• 한국추진공학회지
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• 제3권3호
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• pp.40-46
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• 1999

풍력발전용 회전날개의 공력성능과 시동특성은 정격출력 및 운용방법 등의 전체적인 시스템 성능을 결정짓는 중요한 요소이다. 따라서, 풍력발전용 회전날개를 설계한 경우 공력성능과 풍속 및 깃각에 따른 시동특성은 반드시 검토되어야 한다. 이를 위해 본 연구에서는 수평축 풍력발전용으로 개발된 회전날개의 공력성능을 해석하기 위한 프로그램을 개발하였으며, 타당성 검증을 위해 상용화 되어있는 회전날개의 공력성능해석을 수행한 결과 회사측에서 제시한 실험치와 잘 일치함을 확인하였다. 또한 개발된 공력 해석 프로그램을 바탕으로 시동특성 해석 프로그램을 개발하여 분석한 결과 우리나라와 같이 저풍속에서 운용되는 풍력발전기에는 가변깃각 제어방식이 유리함을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제31권8호
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• pp.99-106
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• 2003

본 논문에서는 액체추진로켓용 터보펌프내 초음속 충동형 터빈의 공력성능 향상을 위해 기하학적 설계변수를 수치적으로 연구하였다. 터빈의 기하학적 설계변수는 아랫면, 윗면 원호반경, 입사각, 익단두께로 설정, 적절한 구속조건을 도입하였고 목적함수로는 최대파워를 채택하였다. 목적함수를 얻기 위해 2-D Navier-Stokes 방정식과 Chien의 k-$\varepsilon$ 난류 모델링을 수치적으로 계산하였다. 초기모델에서 이형 중앙부에 흐름박리를 볼 수 있었으나 개선된 익형에서 흐름박리는 제거되었다. 본 연구를 통해 약 3.2 %의 축 파워가 증대되었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제33권8호
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• pp.26-33
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• 2005

틸트로터 비행체 개념인 스마트무인기는 수직이착륙, 장기체공, 그리고 고속비행성능을 동시에 요구한다. 이와 같은 세 가지의 상반된 비행체 성능의 구현을 위해서는 비행모드별로 최적의 공력성능을 갖도록 하는 플랩시스템의 운용이 불가피하다. 스마트무인기의 플래퍼론을 설계하는데 있어서 다양한 후보 형상을 생성하고, 이들 형상에 대해 전산유동해석을 수행하여 각 형상에 대한 공력성능을 분석하였다. 이와 같은 공력성능과 실제형상의 구조적인 단순성을 고려하여 스마트무인기의 최종 플래퍼론 형상을 선정하였으며, 40% 축소모델에 대한 풍동시험을 통해 선정된 플래퍼론에 대한 성능을 검증하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제41권3호
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• pp.173-184
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• 2013

본 연구에서는 프로펠러나 헬리콥터 로터와 같은 회전체의 공력 최적 설계를 위한 다단 최적 설계 프레임워크를 제안한다. 이 프레임워크는 플랜폼 설계와 단면의 형상 설계를 반복적으로 수행하는 설계 전략을 통해 회전체의 공력 성능 향상을 목표로 한다. 플랜폼 설계의 단계에서는 유전 알고리즘과 2차원 CFD 데이터베이스 기반의 깃 요소 모멘텀 이론을 이용하여 빠른 시간에 회전체의 공력 특성을 평가하여 최적점을 탐색하였다. 플랜폼 설계 후 단면에 유입되는 유동 조건을 예측하여 단면 형상 최적 설계를 수행하였다. 설계 과정에서 보다 면밀하게 유동 특성이 분석될 수 있도록 2차원 N-S 해석자와 민감도 기반의 최적화 알고리즘을 통해 최적해를 탐색하였다. 단면 형상이 설계된 후에는 최적의 유동 조건을 산출할 수 있도록 플랜폼 설계를 반복적으로 수행하였다. 본 프레임워크를 1kW급 전기추진용 항공기 프로펠러 설계에 적용하여 그 유효성을 3차원 N-S 해석과 풍동 실험을 통해 검증하였다. 설계 후, 풍동 실험 결과를 기준으로 약 5%의 프로펠러 효율 증가를 얻을 수 있었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제43권3호
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• pp.187-194
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• 2015

탄도수정탄은 기존 포탄의 신관에 카나드가 장착된 조종 장치를 탑재하여 정확도를 향상시키는 지능탄이다. 본 논문에서는 2D 탄도수정탄의 카나드를 설계하기 위하여 다양한 형상 변수에 대한 공력성능을 반실험적 기법을 이용하여 분석하였으며, 이를 바탕으로 초음속에서 항력이 상대적으로 더 적은 카나드 형상을 설계하였다. 또한 CFD 기법을 통한 탄도수정탄의 공력해석 기법을 연구하였으며, 포탄의 탄저 부분 기저항력 예측에 O-type 격자를 바탕으로 한 k-${\omega}$ SST 난류모델이 적합함을 확인하였다. 최종적으로 앞서 개발한 해석 기법을 바탕으로 2D 탄도수정탄의 공력특성 및 탄도조종장치 장착에 따른 항력변화를 계산하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제33권5호
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• pp.18-27
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• 2005

세로 정안정성이 우수한 지면효과익기 익형을 최적설계하였다. NURBS 형상함수를 사용하여 형상을 설계하고 Navier-Stokes 해석을 통해 공력특성을 해석하였으며, 반응표면법을 사용하여 최적화하였다. 수치계산 효율성을 증대하고 상용 설계/해석 코드 기반의 자동화된 최적화를 위하여 네트워크 분산환경을 구현한 설계최적화 프레임워크를 사용하였다. 양력 최대화 설계 결과로서 기존의 DHMTU 익형과 유사한 안정성 특성을 가지며 양력특성이 개선된 익형을 얻었으며, 강화된 전방하중 특성과 후방의 반전된 캠버선이 특징적으로 나타났다. 이수 중의 피칭모멘트 변화폭이 감소된 익형도 설계하였으며, 전방하중 경향이 약화되고 양력도 약간 감소한 것으로 나타났다. 기존의 포텐셜 유동에 기반한 설계최적화 결과와 비교함으로써 실용적이며 실제로 구현 가능한 공력특성의 개선을 위해서는 반드시 점성을 고려해서 설계를 해야하며 다양한 익형을 생성시킬 수 있는 형상설계 기능의 중요성을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제40권11호
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• pp.957-962
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• 2012

비행체 구조는 공기력에 의해 변형이 발생하고 이 구조의 변형은 다시 공기력의 변화를 유발하므로 비행체 구조 시스템의 고정밀 설계를 위해서는 공력/구조 연계 해석이 필요하다. 그러나 발생하는 변형이 비선형 구조 해석을 요구할 정도로 큰 경우, 선형 시스템에서와 같이 공력 해석과 구조 해석을 순차적으로 반복하는 연계 해석 기법은 바람직하지 않다. 구조적 변형에 따라 변하는 공기력을 충분히 고려하지 못하며, 소요 시간 또한 크기 때문이다. 본 연구는 공력장 내부의 비선형 구조의 거동을 보다 효율적으로 예측할 수 있는 공력/구조 연계 해석 기법을 다룬다. 즉, 비선형 구조 해석 단계 도중에 주기적으로 공력 해석을 통한 외력 업데이트를 수행하는 알고리즘을 제안한다. 또한 고세장비의 유연날개를 가지는 글로벌 호크 모델을 사용하여 여러 가지 기법의 비선형 공력/구조 연계 해석의 결과를 비교하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제48권1호
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• pp.13-21
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• 2020

유도무기의 설계 및 제어에서 6자유도 공력계수의 신속한 추정을 위해 공력계수 데이터에 기반한 예측 모형이 주로 이용된다. 고정확도의 공력계수 예측 모형은 다수의 풍동시험 데이터로 생성할 수 있지만, 이는 많은 시간과 자원을 요구한다. 따라서 본 연구에서는 소수의 풍동시험 데이터를 다수의 전산유체역학 데이터와 혼합한 코크리깅 기법을 활용해 고정확도의 공력계수를 신속하고 효율적으로 예측하고자 한다. 풍동시험과 전산유체역학 데이터를 혼용한 예측 모형의 우수성을 보기 위해, 전산유체역학 데이터 보조의 유무에 따라 두 가지 공력계수 예측 모형을 생성한 후 수치적 검증과 예측 경향성 점검으로 두 모형의 예측 정확도를 비교하였다. 그 결과, 전산유체역학 데이터의 도움 덕분에 코크리깅 모형으로 크리깅 모형보다 더 정확한 공력계수 산출이 가능한 것을 확인하였다.

• 한국음향학회지
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• 제39권6호
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• pp.524-532
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• 2020

본 논문에서는 무선진공청소기용 팬 모터 단품으로부터 방사되는 공력소음을 저감하기 위하여 팬 모터 단품 내부의 기존 임펠라에 스플리터 날개를 설계하였다. 우선, 팬 모터 단품, 특히 임펠라의 유동장을 분석하기 위하여 전산유체역학 기법을 사용하여 비정상, 비압축성 Reynolds-Averaged Navier-Stokes(RANS) 방정식을 수치적으로 해석하였다. 예측한 유동장 결과를 입력값으로 Ffowcs Williams-Hawkings(FW-H) 적분 방정식을 풀어 임펠라로부터 방사되는 소음을 수치적으로 예측하였다. 예측한 음압스펙트럼과 측정값의 비교를 통하여 수치해석방법의 유효성을 검증하였다. 예측한 유동장 결과에 대한 추가 분석을 통하여 임펠라 날개 사이에서 강한 와류가 형성되는 것을 확인하였다. 와류는 유동에는 손실로 소음에는 소음원으로 작용하기 때문에 기존 임펠라에 스플리터 형상을 추가 설계하여 와류를 억제하고자 하였다. 스플리터의 길이와 위치를 설계 인자로 선정하였으며, 다구찌 기법을 사용하여 각각의 설계 인자가 공력소음에 미치는 영향도를 살펴보았다. 이 결과로부터 최소소음을 나타내는 스플리터의 최적 위치와 길이를 결정하였다. 최종 선정된 설계안에 대한 추가 해석을 통하여 소음성능이 개선됨을 확인 하였다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제15권1호
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• pp.40-46
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• 2021

본 연구에서는 재난치안무인기 MC-1,2,3 대비 임무능력이 대폭 향상된 임무확장형 무인기 후보인 틸트로터 무인기의 공력형상설계와 성능향상을 위한 연구를 수행하였다. 기존 운영 중인 TR60 틸트로터 무인기의 형상을 근간으로 성능향상을 위하여 동체 및 꼬리날개 형상을 개선하고 나셀에 확장날개를 장착한 새로운 TR5X 개념형상을 설계하고 전산유체해석을 통해 기존 TR60과 공력성능을 비교하였다. 또한 TR5X 전기체 공력데이터를 구축하고 전기체 비행성능해석을 수행하여 목표로 설정된 주요 성능요구도가 만족됨을 확인하였다.