• 한국항공우주학회지
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• 제47권6호
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• pp.422-428
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• 2019

수직미익이 없는 전익기 형상은 낮은 레이더반사면적(RCS) 특성으로 인해 최근 UCAV를 위한 대표적인 형상으로 대두되고 있다. 무미익 전익기 형상은 방향축 관점에서 보면 정적으로 불안정하면서도 이를 효과적으로 제어하기 위한 수직 조종면이 없다는 두 가지 난제를 모두 갖고 있다. 이같은 형상을 제어하기 위해서는 추력 벡터링을 적용하거나 날개의 항력차이를 이용하는 드래그 러더(Drag Rudder) 형태의 에일러론 또는 스포일러 등을 적용할 수 있다. 본 논문에서는 전익기 형상의 횡방향축 공력특성 및 드래그 러더 중 스포일러 형태의 조종면에 대한 공력특성을 설명한다. 또한, PI 구조의 제어설계 기법을 사용하여 전익기의 횡방향축 운동을 효과적으로 제어할 수 있음을 제시하고, 비행시험을 통하여 설계된 제어기로 안정적인 비행이 가능함을 보였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제49권1호
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• pp.53-61
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• 2021

본 논문은 고온 환경의 화력발전소 보일러 내부 점검용 드론 개발을 위한 선행연구로 AirSim을 이용한 고온 환경에서의 시뮬레이션을 통해 드론이 정상적인 비행이 가능한지 검증 하였다. 고온의 비행 환경에서는 공기 밀도, 점성계수 등이 상온과 달라 공력특성이 달라지며 이에 따라 드론의 비행성능 또한 달라진다. 따라서 온도 변화에 따른 프로펠러의 공력 특성의 변화를 확인하기 위해 JBLADE를 통한 프로펠러 해석과 추력 테스트, 전기추진계통 성능예측모델을 통한 동작특성예측을 수행하였다. 그리고 해석 및 성능예측 결과를 AirSim에 적용해 시뮬레이션을 진행하고 결과 분석을 통해 기체 재설계를 진행하였다. 재설계 결과 80℃의 환경에서 호버링 시 필요한 추력을 얻기 위해 재설계 전 최대 출력의 약 65% 사용하던 것이 52%로 감소함을 확인하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2007년도 춘계학술대회
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• pp.432-436
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• 2007

본 연구의 목적은 3차원 풍력터빈 블레이드 최적형상설계를 위한 실용적이고 효율적인 설계 과정을 구현하는 것이다. 국내 연안의 해상풍력에 적용하기 위해서 통계적 모델을 이용하여 풍황 자료를 분석하였다. 설계에 관련된 많은 수의 설계변수를 효과적으로 관리하기 위해서 설계과정은 운용조건 최적화와 블레이드 형상설계의 2단계로 구성하였다. 실험계획법에 의해 추출된 각 운용조건점은 형상설계를 위한 입력값으로 제공된다. 형상설계 단계에서는 최소에너지손실 조건과 결합된 BEMT를 이용하여 각 블레이드 단면에서의 시위길이와 피치각 분포를 최적화하였다. 블레이드 단면 익형은 NREL S830을 이용하였고, 익형의 공력성능은 XFOIL을 이용하여 예측하였다. 설계된 블레이드 형상의 성능해석을 수행하고 그 결과를 바탕으로 반응면을 구성하였다. 좀 더 나은 성능을 가진 블레이드 형상을 찾기 위해서 초기설계공간에서 확률적 방법을 이용하여 타당성 있는 설계공간까지 운용조건 설계변수를 이동시키고 구배최적화 기법을 통해 각각의 제약함수를 만족하면서 연평균발생에너지를 최대로 하는 최적블레이드 형상을 구현하였다. 제시된 최적설계과정은 풍력터빈블레이드 개발에 실용적이고 신뢰성 있는 설계툴로서 사용이 가능하다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2003년도 춘계학술대회 논문집 전기기기 및 에너지변환시스템부문
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• pp.373-375
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• 2003

상반회전 풍력발전 시스템의 경우 전방에 위치한 로터의 후류 효과를 적절히 반영하여 설계에 이용해야 한다. 본 연구에서는 이러한 로터의 후류효과 및 블레이드의 실속후 모델을 고려하여 30kW급 상반회전시스템의 설계형상에 대한 검토연구를 수행하였다 기본공력이론은 모멘텀 이론과 2차원 준정상 공기력 이론을 통합한 형태를 사용하였다. 로터의 후류영향을 고려하기 위해 축소형 풍차 블레이드 모델에 대한 풍동시험 결과를 적절히 이용하며, 이로부터 보조로터를 지난 후류의 축속도 및 각속도 성분을 결정하였다. 최종적으로 상반회전 시스템의 로터 반경 및 상호 이격거리 등을 고려한 성능해석을 수행하고 이로부터 최적 설계형상에 대한 파라미터 연구결과를 제시하였다.

• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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• 제1회(2012년)
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• pp.45-48
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• 2012

본 연구는 인력기를 개발함에 있어서 이에 적합한 프로펠러의 형상을 설계하기 위하여 진행되었다. 인력기는 인간을 유일한 동력원으로 사용하기 때문에 적은 동력, 낮은 RPM을 가지고 비행을 하게 된다. 이에 따라 기존의 항공기와는 다른 특성 및 형상을 가지는 프로펠러 개발의 필요성이 인지되었다. 본 연구에서는 설계하고자 하는 인력기의 제원에 맞는 프로펠러의 특성을 설정한 뒤, 프로펠러의 블레이드를 수 개의 airfoil section으로 나누고, 각 섹션에 대한 공력 특성을 프로펠러 이론 및 Edison CFD를 통하여 계산 및 유추하였다. 이 계산 결과를 토대로 구한 각 airfoil section의 정보를 통하여 프로펠러의 형상을 얻어 낼 수 있었으며, 최종적으로 이를 ANSYS Fluent, CFX와 같은 상용 프로그램을 이용하여 분석함으로써 설계 전에 목표로 하였던 프로펠러의 성능에 도달하였는가를 확인할 수 있었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2007년도 제28회 춘계학술대회논문집
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• pp.38-42
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• 2007

본 연구에서는, 다분야 통합 해석을 이용한 순항미사일 형상 최적설계를 수행하였다. FORTRAN을 이용하여 개발한 공력, 중량, 성능 및 임무 해석 모듈을 프레임워크를 통하여 통합하였으며 최적화를 위하여 전역최적화 도구인 다윈 알고리즘을 사용하였다. 최적설계 결과, 다른 설계 구속조건을 만족시키면서 17% 가량 전체 무게를 줄일 수 있었다.

• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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• 제5회(2016년)
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• pp.541-547
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• 2016

본 연구에서는 Slotted flap을 장착한 WIG선(Wing In Ground effect ship)에서 발생하는 진동을 최소화하기 위해 WIG선의 공력특성을 수치적으로 분석하고 그에 따라 플랩 형상에 대하여 최적화를 진행하였다. 주 익형에 대한 형상은 NACA 4412로 고정한 상태에서 플랩의 각도와 x, y좌표를 설계변수로 설정하였으며, 그에 따라 설정한 평균 $C_L$값을 유지하면서 진동의 진폭 크기가 작아지도록 제한 조건 및 목적 함수를 설정하였다. 최적화된 익형에서 플랩과 주 익형 사이에서 분출되는 유체는 코안다 효과의 영향을 받아 플랩 윗부분을 타고 흐른다. 이로 인해 진동에 결정적인 영향을 미치는 박리영역이 억제되었으며, 진동이 최소화 되었다. 결론적으로 플랩의 최적화를 통하여 기본 설계 익형에서 89%의 진동이 저감되는 것과 동시에 Lift/Drag 96.2로 기본 설계 익형에 비해 4.1배 향상되었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제31권6호
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• pp.8-16
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• 2003

3차원 비정상, 비압축성 Navier-Stokes 방정식 해석코드를 이용하여, 초소형 비행체 주위에 형성되는 저 레이놀즈수 유동장의 공력 특성을 연구하였다. 비정상 유동장의 효율적인 계산을 위하여, 개발된 코드는 MPI 프로그래밍 기법을 이용하여 병렬처리 하였으며, single partitioning 방법을 적용하여 3차원 형상에 대한 multi-block 격자계를 효율적으로 해석 하였다. 비교적 형상이 복잡하지 않은 초소형 비행체 주위 날개에 대해 해석한 후 초소형 비행체 전 형상에 대해 받음각을 변화시키며 공력계수 및 정안정성을 살펴보았다. 해석 결과, 서울대학교 미소공기역학실험실에서 수행한 아음속 풍동 실험데이터와 비교하여 보았을 때 대체로 잘 일치하였으며, 개념 설계한 비행체가 공기역학적으로 정안정성을 갖고 있음을 보일 수 있었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제47권11호
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• pp.768-778
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• 2019

고속으로 비행하는 항공기의 구성품에 관한 적절한 설계를 위해서는 공기역학적 가열과 표면 온도를 계산하는 능력이 필수적이다. 본 연구에서는 항공기의 공력가열을 효율적으로 계산하기 위한 다양한 경험식들을 분석한 다음, 경험식에 기초한 전산코드를 개발하였다. 계산된 결과는 Navier-Stokes-Fourier 방정식 기반의 ANSYS FLUENT와 경험식에 기초한 ThermoAnalytics사의 MUSES 코드의 결과와 비교하였다. FLUENT의 계산결과와는 벽면 및 정체점 온도에 대해 매우 일치하였다. MUSES 코드와도 온도와 열유속에서 각각 1%, 5%의 차이를 보여주어 매우 근접한 결과를 보여 주었다.

• 항공우주기술
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• 제7권1호
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• pp.24-29
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• 2008

최근의 유가인상과 관련하여 상업용 및 군용 항공기 운용시의 연료 효율을 높이고자 하는 노력이 가속화되고 있다. 관련 연구에 의하면 수송기와 비즈니스 젯 항공기에 있어서 윙렛은 공력/구조적 효율성을 향상시키고, 적은 중량 증가로 저속 수송기의 상승 성능을 향상시킨다고 보고된 바 있다. 윙렛은 일반적으로 날개 끝에 장착되는 작은 공력면이며, 날개에 수직에 가깝게 장착되어 날개 끝단 와류의 순환 유동장내에서 작용한다. 윙렛의 설계는 위치, 높이, 테이퍼비, 후퇴각, 익형, toe-out 및 켄트각 등 많은 요소를 고려해야 하는 매우 복잡한 과정이다. 최근에는 미국 보잉사의 B737-800과 B787 등의 최신 기종에서 Blended 윙렛을 성공적으로 적용하여 날개끝의 길이를 늘리는 것(Wing Tip Extension) 보다 적은 추가 중량으로 같은 순항 성능을 도출하는데 성공하였다. 윙렛의 점성저항으로 인하여 최소항력은 증가하지만 높은 양력계수에서는 유도항력의 감소로 전체 항력이 감소하게 됨을 알 수 있다. 따라서, 윙렛은 강한 날개끝 와류를 발생시키는 높은 양력계수에서 순항하는 항공기에 더욱 적합하다.