• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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• 제1회(2012년)
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• pp.45-48
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• 2012

본 연구는 인력기를 개발함에 있어서 이에 적합한 프로펠러의 형상을 설계하기 위하여 진행되었다. 인력기는 인간을 유일한 동력원으로 사용하기 때문에 적은 동력, 낮은 RPM을 가지고 비행을 하게 된다. 이에 따라 기존의 항공기와는 다른 특성 및 형상을 가지는 프로펠러 개발의 필요성이 인지되었다. 본 연구에서는 설계하고자 하는 인력기의 제원에 맞는 프로펠러의 특성을 설정한 뒤, 프로펠러의 블레이드를 수 개의 airfoil section으로 나누고, 각 섹션에 대한 공력 특성을 프로펠러 이론 및 Edison CFD를 통하여 계산 및 유추하였다. 이 계산 결과를 토대로 구한 각 airfoil section의 정보를 통하여 프로펠러의 형상을 얻어 낼 수 있었으며, 최종적으로 이를 ANSYS Fluent, CFX와 같은 상용 프로그램을 이용하여 분석함으로써 설계 전에 목표로 하였던 프로펠러의 성능에 도달하였는가를 확인할 수 있었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제40권12호
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• pp.1017-1024
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• 2012

깃끝단 후퇴각을 가지는 최신 터보프롭 항공기의 프로펠러 블레이드에 대한 공력설계 및 해석을 수행하였다. 프로펠러 형상 설계를 위한 익형은 HS1 계열을 적용하였다. 와류-깃요소 이론(Vortex-Blade element theory)을 기반으로 하고 최소에너지 손실 조건을 만족하는 Adkins의 방법을 적용하여 Conventional 프로펠러 블레이드에 대한 공력설계 및 성능해석을 하였다. 목표 항공기의 설계점에서 코드 길이와 피치각을 변경해 가며 프로펠러 형상을 생성하였다. Conventional 프로펠러 블레이드 형상 정보를 기반으로 코드 길이, 깃끝단 후퇴각을 수정 적용하여 최신 프로펠러를 설계하였다. 전산유체역학을 이용한 설계된 최신 프로펠러 공력특성 분석을 통하여 최신 프로펠러가 적절하게 설계되었음을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제45권7호
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• pp.581-593
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• 2017

멀티콥터형 무인기용 고효율 프로펠러 개발을 위하여 공기역학 및 구조역학적 성능을 고려하여 설계 해석 시험을 수행하였다. 고효율 프로펠러 설계를 위해 익형 형상 결정은 최적설계기법을 적용하였으며, 프로펠러의 3차원 플랜폼은 유도동력을 최소화하기 위해 설계되었다. 도출된 형상은 구조설계 및 해석을 통하여 비행적합성을 판단하였으며, 해석적으로 설계된 형상에 대한 성능을 확인하기 위해 회전시험을 수행하였다. 본 논문에서는 이와 같은 설계 해석 시험 방법을 이용하여 절차적 프로펠러 설계방법론을 제시하고 있다.

• 대한조선학회논문집
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• 제28권2호
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• pp.52-68
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• 1991

캐비테이션 특성이 우수하고 넓은 받음각에서 양력-향력비가 큰 새로운 날개단면(KH18 단면)을 사용하여 체계적인 방법으로 기하학적 형상을 변화시켜 설계된 새로운 계열 프로펠러의 개발을 시도하였다. 새로운 계열 프로펠러의 형상을 설계함에 있어 기존의 계열 프로펠러와는 달리 선택된 반류분포의 회전방향 평균 반류분포를 입력자료로 하여 반경방향 부하분포와 코오드 방향 부하분포를 동일하게 유지하면서 피치 및 캠버의 형상을 결정하였다. 또한 코오드 길이, 두께, 스큐 및 레이크 분포와 같은 형상은 최근 실적선 프로펠러의 형상 특성을 정형화하여 선택되었기 때문에 초기설계시 설계된 형상이 최종 설계 프로펠러의 형상과 크게 다르지 않을 것으로 생각되어 초기성능을 보다 정확하게 추정할 수 있게 하였다. 설계된 계열 프로펠러는 날개수 4개인 프로펠러를 대상으로 날개 전개면적비 4개($A_{E}/A_{O}$=0.3, 0.45, 0.6, 0.75)에 대하여 각 전개면적비에서 평균피치비를 5개(P/D=0.5, 0.65, 0.8, 0.95, 1.1)로 변화시켜 총 20개의 프로펠러로 구성되었으며 KD-프로펠러 씨리즈(KRISO-DAEWOO Propeller Series)라 명명하였다. 설계된 계열 프로펠러들에 대하여 단독특성시험, 캐비테이션 관찰시험, 변동압력 계측시험을 수행하였다. 프로펠러 단독특성 시험결과의 회귀해석결과로 부터 $B_{P}-\delta$ 곡선을 도출하여 초기설계 단계에서 최적 프로펠러 직경등을 쉽게 결정할 수 있게 하였다. 기준으로 선택된 반류분포(2700TEU 콘테이너선의 반류) 후류에서 프로펠러 추력계수 및 캐비테이션 수를 체계적으로 변화시킨 상태에서 캐비테이션 관찰시험 및 변동압력계측시험을 수행하였다. 양력면이론에 의한 비정상 프로펠러 성능해석에 의해 계산된 최대 국부양력계수 ($C^{max}_{l,0.8R}$)와 국부캐비테이션 수(${\sigma}_0=\frac{p-p_v}{\frac{1}{2}{\rho}V^2_{0.8R}}$)를 기준으로 캐비테이션 관찰시험 결과를 정리하여 KD-캐비테이션 챠트를 도출하였다. 기존의 캐비테이션 챠트는 균일류중의 시험 결과를 정리하여 작성되었으나 KD-캐비테이션 챠트는 반류분포중에서 시험된 프로펠러 관찰시험 결과로 부터 도출되었으므로 초기설계 단계에서 보다 정확한 캐비테이션 발생량 추정이 가능하리라 예상된다.

• 한국항공우주학회지
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• 제33권2호
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• pp.39-45
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• 2005

본 연구에서는 현재 일반 프로펠러 항공기에 사용 중인 둥근 팁 형상을 갖는 Hartzell 사 제작 프로펠러에 대해서 두께소음과 하중소음에 대한 예측을 시도하였다. 음향장 해석에 앞서서 프로펠러 표면상에 존재하는 압력분포는 자유후류 패널 방법과 비정상 베르누이 방정식을 이용하여 구하였다. 음향장 해석을 위해서는 FW-H의 음향상사 법칙을 적용하였다. 주어진 프로펠러 형상과 운전 조건에 대한 소음 예측으로부터 두께소음은 프로펠러 회전면을 기준으로 전방과 후방이 서로 비슷한 면대칭 분포를 갖는 반면에, 하중소음은 프로펠러 후방의 소음이 전방에 비해서 더 크게 나오는 결과를 보여주었다. 일반적인 운전조건에서는 전반적으로 하중소음이 두께소음보다 지배적인 결과를 보여주었다.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2001년도 춘계 학술대회논문집
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• pp.209-214
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• 2001

RANS 방정식의 수치해법을 사용해서 tractor와 pusher 방식의 포드 프로펠러 주위 점성유동을 계산함으로써 포드형 전동 추진기의 추진 특성을 파악하고자 하였다. 본 연구에 사용한 수치해석 방법을 검증하기 위하여 최근 국내에서 모형 실험이 수행된 포드 프로펠러 형상에 대해 수치계산을 수행하고, 계산으로부터 얻어진 tractor와 pusher 방식의 포드 프로펠러에 대한 단독 성능을 실험 결과와 비교하였다. 또한, 포드에 작용하는 압력 및 프로펠러 날개 주위의 유동을 분석함으로써, 포드가 프로펠러의 추진 성능에 미치는 영향과 tractor와 pusher 추진 방식의 특성을 살펴보았다.

• 대한조선학회논문집
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• 제43권4호
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• pp.440-450
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• 2006

In this paper, we suggest a design concept of defining the propeller geometry by stacking up the blade sections aligned with propeller surface streamlines. Numerical and experimental propeller open water(P.O.W.) characteristics of a newly designed propeller are presented. The surface streamlines for a propeller are obtained by using the panel method. Redefinition of the blade sections aligned with the streamlines is provided together with 8-spline modeling, by which we manufacture model propellers. We carried out the P.O.W, tests in a towing tank in order to show the effect of the present method on P.O.W. characteristics.

• 대한조선학회논문집
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• 제38권3호
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• pp.23-30
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• 2001

고속 프로펠러들의 단면 및 기하학적 형상변화에 대한 캐비테이션 및 소음특성 연구가 새로운 실험장치를 이용하여 KRISO의 캐비테이션 터널에서 실험적으로 연구되었다. 대형 고속선형 프로펠러에 대한 날개단면, 부하분포 및 전개면적비 변화에 대한 일련의 캐비테이션 소음시험이 수행되었으며, 이런 실험결과로부터 캐비테이션 형태 및 프로펠러 형상에 대한 소음성능이 분석되었다. 새로운 실험장치를 이용하여 얻은 소음결과는 실선추정 및 고부하 저소음 추진기 설계에 유용한 자료로 활용될 수 있다.

• 한국음향학회지
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• 제33권6호
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• pp.358-365
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• 2014

선박용 프로펠러가 수중에서 빠른 속도로 회전할 때, 날개 표면의 국부적인 압력이 낮아짐에 따라 불가피하게 여러 형태의 공동이 발생한다. 이러한 공동현상은 근본적으로 날개 단면의 기하학적 형상 특성과 수동력학적 운용조건에 의해 결정되며, 결과적으로 선박 프로펠러에서 유기되는 수중방사소음은 공동의 발생특성과 직결된다고 할 수 있다. 따라서 저소음 프로펠러 설계를 위해서는 날개 단면의 형상에 따라 발생하는 공동과 그에 따른 소음특성을 이론 및 실험을 통해 정량적으로 평가할 수 있어야 한다. 본 연구에서는 저소음 프로펠러의 설계단계에서부터 적용이 가능한 부분공동성능 해석법 개발 및 날개단면 형상정보 도출을 목표로 선박용 프로펠러 날개 단면에서 발생하는 부분공동 다상 유동의 비점성 수치해석을 수행하였다. 또한 점성해석 상용프로그램인 FLUENT에서 제공하는 난류 및 공동 모델 조합에 따른 결과를 살펴보았으며, 점성 및 비점성 해석 결과를 비교, 평가 하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2010년도 제35회 추계학술대회논문집
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• pp.648-651
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• 2010

FAR25급 터보프롭 항공기에서 프로펠러는 고속으로 비행할 수 있는 추력을 얻기 위해 공기역학적으로 우수하며 높은 효율을 가져야 한다. 프로펠러 형상 설계를 위한 익형은 전형적인 터보프롭 항공기 프로펠러에 사용되는 Clark-Y를 적용하였다. 프로펠러 공력설계 및 해석에는 최소에너지손실을 위한 조건을 만족시키도록 설계하는 와류-깃요소 이론(Vortex-Blade element theory)에 근거한 Adkins의 방법을 이용한 Javaprop을 이용하였다. 시위길이와 피치각 분포를 변경해 가며 FAR25급 터보프롭 항공기의 설계점에 가장 효율적인 프로펠러 형상을 생성하였으며, 전산유체역학을 이용하여 생성된 프로펠러 공력특성 분석을 통해 프로펠러 설계결과가 FAR25급 터보프롭 항공기에 적용 가능함을 확인하였다.