• 항공우주기술
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• 제12권2호
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• pp.209-220
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• 2013

본 논문에서는 항공우주연구원에서 주최하는 2012년 인간 동력 항공기 시범 경진대회에 참가하기 위하여 제작한 충남대학교 Light Bros. 팀의 Human Powered Aircraft인 Volante 날개에 대한 설계/제작과정과 프로펠러의 설계/제작과정을 기술하였다. 동력장치는 두 개의 프로펠러로 구성되어 있고 베벨기어와 지상에서 작동하게 만들어졌다. 프로펠러의 상태변화와 시간에 따른 동력변화를 측정하여 가장 효율적인 프로펠러는 찾는 것이다. 복합재의 사용과 글라이더 형태의 큰 Aspect Ratio(AR)을 갖는 날개의 하중 해석 및 구조 해석을 수행하였다. 주익 Spar의 모델링 및 구조 해석을 수행한 후 구조 시험을 통해 변위 및 Strain 비교를 수행하였으며 결과적으로 주익의 성능 및 안전성을 확인하였다.

• 한국항행학회논문지
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• 제22권5호
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• pp.359-366
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• 2018

본 논문은 FBG센서를 항공기 날개 내부에 설치한 CTLS항공기를 이용하여 데이터를 받아 잡음제거를 수행하였다. 잡음제거를 위하여 이동불변의 특성을 지닌 정상 웨이블릿 변환 기법을 제시하였다. CTLS와 같이 복합재 내부에 FBG센서를 설치하게 될 경우 접착제 층 사이에 크고 작은 빈공간과 미 접착부분이 생기게 되고, 신호갈라짐 (split problem) 현상이 발생하게 된다. FBG센서 자체가 전자기적 잡음에 영향을 받지 않지만 광원이나 광 검출기, 신호처리장치의 경우 전원을 사용하는 전자부품이기 때문에 이러한 전자기파의 영향을 받아 오차가 발생하게 된다. 이렇게 발생한 오차를 실험결과를 통하여 정상 웨이블릿 변환을 이용하여 잡음을 제거하고 보다 정확한 데이터 검출을 할 수 있음을 확인하였다.

• 한국정밀공학회지
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• 제30권10호
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• pp.1061-1068
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• 2013

In this research, the design optimization of a composite sandwich has been performed for using as an airplane wing skin. Automated analysis framework for aero-structure interaction is used for calculating load data on the wing. For automated analysis framework, FLUENT is used for computational fluid dynamics (CFD) analysis. CFD mesh is generated automatically by using parametric modeling of CATIA and GAMBIT. A computational structure mechanics (CSM) mesh is generated automatically by the parametric method of the CATIA and visual basic script of NASTRAN-FX. The structure is analyzed by ABAQUS. Composite sandwich optimization is performed by NASTRAN SOL200. Design variables are thicknesses of the sandwich core and composite skin panel plies. The objective is to minimize the weight of the wing and constraints are applied for wing tip displacement, global failure index and local failure indexes.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제30권5호
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• pp.381-387
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• 2017

섬유강화 복합재료는 열팽창 계수의 방향성을 갖고 있을 뿐만 아니라 제작과정 온도와 실제 사용온도 사이의 차이 때문에 필연적으로 열응력 효과를 받게 된다. 이러한 열응력에 의한 파손현상은 실제 항공우주산업에서의 응용이 증대되고 있는 두꺼운 복합 적층판의 경우에 더욱 현저한 현상으로 적층판의 역학적 기능 및 파단강도에 큰 영향을 미치게 된다. 본 연구에서는 복잡한 재질로 구성되고 높은 세장비를 가진 블레이드 날개 구조의 차원축소 및 열 응력 복원 이론을 소개하고 3차원 유한요소모델과 비교결과를 통해 효율성과 정확성을 입증한다. 또한 차원을 축소한 모델링을 구성하고 복원이론를 이용하여 열적 환경에 적용된 복합재 보 단면의 열응력을 차원 복원하고 시각적으로 형상화하는 효율적인 복원해석 과정을 소개하고자 한다.

• 한국군사과학기술학회지
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• 제22권4호
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• pp.460-466
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• 2019

It takes a lot of time and human resources to build a detailed three-dimensional finite element analysis model that is almost similar to the actual structure for sophisticated analysis, and a lot of experience and know-how is required to form a reliable analytical model. In this paper, the one-dimensional beam model connected by stiffness matrix through blade analysis library was compared with the results of three-dimensional analysis with the stress calculated through the process of dimensional restoration analysis based on the principle of virtual work. By comparing the stress calculated through dimensional restoration analysis with the three-dimensional analytical model, We will introduce the development status and application case of the blade analysis library by comparing efficiency and accuracy.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2001년도 제16회 학술발표회 논문초록집
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• pp.91-94
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• 2001

A structural test of the wind turbine rotor blade must be required to evaluate the uncertainty in design assessment due to use of material, design concepts, production processes and so on, and the possible impact on the structural integrity. In the full-scale static strength test, the measuring parameters are strain, displacements, loads, weight and the center of gravity. There are test equipments, measuring sensors, a test rig and fixtures to obtain measuring parameters. In order to simulate the aerodynamics load, the three-point loading method instead of the one-point loading method is applied. There is slightly some difference between the measured results and the predicted results with the reference fiber volume fraction of 60%. However, the agreement between the measured results and the predicted results with the actual fiber volume fraction of 52.5% is good. Even though a slightly non-linearity from 80% loading to 100% loading, a linear static solution is sufficient for the design purpose as the amount of the non-linearity is relatively small. Comparison between measured and predicted strain results at the maximum thickness positions of the blade profile for 0.236R(5.56m), 0.493R(11.59m) and 0.574R(13.43m), under 20%, 40%, 60%, 80% and 100% loadings for the upper part of the blade. The predicted values are in good agreement with the measured values.

• 한국추진공학회지
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• 제5권1호
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• pp.76-81
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• 2001

A structural test of the wind turbine rotor blade is to evaluate the uncertainty of design due to selection of material, design concepts, production processes and so on, and their possible impacts on the structural integrity. In the full-scale static strength test, the measuring parameters are strain and displacements vs. loads, weight and the center of gravity. In order to simulate the aerodynamics load, the three-point loading method is applied. There is slight difference between the measured results and the predicted results for the reference fiber volume fraction of 60% . However, the agreement between the measured results and the predicted results with the actual fiber volume fraction of 52.5% is good. Even though a slightly non-linearity from 80% loading to 100% loading exists, a linear static solution is sufficient for the design purpose due to te small amount of non-linearity. Comparison between measured and predicted strain results at the maximum thickness positions of the blade profile for 0.236R(5.56m), 0.493R(11.59m) and 0.574R(13.43m), under 20%, 40%, 60%, 80% and 100% loadings for the upper part of the blade. The predicted values are in good agreement with the measured values.

• 한국복합재료학회:학술대회논문집
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• 한국복합재료학회 2005년도 추계학술발표대회 논문집
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• pp.179-184
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• 2005

In the present study, conceptual design of the main wing for 20 seats WIG{wing in Ground Effect) flight vehicle, which will be a high speed maritime transportation system for the next generation, was performed. The high stiffness and strength Carbon-Epoxy material was used for the major structure and the skin-spar with a foam sandwich structural type was adopted for improvement of lightness and structural stability. As a design procedure for this study, firstly the design load was estimated with maximum flight load, and then flanges of the front and the rear spar from major bending load and the skin structure and the webs of the spars were preliminarily sized using the netting rules and the rule of mixture. In order to investigate the structural safety and stability, stress analysis was performed by Finite Element Codes such as NASTRAN/PA TRAN[6] and NISA II [7]. From the stress analysis results, it was confirmed that the upper skin structure between the front spar and rear spar was very unstable for the buckling. Therefore in order to solve this problem, a middle spar and the foam sandwich structure at the upper skin and the web were added. After design modification, even thought the designed wing weight was a little bit heavier than the target wing weight, the structural safety and stability of the final design feature was confirmed. Moreover, in order to fix the wing structure at the fuselage, the insert bolt type structure with six high strength bolts was adopted for easy assembly and removal.

• 한국항행학회논문지
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• 제23권1호
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• pp.84-89
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• 2019

본 연구는 복합재 항공기의 비행 데이터를 활용한 기계학습 기반 구조건전성 모니터링 시스템 연구의 예비 연구이다. 본 연구에서는 구조건전성 모니터링에 이용되기에 가장 적합한 기계학습 알고리즘을 선별하고, 실 기체 데이터에 대한 적용을 위해 차원 축소를 수행하였다. 이를 위해 외팔보를 통해 모사된 항공기 날개 구조와 부가 질량을 통해 손상 모사 실험을 진행하고, 분류 알고리즘을 통해 데이터를 손상의 위치와 정도에 따라 구분하였다. 이를 위해 FBG (fiber bragg grating) 센서를 부착한 외팔보의 진동 실험을 통해 정상상태와 12개의 손상상태에 대한 데이터를 취득하고, MATLAB 환경에서 tree, discriminant, SVM (support vector machine), kNN, ensemble 알고리즘의 비교와 파라미터 튜닝을 통해 가장 적합한 알고리즘을 도출하였다. 또한 NCA (neighborhood component analysis)를 이용한 특징 선택을 통해, 실 기체에서 나올 수 있는 고차원 데이터의 관리를 위해 필요한 차원 축소를 수행하였다. 그 결과, quadratic SVM이 NCA를 적용하지 않은 모델에서 98.7%, NCA를 적용한 모델에서 95.9%로 가장 높은 정답률을 보였다. 또한 NCA 적용 후 모델의 예측 속도, 학습 시간, 용량이 모두 향상되었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제50권7호
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• pp.471-478
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• 2022

본 논문은 한국항공대학교에서 연구 및 개발한 태양광 무인기 KAU-SPUAV에 관한 내용으로, 2020년 6월 32시간 19분 장기체공 비행에 성공한 주익 4.2m 태양광 무인기의 설계 과정에 관하여 기술하였다. 태양광 무인기의 장기체공 능력을 향상시키기 위해 항력을 줄이기 위한 원형 단면의 동체를 설계하였고, 유리섬유 복합재를 사용한 모노코크 구조를 적용하여 가볍고 튼튼한 동체를 제작하였다. 또한 4.2m 태양광 무인기의 날개 형상에 최적화된 태양광 모듈을 구성하여 배열하였고, 23[in] × 23[in] 프로펠러를 적용한 추진시스템을 구성하여 충전 및 비행 효율을 향상시켰다. 개발된 태양광 무인기는 순항할 때 평균 55W를 소비하고, 주간에 최대 165W 에너지를 공급받을 수 있으며 비행실험을 통해 장기체공 성능을 검증하였다.