• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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• 제1회(2012년)
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• pp.13-16
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• 2012

본 논문에서는 항공기의 제어 안정성(Control Stability)과 조종성(Controllability), 그리고 기계 하중을 줄여 구조와 공기역학적인 안정성을 향상시키기 위해 고양력장치(High-lift Device)인 플랩에 탭이 추가된 익형을 설계하였다. 이 과정에서 한정된 해석자원 때문에 많은 설계조건을 해석하는데 어려움이 있었다. 이를 해결 하기위해 얇은 익형 해석(Thin Airfoil Theory)을 이용하여 지정된 설계구속조건을 통해 시위선을 지정하고 이를 바탕으로 두께를 부여하여 최종적인 익형을 설계하였다. EDISON CFD 2.0 Solver를 이용해 최종 설계한 익형의 성능을 해석하였다. 이를 바탕으로 플랩만 존재하는 익형에 비해 양력손실률이 15%이하로 감소하고, 힌지 모멘트가 최소인 공기역학적 익형을 산출하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제34권2호
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• pp.1-10
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• 2006

본 연구에서는 수치적 방법을 이용하여 타원형 익형의 공력특성에 대한 연구를 수행하였다. 타원형 익형의 경우 현재까지 널리 사용되어진 NACA 계열 익형들에 비하여 작은 앞전 곡률반경을 가진다. 또한 NACA 계열 익형들과는 달리 앞전과 같은 곡률반경을 가지는 뒷전 형상을 가지며, 익형의 최대 두께가 시위의 1/2지점에 존재한다. 타원형 익형의 경우 이러한 형상적인 특징들에 의하여 NACA 계열 익형들과는 다른 공력특성을 나타내는데, 본 연구에서는 같은 최대 두께를 가지는 NACA 계열 익형과 타원형 익형의 다양한 유동조건에서의 공력특성에 대한 수치해석 결과의 비교를 통하여 타원형 익형의 공력특성에 대하여 살펴보았다. 또한 타원형 익형의 두께변화에 따른 공력특성의 변화 역시 함께 고려하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2005년도 춘계학술대회
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• pp.47-50
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• 2005

본 연구의 목적은 차세대 대체에너지로 각광받는 풍력발전 중에서 육상발전보다 여러 가지 이점이 있는 해상에서의 한국형 풍력터빈 블레이드의 최적 형상을 위 한 알고리즘을 구현하는 것이다. 풍력터빈 블레이드에서 깃익형의 공기 역학적 특성은 매우 중요한 사항이다. 이를 위해서 익형 성능예측에 층류에서 난류로의 천이과정을 포함하는 XFOIL을 이용하여 블레이드 익형 단면의 양력과 항력 분포를 해석하였다. 첫 번째 수준의 설계변수는 운용범위내의 바람의 속도와 블레이드 지름, 축 회전수이며, 각 단면에서의 비틀림각과 시위길이는 두 번째 수준의 설계 변수이다. 운용범위 내의 각 설계점에서 익형의 공력 변수들과 최소에 너지손실 조건을 이용하여 시위길이와 피치각 분포를 최적화하였다. 각각의 설계점에서 결과를 바탕으로 풍력발전의 설계 운용범위에서 반응면을 구성하고 구배최적화 기법을 통해 요구동력의 제약함수를 만족하고 효율을 최대로 하는 블레이드 형상을 구현하였다. 최적형상에 대해 탈설계점 해석을 수행하여 그 성능을 구하였다.

• 항공우주기술
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• 제4권2호
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• pp.36-41
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• 2005

진동하는 익형(NACA0012)의 공력특성을 KARI 1m 풍동에 설치된 익형진동장치를 사용하여 시험적으로 측정하였다. 사용된 익형의 기준시위는 0.2m 스팬은 0.75m이다. 익형표면에 설치된 스트레인-게이지 형식의 압력센서를 사용하여 측정된 압력을 적분하여 익형의 양력과 피칭모멘트를 계산하였다. 시험조건은 표준진동계수 k<01, Re~820,000, Mach<0.25이며, 시험결과를 타 기관에서 시험한 결과와 비교하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제30권5호
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• pp.1-8
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• 2002

초소형 비행체(MAV) 프로펠러에서 깃 익형의 공기역학적 특성은 매우 중요한 사항이다. 이를 위해서 저레이놀즈수 익형의 성능예측에 층류에서 난류로의 천이과정을 포함하는 XFOIL을 이용하여 프로펠러 깃 익형 단면의 양력과 항력 분포를 해석하였다. 익형모델은 저레이놀즈수 프로펠러 익형에 주로 이용되는 ARA-D 6%을 선택하였다. 계산된 익형의 공력 변수들과 최소에너지손실 조건을 이용하여 시위길이와 피치각 분포를 변화시킴으로써 초소형비행체의 설계조건에 적합한 가장 효율적인 프로펠러 형상을 구하였고, 현재 운용중인 Black Widow의 프로펠러 형상과 같은 설계조건에서 비교하였다. 설계결과 초소형비행체의 프로펠러에 적합하게 제공될 수 있음을 확인하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2008년도 추계학술대회 논문집
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• pp.328-331
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• 2008

For the purpose of verifying the calculation, the rotor blade shall be subjected to test for the natural frequencies and the static loading within the scope of the assessment. This paper presents a full scale static test procedure of the rotor blade for certification by GL. This blade model is manes as KM24 designed for IEC type IA. The test and calculation values are all most similar. Also there is not founded any marks of cracks or buckling at the shell, and bonding area is T/E, L/E and shear web. Therefore, the test is successful and the rotor blade is satisfied the safety requirement at the maximum design load.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2006년도 춘계학술대회
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• pp.281-286
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• 2006

본 연구의 목적은 차세대 대체에너지로 각광받는 풍력발전 중에서 육상발전보다 여러 가지 이점이 있는 한국형 해상풍력터빈 블레이드의 최적형상설계를 위한 알고리즘을 구현하는 것이다. 블레이드 단면 익형의 양력과 항력 분포는 XFOIL을 이용하여 예측하였다. 첫 번째 수준의 설계변수인 각각의 블레이드 지름과 축 회전수에서 익형의 공력변수들과 최소에너지손실 조건을 이용하여 두 번째 설계변수인 각 블레이드 단면에서의 시위길이와 피치각 분포를 최적화하였다. 그리고 성능결과를 바탕으로 반응면을 구성하고, 확률적 방법을 이용하여 타당성 있는 설계공간까지 첫 번째 설계변수를 이동시키고 구배최적화 기법을 통해 각각의 제약함수를 만족하면서 목적함수를 죄대로 하는 최적블레이드 형상을 구현하였다. 설계된 최적형상에 대해 탈설계점 해석을 수행하여 성능을 구하였다.

• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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• 제4회(2015년)
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• pp.600-605
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• 2015

조정은 작은 속도차이가 경기에 큰 영향을 미치는 스포츠이다. 이에 따라 노 주변 유통에 대한 다양한 연구가 진행되어왔지만 정작 노 블레이드를 어떠한 형상으로 설계해야 어떤 영향에 의해 노의 성능이 향상되는지에 대한 연구는 이루어지지 않았다. 본 연구에서는 4-digit NACA 익형 캠버 식을 이용하여 최대 캠버와 최대 캠버 위치를 변화시켜가며 노의 추진력과 효율을 모두 높이는 노 블레이드 형상을 찾아보았다. 연구 결과 최대 캠버의 크기가 크고 최대 캠버의 위치가 블레이드 압전에 가까이 위치할수록 노의 추진력과 효율이 향상되는 것을 확인하였다. 본 연구의 실험 범위에서는 최대 캠버와 최대 캠버의 위치가 각각 시위길이의 4%, 20%인 노 블레이드의 경우 블레이드가 평판인 경우보다 배의 평균속도를 0.18m/s 향상시켰으며, 이는 실제 경기에서 57.2m의 거리 차와 약 13초의 기록차이를 가져온다.

• 한국농업기계학회:학술대회논문집
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• 한국농업기계학회 2017년도 춘계공동학술대회
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• pp.59-59
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• 2017

무인 헬리콥터의 양력을 개선하기 위한 익형 설계 단계로서 두꺼운 익형(V1505A)과 얇고 처진 익형(V2008B)의 기본 두 익형의 특성을 예측하는데 있어 회전하는 블레이드의 현실적 조건을 반영한 3D 모델을 마련하고 성능을 예측하였다. Fluent를 이용한 400 mm 선형모델의 시뮬레이션에서는 V1505A 익형은 높은 받음각에서 안정적인 특성을 보인 반면 V2008B는 비교적 높은 동력효율 특성을 보였으나, 높은 받음각에서는 실속 이후 양력이 급락하는 특성을 나타낸다. 형성된 노드 수는 약 870,000개로 하였다. 시위길이 135 mm인 익형 V2008B의 형상은 ANSYS (Fluent v16.2)를 이용해 반경(길이) 1,502 (1,380) mm 의 로터 블레이드를 구성하였다. 충분하지 않은 유동장이 익형 표면에서의 유동의 영향에 영향을 주지 않도록 직경 20 m의 원방경계(far field)를 형성하였다. 사용된 매쉬의 형태는 정사면체 형태로 로터 표면으로부터의 첫 번째 두께 높이는 0.001 m이고 10개의 층으로 형성하였다. 정지 비행하는 헬리콥터의 상태를 가정하여 회전좌표계를 이용하여 정상상태의 유동을 해석하고 사용된 난류모델은 넓은 영역에서의 유동을 고려하여 Realizable $k-{\varepsilon}$ 모델을 사용하였다. 내측그립 받음각 $6{\sim}22^{\circ}$에 대하여 현실적인 회전속도를 연동하여 600~1000 rpm을 적용하였다. 반복수(iteration)는 2000으로 하여 잔차값(residual)이 충분히 수렴하도록 하였다. 전체적으로 실제 헬리콥터가 발휘하는 양력보다는 낮은 수치로 예측되었으며 모델 및 해석 조건에 대한 검토가 필요해 보인다. 양력 값은 받음각 $10^{\circ}$에서 자중(약 68 kgf)을 극복하였고 받음각 $12^{\circ}$에 유상하중 20 kgf을 발휘하며 888 N의 양력을 보였다, 이어 받음각 $22^{\circ}$에서 실속 현상이 발생하였다. 받음각이 증가함에 따라 항력 역시 증가하였으며 받음각 $12^{\circ}$에서 121 N이었고 실속에 이르며 항력은 갑자기 증가할 것으로 예측된다. 본 연구는 변이 익형 개발의 선행 단계로 기본 익형에 대한 공력특성을 CFD 시뮬레이션을 통하여 예측하였다. 예측 값은 현실적 실험방법을 통하여 검증이 되어야 하며 이후 변이익형에 대한 예측과 설계가 가능하다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2007년도 춘계학술대회
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• pp.432-436
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• 2007

본 연구의 목적은 3차원 풍력터빈 블레이드 최적형상설계를 위한 실용적이고 효율적인 설계 과정을 구현하는 것이다. 국내 연안의 해상풍력에 적용하기 위해서 통계적 모델을 이용하여 풍황 자료를 분석하였다. 설계에 관련된 많은 수의 설계변수를 효과적으로 관리하기 위해서 설계과정은 운용조건 최적화와 블레이드 형상설계의 2단계로 구성하였다. 실험계획법에 의해 추출된 각 운용조건점은 형상설계를 위한 입력값으로 제공된다. 형상설계 단계에서는 최소에너지손실 조건과 결합된 BEMT를 이용하여 각 블레이드 단면에서의 시위길이와 피치각 분포를 최적화하였다. 블레이드 단면 익형은 NREL S830을 이용하였고, 익형의 공력성능은 XFOIL을 이용하여 예측하였다. 설계된 블레이드 형상의 성능해석을 수행하고 그 결과를 바탕으로 반응면을 구성하였다. 좀 더 나은 성능을 가진 블레이드 형상을 찾기 위해서 초기설계공간에서 확률적 방법을 이용하여 타당성 있는 설계공간까지 운용조건 설계변수를 이동시키고 구배최적화 기법을 통해 각각의 제약함수를 만족하면서 연평균발생에너지를 최대로 하는 최적블레이드 형상을 구현하였다. 제시된 최적설계과정은 풍력터빈블레이드 개발에 실용적이고 신뢰성 있는 설계툴로서 사용이 가능하다.