계의 반응은 2가지 방향으로 나뉘고 있다. 하나는 유럽의 ERICA 프로그램과 같이 틸트로터 기술 개발을 서두르자고 주장하는 방향이고, 다른 하나는 시콜스키의 X2 프로그램과 같이 틸트로터와는 차별화된 독자적인 고속 수 직이착륙 비행체 개념 개발을 시도하는 것이다. 이러한 배경으로 국내 독자적인 기술력으로 지난해까지 일구어낸 성공적인 스마트무인기 상세설계 종료 및 축소형 비행체 전환비행성공은 그 의의가 매우 크다고 할 수 있다. 본 논문은 틸트로터 개발사를 통해, 신개념 비행체 개발의 어려움과 교훈을 알아보고, 세계에서 2번째로 틸트로터 기술을 개발하고 있는 스마트무인기 사업의 현황과 기술적 특징 및 의의의 정리, 그리고 틸트로터의 대안으로 진행중인 새로운 고속 VTOL 비행체 연구현황에 대한 소개 와 간단한 기술적 평가를 포함시켰다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2017년도 제48회 춘계학술대회논문집
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• pp.945-948
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• 2017

고속비행체의 연료 공급 및 냉각 시스템에 적용 가능한 고온고압 밸브를 개발하였다. 밸브 경량화를 위해 외형 사이즈를 최소화 하였고 씰(seal) 적용부를 최소화 하여 누설에 대한 강성 설계를 진행하였다. 또한 밸브 내 압력강하를 최소화하기 위해 유동해석을 통한 내부 유로를 설계하였고 최종적으로 고속비행체의 고온의 흡열연료를 모사하는 시험장비에 밸브를 설치하여 밸브 성능을 검증 하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제19권5호
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• pp.98-103
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• 2015

가속도추종 유로개방장치는 고속 비행체의 가압식 연료탱크에서 연료가 쏠림현상으로 인해 단절되는 것을 막아 연속적으로 흐르게 한다. 기개발된 이 유로개방장치를 실제 고속으로 시험하는 것은 까다로운 시험조건과 비용문제로 많은 어려움이 따른다. 따라서 본 논문에서는 저속 항공기에 탑재해 기본적인 역중력 시험(Negative-g test)을 수행하고 RecurDyn으로 해석한 결과와 비교하였다. 그리고 고속비행체의 비행궤적에 따른 유로개방장치의 동역학적 거동을 RecurDyn으로 알아보았다.

• 한국항공우주학회지
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• 제49권5호
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• pp.437-446
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• 2021

비행체의 속도가 빨라질수록, 비행 시 발생하는 공력 가열이 커진다. 고속 비행체의 속도가 빨라지면서 비행체의 외피는 수백 ℃까지 가열되기도 하며, 동시에 동체 내부의 전자장비들도 함께 가열되어 상대적으로 사용온도가 낮은 전자장비들의 열적 안전성이 위협받기 시작하였다. 이에 따라 개발 단계에서 전자장비의 온도 예측 및 외부시스템을 이용한 온도 조절 등 장비의 열적 안전성을 예측하고, 이를 확보하기 위한 다양한 시도가 있었다. 본 논문에서는 일회성 고속 비행체 내 장비의 열적 안전성을 예측할 수 있는 열 해석 모델을 구축하는 기술을 개발하였다. 장비 내부의 열전달 특성을 파악하기 위한 간단한 지상 모사실험을 수행하였고, 그 결과를 바탕으로 열전달 특성을 모사한 열 해석모델을 구축하였다. 이 기술을 활용하여 장비 열 해석 모델을 구축한다면, 비행 시장비 내부 구성품별 온도 변화를 예측할 수 있고, 더 나아가 열에 가장 취약한 특정 소자의 온도를 예측할 수 있기 때문에 더 정밀한 열적 안전성 예측이 가능하다.

• 한국음향학회지
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• 제37권4호
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• pp.163-173
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• 2018

본 논문에서는 비행 중 비행체 표면에 작용하는 음향하중 예측을 수행하였다. 비행 중 음향하중은 비행체 표면의 압력 변동에 의해 발생한다. 기존의 비행 중 음향하중 예측방법은 반경험적 방법으로 이론과 실험 결과를 기반으로 도출한 경험식을 활용한다. 하지만 경험식의 입력 값으로 사용되는 비행체 주변 유동특성 및 경계층 파라미터를 매번 실험을 통해 얻는 것에는 한계가 있다. 따라서 본 논문에서는 전산유체해석(Computational Fluid Dynamics, CFD) 결과를 반경험적 방법과 혼합하는 하이브리드 방법을 이용하여 비행 중 비행체에 작용하는 음향하중을 예측하였다. Cone-cylinder-flare 형상 비행체에 대해 아음속, 천음속, 초음속, 최대동압도달(Maximum dynamic pressure, Max-q) 시점의 비행 환경에 대한 음향하중 예측을 수행하였다. 하이브리드 방법 적용 시 전산유체해석결과를 기반으로 한 경계층 끝단 영역 판단 방법에 대해 비교하였고 여러 연구자에 의해 제시된 경험식에 따른 음향하중 예측결과를 비교하였다.

• 항공우주산업기술동향
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• 제4권1호
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• pp.55-60
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• 2006

헬리콥터와 같은 전통적인 수직이착륙항공기는 이착륙시 활주로가 필요로 하지 않는 장점이 있으나 고 속비행 및 고고도 성능에 있어서는 고정익기에 뒤떨어진다. 고효율의 엔진개발에 따라 고정익 항공기가 최 대속도 및 성능이 비약적으로 발전한대 비해, 헬리콥터의 최대속도는 160 ~170 kts (300~315 km/h) 수 준으로 제한되어왔고 장거리 운항에서 필수적인 고고도 운항능력에 있어서도 4km 이상의 고도에서 효율 적인 비행을 수행하는 데에는 한계가 있다. 이를 극복하기 위해 지난 반세기 동안 다양한 신개념 비행체 연 구가 수행되었다. 스마트무인기기술개발사업단에서는 항공선진국의 이러한 연구개발동향 및 그 결과를 종 합하여 미래적 신개념 비행체 대안을 모색하였고, 그 결과 틸트로터 개념을 선정하여 상세설계를 종료한 상태이다. 이러한 경과에 대한 요약과 현재 활발히 진행중인 항공선진국의 미래형 수직이착륙 항공기 개발 기종의 현황, 성능비교를 통해 고속, 고고도 수직이착륙 항공기 개발에 관한 세계적 추세와 본 사업의 연관 성을 고찰해 보았다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2009년도 제33회 추계학술대회논문집
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• pp.93-96
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• 2009

고속 비행기술의 발전과 엔진효율의 향상은 비행체와 엔진의 열적부하를 증가시킨다. 극초음속까지 비행체의 속도가 빨라지면 공기흐름을 이용한 냉각이 어렵기 때문에 항공유를 주요 냉각제로서 사용하게 된다. 연료가 열 흡수원(Heat sink)으로서 사용될 때 열분해반응 또는 촉매분해반응과 같은 흡열반응(Endothermic reaction)을 거쳐 분해가 되는데 이러한 특성을 지닌 연료를 흡열연료(Endothermic fuels)라고 한다. 흡열반응은 촉매를 통해 개선될 수 있지만, 코킹침적이 형성되기 이전까지의 온도로 제한된다. 본 연구에서는 흡열연료에 관련된 주요 기술을 조사하여 기초연구에 활용하고자 하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제15권5호
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• pp.1-9
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• 2011

비행체 속도를 증가시키기 위한 극초음속 항공기 기술 연구가 그동안 진행되어 왔다. 하지만 비행체의 속도증가는 비행체 구조의 변형을 유발할 수 있는 열적부하를 야기한다. 이러한 열적부하 처리를 위해 탄화수소형 흡열연료를 이용한 비행체 냉각에 대한 연구가 미국, 프랑스, 러시아 등 선진국에서 이루어지고 있다. 흡열연료(Endothermic fuels)는 열분해 또는 촉매분해와 같은 흡열반응(Endothermic reaction)을 통해 열을 흡수하는 액체 탄화수소 비행체 연료이다. 본 연구에서는 흡열연료의 모델연료로써 methylcyclohexane, n-octane, n-dodecane을 선정하여 흡열특성 연구를 진행하였다. 실험조건은 흡열연료가 사용되는 각 연료의 초임계 조건이며 온도별 분해율 분석, 열분해 생성물분석, 흡열량 계산을 수행하였다. 본 연구의 목표는 모델연료의 흡열특성을 규명함으로써 실제 비행체에 널리 사용되는 케로신 연료의 흡열특성 예측에 기여하는 것이다.

• 한국항공우주학회지
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• 제39권2호
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• pp.121-127
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• 2011

본 논문에서는 초소형 비행체의 자동 편대 비행을 위한 유도 법칙과 비행 시험 결과를 기술하였다. 초소형 비행체는 탑재 중량과 비행시간 등의 제한으로 인해 짧은 시간 안에 복수의 비행체가 임무를 분담하거나 협력하여 동시에 수행하는 것이 효율적이며 편대 비행은 이러한 임무 하중을 효과적으로 감소시킬 수 있다. 제안된 편대 유도 법칙은 Leader-Follower 편대 비행의 기하학적 관계 기반으로 비선형 모델 역변환 기법을 이용하여 설계하였다. 편대 유도 법칙에 필요한 비행체의 상태 정보는 비행체 간 고속의 데이터 통신 시스템을 구성하고 지상국을 통해 송수신하도록 하였다. 본 연구에서 제안된 비행체간 통신 기반의 편대 유도 기법은 센서의 측정 잡음에 대한 강건한 성능을 확인하기 위해 실제 비행 데이터 기반 시뮬레이션을 수행하였고 다수의 초소형 비행체를 이용한 편대 비행 시험을 통해 유도 법칙의 타당성을 검증하고 확인하였다.

• 대한전자공학회논문지TE
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• 제39권4호
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• pp.350-354
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• 2002

본 논문에서는 무인비행체를 특정 위치로 유도하기 위한 자동조종장치를 설계하였으며, 설계되어진 자동 조종장치에 대해 외부 교란에 대한 강건성을 시험하였다. 무인비행체의 속도를 저속, 순항, 고속으로 분류하여 각각의 속도에 대한 자동조종장치를 설계하였으며, 설계되어진 자동조종장치의 이득에 대해 이득 스케듈링을 수행하였다. 무인비행체의 운용고도에 따라 대기교란 모델을 발생하였고, 모의실험을 통해 이에 따른 무인비행체 자동조종장치의 강건성을 증명하였다.