• 한국소음진동공학회논문집
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• 제25권7호
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• pp.510-517
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• 2015

The free vibration and stability analysis of a spinning composite shaft modelled as a thin-walled closed beam is performed for several design parameters, such as ply angle, aspect ratio, and spin speed. The governing equations of spinning shafts based on the Timoshenko beam theory are derived via Hamilton's variational principle. Coriolis acceleration and anisotropy of constituent materials are incorporated in the derivation. The equations of motion are then transformed to the standard form of an eigenvalue problem for free vibration and stability analysis. Analytical results both for uniform circular cylindrical shaft and rectangular cross-section shaft are obtained by using extended Galerkin method, and the results are compared with those from FEM ANSYS analysis for a verification.

• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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• 제6회(2017년)
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• pp.270-281
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• 2017

본 논문에서는 헬리콥터 블레이드에서 발생하는 자이로스코픽 세차 진동에 대해 연구하고, 능동 제어기 설계를 통하여 진동 저감 시뮬레이션을 수행한다. 이를 위해, 헬리콥터의 전진 비행시 동역학적 응답을 외팔보 조건을 갖는 회전익의 해석이 가능한 EDISON의 기하학적 정밀 보 구조동역학 프로그램을 이용하여 구조 해석을 진행하고 이를 단순 공기력 모델과 연성하여 공탄성 해석을 수행하였다. 실시간 구조 응답을 구하기 위해 EDISON 프로그램 해석 결과를 비선형 수식으로 모델링하는 기법과 트림해석에는 Newton-Raphson 기법 등이 사용되었다.

• 한국운동역학회지
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• 제18권4호
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• pp.151-159
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• 2008

본 연구는 2008 베이징 장애인 올림픽에 참가하는 국가대표 휠체어 탁구 선수들 중 대표적인 절단장애 선수와 척수장애 선수의 스트로크를 대상으로 운동학적 비교분석을 실시하였다. 실재와 같은 경기상황을 설정하여 모든 경기 상황에서의 스트로크를 수집하였다. 그중 대표적인 포핸드 스트로크 세 개의 동작과 백핸드 스트로크 세 개의 동작을 추출하였다. 9대의 적외선 카메라를 이용하여 수집한 자료는 LabVIEW7.0 그래픽 프로그램을 이용한 운동학적 분석에 의하여 각운동으로 나타내었다. 그 결과 척수장애 선수의 포핸드 스트로크에서는 몸통의 회전이 하위분절인 어깨의 회전과 팔꿈치의 굴곡신전과 거의 동시에 이루어지고 있었다. 백핸드 스트로크는 몸통의 회전, 어깨의 굴곡-신전, 그리고 팔꿈치의 굴곡-신전이 날아오는 공의 연장선상에서 일정한 형태로 정렬되어 있었고 공을 치기위한 백스윙은 어깨의 회전을 이용해 만들고 있었다. 절단장애 선수의 포핸드 스트로크는 팔의 외측회전으로 백스윙과 내측회전으로 만들어지는 회전을 이용하여 스트로크 하고 있었다. 백핸드 스트로크는 어깨의 회전과 허리의 회전에 있어 내측회전이 백스윙을 만들고 백스윙 후 공을 향한 큰 폭의 외측회전으로 임팩트를 이루고 있었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제31권4호
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• pp.99-104
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• 2003

본 논문은 헬리콥터 로터 시스템 설계시 고려해야 할 구조동역학 분야와 차세대 저진동 블레이드를 설계하는 과정을 소개하였다. 일반적으로 로터 시스템 설계시 허브 하중 최소화, 지상공진 방지 및 저진동 특성 등을 만족하도록 고유 진동수 범위를 정하게 된다. 먼저 로터 시스템에 대한 회전수별 고유 진동수 도표를 통해 로터 회전 속도와 공진영역이 생기지 않도록 설계하며 다음으로 동체에 전달되는 진동 하중 크기를 예측하기 위해 회전시 블레이드에서 발생되는 하중을 허브 중심의 비회전계 좌표축 성분으로 전환한다. 헬리콥터 전진 비행속도에 따라 동체에 전달되는 하중 크기를 구하고 동체를 강체로 모델링하여 조종속에서 발생되는 가속도를 계산함으로써 저진동 특성을 예측하였다. 본 설계기법은 현재 수행중인 차세대 로터 시스템 개발에 적용되고 있으며 향후 국내 개발 로터 시스템에 유용하게 적용될 것이다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.68-75
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• 2009

In this study, aeroelastic response analyses have been conducted for a 3D wind turbine blade model. Advanced computational analysis system based on computational fluid dynamics(CFD) and computational structural dynamics(CSD) has been developed in order to investigate detailed dynamic responsed of wind turbine blade. Vibration analyses of rotating wind-turbine blade have been conducted using the general nonlinear finite element program, SAMCEF (Ver.6.3). Reynolds-averaged Navier-Stokes (RANS)equations with spalart-allmaras turbulence model are solved for unsteady flow problems of the rotating turbine blade model. A fully implicit time marching scheme based on the Newmark direct integration method is used for computing the coupled aeroelastic governing equations of the 3D turbine blade for fluid-structure interaction (FSI) problems. Detailed dynamic responses and instantaneous Mach contour on the blade surfaces considering flow-separation effects are presented to show the multi-physical phenomenon of the rotating wind-turbine blade model.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권12호
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• pp.1273-1283
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• 2011

3 차원 비정상유동해석을 통하여 자이로밀의 공기역학적 특성을 고찰하였다. 일반적으로 소형자이로밀은 구조가 간단하고 솔리디티가 높아 제작이 쉽고 자구동(self-starting)이 가능하다는 장점을 가지고 있다. 그러나 TSR (tip speed ratio)가 4~7 인 다리우스풍력발전기와 다르게 1~3 정도로 매우 낮다. 본 연구에 사용한 자이로밀은 일정한 단면을 가진 3 개의 직선날개로 구성되어 있으며 솔리디티는 0.75 이다. 솔리디티가 매우 낮은 다리우스풍력발전기와 다르게 자이로밀은 TSR 이 증가함에 따라 날개 상호간의 간섭과 하류에 위치하는 날개로 유입되는 유동속도의 급격한 감소로 인하여 양력이 감소하고 날개의 회전속도에 의하여 주변의 공기가 가속되면서 항력의 증가로 성능이 저하되었다. 이로 인하여 TSR 이 2.4에서 최고의 성능을 나타내며 이후로 급격히 감소하는 것을 알 수 있었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제41권1호
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• pp.31-39
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• 2013

본 논문에서는 고정익항공기와 회전익 항공기의 장점을 결합시킨 신개념 복합형 무인항공기인 QTW(Quad Tilt Wing)의 종축 동특성을 연구한 결과를 기술하였다. 설계된 QTW 무인항공기는 Tandem Wing 형상을 가지며 각 주익의 끝단에는 프로펠러를 구동하는 모터를 장착하였다. 비행역학적 분석을 위해 모멘텀 이론을 이용해 추력을 계산하였으며, 틸트 각도에 따른 프로펠러의 Slip stream에 의한 양력과 항력을 고려한 비선형 모델링을 구축하였다. 또한 트림분석을 통해 설계된 비행체가 적절한 비행속도 대비 틸팅각을 가짐을 보여주었으며, 각 트림 점에서의 성분별 힘을 분석하였다. 각 비행 모드의 선형모델 고유치 분석하여 동적 특성을 분석하였으며 고정익모드로 전환됨에 따라 안정한 부분으로 극점이 이동함을 확인하였다.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제15권3호
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• pp.251-258
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• 2005

The free vibration of a spinning flexible disk-spindle system supported by hydro dynamic bearings (HDB) in an HDD is analyzed by FEM. The spinning flexible disk is described using Kirchhoff plate theory and von Karman non-linear strain, and its rigid body motion is also considered. It is discretized by annular sector element. The rotating spindle which includes the clamp, hub, permanent magnet and yoke, is modeled by Timoshenko beam including the gyroscopic effect. The flexible supporting structure with a complex shape which includes stator core, housing, base plate, sleeve and thrust pad is modeled by using a 4-node tetrahedron element with rotational degrees of freedom to satisfy the geometric compatibility. The dynamic coefficients of HDB are calculated from the HDB analysis program, which solves the perturbed Reynolds equation using FEM. Introducing the virtual nodes and the rigid link constraints defined in the center of HDB, beam elements of the shaft are connected to the solid elements of the sleeve and thrust pad through the spring and damper element. The global matrix equation obtained by assembling the finite element equations of each substructure is transformed to the state-space matrix-vector equation, and the associated eigen value problem is solved by using the restarted Arnoldi iteration method. The validity of this research is verified by comparing the numerical results of the natural frequencies with the experimental ones. Also the effect of supporting structures to the natural modes of the total HDD system is rigorously analyzed.

• 항공우주기술
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• 제6권2호
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• pp.205-210
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• 2007

75톤급 액체 로켓 엔진용 터보펌프의 산화제펌프에 대한 로터다이나믹 설계를 수행하였다. 인듀서와 임펠러 및 베어링의 축배치는 항우연에서 개발 중인 유사한 구조를 가지는 터보펌프를 근간으로 하였고, 75톤급 산화제펌프 수력 설계에 맞추어 인류서, 임펠러의 축길이가 반영되었다. 후방 베어링으로부터 임펠러까지의 거리를 베어링 하중 설계에 대한 설계 변수로 고려하였고, 전방 베어링과 후방 베어링의 강성을 변화시키면서 회전 속도에 따른 비동기 고유진동수 해석을 수행하여 산화제 펌프의 임계속도를 고찰하였다. 베어링에 적절한 하중이 부과된다면 산화제 펌프의 임계속도는 기준속도 11,000 rpm과 비교하여 충분히 높기에, sub-critical 로터로서 기준속도 이내에서 안정적인 터보펌프의 운용이 가능하리라 판단된다.

• 한국항행학회논문지
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• 제21권5호
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• pp.450-458
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• 2017

본 연구에서는 곤충모방 날갯짓 비행체의 모델링과 제자리비행을 위한 자세제어 및 고도제어기를 설계하여 동역학 모델을 이용한 시뮬레이션을 수행하고 그 결과를 분석하였다. 곤충모방 날갯짓 비행체의 간략화한 날갯짓 운동, 날갯짓의 병진운동 및 회전운동에 대한 공력, 동체 동역학에 대해 수치모델링을 수행하였다. 제자리비행 자세제어를 위해 날갯짓 비행체가 가지는 시변 비선형 시스템을 선형화하여 설계한 LQR(Linear Quadratic Regulator) 제어기법을 통하여 자세안정화를 적용하였으며 PID 제어기법을 통해 고도제어를 수행하였다. 수치 시뮬레이션을 통해 설계된 모델과 제어기의 성능을 확인하였으며 제자리비행을 위한 자세안정화 및 고도 제어가 안정적으로 수행되는 것을 확인하였다. 또한 날갯짓에 의해 발생하는 주기적인 피칭 모멘트를 주기적인 제어입력을 통해 임계 안정하도록 자세 안정화를 수행하는 것을 확인 하였다.