• 항공우주시스템공학회지
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• 제15권5호
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• pp.43-49
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• 2021

본 논문은 비행시험 전 수직 이착륙 드론용 배터리 시스템 설계 및 지상 성능 평가에 대하여 다룬다. 배터리를 포함한 드론의 무게는 약 45 kg이며, 4개의 모터를 이용하여 추력을 발생 시키고 방향도 전환할 수 있는 드론이다. 30분 동안 비행임무에 필요한 전력을 시뮬레이션 하였고 그 결과 총 2.4 kWh의 전력이 필요하였다. 전압 운영 범위는 54 V ~ 44 V이며 13셀로 구성된 두 개의 배터리팩을 (4 C-rate) 제작하였다. 그리고 배터리 관리시스템을 장착하여 과전압, 저전압 및 과전류를 방지할 수 있는 기능을 추가하여 무인기 운용 안전성을 높였다. 최종적인 배터리 성능 검증을 위해 -10 ℃, 25 ℃, 40 ℃에서 시뮬레이션 방전 시험을 수행하여 비행 임무를 위한 필요 전력이 충족됨을 확인 하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제22권6호
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• pp.11-18
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• 2018

펄스 데토네이션 엔진 (PDE는) 추진기관으로서 의미 있는 추력을 얻기 위해 100 Hz 이상의 높은 작동 주파수를 요구한다. 따라서 PDE는 높은 작동 주파수에서 정확하게 작동하는 점화 회로 필요로 한다. 이번 논문에서는 교류와 직류 전원을 이용하는 두 종류의 점화 회로를 설계하여 비교하였다. 두 회로는 16.66 에서 100.00 Hz 작동 주파수에서 입력 신호와 변압기의 1 차 코일에 인가되는 전압 변화를 측정하여 시험하였다. 실험 결과 직류 전원의 회로의 경우 증가된 작동 주파수에서 최대 5.15%의 작동 주파수 오차를 보였으나 교류 전원의 회로의 경우 33.33 Hz 이상부터는 거의 맞지 않는 결과를 보였다. 이를 통해 고주파 작동의 PDE에서는 직류 전원의 점화 회로가 선호됨을 확인하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제23권1호
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• pp.33-45
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• 2019

본 연구에서는 좌, 우로 배치된 대칭형 핀틀 노즐의 고도 변화와 핀틀 위치 변화에 따른 특성을 파악하기 위해 수치해석을 수행하였다. 핀틀 노즐 형상은 선행연구를 수행한 직선형 핀틀 노즐을 사용하였고, 연소실 경계조건은 추진제 연소특성을 고려하였다. 해석을 수행할 유동해석 프로그램으로 사각노즐, 핀틀 노즐, 고고도 조건의 검증해석을 수행하여 적절한 해석기법을 설정하였다. 핀틀 위치는 full close, half open, full open 의 3가지 서로 다른 노즐 목 크기조건을 설정하였고, 고도는 0, 5, 20 km 조건을 설정하였다. 각 조건별 추력과 핀틀의 구동하중, 정적 안정성을 비교하여 연구를 수행하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제22권3호
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• pp.109-118
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• 2018

한국형발사체(KSLV-II) 개발과 함께 지구정지궤도 발사를 위해 비추력이 높은 다단연소사이클 로켓 엔진 개발이 한국항공우주연구원에서 진행되고 있다. 다단연소사이클 로켓엔진은 한국형발사체 엔진과 달리 가스발생기를 사용하는 개방형 엔진이 아니며, 크게 예연소기, 터보펌프, 주연소기로 구성되어 있는 폐쇄형 엔진이다. 기술검증시제 개발용 모델(TDM0)을 조립하여 나로우주센터의 7톤급 엔진 연소시험설비에서 연소시험이 진행되고 있으며, 기술검증시제 모델의 연소시험은 성공적으로 수행되었다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제11권6호
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• pp.10-16
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• 2017

한국항공우주연구원(KARI)이 보유하고 있는 개방형 풍동에서 최대이륙중량 28 kg급 옥터콥터(octocopter)를 시험모델로 상승 하강기류, 측풍, 전단류와 같은 악기상에 대한 대처 능력을 향상 시키고 와류고리상태(VRS)와 같은 공기역학적 현상을 규명하여 와류고리상태(VRS) 진입 예방 및 탈출할 수 있는 기술들을 연구하고자 풍동시험을 수행하였다. 소형무인기 풍동시험은 풍속 3.5, 5, 7 m/sec, 회전수 3,500, 4,500, 5,550rpm 조건에서 받음각 $-40^{\circ}{\sim}+20^{\circ}$ 도, ${\pm}90^{\circ}$ 도, 요각 $0^{\circ}$ 도와 $45^{\circ}$ 도로 변화시켜가며 6분력을 측정하여 공력 DB를 작성하였다. 멀티콥터 수직 하강 시험 시 하강속도 6 m/sec에서 와류고리상태의 최고점(VRS peak)이 나타나고, 이 때 약 13 % 정도의 추력감소가 나타났다. 프로펠러 및 동체 상호 간섭에 의한 성능저하 여부를 판단하기 위해 프로펠러 조합을 변화시켜가며 시험을 수행한 결과 단일 프로펠러 대비 최대 15 % 정도의 성능 저하가 있음을 확인할 수 있었다. 이번 시험으로 확보한 자료들은 소형무인기 운용 시 경험하게 되는 악기상에 대처하여 안전성과 생존성을 증대시키기 위한 기술개발 기초자료로 활용될 예정이다.

• 청정기술
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• 제25권3호
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• pp.256-262
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• 2019

Hydroxylammonium nitrate (HAN) 기반 액상 추진제는 발암물질이 아니며 연소가스 또한 독성이 거의 없어서 환경 친화적인 추진제로 주목을 받고 있다. 추력기에서 HAN 기반 액체추진제를 분해하는데 사용되는 촉매는 저온 활성 및 고내열성을 동시에 보유하고 있어야 한다. 본 연구의 목적은 metal foam 표면에 alumina slurry를 wash coating 방법으로 담지한 후, 루테늄(ruthenium) 전구체를 그 위에 담지하여 Ru/alumina/metal foam 촉매를 제조하고, 이 촉매의 HAN 수용액 분해 활성을 평가하는 것이다. Wash coating 방법으로 metal foam 지지체에 알루미나를 담지시키는 과정에서 wash coating 반복 횟수가 alumina/metal foam의 물리적 특성에 미치는 영향을 분석하였다. 알루미나 wash coating 횟수가 증가할수록 약 7 nm의 직경을 갖는 메조기공이 지속적으로 발달하여 표면적과 기공 부피가 증가하는데, metal foam에 알루미나를 코팅하는 과정을 12 회 반복하는 것이 최적이라고 판단하였다. 이 지지체에 Ru을 담지한 Ru/alumina/metal foam 촉매의 표면에도 메조기공이 잘 발달하였다. 활성금속과 알루미나를 담지하지 않은 metal foam 자체만으로도 HAN 수용액의 분해반응을 촉진할 수 있음을 알 수 있었다. Ru/alumina/metal foam-550촉매의 경우는 열분해 반응에 비해서 분해개시온도를 큰 폭으로 낮추었고, ${\Delta}P$를 크게 증가시킬 수 있어서, HAN 수용액 분해 반응에서 우수한 활성을 보였다. 그러나 이 촉매를 $1,200^{\circ}C$에서 소성하면 반응 활성이 저하되는데 이는 촉매의 표면적과 기공 부피가 급격하게 감소하고 Ru이 소결되기 때문이다. 추가적인 연구를 통해서 Ru/alumina/metal foam의 내열성을 개선할 필요성이 있다.

• 공업화학
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• 제27권4호
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• pp.397-401
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• 2016

새로운 고체산화제 화합물인 pyridinium dinitramide (Py-DN)는 환경 및 인체에 독성이 적은 비염소계의 에너지물질로서 고체 추진제 뿐만 아니라 단일계 추진제로 활용이 가능한 high performance green propellant (HPGP) 물질이다. 합성반응은 술팜산칼륨(potassium sulfamate, $NH_2SO_3K$)을 출발물질로 시작하였으며, 합성된 Py-DN의 화학적인 구조특성을 적외선분광법과 가시광선-자외선분광법으로 관찰하였다. 또한, 유사한 물성의 친환경 고체산화제인 ammonium dinitramide[ADN, $NH_4N(NO_2)_2$]와 guanidine dinitramide[GDN, $NH_2C(NH_2)NH_2N(NO_2)_2$]의 열특성을 TG/DSC로 분석하여 상대 비교하였다. 본 연구에서 합성한 Py-DN염의 흡열온도는 $77.4^{\circ}C$, 분해온도는 $144.7^{\circ}C$, 발열에너지는 1739 J/g으로 기존의 DN계열 물질보다 열적 반응이 빠르므로 분해온도가 상대적으로 낮아 단일계 추진제의 촉매 분해 시 촉매의 예열온도를 낮출 수 있어 로켓추력기의 연료로 활용할 경우, 낮은 분해온도 적용성에 장점이 있다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제14권3호
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• pp.1-12
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• 2015

국내외에서 차수벽이나 흙막이 벽체로 많이 사용되고 있는 강널말뚝의 관입시 일반적으로 진동해머를 이용하여 시공하고 있다. 진동해머 중에서도 유압식 진동해머가 많이 사용되고 있는데, 진동해머의 시동을 켜고 끌 경우 진동해머 편심축의 이동에 따라 고유진동수의 변화로 진동해머에서 공진이 일어나 진동 및 소음이 크게 발생하는 문제점이 있다. 이에 본 연구에서는 일반 유압식 진동해머에서 발생하는 공진 발생에 의한 진동 및 소음을 줄이기 위하여 진폭가변형 유압진동해머를 개발하였다. 개발된 진폭가변형 유압진동해머는 두 쌍의 편심체 수평 각도를 조절하여 진동수 및 진폭을 조절할 수 있으며, 일반 유압식 진동해머와 개발된 진폭가변형 유압진동해머의 기진체 현장실험을 이용한 성능 평가 비교를 통해, 기존 일반 유압식 진동해머에 비해 진폭가변형 유압진동해머의 진동 및 소음이 감소함을 확인하였다. 또한 현장실험 결과 진폭가변형 유압진동해머는 굴삭기의 추력으로 인해 기존 전기식 진동해머에 비해 관입속도가 증가하였으며, 일반 유압식 진동해머에 비해서도 진폭가변으로 지반조건에 따라 관입속도가 빨라질 수 있음을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권4호
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• pp.447-456
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• 2010

신뢰도 있는 운동모사 시뮬레이터의 적용은 소형 무인항공기의 초기 개발단계에서 비행 플랫폼 성능을 효율적으로 예측 가능하게 한다. 따라서, 운동모사 시뮬레이터에 대한 연구는 소형 무인항공기 개발의 가속화 및 관련 제반경비를 저감에 기여하게 된다. 본 연구에서는 6자유도 시뮬레이터 설계를 위한 기초단계로서, 무인기 플랫폼 성능예측을 위한 주요 설계인자를 정의하고 그에 따른 시뮬레이터의 운동영역을 도출하였다. 주요 설계인자를 바탕으로 액추에이터의 길이, 가속도 및 필요추력을 예측하였다. 또한, 시뮬레이터의 실제 제작과정에서 적절한 액추에어터의 제작 및 선정과 선정된 액추에이터의 전체 운동영역 증대를 위하여, 이러한 연구결과가 적용 가능함을 확인하였다. 아울러, 제안된 설계인자를 고려하여 설계된 소형 시뮬레이터는 무인항공기 설계단계에서 보다 실제적인 운용환경을 제공하리라 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제34권2호
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• pp.43-54
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• 2018

해저궤도차량은 큰 중량을 가지고 포화된 해저지반 위를 구동하며 작업을 수행한다. 해저궤도차량 구동 시 궤도-지반 접지면에서는 지반의 전단 및 침하현상이 발생되며, 이로 인해 각각 지반추력 및 지반저항력이 발현되어 구동성능을 제한한다. 즉, 일반적인 포장도로 주행차량과 달리, 해저궤도차량의 구동성능은 엔진성능뿐 아니라 주행하는 지반과 차량의 상호작용에 의해 결정되는 것이다. 본 연구에서는 궤도-지반 상호작용 이론을 바탕으로 해저궤도차량에 적용될 수 있는 다양한 지반특성(흙 종류, 상대밀도 혹은 경질도) 및 차량특성(차량중량 및 궤도시스템 제원)에 따른 구동성능 평가를 수행하였다. 그 결과, 해저궤도차량이 모래지반 및 실트질 모래지반에서 운용되는 경우에는 비교적 수월하게 구동성능을 확보할 수 있지만, 점성토 지반에서는 구동성능 확보에 어려움이 있을 것으로 나타났다. 특히, 점성토 지반에서 운용되는 해저궤도차량의 중량이 큰 경우 전반적인 구동성능 및 등판능력이 매우 떨어지는 것으로 평가되어, 구동성능을 확보하기 위한 추가적인 보안방안이 필요할 것으로 판단된다.