• 한국항공우주학회지
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• 제50권7호
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• pp.445-454
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• 2022

항공기가 빙점 이하의 습도가 높은 구름대를 지날 때 액적이 항공기와 충돌하면 날개, 동체 등 항공기 구성품에 결빙이 발생한다. 특히 항공기의 날개에 결빙이 증식되면 공력 성능의 저하와 비행 안정성의 감소 등의 치명적인 안전 문제를 초래할 수 있다. 본 연구에서는 항공기 날개에 적용되는 고양력 장치인 다중 익형의 결빙 증식량이 최소가 되도록 형상 최적설계를 수행하였다. 3차원 Reynolds-Averaged Navier-Stokes 지배 방정식을 이용하여 공력해석을 수행하였고, 다물리 전산해석을 통해 결빙의 형상 및 증식량을 예측하였다. 최적설계의 목적함수는 결빙 증식량 최소화로 설정하였고, 설계변수는 Slat과 Flap의 전개 각도와 위치를 정의하는 형상 변수 6개를 선정하였다. 설계 과정에서 목적함수의 평가는 크리깅 근사모델을 사용하여 대체하였고 유전자 알고리즘을 적용하여 최적 형상을 도출하였다. 최적화를 수행한 결과, Slat과 Flap에 최적의 전개 각도와 위치를 적용하였을 때 결빙 증식량이 약 8% 감소하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제35권2호
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• pp.175-181
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• 2011

본 연구에서는 선박용 폐열회수 발전시스템에 적용 가능한 100kW급 구심터빈의 설계 및 CFD 해석기법을 이용하여 열사이클 시스템 및 구심터빈 최적화를 위한 설계자료를 확보하는 것이다. 구심터빈은 스크롤 케이싱, 18개의 베인노즐, 13개의 로터 블레이드로 구성되며, 해석격자는 격자테스트를 통해 약 230만개 정도의 최적격자를 구성하였다. 질량유량 0.5kg/s, 회전속도는 75,000rpm, 입구압력은 195~620kPa 범위 내에서 8가지 조건으로 설정하였다. 베인노즐 내부로 증기가 유입된 후 출구로 갈수록 노즐의 압력면과 흡입면의 압력이 비슷해지면서 마하수가 거의 같은 값을 보였다. 입구온도와 압력이 $250^{\circ}C$, 352kPa 일 때 등엔트로피 효율은 74%, 기계동력은 108kW의 해석결과를 보이고 있다.

• 한국항공우주학회지
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• 제34권4호
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• pp.25-32
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• 2006

현대의 고성능 전투기는 공력성능 및 조종성능의 향상을 위하여 대부분 세로축 방향으로 항공기를 불안정하게 설계하는 정안정성 완화(Relaxed Static Stability) 개념을 채택하고 있다. 비행제어법칙의 설계 작업은 불안정하게 설계된 항공기에 안정성(Stability)을 부여하고, 주어진 비행임무에 대하여 만족스런 조종성능(Controllability)을 발휘할 수 있도록 비행성능을 조작하는 일련의 과정이다. 항공기의 세로축 운동은 장주기 및 단주기 운동이라는 2개의 감쇠진동 모드가 중첩되어 있다고 간주한다. 전투기에서 세로축 제어법칙설계는 장주기 모드가 설계대상으로 고려되지 않으며, 미 군사규격인 MIL-F-8785C에 정의되어 있는 단주기 모드(Short Period Mode)의 요구조건을 이용하여 주파수와 감쇠비를 최적화한다. 이 때, 제어법칙이 포함된 고차시스템을 저차 등가시스템으로 등가 시켜 판별한다. 현재까지 항공기의 단주기 운동 특성에 관한 연구는 활발하게 진행되어 왔으나, 장주기 운동 특성에 관한 연구는 그렇지 못하였다. 본 논문에서는 T-50 훈련기의 장주기 모드 운동 특성을 분석하기 위해 선형 및 비선형해석을 수행하였으며, 받음각제한기 및 자동 피치자세각 트림 명령이 세로축 운동에 미치는 영향성을 분석하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제41권3호
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• pp.165-172
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• 2017

본 논문에서는 가정용 냉장고의 내부 냉기순환용 원심팬의 고성능/저소음 최적설계를 수행하였다. 최적설계를 위해 여러 독립변수들이 어떠한 종속변수에 영향을 줄 때 용이하게 적용할 수 있는 반응표면법을 사용하였으며, 블레이드의 입구각, 출구각, 내경을 독립변수로 선정하였다. 먼저 이를 통해 팬 블레이드의 유량을 최대화하였으며, 3-D 프린터를 이용해 샘플을 제작하였고, 만들어진 팬의 P-Q곡선을 측정하여 개선된 팬이 유량의 증가를 보임을 확인하였다. 또한 기존 팬과 동일한 유량을 가지도록 새로운 팬의 회전속도를 저감시킬 경우, 1.7 dBA의 소음 저감 효과가 있음을 확인할 수 있었다.

• 한국추진공학회지
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• 제22권4호
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• pp.1-11
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• 2018

본 논문에서는 시스템 엔지니어링을 기반으로 우주 발사체의 시스템 설계를 정립하여 통합 설계할 수 있는 프로세스를 정립하였다. 주어진 페이로드 중량과 궤적에 대한 임무 설계 결과를 바탕으로, 시스템 설계 단계에서는 추진, 무게 추정, 공력 등의 각 단위별 해석을 진행한 후 통합하여 최적 설계를 수행될 수 있도록 하였다. 최종 단계에서는 설계된 발사체를 3-자유도 궤적 최적화 시뮬레이션을 통해 임무를 수행할 수 있는지 확인하도록 프로그램을 구성하였다. 최적 설계 기법으로는 유전 알고리즘을 이용하였으며, 이를 이용하여 설계 시 고려해야 할 변수와 파라미터들의 최적 설계 결과를 제시하였다.

• 디자인학연구
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• 제16권4호
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• pp.185-196
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• 2003

WTO출범 이후 저에너지 소모, 저공해, 무공해 등의 환경친화적 운송수단의 발달이 요구됨과 동시에 세계적으로 고속전철기술의 지속적 발전과 시장 확대가 전망됨에 따라 프랑스, 독일, 일본 등과 같은 철도선진국들은 철도기술 개발에 막대한 기술 투자비를 투입하여 기술 우위를 유지하기 위해 노력을 경주하고 있다. 이러한 기술환경 변화에 적극적으로 대응함과 동시에 좁은 국토에서 도로정체에 의한 물류비 증가와 환경오염, 국민생활의 불편 등으로 인한 사회ㆍ경제적 손실을 최대한 억제하고, 국가경쟁력 제고와 환경친화적인 철도 발전을 이끌기 위해 고속전철기술에 대한 독자적 개발 능력은 절실히 요구되고 있다. 이와 같은 요구에 의해 1996년부터 2002년까지 6년간 수행된 G7 고속전철기술개발사업은 350km/h급 고속전철의 독자적인 설계, 엔지니어링 및 제작 능력을 배양하고, 2000년대 차세대 한국형 고속전철을 실현하기 위한 연구개발 프로그램이다. 본 고에서는 G7 고속전철기술개발사업에서 수행된 연구내용 중 차량시스템 엔지니어링기술개발과제의 디자인부문 개발 성과를 요약 소개하였다. 철도선진국에서는 차량설계 초창기부터 디자인 측면의 검토가 매우 활발히 이루어지고 있는 반면, 국내 철도차량개발에 있어 디자인 측면의 검토는 미비하고 소홀히 다루어지고 있는 것이 현실이었다. 하지만 본 사업에서는 차량개념설계 단계부터 디자인전문가들의 적극적인 참여를 통해 국내 철도차량디자인 개발의 새로운 전기를 마련하였을 뿐만 아니라 새로운 차량디자인의 수요에 능동적으로 대처할 수 있는 기반을 구축하였다. 한국형 고속전철시스템의 디자인 컨셉은 한국의 자연조건과 기술환경에 적합한 보다 빠르고, 보다 쾌적하고, 보다 조용한 한국 고유형 고속전철과 그 여행문화를 이루어내는 것이다. 고속전철의 한국 고유성이란 주로 승객의 고속전철여행을 통해서 인식되어지는 것이다. 따라서 우선적으로 한국의 행동양식과 생활문화를 고려한 일반 객실의 단면개념을 기준으로 공기역학적으로 유리한 단면 외형 형상을 구현하는 한편, 터널 개활지 주행 최적화를 위한 전두부 공력형상 구현, 차체 단면적 축소와 곡선화를 통한 공력저항 최소화, 인간공학적 실내 설계 및 부속실의 편의성 도모, 외관통합 색채디자인 등을 통해 한국 고유형 고속전철 차량 디자인을 개발하였다.