• 한국전산구조공학회논문집
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• 제26권5호
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• pp.343-349
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• 2013

항공기 연료셀은 추락 상황에서 승무원의 생존성과 직결되는 중요 구성품으로 회전익 항공기에 적용되고 있는 내충격성 연료셀은 추락시 승무원의 생존성 향상에 큰 역할을 하고 있다. 미육군은 항공기가 처할수 있는 다양한 상황에서 연료셀이 제 기능을 발휘할 수 있도록 1960년대 초부터 MIL-DTL-27422 이라는 연료셀 개발규격을 제정하여 현재까지 적용해 오고 있다. 해당 개발규격에 규정된 시험 중에서 충돌충격시험은 연료셀의 내충격 성능을 검증하는 시험으로써, 해당 시험을 통과하는 연료셀은 생존가능 충돌환경에서 화재가 발생하지 않아 승무원의 생존성이 대폭 향상될 수 있음을 의미한다. 그러나 충돌충격시험은 작용하는 하중 수준이 너무 높기 때문에 실패 위험성이 가장 큰 시험이기도 하다. 연료셀이 해당 시험을 통과하지 못하는 경우에는 재시험을 위한 비용과 준비기간이 상당히 소요되어 항공기 개발일정에 심각한 지장을 초래할 가능성도 높다. 따라서, 연료셀 설계 초기부터 내충격성능 만족여부에 대한 예측을 위해 충돌충격시험의 수치해석을 통한 실물시험에서의 실패 가능성을 최소화해야 한다는 필요성이 제기되어 왔다. 본 연구에서는 충돌모사 프로그램인 LS-DYNA에서 지원하는 유체-구조 연성해석 방법인 SPH 방법을 사용하여 연료셀 충돌충격시험 수치 모사를 수행하였다. 수치해석 조건으로 MIL-DTL-27422에서 요구하는 시험조건을 고려하였고, 실물 연료셀의 시편시험을 통해 확보한 물성데이타를 해석에 반영하였다. 그 결과로 연료셀 자체의 응력수준을 평가하고 취약부위에 대한 고찰을 수행하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권6호
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• pp.3736-3741
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• 2015

연료탱크 충돌충격시험은 연료탱크의 내충격 성능을 검증하는 시험으로, 충돌충격시험을 통과한 연료탱크는 생존가능 충돌환경에서 화재가 발생하지 않아 승무원의 생존성이 대폭 향상될 수 있음을 의미한다. 그러나, 충돌충격시험은 높은 충격하중 때문에 실패 위험성이 큰 시험이다. 만약, 충돌충격시험을 실패할 경우에는 설계보완 및 시편 재제작 등으로 재시험 준비 기간이 상당히 소요되어 항공기 개발일정에 상당한 지장을 초래하게 된다. 따라서, 연료탱크 설계 초기에 충돌충격시험에 대한 수치해석을 수행함으로써 실물시험에서의 실패 가능성을 최소화하는 노력이 필요하다. 본 연구에서는 충돌모사 프로그램인 LS-DYNA에서 지원하는 입자법을 사용하여 Phase I 인증시험의 연료탱크 충돌충격시험 수치모사를 수행하였다. 수치해석 조건으로 미군사규격(MIL-DTL-27422)에서 요구하는 시험조건을 반영하였고, 실물 연료탱크 소재의 시편시험을 통해 확보한 물성 데이타를 수치 해석에 적용하였다. 그 결과로 연료탱크 소재와 중첩부위, 피팅 부위에 작용하는 충격하중을 분석함으로써, 연료탱크 설계시 접착강도와 중첩범위 결정을 위한 설계하중 획득 가능성을 타진하였다.

• 한국가스학회지
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• 제17권6호
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• pp.52-57
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• 2013

본 연구에서는 안전모 쉘 구조물의 정상부에 돌출부를 설치한 경우와 설치하지 않은 경우에 대해, 안전모의 두께와 하중면적을 변수로 변형률 에너지 밀도, 응력, 변위거동을 유한요소법으로 해석하였다. 변형률 에너지 밀도는 안전모로 전달되는 충격에너지 전달을 흡수하는 성능을 나타내는 변수로 안전모의 안전성을 고찰하는 중요한 요소 중의 하나이다. 유한요소 해석 결과에 의하면, 4,540N의 충격력이 안전모의 정상부 표면에 가해질 때 충격하중을 받는 하중면적이 증가할수록 최대응력은 선형적으로 줄어든다. 그러나, 최대 변형률 에너지 밀도는 하중면적이 증가할수록 커지는 것으로 나타났다. 변형률 에너지 밀도가 줄어들면, 안전모 착용자의 머리와 목 부분으로 전달되는 충격력은 줄어드는 것으로 나타났으며, 이것은 안전모의 충격에너지 흡수 안전성을 약화시키는 요인이 될 수 있다. 따라서, 안전모의 안전한 설계를 위해서는 정상부에 돌출 구조물을 설치하는 것이 좋지만, 이러한 수정 안전모는 충격에너지 흡수성능 측면에서는 불리함을 알 수 있다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제19권6호
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• pp.55-62
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• 2015

공공시설물의 대형화 및 도심지로의 인구 밀집화에 따라 충돌 또는 폭발과 같은 하중조건 하에서의 구조물 방호성능의 중요성이 대두되고 있다. 그러나 구조물의 방호설계 및 시공에 있어서 필수적이라 할 수 있는 구조 재료 또는 자재에 대한 방호성능 평가기준은 현재 정립되어 있지 않은 실정이다. 따라서 본 연구에서는 구조용 자재의 내충격 성능평가 기준 개발 연구의 일환으로 가스건을 사용한 발사체 충격 파괴시험을 콘크리트 시험체에서 수행함과 동시에, 다양한 접촉식 계측 센서의 적용 가능성을 확인하고자 하였다. 또한, 충격 파괴시험을 통해 일반 콘크리트 및 강섬유가 보강된 초고성능콘크리트의 파괴모드 및 방호성능에 대한 평가를 수행하였다. 실험 수행 결과, 접촉식 계측센서 중 LVDT 변위계의 적용 가능성을 확인하였으며, UHPC의 경우 혼입된 보강섬유의 효과로 인해 일반 콘크리트에 비해 우수한 방호성능을 보여주었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제25권1호
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• pp.51-56
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• 2012

회전익 항공기에 광범위하게 적용되고 있는 내충격성 연료셀은 항공기 추락 시 탑승자의 생존성 향상에 크게 기여하고 있다. 미육군에서는 항공기 추락 후 화재에 의한 인명손실을 원천적으로 방지하기 위해 군용 회전익기 역사의 초기 단계부터 연료셀 고유의 내충격성에 관련된 군사규격을 제정하여 적용해 왔다. 국외 전문제작 업체들은 장기간의 경험에 의존하여 연료셀을 개발하고 있으며, 충돌충격시험에 따른 시행착오의 결과를 설계 및 제작과정에 재반영하고 있다. 이러한 연료셀 충돌충격시험은 시편자체의 제작비용 및 준비기간이 상당히 소요되므로, 설계 초기단계부터 충돌충격시험에 대한 일련의 수치적 모사를 통해 실물에 의한 시행착오의 가능성을 최소화해야 한다. 본 연구에서는 충돌모사 프로그램인 Autodyn으로 연료셀 충돌충격시험에 대한 다수의 수치해석을 수행, 등가응력 분석을 통해 적절한 설계변수를 선정하였다. 또한 인공신경망과 모의풀림 방법을 연동시켜 연료셀 형상을 내충격성능 측면에서 최적화하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제24권5호
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• pp.521-530
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• 2011

항공기 기체와의 체결부위가 많은 연료탱크는 체계연관성이 큰 대표적인 핵심 구성품 중의 하나로 다루어져 왔다. 회전익항공기에 광범위하게 적용되고 있는 내충격성 연료탱크는 항공기 추락 시 탑승자의 생존성 향상에 크게 기여하고 있다. 미육군에서는 항공기 추락 후 화재에 의한 인명손실을 원천적으로 방지하기 위해 군용 회전익기 역사의 초기 단계부터 연료탱크 고유의 내충격성에 관련된 군사규격을 제정하여 적용해 왔다. V-22 등의 잘 알려진 사례에 따르면 미군사규격(MIL-DTL-27422D)에서 요구하고 있는 연료탱크 충돌충격시험을 원활하게 통과하지 못하는 경우, 해당 연료탱크가 장착되는 항공기 자체의 개발일정에 심각한 지장을 초래한다. 연료탱크 충돌충격시험은 시편자체의 제작비용 및 준비기간이 상당히 소요되므로, 설계 초기단계부터 충돌충격시험에 대한 일련의 수치적 모사(numerical simulation)를 통해 실물에 의한 시행착오의 가능성을 최소화해야 한다. 본 연구에서는 충돌모사 프로그램인 Autodyn을 이용하여 연료탱크 충돌충격시험에 대한 수치적 모사를 수행하였으며, 그 결과로 구해진 등가응력 및 내부압력 평가를 통해 회전익항공기용 연료탱크의 내충격 성능을 고려한 설계방향을 제시하였다.