• 한국항행학회논문지
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• 제21권1호
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• pp.21-29
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• 2017

본 논문에서는 고정밀 항로 탐색 기능과 장기 임무 수행 능력이 장점인 하이브리드 수중 글라이더의 제어에 관한 연구를 수행하였다. 하이브리드 수중 글라이더의 동적 모델링은 자세 제어기와 부력 엔진, 추진기의 수치 모델을 기반으로 하였다. 하이브리드 수중 글라이더의 부드러운 제어와 정밀한 항해를 고려하여 제어 시스템을 설계하였다. 물을 흡입 할 수 있는 부력 엔진은 선체의 부력을 제어하도록 설계되었다. 그리고 배터리를 탑재한 질량 이동체는 선체의 피칭 동작을 제어 할 수 있도록 설계되었다. 또한 부력 엔진 및 자세 제어기를 제어하기 위한 제어 시스템이 구성하였다. 성능을 확인하기 위해 제작된 모델을 사용하여 수조 시험을 수행하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제39권7호
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• pp.709-715
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• 2015

일반적인 무인잠수정과는 달리 수중 글라이더는 별도의 추진체를 가지지 않고 부력과 중력의 차이에 의해서 추진력을 얻게 된다. 추진력을 얻기 위해 부력을 조절하게 되며, 부력의 변화는 부력엔진을 이용하며 수중 글라이더의 체적을 변화시킨다. 또한, 수중 글라이더의 자세를 제어하기 위해 별도의 방향타를 사용하지 않고 내부의 자세제어기를 이용하여 내부 이동질량의 위치변화를 이용한다. 내부 이동질량의 위치변화에 의한 질량중심과 질량관성모멘트의 변화가 발생하게 되며 이로 인해 수중 글라이더의 자세가 변화하게 된다. 본 논문에서는 수중 글라이더의 기구학적 특성과 운동특성을 반영한 비선형 6자유도 운동방정식을 유도하고 이를 이용한 운동 시뮬레이션을 수행하였다. 자세제어기를 이용하여 수중 글라이더의 종동요각과 횡동요각 제어 운동 시뮬레이션을 수행하였으며, 종동요각과 횡동요각 제어에 따른 수중 글라이더의 운동특성을 해석하였다.

• 한국항행학회논문지
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• 제21권6호
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• pp.537-543
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• 2017

수중글라이더(UG; underwater glider)는 지속적인 해양관측 탐사를 목적으로 개발된 장기운용 가능한 수중로봇이다. 원통형의 일반적인 수중글라이더는 단일 부력엔진과 자세제어기를 통해 추진하기 때문에, 운동조종성능 측면에서 효율적이지 못하다. 본 논문에서는 기존 원통형 수중글라이더의 부력제어 및 운동제어성능을 개선하기 위해 이중부력엔진을 탑재한 가오리 형태의 수중글라이더를 소개한다. CFD(computational fluid dynamics) 해석을 수행하여 설계된 형상의 글라이드 운동에 대한 유체저항성능을 해석한다. 산출한 유체력 계수를 바탕으로 운동 시뮬레이션을 수행하여 운동성능을 비교 분석한다. 가오리 형태의 수중글라이더 소형 축소모델을 제작하고, 제어시스템을 구성하여 기초 성능시험을 수행한다.

• 한국산업융합학회 논문집
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• 제26권6_2호
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• pp.1155-1162
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• 2023

The Korea Research Institute of Ships and Ocean Engineering (KRISO), which is developing the core technology for the buoyancy engine of underwater gliders, has developed a test module that can vertically ascend and descend with a buoyancy engine to verify the performance of the developed buoyancy engine. The independent test module was tested in a 15 metre deep pit in the Ocean Engineering Basin to verify its ability to ascend and descend. In order to test at a shallower depth than the real sea, it was necessary to know the negative buoyancy value during descent and the time at which the buoyancy engine would be activated. To do this, we solved the equation of motion in the vertical direction to obtain these values and applied them to the tank test. To validate the usefulness of solving the equation, we also compared the depth of descent over time measured in the test with the results calculated from the solution.

• 한국산업융합학회 논문집
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• 제27권3호
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• pp.629-634
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• 2024

The Korea Research Institute of Ships and Ocean Engineering (KRISO) has developed a test module that can vertically ascend and descend with a buoyancy engine to verify the performance of the developed buoyancy engine. The independent test module has been tested in the Ocean Engineering Basin(C.M.Lee et al., 2023). After that, more tests were performed in the Deep Ocean Engineering Basin and at sea. In the 50-meter depth pit test of the Deep Ocean Engineering Basin, there were no problems with the ascent and descent operations, but the buoyancy engine was not properly maintained due to various problems in the independent test module, resulting in a difference between the calculated results using the solution of the equations of motion and the actual measurement results. The East Sea test was conducted at a depth of approximately 110 meters north-east of Pohang, with a dive to 100 meters. The difference between the pressure sensor value and the calculated value was observed, but after checking the results of the underwater position tracking device(USBL, Ultra Short Base Line system), it was estimated that the difference was caused by the influence of the current.

• 한국해양공학회지
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• 제28권5호
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• pp.466-473
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• 2014

Underwater gliders do not have any external propulsion systems that can generate and control their motion. Generally, underwater gliders would obtain a propulsive force through the lift force generated on the body by a fluid. Underwater gliders should be equipped with mechanisms that can induce heave and pitch motions. In this study, an inner movable and rotatable mass mechanism was proposed to generate the pitch and roll motions of an underwater glider. In addition, a buoyancy control unit was presented to adjust the displacement of the underwater glider. The buoyancy control unit could generate the heave motion of the underwater glider. In order to analyze the underwater dynamic behavior of this system, nonlinear 6-DOF dynamic equations that included mathematical models of the inner movable mass and buoyancy control unit were derived. Only kinematic characteristics such as the location of the inner movable mass and the piston position of the buoyancy control unit were considered because the velocities of these systems are very slow. The effectiveness of the proposed dynamic modeling was verified through sawtooth and spiraling motion simulations.

• 대한기계학회논문집B
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• 제34권12호
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• pp.1035-1042
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• 2010

HCCI 엔진연소에서 열적성층화 효과는 노킹을 회피하는 수단으로서 생각되고 있다. 본 연구에서는 DME 와 n-Butane 을 연료로 하는 HCCI 엔진연소의 열적성층화 효과를 조사하였다. 예혼합기가 연소실내부에 투입되고 부력의 효과를 이용하여 연소실 내부에 열적성층화를 형성한다. 그 뒤에 피스톤의 압축에 의해서 단열압축 시킨 후 연소실압력과 2 차원화학발광법을 계측하여 해석하였다. 열적성층화가 존재하는 경우에는, 저온산화반응과 고온산화반응의 시작시기가 균질한 경우에 비해서 진각되었고 연소기간은 길어졌다. 발광의 시작은 온도가 높은 곳에서부터 시작하여 온도가 낮은 곳으로 전파 되는 것을 확인하였고 발광기간도 길어짐을 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권1호
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• pp.345-350
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• 2017

디젤 엔진의 연비와 배기를 개선하고자 하는 노력으로 다운사이징이 강화되고 있다. 이에 따라 엔진의 사이즈는 작아지고, 엔진 연소실 내 온도와 압력은 상승하는 추세이다. 따라서 높은 온도와 압력 조건에서 연료 분무의 발달과정과 연소과정 연구가 매우 중요하다. 본 연구에서는 디젤 엔진 연소실의 고온 고압 환경을 벤치에서 모사해줄 수 있는 정적 연소실을 개발하였다. 정적 연소실은 예혼합기를 연소시켜 순간적으로 온도와 압력을 급격하게 상승시킨 다음, 주변으로의 열전달에 의해 온도와 압력이 감소할 때 시험 목표조건인 온도와 압력 조건에 다다르면, 연료 분사기에 신호를 인가하여 연료분무를 개시하며 쿼츠 창을 통하여 연료 분무를 가시화 한다. 이 때, 정적 연소실 내에 연료 분무가 이루어지는 영역의 온도를 정확히 측정하여 정확한 시험 조건을 형성해야 한다. 본 연구에서는 고속으로 온도를 측정할 수 있는 열전대를 직접 개발 및 제작하여 연소실 내 시공간적 온도분포를 측정하였다. 측정 결과, 전체 체적 온도보다 연료 분무가 개시되는 중심 공간의 온도가 더 높게 나타났으며, 이는 연소실 벽면으로의 열전달 때문임을 확인하였다. 또한 횡방향으로의 온도 편차는 약 10%이내 수준이었으나, 종방향으로 온도편차가 최대 15%수준으로 나타났고 이는 부력으로 인한 고온의 연소가스의 상승효과 때문으로 판단되었다.