• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제23권4호
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• pp.300-309
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• 2012

Long endurance is a key issue in the application of unmanned aerial vehicles. This study presents feasibility test results when fuel cell system as an alternative to the conventional engine is applied for the power of the UAV after the 150W fuel cell system is developed and packaged to the 1/4 scale super cub airplane. Fuel cell system is operated by dead-end method in the anode part and periodically purged to remove the water droplet in flow field during the operation. Oxygen in the air is supplied to the stack by the two air blowers. And fuel cell stack is water cooled by cooling circuit to dissipate the heat generated during the fuel cell operation. Weight balance is considered to integrate the stack and balance of plant (BOP) in package layout. In flight performance test, we demonstrated 4 times standalone take-off and landing. In the laboratory test simulating the flight condition to quantify the energy flow, the system is analyzed in detail. Sankey diagram shows that electric efficiency of the fuel cell system is 39.2%, heat loss 50.1%, parasitic loss 8.96%, and unreacted purged gas 1.67%, respectively compared to the total hydrogen input energy. Feasibility test results show that fuel cell system is high efficient and appropriate for the power of UAV.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제36회 춘계학술대회논문집
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• pp.144-152
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• 2011

고고도에서 장시간 운용되는 무인항공기용 추진시스템의 고고도 운용 특성을 연구하기 위하여 고도엔진시험설비를 이용한 엔진성능 시험이 필요하다. 기존의 범용 고도엔진시험설비를 이용하려면 시험설비와 엔진 사이에 부가적인 시험설비가 요구되는데, 이중 엔진 성능에 직접 영향을 미치는 흡입구 및 배기덕트의 적절한 설계가 매우 중요하다. 만일 흡입구 및 배기덕트가 적절히 설계되지 않을 경우 유동특성 변화와 압력손실 저하로 인한 엔진 성능 저하가 실제 비행 상태와 달라질 수 있기 때문이다. 본 연구에서는 범용 고도시험설비 내 엔진 흡입구 및 배기덕트의 형상을 3D 모델링하고 ANSYS사의 CFX 전산유체역학(CFX) 프로그램을 이용하여 설계된 형상의 유동 및 압력손실 해석을 수행한 다음 엔진성능해석 프로그램을 이용하여 덕트 손실을 고려한 엔진에 성능을 분석한다. 마지막으로 반복적인 설계형상 해석을 통해 최적화된 흡입구 및 배기덕트 형상을 제안한다.

• 한국기계가공학회지
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• 제17권5호
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• pp.30-36
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• 2018

Automotive fuel efficiency regulations and air pollution control are hot issues of recent years in the automotive industry. To solve these regulation problems, many studies are continuing to improve the transmission efficiency of transmissions. Tapered roller bearings are useful to improve the transmission efficiency in the recent automobile parts. The frictional losses in the tapered roller bearings are mainly composed of the rolling friction and the sliding friction, and are dependent upon the load, the lubrication, the rotation speed of bearings, and etc. In this paper, the operating conditions of the transmission are defined and then the power losses of each bearing are calculated. In addition, improvement options are suggested after identifying the design factors influenced much by the improvement effect of power loss under the operating conditions of each bearing. We compare the power losses of the entire transmission system due to bearing improvements by comparing the friction losses between the original design and the improved design. Lastly, it is shown that the calculated power losses are valid by comparing the test values and the theoretical values for the frictional torque characteristics of the original and improved bearings.

• Composites Research
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• 제32권1호
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• pp.45-49
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• 2019

최근 널리 연구되고 있는 대표적인 OOA(out-of-autoclave) 공정의 하나인 수지필름 인퓨전(resin film infusion, RFI) 공정은 우수한 기계적 물성과 수지의 균일한 함침성을 가지면서도 대형 구조물에서의 공정비용을 대폭 저감할 수 있는 장점을 지니고 있다. 본 연구에서는 RFI 탄소섬유 복합재를 2 m 이상급 무인기 구조체에 적용하여 구조적 안전성을 향상시킴과 동시에 경량화를 달성하기 위한 연구를 수행하였다. 재료 인장시험결과 T300급 탄소섬유 복합재료와 비교하였을 시 강도는 46% 높은 결과를 보이며 강성은 유사한 수준임을 확인할 수 있었다. 또한 상기 재료물성을 적용한 탄소섬유 복합재 날개구조의 설계 및 해석 결과, 유리섬유 복합재를 적용한 기존 모델 대비 날개 길이방향 강성이 증가하여 날개 끝단 처짐량은 31% 감소하고 구조 안전계수가 28% 증가함과 동시에 전체 구조의 무게를 10% 이상 경량화 가능함을 확인하였다.

• Tribology and Lubricants
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• 제38권5호
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• pp.179-184
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• 2022

The power train of transmission for 21-ton grade wheel excavator makes use of a complex gear train composed of a planetary and helical gear system to drive the wheel excavator by transmitting power to the axle. The complex gear train with a shift mode is an important part of the transmission because of strength problems in an extreme environment. To calculate the specifications of the complex gear train and analyze the gear bending and compressive stresses of the complex gear train, this study analyzes gear bending and compressive stresses accurately for the optimal design of the complex gear train with respect to cost and reliability. In this article, the gear bending and compressive stresses of the complex gear train are calculated using the Lewes and Hertz equation. Evaluating the results with the data of the allowable bending and compressive stress from the stress and number of cycles curves of the gears verified the calculated specifications of the complex gear train. A computer structure analysis is performed with the 3D model of the planetary and helical gears to analyze the structure strength of the complex gear train. The results demonstrate that the durability and strength of the complex gear train are safe, because the safety factors of the bending and compressive stresses are more than 1.0.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제54권1호
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• pp.11-15
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• 2016

무인항공기가 장시간 비행하기 위해서는 배터리보다 고분자전해질 연료전지(PEMFC)가 적합하다. 본 연구에서는 PEMFC에 수소를 공급하는 $NaBH_4$가수분해 반응 시스템에 대해 연구하였다. $NaBH_4$가수분해 반응 시스템의 무게를 감소시키기 위해 수소수율 향상, 응축수 회수, 안정적인 수율 유지 등에 대해 실험하였다. 반응기 압력제어를 함으로써 수소 수율을 3.4% 향상시켰다. 수소를 공랭하여 PEMFC 스택에 공급하는 과정에서 발생하는 응축수를 $NaBH_4$ 저장조에 회수하였다. 이 과정에서 응축수가 $NaBH_4$분말을 용해시켜 보충됨으로써 14%의 무게 감량효과가 있었다. 2.0 L/min의 속도로 수소를 발생시킬 때 Co-P-B촉매 2.0 g을 사용해서 10시간동안 96% 수소수율로 $NaBH_4$가수분해 반응 시스템을 안정적으로 구동하였다.

• 한국항행학회논문지
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• 제22권5호
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• pp.400-408
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• 2018

광역보강항법 시스템은 광역 지역에서 사용할 수 있는 보정 데이터(이온층 지연, 위성 및 시계 오차) 및 무결성 정보를 생성하여 전송하는 시스템으로 대표적으로 위성기반 보강항법 시스템인 SBAS가 있다. 미국에서는 WAAS라는 명칭으로 운용하고 있고 유럽에서는 EGNOS, 일본에서는 MSAS, 러시아는 SDCM, 인도는 GAGAN이라는 명칭으로 광역보강항법 시스템을 운용 하고 있다. 한국에서도 KASS명칭으로 2022년 목표로 개발을 진행하고 있다. SBAS 시스템은 국제민간항공기구 ICAO에서 국제 표준으로 정한 시스템으로 민간 서비스를 위해 운영된다. 따라서 보정 데이터도 민간 SPS 수신기용으로만 사용되고 있다. 본 논문에서는 SPS용 보정항법 시스템을 PPS 수신기에 사용하기 위해 필요한 C1P1 DCB 추정 방법에 대해 논의한다. 추정된 C1P1 DCB 결과를 바탕으로 단일 위성항법에서의 C1P1 DCB영향을 분석 후 SPS용 차분위성항법 시스템을 PPS 수신기에 적용한 결과를 분석하였다. 마지막으로 SPS용 광역보강항법 시스템을 PPS 수신기에 적용하여 결과를 분석하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제2권3호
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• pp.99-106
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• 1998

현재 국내에서 개발되어왔던 중형항공기 후보엔진인 터보팬 엔진의 성능해석과 성능최적화를 위한 제어기법을 연구하였다. 선행된 연구에서 동적모사 및 실시간 선형모사를 수행한 결과 지상 정지조건 하에서 70% 엔진로터 회전수에서 100% 엔진로터 회전수로 급상승하는 경우 고압터어빈 입구온도에서 오버슈트가 발생하여 제한온도인 3105 $^{\cire}R$ 을 넘어감을 확인할 수 있었다 또한 압축기의 서지여유도 협소하여 엔진에 손상을 가져올 수 있다. 이에 본 연구에서는 보다 빠른 가속성능과 함께 엔진 성능의 최적화를 위해 LQR 제어기를 설계하였다. 제어기의 설계를 위해서는 선형모델을 구성해야하며 엔진의 비선형 거동에 보다 근접한 선형화를 위해서는 실시간 선형모사가 요구된다. 선형모델에 필요한 행렬은 자동점에 %의 섭동을 주어 5% 간격으로 구하였으며, 최소자승법을 이용하여 저압 엔진로터 회전수의 함수로 보간하는 방법으로 실시간 선형모사를 수행하였다. 제어변수는 연료유량의 증가속도와 압축기 블리드 공기유량으로 하였으며, 제어 결과 고압 터빈입구온도의 오버슈트를 제거하였으며 최대 압축기 서지여유도 0.55 이하로 확보였다. 비연료소모율도 0.353에서 0.43으로 안정됨을 확인할 수 있었다.