• 한국항공우주학회지
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• 제35권4호
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• pp.308-315
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• 2007

연구는 경비행기인 창공-91의 인증 획득을 위한 비행시험의 일부로서 상승성능을 파악하기 위하여 수행되었다. 창공-91은 1993년에 대한민국의 건설교통부로부터 최초로 인증을 취득한 단발엔진을 장착한 일반유형의 5인승 항공기이다. 상승을 위한 비행시험 절차 및 자료는 형식증명을 획득하는데 사용되었다. 톱니형 상승 데이터로부터 양항곡선방법으로 데이터를 처리하여 창공-91의 최대상승률, 최대상승각 속도, 최대상승률 속도, 그리고 절대상승한도를 구하였다. 또한, 상승성능의 결과로부터 양항곡선식을 구함으로써 형상항력계수와 오스왈드 효율계수를 비행기 설계시의 값과 비교하였다.

• 수산해양기술연구
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• 제38권3호
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• pp.209-216
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• 2002

본 연구에서는 중층트롤의 해상실험에서 Scanmar시스템으로 여러가지 요소를 측정한 자료에, 줄에관해 신장을 포함하여 간이 해석적(semi-analytic)으로 푼 3차원 해석을 중층트롤 어구시스템의 끌줄에 적용시키고, 전개판 뒤쪽의 줄들의 형상을 임의의 지수함수(Y$_{r}$ = $A\chi$$_{r}$ $^{B}$ ) 곡선으로 대응시켜, 중층트롤의 어구(날개 및 자루그물)의 형상을 타원추대의 일부분으로서 (equation omitted)형태로 가정하여 구하는 새로운 방법을 나타냈었다. 실제의 전개판은 예망중 진동한다고 알려져 있으며, 어느 각도 내에서는 안정성이 있기 때문에 양.항력계수는 기존의 종만곡 V형 전개판의 모형실험으로부터 영각이 15$^{\circ}$ 부터 최대값인 22$^{\circ}$ 까지의 값을 평균하여 사용하였다. 본 연구에서는 끌줄의 길이가 300m인 경우에 대한 결과를 나타내었는데, 망입구의 형상(b$_{e}$ /a/seb e/)은 예망속도가 빨라점에 따라 수직으로 긴 타원형에서 수평으로 커져가는 타원형이 됨을 알 수 있다 이때, 망고(즉 옆망이 망고 형성에 기여한 높이와 삼각망 및 천장망이 기여한 높이)는 낮아졌는데, 옆망이 낮아지는 것보다 천장망의 높이가 더 작아짐을 알 수 있다. 뜸줄이 수평과 이룬 경사각(a)은 이 예의 경우에서 약 9$^{\circ}$~11$^{\circ}$ 사이였으며, 예망속도가 빨라질수록 경사각이 작아졌다.

• 한국항해항만학회지
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• 제34권5호
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• pp.367-373
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• 2010

수치해석을 수행할 경우 좀 더 정확한 수치모의를 위하여 해석영역의 특성에 따라 적절하게 요소를 배치하는 것이 필요하다. 본 연구에서 사용한 개별요소법(DEM)은 입자의 마찰력 및 항력을 제외한 반발력과 인장력만을 적용하였다. 초기 쿼드트리(Quad-tree)형식으로 충진된 입자들을 DEM을 이용하여 재배치할 경우 입자의 형상이 원형이기 때문에 입자사이에 존재하는 빈 공간을 최소화 할 수 있다. 결국 입자 중심점의 배치가 정삼각형에 가깝게 되는 특징을 보여준다. 이 재배치된 입자를 대상으로 Delaunay 삼각기법을 이용하여 삼각망을 구성하고, Laplace 보간을 수행하여 격자 품질을 향상시켰다. Laplace 보간 전 후의 형상비(Aspect Ratio: AR)를 비교한 결과 DEM을 이용하여 작성한 격자의 품질도 우수하지만, Laplace보간을 수행한 이후 보다 높은 품질의 격자가 생성되는 것을 확인하였다. 본 연구에서 개발한 기법은 기존의 삼각격자망 생성기법에 비해 다소 계산시간이 오래 걸리는 단점이 있지만, 복잡한 형상과 정확한 지형의 재현을 필요로 하는 파랑 해석용 유한요소 격자망 작성 및 다양한 수치모의 분야에서 그 적용 가능성이 매우 높다고 사료된다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제17권4호통권77호
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• pp.499-509
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• 2005

강풍으로 유발되는 고층건축물의 풍진동은 주로 와류에 의한 풍직각방향의 진동에 의하여 발생한다. 이러한 진동은 단면형상이 일정한 유연하고, 경량이며, 경감쇠인 고층건축물인 경우 가장 심하게 발생한다. 본 논문은 와류에 기인한 풍직각방향의 진동을 저감시키기 위한 공역학적인 방법을 논한 것이다. 항력 및 횡력방향의 압력을 균등화하고 또한 양방향의 공간적인 간섭을 분산시키고, 풍직각 방향으로 작용하는 풍력의 크기를 효율적으로 감소시키기 위하여 건축물의 풍방향 및 풍직각방향에 중공부를 설치하였다. 실험모형은 모두 형상비가 8:1이 되도록 하였고, 중공부의 형상은 2종류, 크기는 2종류, 위치는 6종류로 변화시킨 총 24종류의 모형을 제작하여 풍력실험을 실시한 후 각 모형에 대한 풍방향 및 풍직각방향의 변위응답특성을 조사하였다. 최종적으로 중공부를 가진 모형의 효율성을 분석하기 위하여 중공부를 가진 모형에 대한 결과를 중공부가 없는 정사각형 각주의 변위응답 특성과 비교 분석하여 중공부의 형상 변화, 크기 변화, 위치 변화에 따른 풍진동의 저감효과의 정도를 정량적으로 규명하였다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제12권6호
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• pp.23-31
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• 2018

본 연구는 BET 기법을 이용하여 멀티콥터에 사용되는 프로펠러 두 종류의 정지 비행 시 추력과 토크를 계산하였다. 3차원 형상 측정 장비로 프로펠러의 형상 정보를 추출하였으며 CATIA를 이용하여 에어포일의 단면 형상 데이터를 획득하였다. 추출된 에어포일 형상과 RPM 변화를 고려한 유동조건에 따른 양력 및 항력을 EDISON CFD를 활용하여 구한 다음 BET 기법을 이용하여 추력을 예측하였다. 이때 층류와 난류 두 조건에 대해 계산하여 그 결과를 비교하였다. 계산된 추력 결과를 제작사에서 제공하는 성능 데이터와 JavaProp 프로펠러 성능 예측 소프트웨어의 결과와 비교하였다. 추력의 경우, 9인치 프로펠러의 경우 제작사에서 제공하는 성능은 완전 난류 조건의 결과와 층류 조건 결과의 중간 값에 해당되었으며, 16인치 프로펠러의 경우 난류유동 조건 결과와 근사한 결과를 얻을 수 있었다. 토크는 두 모델 모두 예측값과 제작사의 성능 데이터와 큰 차이를 보였다.

• 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.

• 한국항공우주학회지
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• 제38권8호
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• pp.758-766
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• 2010

태양에너지 기반 무인기는 공급되는 전력량이 날개 면적에 영향을 받으므로 형상설계와 비행에 필요한 전력량이 동시에 고려되어야 하며 따라서 설계 과정이 복잡해진다. 복잡한 설계과정에 앞서 주어진 임무 요구를 만족시키는 태양에너지 기반의 무인기 제작 가능 여부와 제작 가능하다면 무인기의 대략적인 주요 치수를 구하는 방법론이 있다면 이를 활용함으로서 불필요한 설계 시행 오차 없이 무인기를 설계 할 수 있을 것이다. 본 논문에서는 주요 치수 결정 방법론으로 날개 면적을 가정하고 날개 면적과 임무 요구로부터 에어포일(양력계수, 항력계수), 무게를 결정한 후 필요 전력과 태양 전지 효율로부터 다시 날개 면적을 계산하는 것으로 제시하였는데, 이는 날개에서 생산되는 전력, 양력 및 항력이 날개 면적에 직접적으로 영향 받기 때문이다. 앞서 가정된 날개 면적 값과 계산된 날개 면적 값의 오차가 충분히 작아질 때 까지 반복적으로 가정된 날개 면적 값을 바꾸어가며 계산을 수행한다. 본 방법론을 실제 제작된 태양에너지 기반 무인기의 값을 이용해 검증하고, 태양에너지 기반 고고도 장기체공 무인기의 주요 치수를 결정해보았다.

• 한국항공우주학회지
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• 제48권4호
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• pp.255-267
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• 2020

SLD 조건은 직경이 50㎛ 이상인 과냉각대형액적의 분포가 지배적인 결빙 환경을 뜻한다. SLD 조건에서는 액적의 큰 크기로 인해 wall-droplet interaction, deformation 등의 물리적 현상이 착빙 과정에 중요한 영향을 미친다. 그에 따라 SLD 효과를 수치적으로 모사하기 위한 다양한 연구가 수행되었고, 부착률을 수정하는 후처리 기법을 통해 wall-droplet interaction 현상을 고려하는 방법이 제안되었다. 그러나 이 방법은 액적이 충돌하는 벽면 특성을 제대로 고려하지 않는 반경험식(Wright Model)을 사용하기 때문에 착빙 영역에서 여전히 부착률과 부착 한계를 과대 예측한다. 이 문제를 해결하기 위해 본 연구에서는 착빙 영역을 세 개의 영역으로 구분하였다. 그리고 벽면 특성을 고려하는 Bai and Gosman rebound 모델을 바탕으로 개발한, 새로운 wall-droplet interaction 모델을 후처리 기법에 도입했다. 그리고 액적의 항력계수를 증가시키는 deformation 현상을 반영하기 위해 3가지 deformation 모델을 비교·분석하여 가장 적합한 모델을 선정했다. 앞의 내용을 바탕으로 개발한 SLD 결빙 예측 코드를 검증하기 위해 실험 데이터를 활용하여 해석을 수행했다. 그 결과 수정된 후처리 기법은 착빙 영역에서 rebound 현상에 의한 부착률 감소를 더욱 크게 예측하였고 부착 한계와 부착률 크기를 예측하는 데 있어 향상된 정확성을 보여줬다. 그리고 deformation에 의한 항력계수의 증가를 가장 크게 결정하는 Wiegand model이 실험과 가장 유사한 것을 확인할 수 있었다.

• 대한조선학회논문집
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• 제55권3호
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• pp.252-264
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• 2018

The calculation of steady-state cavitating flows around Supercavitating Underwater Bodies (SUB's), which consist of a circular disk head (cavitator), a conical fore-body, a cylindrical middle-body and either a boat-tail or a flare-tail, are carried out. To calculate the axisymmetric cavitating flow, used is a commercial computational fluid dynamics code based on the finite volume method, Fluent. From the analysis of numerical results, the cavity and drag, affected by the fore-body and tail of the SUB's, are investigated. Firstly, the effect of the fore-body shape is investigated with the same disk cavitator and a cylindrical rear-body of fixed diameter. Then with the same cavitator and a fixed fore-body, the effect of the rear-body shape is investigated. Before the cavity generated by the cavitator covers the slant of fore-bodies sufficiently, the larger the cone angle of the fore-body(i.e., the shorter the slant length), the larger the drag and the slower the development of cavity. After the cavity covers the fore-body completely so that the pressure drag component of the body is vanished, the characteristics of drag-velocity curves are identical. Also, as the tail angle is bigger, the cavity generated by the cavitator is suppressed further and the drag becomes larger. The peak of the drag appears for the flare-tail, i.e., when the tail angle is positive(+). On the contrary, the trough of the drag appears for the boat-tail, i.e., when the tail angle is negative(-). When the tail angle is 5 degrees, the peak of the drag appears at the body speed of 80m/s and the value of the drag is 43% larger than that at the design speed of 100m/s. When the tail angle is -5 degrees, the trough of the total drag appears at 75m/s and that drag is 30% smaller than that of the cavitator, which means the rest of the body has a negative drag.

• 해양환경안전학회지
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• 제27권7호
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• pp.1059-1066
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• 2021

우리나라는 해상활동의 중요성이 크며, 산업화에 따른 이상기후 현상 등을 규명하기 위해 육상에 많은 자동기상 관측설비를 운영 중이지만 해상에서는 그 수가 매우 부족하다. 또한, 해양안전정보 구축 등을 위해 해양조사선을 운영 중이나 접근이 어려운 곳이 많고 높은 운영비용이 요구된다. 따라서 다양한 해양관측 등이 가능한 소형무인화선박의 개발이 필요하다. 한편 소형 무인화 선박에서 세일(Sail)은 항해 성능에 큰 영향을 미치므로 이에 대한 많은 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 기존 에어포일 형상보다 높은 공기역학적 성능을 갖는 것으로 알려진 트윈커브세일(Twin curvy sail)의 설계변수인 캠버(Camber)효과에 대해 검토하였다. 5 종류의 캠버에 대해 유동해석 결과, 캠버 크기가 9 %일 때 가장 높은 양력계수를 나타내었다. 트윈커브세일의 경우 Port sail과 Starboard sail의 상호작용에 의해 받음각 23°에서 가장 높은 양력계수를 갖고, Port sail의 경우 받음각 20°에서 가장 높은 양력계수를 Starboard sail의 경우 받음각 15°에서 가장 낮은 양력계수를 나타내었다. 또한, 트윈커브세일은 모든 받음각에서 에어포일 형상인 NACA 0018보다 높은 양력계수를 나타내었다.