• 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.

• 한국항공운항학회지
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• 제23권4호
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• pp.125-132
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• 2015

항공기 추락 시 충돌충격단계에서 사상자가 가장 많이 발생하는 것으로 나타나고 있다. 대부분의 경우, 승객들은 두부손상으로 의식을 잃게 되어 비상탈출에 실패하여 사망에 이르게 된다. 이에 대한 대응책으로 항공기 제작사들은 내구성이 강화된 항공기 좌석을 설계 및 제작하여 설치하고 있다. 객실에서는 승객들이 충격방지자세를 취함으로써 부상을 최소화할 수 있다. 승객들에 대한 충격방지자세 안내는 모든 항공사가 시간적 여유가 있는 비상상황에서만 객실승무원이 안내방송과 함께 시범을 보이도록 절차가 수립되어 있다. 그러나 갑작스런 사고의 경우 승객들은 충격방지자세에 대한 정보를 전달받지 못한 상태에서 사상의 위험에 직면하게 된다. 본 논문은 SHEL 모델을 적용하여 승객과 사상자발생 환경, 승객과 충격방지를 위한 안전절차, 승객과 승객안전정보 전달매체, 승객과 객실승무원등의 상호작용에 내재된 위해요소를 체계적으로 규명하고 객실안전에 대한 법규 및 절차 등의 개정을 제시함으써, 항공기사고로 인한 사상자 발생에 대한 근본적인 대안을 제시하여 항공안전 증진에 기여하고자 한다.

• 한국항행학회논문지
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• 제17권1호
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• pp.80-89
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• 2013

1957년 10월 4일 인류최초의 위성 스푸트니크1호가 발사된 이래로 지구저궤도에서 대기권으로 재진입하는 물체의 양은 지속적으로 증가해왔다. 대부분의 재진입체들은 공력가열에 의해 타버려 생존하기 어렵다. 그러나 단 하나의 물체라도 지표면으로 떨어질 경우 인명 및 재산피해를 유발할 수 있다. 우주활동의 부산물로 발생하는 폐기위성, 로켓부스터, 압력탱크, 폐기우주정거장 등 지구에 재진입하는 물체는 꾸준히 늘어왔다. 대부분의 재진입체는 고도 50km~80km에서 소각되고 10%~40% 가량이 살아남아 지상으로 추락한다. 따라서 본 논문은 다양한 사례를 종합하여 재진입체의 생존특성을 분석하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권7호
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• pp.709-713
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• 2017

일반적으로 항공기용 연료탱크는 평상시에는 연료 보관이 주요 기능이지만, 추락과 같은 긴급한 상황에서는 연료탱크의 건전성은 승무원의 생존 가능 여부와 직결된다. 특히, 항공기의 외부 보조 연료탱크가 조류충돌(bird strike)에 의한 파손으로 누유가 발생하게 되면 승무원의 생존성에 큰 위협이 될 수 있다. 이 때문에 항속거리 확장을 위한 보조연료탱크가 항공기 외부에 설치되는 경우에는 조류충돌에 대한 연료탱크의 건전성 입증이 요구된다. 본 연구에서는 외부 보조연료탱크용 복합재 컨테이너의 조류충돌 상황에 대한 영향성 분석을 위해 충돌해석 전용 소프트웨어를 사용하여 수치해석을 수행하였다. 수치모사를 위해 컨테이너 구조물은 쉘 유한요소를 사용하여 유한요소로 모델링하고 유체와 조류는 입자법을 사용하여 모델링 하였다. 수치해석 결과로 조류충돌에 의한 내부 유체의 거동을 살펴보고 구조물의 최대 변형량과 변형률을 계산하였으며 보조연료탱크 장착용 복합재 컨테이너의 최대응력 수준을 파악하여 외부 보조연료탱크 개발 초기 단계에서 조류충돌 영향성을 반영하기 위한 데이터 확보 가능성을 타진하였다.

• 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.

• 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.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권12호
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• pp.918-923
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• 2018

항공기용 연료탱크는 평상시에는 연료저장 등의 단순한 기능을 한다. 그러나, 항공기 추락과 같은 긴급 상황에서는 연료탱크 구조건전성은 승무원의 생존과 직결되므로, 관련 성능의 보유 여부를 충돌충격시험을 통해 입증하도록 규정되어 있다. 충돌충격시험은 높은 충격하중으로 실패 위험이 높기 때문에 설계 초기 실물시험에서의 시행착오 가능성을 최소화하기 위한 노력이 진행되어 왔다. 실제 시험 전에 수행하는 수치해석도 그러한 노력의 일환이다. 하지만, 수치해석 결과가 설계에 반영되기 위해서는 수치해석의 신뢰성 확보가 필요하다. 본 연구에서는 회전익항공기 연료탱크의 충돌충격시험 수치해석의 신뢰성 확보를 위해 수치해석 결과와 시험 데이타 간의 비교를 수행하였다. 수치해석은 충돌전용 소프트웨어인 LS-DYNA을 사용하였고, 해석방법은 유체-구조연성해석 방법 중 ALE(arbitary lagrangian eulerian) 방법을 적용하였다. 시험데이터 확보를 위해 연료탱크 금속 피팅부에 변형률게이지를 설치하고 데이터 획득장비와 연동시켰다. 수치해석 결과로써 연료탱크 피팅부의 변형률과 응력을 계산하였다. 그리고, 실물 연료탱크로 수행한 충돌충격시험을 통하여 확보한 상부피팅의 변형률 측정값과 수치해석으로 계산된 변형률과의 오차를 평가함으로써 수치해석의 신뢰성을 제고하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제14권3호
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• pp.1054-1060
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• 2013

회전익항공기 연료셀은 추락시 승무원의 생존성과 직결되는 구성품이다. 1950년대부터 미육군에서는 연료셀에 적합한 특성을 갖는 소재를 개발하기 위해 다양한 노력을 기울여왔다. 그 결과로 1961년에 MIL-T-27422A라는 항공기용 연료셀 설계규격이 처음 등장하였고, 수회의 개정을 거쳐 2007년 MIL-DTL-27422D라는 미군사 규격으로 발전되었다. 미군사 규격은 항공기용 연료셀 개발에서 가이드라인 되고 있는 중요한 지침서로써, 연료셀이 항공기에 장착되기 위해서는 사전에 규정된 인증시험을 통해 성능입증이 완료되어야 한다. 인증시험은 소재의 성능입증과 관련된 Phase I, 연료셀 자체의 성능입증과 관련된 Phase II 로 구분된다. 본 논문에서는 Phase II 인증시험 중 가장 중요하면서 실패 위험성이 큰 항목으로 평가되고 있는 슬로싱 및 진동시험, 내탄시험, 충돌충격시험에 대한 수행 절차 및 시험조건에 대해 살펴보고, 각 시험의 조건 및 절차에 대한 논리적 근거를 고찰하였다. 이러한 인증시험의 논리적 고찰은 인증시험 절차의 적절성과 시험 결과에 대한 합리적 판단 능력을 향상시켜 항공기 개발에 있어서 향후 보다 체계적인 개발이 가능해 질 것으로 사료된다.