• 항공우주기술
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• 제2권1호
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• pp.171-181
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• 2003

KSR-III의 탑재부를 보호하고 있는 nose fairing은 목표 고도에 도달하면 화약 폭발에 의한 분리 장치의 작용으로 탑재부가 주어진 임무를 수행할 수 있도록 로켓으로부터 떨어져 나가도록 설계되어 있다. 이때 분리된 fairing이 로켓에 부딪치지 않고 안전하게 분리될 수 있게 하기 위해서는 적절한 크기의 분리력이 가해져야 하며, 이러한 분리력의 결정에 있어서 공기의 영향이 거의 없는 고도도 조건을 가정하였다. 그러나 KSR-III의 설계가 진행됨에 따라 발사체의 임무에 수정이 가해졌으며, fairing의 분리도 고도고가 아닌 공력의 영향이 상당 부분 남아 있는 고도 45km에서 이루어질 것으로 예상됨으로써 이러한 새로운 조건에서도 충분히 안전한 분리를 이룰 수 있는 지의 여부에 대한 확인이 필요하게 되었다. 본 연구에서는 병렬형 부스터 분리 운동 해석을 위해 개발되었던 6자유도 운동방정식 해석 프로그램인 PASEM을 fairing 힌지를 모사할 수 있도록 수정을 가하여 fairing의 분리 운동을 예측하였다. 먼저 지상 시험 결과와의 비교를 통하여 힌지 운동 모사의 정확도를 검증하고 정확한 분리 조건을 설정하였다. 다음으로 고도 45km에서 받음각, 중력 작용 방향, 돌풍의 존재 여부 등을 바꾸어 가며 안전한 분리가 가능함을 판단하였으며, 힌지 이탈각을 60도에서 45도로 줄여줌으로써 훨씬 더 안전한 분리가 가능함을 확인하였다. 또한 발사 당일의 기상 조건의 변화에 따라 분리 고도가 40km로 낮추어져도 안전한 분리한 가능함을 알 수 있었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제48권2호
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• pp.127-134
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• 2020

고초음속 항공기는 초음속 비행 중 공력 가열에 의하여 높은 온도 환경에 노출되기 때문에 동체 및 날개 구조물은 더블 패널 형태의 열 차폐 구조로 설계하여 기체 내부로 높은 온도의 열이 전달되는 것을 막는다. 얇은 두께의 더블 패널 외피는 초음속 항공기의 고출력 엔진 소음과 제트 유동에 의한 음향 하중에 노출되어 음향 피로 손상이 발생할 수 있다. 따라서 열음향 복합 하중을 받는 초음속 항공기 외피 구조의 거동 확인과 피로수명 예측이 필요하다. 본 논문에서는 열음향 복합 하중을 모사할 수 있는 열음향 시험 장치를 설계/제작하여 열음향 하중이 적용되는 티타늄 시편의 열음향 시험을 수행하였다. 열음향 복합 하중에 의한 구조물의 동적 거동을 확인하였으며, 시편 단위 열음향 시험 결과와 유한요소해석 결과를 비교하여 해석 모델을 검증하였다.

• 한국음향학회지
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• 제37권6호
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• pp.396-403
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• 2018

본 논문에서는 쾌적한 운전 환경을 제공하기 위해 자동차 시트를 냉각시키기 위한 고성능 및 저소음 원심팬을 개발하였다. 먼저 팬 성능 테스터 및 전산유체역학(Computational Fluid Dynamics, CFD) 시뮬레이션을 이용하여 기존 팬 장치의 유동 특성을 분석하였다. 예측한 유동장 분석을 통하여 팬 허브 팁 근처의 와류 및 팬 허브 상단의 정체된 유동 현상이 관측되었다. 이러한 와류 및 정체 유동을 줄이기 위해 두 가지 설계 요소를 고안하였다. 첫째, 팬 날개와 팬 하우징 최소 간극(cut-off)를 증가시켜 난류강도를 줄이고 그 결과로 전체적인 음압 레벨을 줄이고자 하였다. 둘째, 허브 형상은 정체 유동을 줄이기 위해 형상을 변경하였다. 제안된 설계의 타당성을 수치해석을 통해 확인하였다. 수치해석결과를 바탕으로 프로토타입을 제작하고 팬 테스터에서 측정한 성능 곡선(P-Q curve)과 반무향실에서 측정한 음압 레벨의 분석을 통해서 유동과 소음 성능의 향상을 확인하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제20권2호
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• pp.86-93
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• 2016

75톤급 액체로켓엔진용 터보펌프 개발 시제에 대한 조립체 성능시험이 터보펌프 실매질 시험설비에서 수행되었다. LN2와 케로신을 적용한 첫 시험에서는 터보펌프 구성품들의 조립체 상태에서의 수력/공력 성능 및 출력 매칭 점검이 설계회전수 근방에서 이루어 졌으며 LOX와 케로신을 적용한 실매질 시험에서는 터보펌프의 설계성능 및 엔진운용영역 탈설계 성능 검증이 이루어졌다. 탈설계시험의 경우, 내구성 검증을 위해 엔진의 운용시간을 초과하여 터보펌프가 운용되었으며 펌프입구압력을 설계 요구 유효흡입양정(NPSHr)에 가깝게 설정하여 흡입성능 검증을 병행하였다. 개발된 75톤급 액체로켓용 터보펌프는 성능, 운용시간의 엔진 요구규격을 만족시키는 것으로 확인되었다.

• KEPCO Journal on Electric Power and Energy
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• 제3권2호
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• pp.79-88
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• 2017

본 논문은 송전선로 갤러핑 현상 분석을 위해 요구되는 비대칭 송전선의 공기력 계수 측정에 관한 것으로, 세 종류의 비대칭 단면으로 구성된 단도체, 2도체 및 4도체 모형에 대해서 난류 조건에서의 풍동실험을 수행하였다. 송전선로 갤러핑은 비대칭의 착빙된 송전선에 안정된 바람이 작용하는 경우 발생하는 유체유발진동의 한 종류로, 상간 이격거리와 송전탑 하중의 계산 등 송전선의 설계시 고려해야하는 주요 인자 중 하나이다. 갤러핑에 의해 발생하는 반복적인 변동 하중은 송전선을 포함한 체결 부품 등에 큰 동응력을 발생시키는 것을 고려하여, 송전선을 비롯한 각종 부품은 마모와 피로손상에 견딜 수 있는 충분한 내구성을 가져야 한다. 국내에서도 빙설해에 의한 송전선로의 고장은 급격한 전압 강하로 인한 전기 품질에 큰 영향을 끼치는 주요 원인이 되고 있으며, 매년 약 20건 이상씩 발생하고 있는 점을 고려해, 안정적인 전력 공급과 유지, 보수 비용을 절감하기 위해서 갤러핑 현상에 대해서 기초부터 체계적인 접근이 요구되고 있다.

• 한국음향학회지
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• 제37권5호
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• pp.292-299
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• 2018

자동차 외장 디자인은 차량의 첫인상을 만들지만, 엔지니어링 입장에서는 공력 및 바람소리 성능에 중요한 요소이다. 외장 디자인은 차량의 프로토 타입 시점에 변경하기는 불가능하기 때문에 차량 초기 디자인 단계에서 외장 디자인을 점검하고, 바람소리 수준을 예측하는 것이 중요하게 된다. 외장 디자인 요소 중 차량 바람소리에 중요한 A필라와 와이퍼에 대한 바람소리 해석 기법은 개발되어 적용되고 있으나, 해석 및 모델링 과정이 복잡하고 시간이 많이 소모되기 때문에 엔지니어입장에서 디자이너 및 설계자와 함께 A필라 및 와이퍼 형상별 기여도를 검토하기엔 시간적인 여유가 부족하게 된다. 본 논문에서는 최적화를 위하여 A필라 형상 및 와이퍼 형상에 따라 바람소리 해석 S/W인 PowerFLOW(PowerClay 모델링 S/W, SEA-Baced(Statistical Energy Analysis-Based) 실내소음 해석툴, Turbulent Acoustic Power 해석툴)를 이용하여 실내소음을 해석적으로 예측하고, 예측한 결과를 이용하여 반응 표면법을 이용하는 최적화 S/W인 modeFRONTIER를 이용하여 디자인 요소에 대한 반응면을 구축하여, 디자인 요소와 실내 소음간의 상관성을 구성하여, 디자인 단계에서 A필라와 와이퍼에 의한 바람소리 수준을 예측하였다. 최적화 결과 및 반응면 구축 예측 결과에 대하여 실제 시험을 통하여 예측 경향성을 판단하고, 해석 및 예측에 대한 신뢰성을 확인하였다. 최종적으로 해석 및 반응면 구축 과정을 통하여 A필라 및 와이퍼에 대한 차종별 CAT(Computer Aided Test) 분석툴을 개발하고, 실제 차량 개발 과정에 적용하여 효용성을 확인하였다.

• 해양환경안전학회지
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• 제24권5호
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• pp.619-627
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• 2018

선박의 고속, 대형화 및 규제강화의 추세에 따라 유동소음의 중요성이 강조되고 있다. 그러나 항공, 철도 등의 공력소음 분야에서 유동소음을 설계에 반영하고 있는 것에 반해 조선해양분야에서는 고려되지 않고 있다. 본 연구에서는, 선체유기 유동소음의 해석절차를 정립하고 쇄파의 영향이 작고 선체선형에 의한 유기소음의 특성이 뚜렷한 파랑관통형 선형에 대해 소음특성을 분석하였다. 선체유기 유동소음의 주요 메커니즘인 난류경계층 내부의 복잡한 난류유동과 구조물의 유체-구조 연성적 소음원은 벽면변동압력을 이용하여 가진력을 모델링하고 파워흐름해석법을 이용하여 진동음향 응답해석을 수행하였다. 주파수 영역 및 선체부위에 따라 상의한 소음특성을 가지며 저주파수 영역에서 선형의 영향이 상대적으로 크고 유속에 비례하는 경향을 확인할 수 있었다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 1996년도 추계학술대회논문집; 한국과학기술회관, 8 Nov. 1996
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• pp.65-70
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• 1996

엔진소음을 소음특성에 따라 분류하면 공력소음(Aerodynamic Noise), 연소소음(Combustion Noise), 기계적인 소음(Mechanical Noise)으로 나눌 수 있으며 소음원의 종류에 따라 분류하면 배기계소음(Exhaust System Noise)으로 나눌 수 있으며 소음원의 종류에 따라 분류하면 배기계소음(Exhaust System Noise), 흡기계소음(Intake System Noise), 냉각계소음(Cooling System Noise), 엔진표면소음(Engine System Noise)등으로 분류할 수 있다. 이러한 여러소음중 엔진 내부의 유동에 의한 흡배기계통으로의 소음방출은 자동차 실 내외 소음의 중요한 문제로 대두되는데, 이를 줄이기 위해 그 동안 소음기 등의 서브시스템의 형태와 그 위치조정에 관한 연구가 수행되어 왔다. 그러나 이것이 비용 또는 성능에 영향을 미치므로 본질적인 소음원을 규명해 내는 것이 필요하게 되었다. 흡배기계의 소음은 엔진의 흡입, 배기행 정시 피스톤의 운동에 의해 팽창 및 압축파 형태의 압력파(pressure wave)로 발생하게 되고, 밸브근방에서는 유동의 박리(separation)에 의해 발생하게 된다. 소음기 등의 서브시스템에서도 유동의 박리에 의해 발생하게 되며 특히 배기행정시 발생하는 압력파는 비선형영역에 있게된다. 흡기소음은 배기에 비해 그 크기가 작아서 그동안 등한시 되어왔으나 이것이 소비자의 불평요인으로 작용하므로써 이에 대한 연구도 활발히 수행되어야 한다. Bender, Bramer[1]는 흡배기계 소음의 외부 방사에 관하여 전반적으로 기술하였고 Sierens등[2]은 흡기계에서 1차원 MOC(Method of Characteristics)방법으로 비정상 유동해석을 하고 실험결과와 비교하였다. J.S.Lamancusa 등[3]은 흡기 소음원을 실험을 통해 예측하였고, 흡기소음도 비선형 거동을 보인다고 밝혔다. Yositaka Nishio 등[4]은 새로운 흡기실험장치를 고안하여 공명기(resonator)의 위치 변화에 의한 저소음 흡기계를 설계 초기단계에서부터 적용하려 하였다. 일반적으로 흡배기계의 복잡한 형상 때문에 대부분 실험을 통해 문제를 해결하려 하였고, 수치해석은 피스톤의 운동을 배제한 단순화한 흡배기계의 정상상태 유동해석이 주를 이루어왔다. Taghaui and Dupont 등[5]은 KIVA코드를 사용하여 흡기포트와 연소실 그리고 밸브의 움직임을 동시에 고려한 수치해석을 도입하였다. 하지만 이들이 밸브의 운동을 고려하기 위해 사용한 이동격자는 격자점은 시간에 따라 변화하지만 그 격자의 수가 일정하게 유지되어 있어서 밸브의 완전개폐를 해석할 수가 없다. 강희정[6]은 단일 실린더와 단일 배기밸브를 갖는 문제로 단순화하여 피스톤과 밸브의 움직임을 고려하므로써 배기행정 후 소음이 어떻게 전파해 나가는가를 연구하였다. 본 연구에서도 최소밸브간격과 최대밸브간격 사이에서만 계산이 가능하나 흡기의 경우는 밸브가 닫힐 때 생기는 압력파가 중요하므로 실린더와 밸브사이에 벽면조건을 주어 밸브의 개폐를 모사하였다.