• 대한기계학회논문집A
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• 제40권4호
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• pp.343-352
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• 2016

멀티로터 비행체는 여러 개의 로터로 이루어진 무인 비행로봇으로서, 로터의 개수에 따라서 트라이로터, 쿼드로터, 헥사로터, 옥토로터 등으로 나누어 진다. 멀티로터는 수직이착륙 및 정지비행과 같은 높은 기동성으로 인하여 다른 무인 비행로봇에 비하여 험준한 산학지역 및 건물이 밀집되어 있는 도심과 같은 지역의 정찰 및 감시 등 여러 응용분야에 유용하게 활용될 수 있다. 하지만, 멀티로터는 불확실한 외부 환경 및 외란의 영향에 쉽게 노출될 수 있어 강건한 자세 및 비행제어 기법의 적용을 필요로 한다. 본 논문에서는 강인제어기법 중 하나인 슬라이딩 모드제어기를 설계 및 임베디드 알고리듬을 구현을 통하여 실시간 실내 비행실험을 위한 시스템을 구성하고, 실시간 위치제어 및 자세 안정화에 대한 실내 비행실험을 수행하였다. 특히, 불확실한 외부환경에 대한 강건한 비행특성을 검증하기 위하여 외란을 삽입하여 비행시험을 통해 성능을 검증하였다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2006년도 추계학술대회 논문집
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• pp.267-268
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• 2006

• 대한기계학회논문집A
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• 제35권3호
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• pp.241-250
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• 2011

본 논문에서는 하이포 및 에피 사이클로이드 곡선 사이에 원호 곡선을 삽입하여 내부로터를 설계하고 로터 회전시뮬레이션 및 간섭회피를 위한 수정법을 통해 외부로터를 설계하는 방식의 제로터를 개발하였다. 또한 접촉점을 이용한 기존의 유량계산법을 사용할 수 없는 경우에 유량 및 유량맥동을 도출할 수 있는 챔버면적 계산법을 개발하였다. 이와 같은 방식의 제로터는 로터 설계시 첨점 및 루프가 발생하지 않으며, 내부로터의 하이포 사이클로이드 및 원호 곡선 연결점에서 새로운 설계변수인 경사각 $\gamma$가 추가되어 편심량 설정시 첨점 및 루프 발생 방지조건 또는 이끝폭의 설계 한계조건으로부터 제한을 받지 않는다. 따라서 설계자는 편심량 및 각도 $\gamma$를 조절함으로써 실제 산업현장에서 보다 효과적으로 로터 최적설계를 수행할 수 있다.

• 한국지능시스템학회논문지
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• 제25권4호
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• pp.398-404
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• 2015

본 논문에서는 관성측정장치를 기반으로 블루투스 환경에서의 자율비행을 위한 멀티 로터형 헬리콥터에 대한 설계 및 성능을 제시하였다. 멀티 로터관련 다양한 연구가 진행되어오고 있긴 하지만 최근에는 다양한 서비스를 목적으로 짐벌이 장착된 헥사로터형의 헬리콥터에 대한 관심이 모아지고 있다. 따라서, 본 논문에서는 지상의 원격조정 PC나 고성능의 원격제어장치나 영상시스템과 같은 외부보조 시스템 없이 연구와 구조활동, 모니터링 활동을 수행할 수 있는 컴팩트하고 자율비행을 위한 헥사로터(hexa rotor)형 헬리콥터에 대한 하드웨어 및 소프트웨어를 소개하고자 한다. 제안한 시스템은 헥사로터 헬리콥터의 구조와 관성측정장치 관련 하드웨어 구성과 수학적 모델링 및 시뮬레이션 결과를 각각 제시하였다. 또한, IMU 구현을 위하여 MCU(ARM-cortex) 보드를 장착하여 각 로터의 회전과 관성 측정장치의 입력신호에 대한 상태를 제어할 수 있도록 하였다. 그리고 시스템 시뮬레이션과 실험을 통한 시스템의 성능을 각각 검증하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제35권11호
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• pp.1383-1389
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• 2011

제로터 펌프는 용적식 펌프로서 유압 및 수압장치에 적합하며, 다양한 분야에서 널리 사용되어지고 있다. 이러한 이유로 많은 연구자들에 의해 연구되어지고 있다. 본 연구에서는 선행연구자들에 의해 연구되어진 제로터의 이론적 설계 방법을 토대로 설계식의 타당성을 검증해보고 곡선족의 포락선으로 부터 로터 프로파일을 설계하는 방법을 설명하고 CAD기법을 이용한 계산과 실험을 통하여 설계 프로파일과 배제용적 산출 방법의 타당성을 비교 검증 하였다. 제로터 펌프의 특성실험을 통하여 성능을 확인하고 제로터 펌프의 디자인과 배제용적 산출 방법을 설명하였다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제14권spc호
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• pp.22-30
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• 2020

복합재 헬리콥터 로터 블레이드는 두께방향으로의 강도가 부족한 구조적인 특성으로 인해 외부 물체의 충돌에 의해 내부 구조물에 손상이 발생하기 쉬운 단점을 지니고 있다. 따라서 복합재 블레이드의 피로 평가 시 외부 물체의 충돌에 의해 발생하는 결함과 강도저하 현상을 함께 고려해야 한다. 이를 위해 내결함 안전 수명(flaw tolerant safe-life) 및 파손안전(fail-safe) 개념을 이용한 피로평가 방안이 1980년대부터 적용되었으며, 최근에는 회전익 항공기의 감항기준에 위의 두 개념이 손상허용(damage tolerance) 평가 방안으로 대체되었다. 본 논문에서는 회전익 항공기에 사용되는 섬유강화 복합재 로터 블레이드를 중심으로 피로수명을 평가하기 위한 관련규정을 분석하고, 국내 헬기 개발사업 등을 통해 적용된 사례들을 검토함으로써 충격손상을 고려한 섬유강화 복합재 로터 블레이드의 피로 평가 방안을 제시하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.61-61
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• 2018

본 연구에서는 전자 플로터 시스템의 관한 것으로, 특히 수표면 위에서 작용하는 바람, 파도 등의 영향을 거의 받지 않으면서 물의 흐름방향에 순응하여 이동할 수 있도록 함으로써 정확한 유속 측정이 가능하도록 한 연직 다 지점 GPS 전자 플로터 시스템 및 이를 이용한 유속 측정방법을 제시하였다. 일반적으로 대기나 해양, 하천 등에서 유동 유체의 유동상태를 파악하기 위하여 다양한 연구가 진행되고 있다. 이 같은 연구에서 유체의 유동 특성을 파악하기 위해 시뮬레이션을 통한 모델링을 하는 것이 한 방법이나, 이는 실제 유체가 유동하는 환경에서 발생되는 요인들을 나타내기 위해서는 한계가 있기 때문에 실제 측정을 통한 검증만큼 실제적이진 못하였다. 본 연구의 유속 측정 장치는 GPS 수신기를 탑재한 GPS 전자플로터가 수표면에 부유하고 라인으로 연결된 수중 추진부인 가이드볼, 중량보강부재로 구성되어져 있다. 기존 연구의 GPS 전자플로터는 1구형으로 표면유속만 측정 할 수 있었고 바람, 파도와 같은 외부영향에 대한 단점이 있었다. 이를 보완하기 위해 연직 다 지점 GPS 전자 플로터를 개발하였으며 이는 수표면 위에서 가해지는 바람, 파도 등의 영향을 거의 받지 않고, 하측에서 지지해주는 가이드볼이 물의 흐름에 의해 자연스럽게 자전할 수 있도록 구성되어져 보다 원활하게 물의 흐름에 순응하여 이동하고 수심에 따라 가이드볼 개수를 조절할 수 있기 때문에 대하천에서 운용이 가능하다. 이러한 유속 측정 장치 개발은 접근의 위험성과 안정성이라는 장점을 가지고 있으며 대하천 및 중소하천에서도 다양하게 운용이 가능하다. 또한 화학유출사고와 같은 문제가 많이 발생하는 요즘 화학사고와 관련된 연구들에 많은 도움이 될 것으로 사료된다.

• 한국항공우주학회지
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• 제49권10호
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• pp.821-828
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• 2021

쿼드로터는 다른 비행체에 비해 작고 가벼워서 바람과 같은 외란에 민감하다는 단점이 있다. 이 단점을 해결하기 위해 외란에 강인한 제어기법을 이용하는 연구가 많이 이루어져 왔다. 본 논문에서는 외란을 해결하기 위해 적은 힘으로 큰 토크를 발생시킬 수 있는 CMGs (Control Moment Gyros)를 활용하였다. 쿼드로터의 자세 제어를 위해 2개의 CMGs를 활용하였고, 4개의 로터와 2개의 CMGs를 구동하기 위한 시스템을 구성하였다. 구성한 시스템의 제어 성능을 확인하기 위해 외란이 있는 환경에서 자세 제어에 대한 시뮬레이션을 진행하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제42권8호
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• pp.713-721
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• 2014

현재 유럽과 미국에서는 각각 GRC(Green Rotorcraft) 와 SRW (Subsonic Rotary Wing program) 프로그램을 통하여 차세대 회전익기 개발이 진행 중에 있다. 이들 프로그램의 최종 목적은 현재 사용 중에 있는 단거리 여객기를 일부 대체 할 수 있는 틸트로터 타입의 중/소형 민간 회전익기 개발에 목적을 두고 있다. 또한 이들 틸트 로터의 민간 운영에 운영할 수 있는 안전한 운행을 위하여, 각각 개발 중인 air transport management(ATM) 시스템인 SESAR(Single European Sky ATM Research) 와 NextGen(Next Generation Air Transport System)과 융합하는 기술도 병행되고 있다. 이들 프로그램들은, 최종 목표인 틸트 로터기의 개발이 진행되는 중간 과정으로, 현재 사용되고 있는 헬리콥터의 성능의 향상도 병행하고 있다. 이러한 성능 개발은 좀 더 효율적인 추진기관, 능동 로터 시스템, 내/외부의 소음 감소 등에 중점을 두고 있다. 특히 유럽의 GRC 프로그램에서는 소음, 연료소비율, 배기가스 (CO2, NOx)의 절감 등에 매우 구체적인 목표를 설정하여 기술 개발을 진행 중에 있다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2018년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.120-120
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• 2018

반도체 소자나 디스플레이 패널 제조 공정에 가장 많이 사용되는 진공 펌프인 터보 분자 펌프는 오일을 사용하지 않고, 설치 방향이 자유로우며 넓은 작동 압력 영역을 가지고 있어서 고가임에도 불구하고 점점 더 사용 영역을 넓혀 가고 있다. 상하의 두 곳에 회전축을 지지하는 베어링이 필요한데, 기계식 금속 베어링을 채용하는 경우에는 반드시 윤활유를 공급해 주어야 하고, 고온, 부식성 또는 산화성 가스의 배기 시에는 퍼지 가스로 비활성인 질소나 알곤등을 이용하여 보호를 해주어야 한다. 반면, 자기 베어링을 채택한 모델은 윤활의 걱정에서 자유로울 수 있기 때문에 채용이 늘어나고 있다. 동일극의 반발력이나 반대극의 인상력을 이용한 구조를 갖게 되는데 갑작스러운 입구 쪽 압력의 증가 시에는 자석 끼리 부딪치는 일이 발생하고 이로 인해서 로터 모듈 전체에 큰 손상을 갖게 되므로 한 곳 정도에 비상용 터치 다운 베어링을 기계식으로 윤활제 없이 설치하기도 한다. 기본적으로 자기 베어링 방식은 로터 모듈의 부상과 제어를 위해서 3축 또는 5축 제어를 하게 되는데 여기에는 전자석의 전류를 미세하게 조정하여 피드백 하는 시스템을 활용하기 때문에 외부에서의 자기장이 일정값 이상 침투하게 되면 제어 회로의 기능에 문제를 일으키게 된다. 또한 축 방향에 수직인 자기장의 강도가 높아지면 고속으로 회전하는 금속 블레이드가 자속을 자르게 되므로 표면에 와전류가 발생하여 문제가 된다. 터보 분자 펌프는 회전자와 고정자 간격이 1 mm 이내로 작아서 약간의 진동이라도 발생하면 회전자와 고정자 간에 충돌이 일어나고 이는 곧 파손으로 이어진다. 그림 1에는 파손 원인 분석을 위한 회전자 모듈의 수치 해석용 모델의 일부를 나타내었고, 그림 2에는 실제로 외부 자기장에 의한 파손이 발생한 사례의 자기 베어링 모듈의 사진을 나타내었다. 본 발표에서는 외부 자기장의 형태에 따라 제어 자기장에 미치는 영향을 CFD-ACE+(ESI corp)를 활용하여 해석하였다.