• 한국항행학회논문지
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• 제23권1호
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• pp.44-54
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• 2019

많은 나라들에서 늘어가는 자동차로 인한 교통체증에 대체 할 수 있는 새로운 교통수단에 대한요구가 증가하고 있다. 또한, 경제적인 성장으로 인한 자동차 보유 대수의 증가로 앞으로 교통체증은 더욱 증가할 것이다. 이를 위해 도로주행형 개인용 항공기(PAV; personal air vehicle)에 관한 많은 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 도로주행형 PAV의 사이징에서 엔진과 익형의 종류에 따른 주요 설계 변수인 익면하중과 동력대중량비를 구하기 위한 사이징을 수행하였다. 즉, 사이징 과정에서 국내 환경과 일반 항공기급 인증기준인 FAR PART 23을 고려한 임무형상에 대하여 익면하중, 동력대중량비, 제동마력, 그리고 연료효율의 그래프를 통해서 설계점을 결정하는 연구도 수행하였다. 사이징 결과 디젤 엔진을 사용하는 경우 가솔린 엔진보다 더 큰 중량으로 인해 더 큰 이륙총중량, 날개 면적, 그리고 더 큰 동력을 요구한다.

• 한국항행학회논문지
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• 제25권1호
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• pp.29-39
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• 2021

대도시 도심의 교통 정체를 해결하기 위한 방법의 하나로 전기수직이착륙 개인항공기(eVTOL PAV)를 활용한 도심항공 모빌리티(UAM)의 관심이 증가하고 있다. 도심항공 모빌리티에 사용할 비행체인 eVTOL은 추진방식에 따라 복합형, 틸트 로터형, 틸트 날개형, 틸트 덕티드 팬형, 멀티콥터형으로 분류된다. 본 연구에서는 멀티콥터형인 에어버스사의 시티에어버스를 기본 모델로 주어진 임무 형상에 맞게 역설계 기법을 사용하여 기본 개념설계를 수행하였다. 공력해석 프로그램인 OpenVSP를 사용하여 표면적과 양항비, 항력계수를 계산하였다. 각 임무 구간별 소요되는 동력을 계산하였고, 그에 맞는 배터리와 모터를 비교하여 선정하였다. 또한 eVTOL 구성품별 중량을 추정하여 전체 총 중량을 예측하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제23권7호
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• pp.99-104
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• 2007

심층혼합처리공법은 항만기초, 토류벽구조, 차수벽 및 가시설, 그리고 거축기초와 교량기초 등에서 다양하게 사용되어오고 있다. 이 공법은 지반개량을 통한 침하방지와 안정성확보를 위한 지반강도를 확보하기 위해 시멘트와 혼화제를 현장토와 혼합하는데 있어서 가장 효율적이고 경제적이어야 한다. 본 연구에서는 교반날개의 각도, 교반속도 등에서 다양한 교반조건을 적용하여 실내실험을 수행하였다. 실내실험은 현장 타설장비를 1:8 비율로 축소하여 제작하였다. 최적의 교반조건을 도출하기 위하여 다양한 교반조건에 따른 심층혼합처리 개량체의 강도를 분석하였다. 연구결과, 심층혼합처리공법의 교반조건은 개량체의 강도와 형상에 아주 큰 영향을 미치고 있음을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제31권3호
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• pp.23-30
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• 2003

본 연구는 풍력발전 시스템에 관련된 IEC61400-1 국제규격 및 GL규격에 정의된 다양한 하중조건을 고려하였고, 이러한 하중들을 효과적으로 견딜 수 있는 특별한 복합재 구조형상을 제안하였다. 복합재 풍력터빈 블레이드 주고에 대한 평가를 위해 유한요소 구조해석을 수행하였다. 구조설꼐에서는 파라미터 분석 연구를 통해 블레이드 구조형상을 결정하였고, 대부분의 주요 설꼐 피라미터를 결정하였다. FEM을 이용한 응력해석결과를 검토하여 설계된 블레이드 구조는 어떠한 하중조건에 대해서도 안전함을 확인하였다. 뿐만 아니라, 본 연구에 의해 새롭게 고안된 삽입볼트를 사용한 허브 연결부의의 설계하중과 피로하중에 대한 안전성을 검토하였으며, 잘 알려진 S-N 선형 손상 이론, 하중 스펙트럼 및 Spera의 실험식에 의해 20년 이상의 피로수명을 갖도록 하였다. 몇 개의 집중하중으로 모사된 공력하중에 대한 실물 정적구조시험을 수행하였으며, 실험결과로부터 설계된 블레이드는 구조적으로 안전함을 확인하였다. 더욱이, 변위 및 응력, 중량, 무게중심 증의 측정된 결과는 해석결과와 일치함을 확인하였으며, 연구된 블레이드는 독일의 국제적 인증기관인 GL사의 인증을 획득하였다.

• 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.

• 한국항공우주학회지
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• 제46권8호
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• pp.611-620
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• 2018

수치해석을 이용한 항공기 착빙 형상 예측의 정확도 향상을 위하여 거칠기 분포 예측이 가능한 해석적 모델이 개발되고 있다. 그러나 표면의 상태에 대한 정량적인 실험 결과가 거의 없어 해석적 모델을 검증하고, 경험적인 변수를 결정하는데 어려움을 겪고 있다. 이에 본 연구에서는 표면의 상태를 미시적 관점에서 분석하기 위한 실험적 연구를 수행하였다. 우선, 착빙 환경 변수인 온도와 자유류 속도에 따른 매끈한 표면의 넓이의 관계를 정량적으로 파악하였다. 그 결과 대기 온도가 높고 자유류 속도가 증가할수록 매끈한 표면의 넓이가 증가하였다. 그 다음으로 서리 얼음 표면과 유리얼음 표면의 특성을 분석하였다. 서리얼음 조건에서는 불투명한 원뿔 형태의 얼음 요소들이 유동 반대 방향으로 성장하고, 대기 온도가 증가함에 따라 원뿔 얼음 요소들의 길이와 간격이 감소하는 것을 확인하였다. 유리얼음 조건에서는 반투명한 얼음 덩어리를 날개 아랫면에서 관찰할 수 있었다. 이러한 원인은 중력의 영향이 큰 아랫면에서 주로 리블렛이 형성되고, 이와 같이 형성된 리블렛이 집중하여 얼어붙었기 때문이다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제36권7호
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• pp.689-695
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• 2012

지지격자가 있는 봉다발과 축방향으로 평행한 유동에서, 봉다발 마찰계수와 지지격자 손실계수를 평가하였다. 시험부는 외경 9.5 mm, 길이 2000 mm 인 봉 25 개를 $5{\times}5$ 정사각 구조로 배열하여 제작하였으며, 봉 중심간 거리와 봉 외경의 비는 1.35 였다. 지지격자로는 plain 지지격자, split-vane 지지격자, hybrid-vane 지지격자를 이용하였다. 지지격자가 없는 봉다발의 마찰계수는 기존 상관식과 비교적 잘 일치하였다. 지지격자가 있는 봉다발 실험의 경우, hybrid-vane 지지격자에서 봉다발 마찰계수 및 지지격자 손실계수가 가장 크게 측정되었으며, 이는 지지격자의 유동단면 막음비 증가와 혼합날개 형상에 의한 유동 교란이 증가되기 때문인 것으로 판단된다. Re=$5{\times}10^5$ 조건에서 plain 지지격자, split-vane 지지격자, hybrid-vane 지지격자의 손실계수는 약 0.79, 0.80, 0.88 로 예측되었다.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제26권5호
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• pp.518-527
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• 2016

이 연구는 패널 플러터 시뮬레이션을 위한 집중 하중의 사용을 연구한다. 이러한 구상은 날개 구조의 아음속 플러터 연구에 대해서는 검증된 바 있으나 초음속 영역에서는 그렇지 못하다. 따라서, 4면 단순 지지 경계 조건의 패널에 공기력과 등가의 집중하중을 가하여 초음속 패널 플러터를 연구한다. 분포된 공기력은 수치 적분 계산을 통해 집중 하중들로 근사된다. 선형 패널 플러터에 대한 공탄성 방정식은 고전적인 small-deflection theory와 piston theory를 이용하여 세워지는 반면, 모방된 패널 플러터에서 플러터 방정식은 분포 공기력에 의한 압력을 집중 하중에 의한 압력으로 대체함으로써 유도된다. 최종적으로 플러터 주파수, 임계 동압, 그리고 그에 상응하는 모드형상이 모방된 패널 플러터에 대해 구해지고, 그 결과를 선형 패널 플러터로부터 얻은 결과와 비교하여 검증하였다. 또한 두 가지 중요한 파라미터인 집중 하중의 개수와 위치는 수치적 예제들과 최적화 과정을 통해 각각 논의되었다. 이 연구에서 얻어진 플러터 결과는 집중하중들을 이용하여 패널 플러터를 재현하는 가능성을 논의하는데 타당한 것으로 생각된다.

• 한국시뮬레이션학회논문지
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• 제28권2호
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• pp.23-33
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• 2019

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.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제16권3호
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• pp.485-492
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• 2021

50kW 또는 그 이하의 정격용량을 갖는 풍력터빈은 일반적으로 소형풍력으로 간주한다. 소형풍력터빈은 독립형 전력시스템과 가전제품, 독립적인 적용 및 에너지저장장치, 태양광, 소수력, 디젤엔진과 같은 다른 에너지 기술을 조합하여 동시에 사용할 수 있는 매력적인 대체품이다. 연구목적은 터빈블레이드 제작법과 구조가 가능한 상업용 개발과정과 유사성을 갖도록 50kW급 풍력터빈 블레이드를 개발하기 위한 것이다. 목함에 기반하여 제작된 몰드기법은 탄소섬유와 열경화성 수지인 유리섬유를 사용한 경량설계, 다중부목, 오목성을 유지하기 위하여 채택한다. 수 작업형 시제품 제조법은 공기역학적인 평판형의 반복적인 설계를 통해서 단주기를 갖는 고밀도 형상 몰드를 사용하여 개발한 것이다. 5개의 블레이드 생산공정을 통하여 제작하고, 블레이드의 주요 구성요소는 IEC-61400-23 규정에 따라 설계의 적절성을 검증하기 위하여 시험하며. 또한, 개발된 블레이드를 갖는 풍력시스템은 성능특성을 검증하기 위하여 IEC 61400-12 규정에 따라 시험한다. 블레이드와 터빈시스템의 시험결과는 상업운전에서 요구되는 유효한 설계조건을 확인하였다.