• 대한기계학회논문집A
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• 제35권12호
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• pp.1599-1606
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• 2011

축소화된 사각형 및 패들형 블레이드, 금속재 및 복합재 허브와 같은 물리적인 축소형 형상의 변화에 따른 실물크기 무힌지 로터의 하중특성에 대하여 연구하였다. 이를 위하여 축소형 로터 모델을 활용한 정적시험, 지상 및 풍동시험을 수행하였다. 정적시험은 구조강성 및 관성특성, 고유진동수 및 감쇄율을 확인하기 위해 수행하였으며, 지상 및 풍동시험은 정지 및 전진 비행조건에서 안정성 및 공력특성을 확인하기 위해 수행하였다. 시험결과에 따르면, 동일한 조건에서 축소형 복합재 허브와 패들형 블레이드를 결합한 경우가 수직하중이 더 높았다. 축소형 복합재 허브와 패들형 블레이드가 결합된 형태가 금속재 허브의 결합된 형태보다 패들형 블레이드의 운동을 더 유연하게 구속하고 있음을 확인할 수 있었다.

• 한국유체기계학회 논문집
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• 제18권6호
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• pp.63-70
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• 2015

This paper proposes a novel airfoil named "KA2" for the blade of the wind turbine systems. Dynamic loads characteristics are analyzed and compared using aerodynamic data of ten airfoils including the proposed airfoil. The blade is divided into the sixteen elements in the longitudinal direction of the blade for applying the Blade Element Method Theory (BEMT) method, and in each element, torque, thrust, and pitching moment are calculated using turbulent time varying wind speed and aerodynamic data of each wing. Additionally, each force and torque is accumulated in the whole region of the blade for the estimation of representative values. The magnitude of such forces is comparatively analyzed for different airfoils. The angle of attack is constant below the rated wind speed due to the fact that the tip speed ratio is kept at the constant value, and it increases in the region of over rated wind speed as the tip speed ratio decreasing with constant rated rpm and increasing wind speed. Such increase in the angle of attack causes the changes of the force acting on the airfoil with different characteristics of lift and drag in the stall region of each different airfoil. Even though the mean wind speed is in the rated speed in a given time, because of the turbulence, it has either the over rated or under rated speed most of the time. Furthermore, the dynamic properties of each force are analyzed in this rated wind speed in order to objectively understand the dynamic properties of the blades which are designed based on the different airfoils. These dynamic properties are also compared by the standard deviation of time varying characteristics. Moreover, the output characteristics of the wind turbine are investigated with different airfoils and wind speeds. Based on these investigations, it was revealed that the proposed airfoil (KA2) is well applicable to the blade with passive pitch control system.

• 한국항공우주학회지
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• 제41권11호
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• pp.855-864
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• 2013

능동 탭은 BVI 소음 저감을 위한 능동제어 기술 중 하나이며, 이를 이용한 소음 저감효과에 대한 해석은 기술 개발에 있어서 매우 중요한 과정의 하나이다. 능동 탭의 소음저감 성능 분석을 위하여 모델 로터시스템에 대한 구조 설계를 수행하고 CFD 해석을 통해 에어포일 공력 데이터를 생성하였으며, 이를 이용하여 통합해석 프로그램인 CAMRAD II 모델을 구성하였다. 하강 비행 상태에서 능동 탭을 HHC 방법으로 작동할 경우 로터에서 발생되는 공력 하중을 CAMRAD II를 이용하여 계산하고, 이에 따른 BVI 소음 변화를 자체 소음해석 프로그램으로 계산하였다. 능동 탭의 작동 길이 및 제어 위상의 변화에 따른 소음해석 결과 최대 -3.3dB의 BVI 소음 저감 효과를 얻을 수 있었다.

• 항공우주기술
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• 제6권1호
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• pp.35-44
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• 2007

본 연구에서는 선미익을 채용한 경항공기인 반디호의 수출형 시제기에 대한 플러터 해석을 수행하였다. 내부 하중 생성용 유한요소모델을 기초로 강성 모델을 작성하였고, 중량 통제를 위한 중량 DB에 근거하여 중량 모델을 작성하였다. 공력모델은 DLM을 이용하였다. 작성된 모델을 이용하여 1차 플러터 해석을 수행하였다. 이를 토대로 주요 진동 모드를 구분해 내고, 지상진동시험을 수행하여 진동 특성을 획득하였다. 획득된 고유진동수를 근거로 유한요소모델의 수정이 이루어졌고 2차 해석이 수행되었다. 해석 결과 주요 플러터 근의 특성을 정리하였다. 가장 중요한 플러터 근은 롤 운동을 갖는 강체 모드와 반대칭 주익 피칭 모드의 연계 모드로 판명되었다.

• Composites Research
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• 제13권2호
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• pp.61-71
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• 2000

오늘날 항공기의 경량화를 위해 복합재료를 사용하는 것은 필수적인 설계 및 제작 요건이 되고 있다. 복합재료로 제작된 날개는 적층각에 따라 구조적 특성이 심하게 변화될 수 있기 때문에 설계시 최적의 적층각을 결정하는 것이 매우 중요한 문제이다. 따라서, 본 연구에서는 복합재료 날개의 적층각에 대한 정적 공탄성 최적화 연구를 수행하였다. 이를 위해 공력하중에 대한 복합재료 날개의 구조 평형상태를 구할 수 있는 정적 공탄성(하중재분포) 해석시스템을 개발하였으며, 유전자 알고리즘을 활용한 최적화 프로그램이 통합 개발되었다. 후퇴각이 있는 복합재료날개에 대하여 적층각 변화가 정적 공탄성 변형에 미치는 영향을 고찰하였으며, 구조 변형이 최소가 되는 경우의 최적 적층각 조건을 구하였다. 이를 토대로 실제 제작에 실용적인 적층각 조합에 대하여 정적 공탄성 특성을 최대화 할 수 있는 최적 적층각 조건이 제시되었다.

• 한국농업기계학회:학술대회논문집
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• 한국농업기계학회 2017년도 춘계공동학술대회
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• pp.59-59
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• 2017

무인 헬리콥터의 양력을 개선하기 위한 익형 설계 단계로서 두꺼운 익형(V1505A)과 얇고 처진 익형(V2008B)의 기본 두 익형의 특성을 예측하는데 있어 회전하는 블레이드의 현실적 조건을 반영한 3D 모델을 마련하고 성능을 예측하였다. Fluent를 이용한 400 mm 선형모델의 시뮬레이션에서는 V1505A 익형은 높은 받음각에서 안정적인 특성을 보인 반면 V2008B는 비교적 높은 동력효율 특성을 보였으나, 높은 받음각에서는 실속 이후 양력이 급락하는 특성을 나타낸다. 형성된 노드 수는 약 870,000개로 하였다. 시위길이 135 mm인 익형 V2008B의 형상은 ANSYS (Fluent v16.2)를 이용해 반경(길이) 1,502 (1,380) mm 의 로터 블레이드를 구성하였다. 충분하지 않은 유동장이 익형 표면에서의 유동의 영향에 영향을 주지 않도록 직경 20 m의 원방경계(far field)를 형성하였다. 사용된 매쉬의 형태는 정사면체 형태로 로터 표면으로부터의 첫 번째 두께 높이는 0.001 m이고 10개의 층으로 형성하였다. 정지 비행하는 헬리콥터의 상태를 가정하여 회전좌표계를 이용하여 정상상태의 유동을 해석하고 사용된 난류모델은 넓은 영역에서의 유동을 고려하여 Realizable $k-{\varepsilon}$ 모델을 사용하였다. 내측그립 받음각 $6{\sim}22^{\circ}$에 대하여 현실적인 회전속도를 연동하여 600~1000 rpm을 적용하였다. 반복수(iteration)는 2000으로 하여 잔차값(residual)이 충분히 수렴하도록 하였다. 전체적으로 실제 헬리콥터가 발휘하는 양력보다는 낮은 수치로 예측되었으며 모델 및 해석 조건에 대한 검토가 필요해 보인다. 양력 값은 받음각 $10^{\circ}$에서 자중(약 68 kgf)을 극복하였고 받음각 $12^{\circ}$에 유상하중 20 kgf을 발휘하며 888 N의 양력을 보였다, 이어 받음각 $22^{\circ}$에서 실속 현상이 발생하였다. 받음각이 증가함에 따라 항력 역시 증가하였으며 받음각 $12^{\circ}$에서 121 N이었고 실속에 이르며 항력은 갑자기 증가할 것으로 예측된다. 본 연구는 변이 익형 개발의 선행 단계로 기본 익형에 대한 공력특성을 CFD 시뮬레이션을 통하여 예측하였다. 예측 값은 현실적 실험방법을 통하여 검증이 되어야 하며 이후 변이익형에 대한 예측과 설계가 가능하다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.183.2-183.2
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• 2010

본 개발에서의 해상용 풍력발전기는 크게 허브와 블레이드를 합한 상부 구조물, 전기 발전기와 연결 조인트의 중간구조물, 각종 제어 장치가 들어있는 제어박스로 나누어진다. 상부 구조물은 Circular Hub 타입의 Darrieus 형상으로 양력(lift)을 이용한 회전력이 발생하며, Circular Hub 타입은 기존의 허브와 블레이드를 연결하여주는 암(arm)에 의해 유발되는 항력토크를 최소화 하기 위한 신개념 형상설계가 이루어 졌으며, 저속에서 우수한 회전특성을 가진다. 이는 바람을 받아 기계적 에너지로 전환 하는 역할을 하며, 풍력발전기의 성능에 직접적인 영향을 미친다. 중간구조물의 전기발전기는, 상부에서 발생된 기계적 에너지를 이용하여 전기적 에너지로 전환 하는 역할을 수행한다. 이렇게 전환된 전기적 에너지는 하부의 제어박스를 거쳐서 해상용 부이(buoy)의 하단에 위치한 베터리 뱅크로 전달, 저장되어 부이에서 쓰이는 전력을 충당하게 된다. 한편 본 개발은 풍력발전기의 공력하중 해석과 로터블레이드의 설계, 풍력발전기의 구조, 진동해석, MPPT 제어컨트롤러와 Breaking controller, 풍동 및 차량시험을 통한 성능평가 및 분석 등의 순으로 개발을 수행하였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제28권1호
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• pp.113-119
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• 2017

An investigation on aerodynamic performance of a highly-loaded axial fan has been conducted to find the effects of tip injection and casing groove on aerodynamic performance in this study. Three-dimensional Reynolds-averaged Navier-Stokes equations with $k-{\varepsilon}$ turbulence model were used to analyze the fluid flow in the fan with Fluid-Structure Interaction (FSI) analysis. The hexahedral grid was used to construct computational domain, and the grid dependency test drew the optimal grid system. FSI analysis was also carried out to predict the deformation of rotor and stator blades, and the effect of deformation on the aerodynamic performance of axial fan was analyzed compared to the performance predicted without FSI analysis.

• 한국항공우주학회지
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• 제31권6호
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• pp.110-117
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• 2003

착륙장치 시스템의 올림/내림 작동특성은 다양한 설계변수, 운용조건 및 환경조건에 따라 변화한다. 최소한의 작동공간 및 성능 요구조건을 만족하기 위하여, 착륙장치 시스템은 관련계통의 영향성을 고려하여 기구학적/동역학적 작동해석이 요구된다. 본 연구에서는 T-50 착륙장치를 모델로 ADAMS를 이용하여 착륙장치 작동에 따른 동적거동을 해석할 수 있는 프로그램을 개발하였다. 설계변수 설정, 유압 압력/유량의 관계 정의, 운동방정식을 유도하여 공력하중, 기동하중, 온도의 영향에 대한 착륙장치 및 덮개문의 정상/비상 작동 동적거동 해석결과를 제시하고 분석하였다. 이러한 해석결과를 바탕으로 향후 새로운 착륙장치 개발시 범용적인 해석이 용이할 뿐만 아니라 지상/비행시험의 문제점 발생시 고장탐구 해결에 활용할 수 있다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2017년도 제48회 춘계학술대회논문집
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• pp.942-944
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• 2017

초고속 비행체는 발사 시 엔진에 의한 음향 압력과 비행 중 공력 가열 및 공기역학적 압력 등 복합적인 하중을 받는다. 이러한 외부환경으로부터 비행체의 연료 탱크 등 내부 시스템을 보호하기 위해 열방어 시스템 패널(Thermal Protection System Panel)이 필요하다. 본 논문에서는 온도 조건에 대해 유한차분법을 이용하여 열방어 시스템 패널의 열전달 모델을 정의하고, 구한 절점별 온도 데이터를 회귀분석을 통해 두께방향 온도 구배의 함수로 정리하였다. 도출한 온도 이력과 극한 압력 하에서 열방어 시스템 패널의 열구조 특성에 대한 해석적 모델을 정의하였다. 해석적 모델을 이용하여 열방어 시스템 패널의 열구조 특성에 대해 매개변수 분석을 수행하였다. 이를 통해 열방어 시스템 패널의 경량화 및 열구조적 설계 요구조건을 충족하는 설계변수를 도출하였다.