본 논문에서는 아음속유동에서 그리드핀 유도무기의 공력특성을 실험적연구를 통하여 기술하였다. 그리드핀 형상에 의한 영향을 살펴보기 위해 폐쇄율을 달리한 그리드핀 형상모델을 이용하였다. 공기역학적특성을 살펴보기 위해 그리드핀 포함 유도무기 형상의 6성분 공기역학적 힘과 모멘트를 측정하여 레이놀즈수에 의한 영향, 그리드핀 형상에 의한 영향, 조종성능 등을 알아보았다.
SpaceX Falcon 9에 탑재된 초음속 그리드핀 유동 특성에 관한 3차원 수치해석이 수행되었다. 3차원 수치해석 결과를 기준으로 관련 수치해석 과정의 단순화와 효율성 향상을 위하여 과거 도입된 단위 그리드핀 접근의 타당성이 평가되었다. 아울러 마하수 2.8 초음속 비행조건에서 다양한 받음각을 갖는 SpaceX Falcon 9 그리드핀의 공력특성이 평가되었다.
SpaceX Falcon 9에 탑재된 초음속 그리드핀 유동에 관한 수치해석을 통하여 해당 그리드핀의 공력특성을 평가하였다. 3차원 정상 수치해석 계산의 효율성 향상을 위하여 단위 그리드핀 개념을 도입하였다. 본 연구에서는 발사체의 받음각, 외부 프레임, 그리고 커넥팅 로드 등의 영향성을 보정하는 전후 처리과정을 개선하였고, 이에 따라 최종 공력계산의 정확도가 과거 연구에 비하여 향상되었음을 확인하였다. 이후 천음속과 초음속 비행조건에서 다양한 받음각을 갖는 SpaceX Falcon 9 그리드핀의 공력특성을 평가하였다.
최근의 나노기술의 발전과 함께 나노미터크기의 물질들의 물성과 미세구조 등을 분석하기 위한 노력들이 활발히 이루어지고 있다. 투과전자현미경(transmission electron microscope; TEM)은 나노물질의 미세구조 관찰, 화학성분 분석, 전자기적 특성평가가 가능한 초정밀 분석장비이다. TEM 관찰을 위한 시편의 제작방법중 TEM 그리드(grid)를 사용하는 방법은, 분석하고자 하는 물질을 망(mesh) 형태의 그리드에 도포하여 샘플을 준비하는 방법으로 다른 방법에 비해 아주 빠르고 간편한 장점이 있다. 그러나 TEM 그리드에 나노물질을 분산/도포하여 공중에 떠있는 형태로 샘플을 제작하려면, 나노물질이 mesh 사이로 빠져나오지 않도록 그리드 mesh의 간격이 아주 미세하여야 하는데, 일반적으로 mesh의 크기가 미세할수록 그리드의 가격은 높아진다. 또한 기존에 사용되고 있는 비정질 탄소박막으로 덮여진 그리드는 극미세 크기의 나노물질 및 탄소나노물질을 분석할 경우, 고해상도의 TEM상을 얻는데 한계가 있다. 한편 그래핀은 2차원의 육각판상의 구조로 탄소원자가 빼곡히 채워진 흑연 한 층의 나노재료이다. 이는 원자단위 두께로 가장 얇은 물질로서 기계적 강도가 우수하여 지지막으로의 응용이 가능하다고 알려져 있다. 따라서 TEM grid막으로 사용할 경우 기존의 고가의 미세한 mesh가 형성된 그리드를 사용하지 않아도 나노물질을 효과적으로 분석할 수 있을 것으로 예상 된다. 본 연구에서는 열화학증기증착법(thermal chemical vapor deposition; TCVD)을 이용하여 300 nm 두께의 니켈박막이 증착된 기판위에 대면적으로 합성한 그래핀을 TEM 관찰용 그리드 위에 전사(transfer)함으로써 나노물질이 그리드 mesh사이로 빠져나오지 않는 저가의 TEM 그리드 제작 방법 및 응용 가능성에 대하여 보고한다.
작은 세장비(aspect ratio)를 갖는 형상의 자탄(sub-munition)은 자유낙하 시 비행 자세 안정성이 불량하고 항력조절이 어렵다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 일반적인 비행 날개 대신 그리드핀이라고 불리는 핀을 설계하여 자탄에 적용하였다. 우선 자탄의 기본모델을 설정하고, 해당 모델에 대한 자유낙하 하는 천음속(transonic) 조건에서의 전산해석이 수행되었으며 풍동시험을 통해 전산해석 결과를 검증하였다. 기본모델의 경우 요구되는 수준의 높은 항력은 얻었으나 자세 안정성이 확보되지 않았다. 이를 개선하기 위해 그리드핀의 설계변수 중 하나인 웹 두께(web-thickness)를 변경하여 2종의 핀을 추가로 설계하였으며 해당 설계안에 대한 전산해석을 수행하였다. 수행 결과, 웹 두께가 가장 얇은 조건에서 자세 안정성이 가장 우수하게 확보되었으며 항력계수도 큰 값을 유지하였다. 해석 결과를 기반으로 그리드핀 설계를 완료하고, 자탄에 대한 공력자료를 확보하여 이를 토대로 자탄의 탄도를 예측할 수 있는 기반이 마련되었다. 또한, 그리드핀이 다양한 형태의 비행체와 탄에 사용될 수 있을 것으로 기대된다.
To predict the aerodynamic characteristics of the grid fins from subsonic to supersonic speeds, low fidelity SW as well as CFD SW were applied. VLM(Vortex Lattice Method) and SE(Shock-Expansion) method were used at subsonic and supersonic speed domain respectively for the rapid prediction of low fidelity SW. For 2 configurations of the grid fins, the CFD computations and tests using the trisonic wind tunnel were also performed to compare the results of the grid fins. The results of low fidelity SW, CFD SW and the wind tunnel tests data were agreed well each other. Through further research on the grid fins, the effective parameters of the grid fin configurations according to the speed regime will be investigated.
최근 국내에서는 시공성 및 경제성이 우수하고, 수려한 경관을 연출할 수 있는 보강토옹벽의 적용이 급증하고 있는 추세이다. 일반적으로 블록식 보강토옹벽 시공시 전면블록과 보강재 사이의 연결은 블록에 미리 형성시킨 돌기(전단키형 방식) 또는 플라스틱 핀(핀형 방식)을 이용하여 보강재를 블록에 정착시키는 방식으로 이루어지고 있다. 그러나 이와 같은 연결방식은 시공중 보강재에 부분적인 손상의 원인이 되며, 이로 인해 보강토옹벽의 안정성에 문제를 야기시킬 수 있다. 따라서 본 연구에서는 기존 연결방식의 문제점을 해결하고자, 안정성을 보다 높이고 경제성은 기존 방식과 유사한 I형 연결장치를 이용한 전면블록/지오그리드 보강재의 연결방법을 개발하였으며, 현장 적용을 위하여 연결강도 특성을 평가하였다.
본 연구에서는 조건와류를 추출하려면 우선 속도상관관계를 알아야 하는데, 이를 위하여 실험적 데이타와 이론적 모델을 모두 적용하였다. 전자는 Van Atta와 Chen의 그리드 난류에서의 등방성에 가까운 속도상관관계 데이터를 취하여 이용하였으 며, 후자는 Driscoll과 Kennedy의 난류에너지 스펙트럼 모델을 해석하여 적용하였다. 이 이론적 모델은 레이놀즈수를 변화시킬 수 있는 장점이 있으며, 특히 벽면근처에서 의 와동구조해석을 위해서는 레이놀즈수가 작은 조건와류가 필요하다. 조건와류의 반지모양의 와동은 이방성분포인 평균전단유동에 중첩되어 전체 와동장을 구성하는데, 난류유동의 vortex stretching과정에서 중요한 역할을 하는 머리핀 와동(hairpin vor- tex)과 비슷한 구조를 이 전체 와동에서 구할 수 있다. 이는 조건와류의 와동장의 크기와 평균전단에 의한 평균 와동장의 상호크기에 따라 결정되는데, 실제 난류유동장 에서 난류전달과 레이놀즈 응력과 밀접한 관계가 있다.
We present a method of graphene synthesis with high thickness uniformity using the thermal chemical vapor deposition (TCVD) technique; we demonstrate its application to a grid supporting membrane using transmission electron microscope (TEM) observation, particularly for nanomaterials that have smaller dimensions than the pitch of commercial grid mesh. Graphene was synthesized on electron-beam-evaporated Ni catalytic thin films. Methane and hydrogen gases were used as carbon feedstock and dilution gas, respectively. The effects of synthesis temperature and flow rate of feedstock on graphene structures have been investigated. The most effective condition for large area growth synthesis and high thickness uniformity was found to be $1000^{\circ}C$ and 5 sccm of methane. Among the various applications of the synthesized graphenes, their use as a supporting membrane of a TEM grid has been demonstrated; such a grid is useful for high resolution TEM imaging of nanoscale materials because it preserves the same focal plane over the whole grid mesh. After the graphene synthesis, we were able successfully to transfer the graphenes from the Ni substrates to the TEM grid without a polymeric mediator, so that we were able to preserve the clean surface of the as-synthesized graphene. Then, a drop of carbon nanotube (CNT) suspension was deposited onto the graphene-covered TEM grid. Finally, we performed high resolution TEM observation and obtained clear image of the carbon nanotubes, which were deposited on the graphene supporting membrane.
본 논문에서는 X-대역 동작 주파수 재구성이 가능하며, 격리도가 향상된 대역 통과 재구성 주파수 선택 표면구조(frequency selective surface)를 설계하였다. 제안된 재구성 FSS의 단위구조는 Four-legged loaded 소자와 인덕턴스 성분의 스터브 그리고 전원 인가를 위한 바이어스 그리드로 구성되어 있으며, Four-legged loaded 소자와 스터브 사이에 위치한 핀 다이오드의 ON/OFF 상태를 통해 단위구조의 전기적인 길이를 조절함으로써 동작 주파수의 재구성 특성을 구현하고, 스터브의 길이 조절을 통해 원하는 동작 주파수의 조절이 가능하며, ON/OFF 상태의 투과 특성간 향상된 격리도 특성을 얻을 수 있다. 재구성 FSS를 제작하여 구형 도파관 WR-90을 이용한 투과 특성 측정을 통해 설계 결과와 비교적 잘 일치하는 것을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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